KR20190117728A - 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 단말이 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 을 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 동기 신호를 활용하여 동작하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 대하여 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법 및 이를 지원하는 장치

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 을 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 동기 신호를 활용한 단말의 동작 방법 및 이를 지원하는 장치에 대한 것이다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

특히, IoT (Internet of Things) 통신 기술은 새로이 제안되고 있다. 여기서, IoT는 인간 상호작용(human interaction)을 수반하지 않은 통신을 말한다. 이와 같은 IoT 통신 기술이 셀룰라 기반의 LTE 시스템에 수용되는 방안이 추가적으로 논의되고 있다.

다만, 종래 LTE (Long Term Evolution) 시스템은 고속의 데이터 통신을 지원하는 것을 목적으로 설계되어, 사람들에게 고가의 통신 방식으로 여겨져 왔다.

그러나, IoT 통신은 그 특성상 가격이 저가여야만 널리 보급되어 사용될 수 있다는 특징이 있다.

이에, 원가 절감의 일환으로 대역폭을 축소시키는 논의들이 있어 왔다. 그러나，이와 같이 대역폭을 축소하려면，시간도메인에서 프레임의 구조도 새롭게 설계되어야 하며, 이웃하는 기존 LTE 단말과의 간섭 문제도 고려되어야 한다.

본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 협대역 사물 인터넷에서 정의된 동기 신호가 변형되어 사용되는 경우, 이에 대응한 단말의 구체적인 동작 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법 및 이를 구현하는 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태로서, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서, 새로운 NPSS (Narrowband Primary Synchronization Signal) 및 새로운 NSSS (Narrowband Secondary Synchronization Signal)를 수신; 및 상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행;하는 단말의 동작 방법을 제안한다. 여기서, 상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되고, 상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서, 무선 통신 시스템에서 기지국으로부터 수신된 신호에 기반하여 동작하는 단말에 있어서, 수신부; 및 상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 새로운 NPSS (Narrowband Primary Synchronization Signal) 및 새로운 NSSS (Narrowband Secondary Synchronization Signal)를 수신; 및 상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행;하도록 구성되는 단말을 제안한다. 여기서, 상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되고, 상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다.

상기 구성에 있어, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신되고, 상기 새로운 NPSS 는 상기 NPSS가 전송되는 서브프레임의 다음 서브프레임에서 수신되고, 상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 수신될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신되고, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 번갈아 수신될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신되고, 상기 새로운 NPSS는 모든 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 수신되고, 상기 새로운 NSSS는 홀수 번째 또는 짝수 번째 무선 프레임 중 하나 이상의 무선 프레임의 다섯 번째 서브프레임에서 수신될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신되고, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 매 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 번갈아 수신될 수 있다.

상기 구성들에 있어, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는, NRS (Narrowband Reference Signal)를 포함하지 않을 수 있다.

상기 구성에 있어, 상기 단말은 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS를 누적 검출하여 상기 셀 검색을 수행할 수 있다.

상기 구성에 있어, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부를 지시하기 위해 사용되는 경우, 상기 새로운 NPSS가 N개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송된 이후 상기 새로운 NSSS가 M개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송되고, 상기 N개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NPSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드가 적용되어 전송되고, 상기 M개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NSSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드 및 상이한 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 적용되어 전송될 수 이다. 이때, 상기 N은 0 이상의 정수이고, 상기 M은 자연수일 수 있다.

이?, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 시스템 정보가 업데이트 되었음을 지시하는 경우, 상기 단말은 시스템 정보의 업데이트를 수행할 수 있다.

또는, 상기 단말은 상기 새로운 NPSS에 적용된 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스에 기반하여 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드가 TDD (Time Division Duplex) 모드 또는 FDD (Frequency Division Duplex) 모드임을 결정할 수 있다.

상기 구성에 있어, 상기 새로운 NPSS에는 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스로 6이 적용될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NPSS에는 자도프-추 시퀀스의 커버 코드로 [1, 1, -1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, 1]가 적용될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NSSS에는 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터인

값으로 {33/264, 99/264, 165/264, 231/264} 중 하나의 값이 적용될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NSSS에는 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스로 상기 NSSS에 적용되는 128차 하다마드 행렬 (hadamard matrix)의 1, 32, 64, 128 열의 값 대신 16, 48, 80, 112 열의 값이 적용되는 바이너리 시퀀스가 적용될 수 있다.

또는, 상기 새로운 NSSS에는 시간 우선 자원 매핑 (time-first resource mapping) 방법의 시퀀스 매핑 방법이 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 종래 NPSS 및 NSSS와 유사한 구조를 가지는 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS를 통해 단말의 셀 검색 성능이 향상될 수 있다. 또한, 단말은 상기 신호를 활용하여 다양한 정보들을 획득하거나 이에 기반하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 무선 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 서브프레임 구조 (Self-contained subframe structure)를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서의 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 (Downlink, DL) 전송 과정에서 동기 신호 (Synchronization signal)와 시스템 정보 (System information)에 대한 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작을 간단히 나타낸 도면이다.
도 11은 LTE 대역폭 10MHz에 대한 in-band 앵커 캐리어 배치를 간단히 나타낸 도면이다.
도 12는 FDD LTE 시스템에서 하향링크 물리채널 및 하향링크 신호가 전송되는 신호가 전송되는 위치를 간단히 나타낸 도면이다.
도 13은 in-band 모드에서 NB-IoT 신호와 LTE 신호의 자원 할당 예를 간단히 나타낸 도면이다.
도 14는 종래 NPSS의 커버 코드에 따른 NPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 aNPSS에 대해 제안하는 커버 코드를 적용한 경우의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다.
도 18은 종래 NSSS를 사용하는 경우의 상호 상관 값(Legacy NB-IoT with NSSS),

값으로 33/264, 99/264, 165/264, 231/264 중 하나의 값을 적용한 aNSSS를 수신한 경우 aNSSS에 적용된

값에 따른 상호 상관 값(Proposed NB-IoT with aNSSS) 및 NSSS에 적용된

값에 따른 상호 상관 값(Proposed NB-IoT with NSSS)의 특성을 나타낸 도면이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명에 적용 가능한 자원 매핑 방법을 간단한 도면이다.
도 23 내지 도 26은 도 19 내지 도 22에 도시된 각 자원 매핑 방식에 따른 legacy NB-IoT 단말의 NSSS 자도프-추 상호 상관 특성을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명에 적용 가능한 동기 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 29는 제안하는 실시 예들이 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.

이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), gNode B (gNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템, 3GPP 5G NR 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, 3GPP TS 36.331, 3GPP TS 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

예를 들어, 전송기회구간(TxOP: Transmission Opportunity Period)라는 용어는 전송구간, 전송 버스트(Tx burst) 또는 RRP(Reserved Resource Period)라는 용어와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, LBT(Listen Before Talk) 과정은 채널 상태가 유휴인지 여부를 판단하기 위한 캐리어 센싱 과정, CCA(Clear Channel Accessment), 채널 접속 과정(CAP: Channel Access Procedure)과 동일한 목적으로 수행될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 무선 접속 시스템의 일례로 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대해서 설명한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.

CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.

UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.

1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템

1.1 물리 채널들 및 이를 이용한 신호 송수신 방법

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.

한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

1.2. 자원 구조

도 2는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f = 307200*T_s = 10ms의 길이를 가지고, T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 균등한 길이를 가지며 0부터 19의 인덱스가 부여된 20개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 여기서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T_f = 307200*T_s = 10ms의 길이를 가지며, 153600*T_s = 5ms 길이를 가지는 2개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720*T_s = 1ms의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2_i 와 2_i+1에 해당하는 각 T_slot = 15360*T_s = 0.5ms의 길이를 가지는 2개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

다음 표 1은 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

또한, LTE Rel-13 시스템에서는 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)가 하기 표와 같이 X (추가적인 SC-FDMA 심볼 개수, 상위 계층 파라미터 srs-UpPtsAdd 에 의해 제공되며, 상기 파라미터가 설정되지 않으면 X는 0과 같음)를 고려하여 설정되는 구성이 새로이 추가되었고, LTE Rel-14 시스템에서는 Special subframe configuration #10이 새로이 추가되었다. 여기서, UE는 하향링크에서의 일반 CP를 위한 special subframeconfigurations {3, 4, 7, 8} 및 하향링크에서의 확장된 CP를 위한 special subframeconfigurations {2, 3, 5, 6}에 대해 2개의 추가 UpPTS SC-FDMA 심볼들이 설정될 것을 기대하지 않을 수 있다. 추가적으로, 상기 UE는 하향링크 에서의 일반 CP를 위한 special subframeconfigurations {1, 2, 3, 4, 6, 7, 8} 및 하향링크에서의 확장된 CP를 위한 special subframeconfigurations {1, 2, 3, 5, 6}에 대해 4개의 추가 UpPTS SC-FDMA 심볼들이 설정될 것을 기대하지 않을 수 있다. (The UE is not expected to be configured with 2 additional UpPTS SC-FDMA symbols for special subframeconfigurations {3, 4, 7, 8} for normal cyclic prefix in downlink and special subframeconfigurations {2, 3, 5, 6} for extended cyclic prefix in downlink and 4 additional UpPTS SC-FDMA symbols for special subframeconfigurations {1, 2, 3, 4, 6, 7, 8} for normal cyclic prefix in downlink and special subframeconfigurations {1, 2, 3, 5, 6} for extended cyclic prefix in downlink.)

도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH가 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH가 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이러한 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0부터 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

2. 새로운 무선 접속 기술 (New Radio Access Technology) 시스템

더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술 (radio access technology, RAT)에 비해 향상된 단말 광대역 (mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되었다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 (massive) MTC (Machine Type Communications) 역시 필요하게 되었다. 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연 (latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템의 디자인이 제시되었다.

이와 같이 향상된 단말 광대역 통신 (enhanced mobile broadband communication), 매시브 MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 새로운 무선 접속 기술로써 새로운 무선 접속 기술 시스템이 제안되었다. 이하, 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 New RAT 또는 NR (New Radio)이라 명명한다.

2.1. 뉴머롤로지들 (Numeriologies)

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 하기 표와 같은 다양한 OFDM 뉴머롤로지를 지원한다. 이때, 반송파 대역폭 부분 (carrier bandwidth part)별 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 하향링크 (DL) 또는 상향링크 (UL) 별로 각각 시그널링될 수 있다. 일 예로, 하향링크 반송파 대역폭 부분 (downlink carrier bandwidth part)을 위한 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 상위 계층 시그널링 DL-BWP-mu 및 DL-MWP-cp를 통해 시그널링될 수 있다. 다른 예로, 상향링크 반송파 대역폭 부분 (uplink carrier bandwidth part)을 위한 μ 및 순환 전치 (Cyclic prefix) 정보는 상위 계층 시그널링 UL-BWP-mu 및 UL-MWP-cp를 통해 시그널링될 수 있다

2.2. 프레임 구조

하향링크 및 상향링크 전송은 10ms 길이의 프레임으로 구성된다. 상기 프레임은 1ms 길이의 서브프레임이 10개 모여 구성될 수 있다. 이때, 각 서브프레임 별 연속하는 OFDM 심볼의 개수는

이다.

각 프레임은 2개의 동일한 크기를 갖는 하프-프레임(half frame)으로 구성될 수 있다. 이때, 각 하프-프레임은 각각 서브프레임 0 - 4 및 서브프레임 5- 9 로 구성될 수 있다.

부반송파 간격(subcarrier spacing) μ 에 대해, 슬롯은 하나의 서브프레임 내 오름차순으로

와 같이 넘버링되고, 하나의 프레임 내 오름차순으로

와 같이 넘버링될 수 있다. 이때, 하나의 슬롯내 연속하는 OFDM 심볼 개수 (

)는 순환 전치에 따라 하기 표와 같이 결정될 수 있다. 하나의 서브프레임 내 시작 슬롯 (

)은 동일한 서브프레임 내 시작 OFDM 심볼 (

) 과 시간 차원에서 정렬되어 있다 (aligned). 하기 표 4는 일반 순환 전치 (normal cyclic prefix)를 위한 슬롯별 / 프레임별/ 서브프레임별 OFDM 심볼의 개수를 나타내고, 표 5는 확장된 순환 전치 (extended cyclic prefix)를 위한 슬롯별 / 프레임별/ 서브프레임별 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 상기와 같은 슬롯 구조로써 자립적 슬롯 구조 (Self-contained slot structure)가 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 슬롯 구조 (Self-contained slot structure)를 나타낸 도면이다.

도 6에서 빗금친 영역 (예: symbol index =0)은 하향링크 제어 (downlink control) 영역을 나타내고, 검정색 영역 (예: symbol index =13)은 상향링크 제어 (uplink control) 영역을 나타낸다. 이외 영역 (예: symbol index = 1 ~ 12)은 하향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있다.

이러한 구조에 따라 기지국 및 UE는 한 개의 슬롯 내에서 DL 전송과 UL 전송을 순차적으로 진행할 수 있으며, 상기 하나의 슬롯 내에서 DL 데이터를 송수신하고 이에 대한 UL ACK/NACK도 송수신할 수 있다. 결과적으로 이러한 구조는 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 지연을 최소화할 수 있다.

이와 같은 자립적 슬롯 구조에서 기지국과 UE가 송신 모드에서 수신모드로 전환 또는 수신모드에서 송신모드로 전환을 위해서는 일정 시간 길이의 타입 갭(time gap)이 필요하다. 이를 위하여 자립적 슬롯 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼은 가드 구간 (guard period, GP)로 설정될 수 있다.

앞서 상세한 설명에서는 자립적 슬롯 구조가 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우를 설명하였으나, 상기 제어 영역들은 상기 자립적 슬롯 구조에 선택적으로 포함될 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따른 자립적 슬롯 구조는 도 6과 같이 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우 뿐만 아니라 DL 제어 영역 또는 UL 제어 영역만을 포함하는 경우도 포함할 수 있다.

일 예로, 슬롯은 다양한 슬롯 포맷을 가질 수 있다. 이때, 각 슬롯의 OFDM 심볼은 하향링크 ('D'로 표기함), 플렉시블('X'로 표기함), 상향링크 ('U'로 표기함)로 분류될 수 있다.

따라서, 하향링크 슬롯에서 UE는 하향링크 전송이 'D' 및 'X' 심볼들에서만 발생한다고 가정할 수 있다. 이와 유사하게, 상향링크 슬롯에서 UE는 상향링ㄹ크 전송이 'U' 및 'X' 심볼에서만 발생한다고 가정할 수 있다.

2.3. 아날로그 빔포밍 (Analog beamforming)

밀리미터 파 (Millimeter Wave, mmW)에서는 파장이 짧아 동일 면적에 다수개의 안테나 요소(element)의 설치가 가능하다. 즉, 30GHz 대역에서 파장은 1cm이므로, 5 * 5 cm의 패널(panel)에 0.5 lambda(파장) 간격으로 2-차원 (2-dimension) 배열을 하는 경우 총 100개의 안테나 요소를 설치할 수 있다. 이에 따라, 밀리미터 파 (mmW)에서는 다수개의 안테나 요소를 사용하여 빔포밍 (beamforming, BF) 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 쓰루풋 (throughput)을 높일 수 있다.

이때, 안테나 요소 별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 각 안테나 요소는 TXRU(Transceiver Unit)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 각 안테나 요소는 주파수 자원 별로 독립적인 빔포밍을 수행할 수 있다.

그러나 100여개의 안테나 요소 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 갖게 된다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수개의 안테나 요소를 매핑하고 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍이 어렵다는 단점을 갖는다.

이에 대한 해결 방안으로, 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍의 중간 형태로 Q개의 안테나 요소보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드 빔포밍 (hybrid BF)를 고려할 수 있다. 이 경우에 B개의 TXRU와 Q개의 안테나 요소의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔(beam)의 방향은 B개 이하로 제한될 수 있다.

도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다. 여기서 TXRU 가상화 (virtualization) 모델은 TXRU의 출력 신호와 안테나 요소의 출력 신호의 관계를 나타낸다.

도 7은 TXRU가 서브 어레이 (sub-array)에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 7의 경우, 안테나 요소는 하나의 TXRU에만 연결된다.

반면, 도 8은 TXRU가 모든 안테나 요소에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 8의 경우, 안테나 요소는 모든 TXRU에 연결된다. 이때, 안테나 요소가 모든 TXRU에 연결되기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 덧셈기를 필요로 한다.

도 7 및 도 8에서, W는 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)에 의해 곱해지는 위상 벡터를 나타낸다. 즉, W는 아날로그 빔포밍의 방향을 결정하는 주요 파라미터이다. 여기서 CSI-RS 안테나 포트와 TXRU들과의 매핑은 1:1 또는 1:다(多) (1-to-many) 일 수 있다.

도 7의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 어려운 단점이 있으나, 전체 안테나 구성을 적은 비용으로 구성할 수 있다는 장점이 있다.

도 8의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 쉽다는 장점이 있다. 다만, 모든 안테나 요소에 TXRU가 연결되는 바, 전체 비용이 증가한다는 단점이 있다.

본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 복수의 안테나가 사용되는 경우, 디지털 빔포밍 (Digital beamforming) 및 아날로그 빔포밍 (Analog beamforming)을 결합한 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 기법이 적용될 수 있다. 이때, 아날로그 빔포밍 (또는 RF (Radio Frequency) 빔포밍)은 RF 단에서 프리코딩 (또는 콤바이닝 (Combining))을 수행하는 동작을 의미한다. 그리고, 하이브리드 빔포밍에서 베이스밴드 (Baseband) 단과 RF 단은 각각 프리코딩 (또는 콤바이닝)을 수행한다. 이로 인해 RF 체인 수와 D/A (Digital-to-Analog) (또는 A/D (Analog-to-Digital) 컨버터 수를 줄이면서도 디지털 빔포밍에 근접하는 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다.

설명의 편의상, 상기 하이브리드 빔포밍 구조는 N개 송수신단 (Transceiver unit, TXRU)과 M개의 물리적 안테나로 표현될 수 있다. 이때, 송신단에서 전송할 L개 데이터 계층 (Data layer)에 대한 디지털 빔포밍은 N * L (N by L) 행렬로 표현될 수 있다. 이후 변환된 N개 디지털 신호는 TXRU를 거쳐 아날로그 신호로 변환되고, 상기 변환된 신호에 대해 M * N (M by N) 행렬로 표현되는 아날로그 빔포밍이 적용된다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서의 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다. 이때, 상기 도 9에서 디지털 빔의 개수는 L개이며, 아날로그 빔의 개수는 N개이다.

추가적으로, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 기지국이 아날로그 빔포밍을 심볼 단위로 변경할 수 있도록 설계하여 특정한 지역에 위치한 단말에게 보다 효율적인 빔포밍을 지원하는 방법을 고려하고 있다. 더 나아가, 도9와 같이 특정 N개의 TXRU와 M개의 RF 안테나를 하나의 안테나 패널(panel)로 정의할 때, 본 발명에 따른 NR 시스템에서는 서로 독립적인 하이브리드 빔포밍이 적용 가능한 복수의 안테나 패널을 도입하는 방안까지 고려되고 있다.

상기와 같이 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, 단말 별로 신호 수신에 유리한 아날로그 빔이 다를 수 있다. 이에 따라, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 기지국이 특정 서브프레임 (SF) 내에서 심볼 별로 상이한 아날로그 빔을 적용하여 (적어도 동기 신호, 시스템 정보, 페이징 (Paging) 등) 신호를 전송함으로써 모든 단말이 수신 기회를 가질 수 있도록 하는 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작이 고려되고 있다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 (Downlink, DL) 전송 과정에서 동기 신호 (Synchronization signal)와 시스템 정보 (System information)에 대한 빔 스위핑 (Beam sweeping) 동작을 간단히 나타낸 도면이다.

도 10에 있어, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템의 시스템 정보가 브로드캐스팅 (Broadcasting) 방식으로 전송되는 물리적 자원 (또는 물리 채널)을 xPBCH (physical broadcast channel)으로 명명한다. 이때, 한 심볼 내에서 서로 다른 안테나 패널에 속하는 아날로그 빔들은 동시에 전송될 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 아날로그 빔 별 채널을 측정하기 위한 구성으로써 (특정 안테나 패널에 대응되는) 단일 아날로그 빔이 적용되어 전송되는 참조 신호 (Reference signal, RS)인 빔 참조 신호 (Beam RS, BRS)의 도입이 논의되고 있다. 상기 BRS는 복수의 안테나 포트에 대해 정의될 수 있으며, BRS의 각 안테나 포트는 단일 아날로그 빔에 대응될 수 있다. 이때, BRS와 달리, 동기 신호 또는 xPBCH는 임의의 단말이 잘 수신할 수 있도록 아날로그 빔 그룹 내 모든 아날로그 빔이 적용되어 전송될 수 있다.

3. NB-IoT (Narrow Band - Internet of Things)

이하에서는 NB-IoT에 대한 기술적 특징에 대해 상세히 설명한다. 이때, 설명의 편의상, 하기에서는 3GPP LTE 표준에 기반한 NB-IoT에 대해 중점적으로 설명하나, 해당 구성은 3GPP NR 표준에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 이를 위해, 일부 기술 구성들은 변경되어 해석될 수 있다 (예: 서브프레임 -> 슬롯)

따라서, 이하에서는 LTE 표준 기술을 기준으로 NB-IoT 기술에 대해 상세히 설명하나, 당업자에게 용이하게 도출 가능한 범주 내에서 상기 LTE 표준 기술은 NR 표준 기술로 대체되어 해석될 수 있다.

3.1. 운용 모드 및 주파수

NB-IoT는 in-band, guardband, stand-alone의 세가지 운용 모드를 지원하며, 각 모드 별로 동일한 요구사항이 적용된다.

(1) In-band 모드는 Long-Term Evolution(LTE) 대역 내 자원 중 일부를 NB-IoT에 할당하여 운용한다.

(2) Guardband 모드는 LTE의 보호 주파수 대역을 활용하며, NB-IoT 캐리어는 LTE의 가장자리 부반송파에 되도록 가깝게 배치된다.

(3) Stand-alone 모드는 Global System for Mobile Communications(GSM) 대역 내 일부 캐리어를 별도로 할당하여 운영한다.

NB-IoT 단말은 초기 동기화를 위해 100kHz 단위로 앵커 캐리어(anchor carrier)를 탐색하며, in-band 및 guardband의 앵커 캐리어 중심주파수는 100kHz 채널 래스터(channel raster)로부터 ±7.5kHz 이내에 위치하여야 한다. 또한, LTE PRB 중에서 가운데 6 PRB는 NB-IoT에 할당하지 않는다. 따라서 앵커 캐리어는 특 정 Physical Resource Block(PRB)에만 위치할 수 있다.

도 11은 LTE 대역폭 10MHz에 대한 in-band 앵커 캐리어 배치를 간단히 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, Direct Current (DC) 부반송파는 채널 래스터에 위치한다. 인접 PRB 간 의 중심주파수 간격은 180kHz이기 때문에 PRB 인덱스 4, 9, 14, 19, 30, 35, 40, 45는 채널 래스터로부터 ±2.5kH에 중심주파수가 위치하게 된다.

마찬가지로 대역폭 20MHz인 경우도 앵커 캐리어 전송에 적합한 PRB 의 중심주파수는 채널 래스터로부터 ±2.5kHz에 위치하며, 대역폭 3MHz, 5MHz, 15MHz 경우에는 ±7.5kHz에 위치하게 된다.

Guardband 모드의 경우, 대역폭 10MHz와 20MHz에 대해서 LTE의 가장자리 PRB에 바로 인접한 PRB가 채널 래스터로부터 ±2.5kHz에 중심주파수가 위치하며, 3MHz, 5MHz, 15MHz 경우에는 가장자리 PRB로부터 3개의 부반송파에 해당하는 보호 주파수 대역을 사용함으로써 채널 래스터로부터 ±7.5kHz에 앵커 캐리어의 중심주파수를 위치시킬 수 있다.

Stand-alone 모드의 앵커 캐리어는 100kHz 채널 래스터에 정렬되며, DC 캐리어를 포함한 모든 GSM 캐리어를 NB-IoT 앵커 캐리어로 활용할 수 있다.

또한, NB-IoT는 다수의 캐리어 운용을 지원하며, in-band + in-band, in-band + guardband, guard band + guardband, stand-alone + stand-alone의 조합이 사용될 수 있다.

3.2. 물리채널

3.2.1. 하향링크 (DL)

NB-IoT 하향링크는 15kHz 부반송파 간격을 갖는 Orthogonal Frequency Division MultipleAccess(OFDMA) 방식을 사용한다. 이는 부반송파 간 직교성을 제공하여 LTE 시스템과의 공존(coexistence)을 원활하게 한다.

하향링크에는 Narrowband Physical Broadcast Channel (NPBCH), Narrowband Physical Downlink Shared Channel(NPDSCH), Narrowband Physical Downlink Control Channel(NPDCCH)와 같은 물리채널이 제공되며, 물리신호로는 Narrowband Primary Synchronization Signal(NPSS), Narrowband Primary Synchronization Signal(NSSS), Narrowband Reference Signal(NRS)가 제공된다.

도 12는 FDD LTE 시스템에서 하향링크 물리채널 및 하향링크 신호가 전송되는 신호가 전송되는 위치를 간단히 나타낸 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, NPBCH는 매 프레임의 첫 번째 서브프레임, NPSS는 매 프레임의 여섯 번째 서브프레임, 그리고 NSSS는 매 짝수 프레임의 마지막 서브프레임에 전송된다.

NB-IoT 단말은 망에 접속하기 위해 셀의 시스템 정보를 획득하여야 한다. 이를 위해서 셀 탐색 과정을 통해 셀과의 동기를 획득하여야 하며, 이를 위해 동기신호(NPSS, NSSS)가 하향링크로 전송된다.

NB-IoT 단말은 동기신호를 이용하여 주파수, 심볼, 프레임 동기를 획득하고 504개의 PCID(Physical Cell ID)를 탐색한다. LTE 동기 신호는 6 PRB 자원을 통해 전송되도록 설계되었으며, 1 PRB를 사용하는 NB-IoT에 재사용하기는 불가능하다.

이에, 새로운 NB-IoT 동기신호가 설계되었으며, NB-IoT의 세 가지 운용모드에 동일하게 적용된다.

보다 구체적으로, NB-IoT 시스템에서의 동기 신호인 NPSS 는 시퀀스의 길이가 11이며 루트 인덱스 (root index) 값으로 5를 갖는 ZC (Zadoff-Chu) 시퀀스로 구성된다.

이때, 상기 NPSS는 하기의 수학식에 따라 생성될 수 있다.

여기서, 심볼 인덱스 l에 대한 S(l)은 하기 표와 같이 정의될 수 있다.

또한, NB-IoT 시스템에서의 동기 신호인 NSSS는 시퀀스의 길이가 131인 ZC 시퀀스와 Hadamard 시퀀스와 같은 이진 스크램블링 (binary scrambling) 시퀀스의 조합으로 구성된다. 특히, NSSS는 셀 내 NB-IoT 단말들에게 상기 시퀀스들의 조합을 통해 PCID를 지시한다.

이때, 상기 NSSS는 하기의 수학식에 따라 생성될 수 있다.

여기서, 수학식 2에 적용되는 변수들은 다음과 같이 정의될 수 있다.

또한, 이진 시퀀스 b_q(m)은 하기 표와 같이 정의되고, 프레임 번호 n_f 에 대한 순환 시프트 (cyclic shift) θ_f는 하기 수학식과 같이 정의될 수 있다.

NRS은 하향링크 물리채널 복조에 필요한 채널추정을 위한 기준 신호로 제공되며 LTE와 동일한 방식으로 생성된다. 다만 초기화를 위한 초기값으로 NBNarrowband-Physical Cell ID(PCID)를 사용한다.

NRS는 하나 또는 두 개의 안테나 포트에 전송되며, NB-IoT의 기지국 송신 안테나는 최대 2개까지 지원된다.

NPBCH는 NB-IoT 단말이 시스템에 접속하기 위해 반드시 알아야 하는 최소한의 시스템 정보인 Master Information Block-Narrowband(MIB-NB)를 단말에 전달한다.

MIB-NB의 Transport Block Size(TBS)는 34 비트이고 640ms Transmission Time Interval(TTI) 주기마다 새로 업데이트되어 전송되며, 운용 모드, System Frame Number(SFN),Hyper-SFN, Cell-specific Reference Signal(CRS) port 수, 채널 래스터 오프셋 등의 정보를 포함한다.

NPBCH 신호는 커버리지 향상을 위해 총 8번의 반복 전송이 가능하다.

NPDCCH 채널은 NPBCH와 동일한 송신 안테나 구성을 갖게 되며, 3종류의 Downlink Control Information (DCI) 포맷을 지원한다. DCI N0는 Narrowband Physical Uplink Shared Channel (NPUSCH) 스케줄링 정보를 단말에 전송할 때 사용되며, DCI N1과 N2는 NPDSCH의 복조에 필요한 정보를 단말에 전달하는 경우에 사용된다. NPDCCH는 커버리지 향상을 위해 최대 2048번의 반복 전송이 가능하다.

NPDSCH는 Downlink-Shared Channel(DL-SCH), Paging Channel(PCH)과 같은 Transport Channel(TrCH) 전송을 위한 물리채널이다. 최대 TBS는 680 비트이며, 커버리지 향상을 위해 최대 2048번 반복 전송이 가능하다.

3.2.2. 상향링크 (UL)

상향링크 물리채널은 Narrowband Physical Random Access Channel(NPRACH), NPUSCH로 구성되며, single-tone 및 multi-tone 전송을 지원한다.

Multi-tone 전송은 15kHz 부반송파 간격에 대해서만 지원되며, single-tone 전송은 3.5kHz와 15kHz의 부반송파 간격에 대해서 지원된다.

상향링크에서 15Hz 부반송파 간격은 LTE와의 직교성을 유지할 수 있어 최적의 성능을 제공할 수 있지만, 3.75kHz 부반송파 간격은 직교성이 와해되어 간섭으로 인한 성능열화가 발생할 수 있다.

NPRACH 프리앰블은 네 개의 심볼그룹으로 구성되며, 여기서 각 심볼그룹은 Cyclic Prefix(CP)와 다섯 개의 심볼로 구성된다. NPRACH는 3.75kHz 부반송파 간격의 single-tone 전송만 지원하며, 서로 다른 셀 반경을 지원하기 위해 66.7μs과 266.67μs 길이의 CP를 제공한다. 각 심볼그룹은 주파수 도약(frequency hopping)을 수행하며 도약 패턴은 다음과 같다.

첫 번째 심볼 그룹을 전송하는 부반송파는 의사 랜덤(pseudo-random) 방식으로 결정된다. 두 번째 심볼 그룹은 1부반송파, 세 번째 심볼 그룹은 6부반송파, 그리고 네 번째 심볼 그룹은 1부반송파 도약을 한다.

반복 전송의 경우에는 위의 주파수 호핑 절차를 반복하여 적용하며, 커버리지 향상을 위해 NPRACH 프리앰블은 최대 128번까지 반복 전송이 가능하다.

NPUSCH는 두 가지 포맷을 지원한다. Format 1은 UL-SCH 전송을 위한 것이며, 최대 TBS(Transmission Block Size)는 1000비트 이다. Format 2는 HARQ ACK 시그널링과 같은 상향링크 제어정보 전송에 사용된다. Format 1은 single-tone 및 multi-tone 전송을 지원하며, format 2는 single-tone 전송만 지원된다. Single-tone 전송의 경우 PAPR(Peat-to-Average Power Ratio)을 줄이기 위해서 p/2-BPSK(Binary Phase Shift Keying), p/4-QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 사용한다.

3.2.3. 자원 매핑

Stand-alone과 guard band 모드에서는 1 PRB에 포함된 모든 자원을 NB-IoT에 할당할 수 있지만, in-band 모드의 경우는 기존 LTE 신호와의 직교성 유지를 위해 자원 매핑에 제약이 따른다.

NB-IoT 단말은 시스템 정보가 없는 상황에서 초기 동기화를 위해 NPSS 및 NSSS를 검출하여야 한다. 따라서 LTE 제어채널 할당 영역으로 분류되는 자원(매 서브프레임의 0~2번 OFDM 심볼)은 NPSS, NSSS에 할당할 수 없으며, LTE CRS와 중첩되는 RE(Resource Element)에 매핑된 NPSS, NSSS심볼은 천공(puncturing)이 되어야 한다.

도 13은 in-band 모드에서 NB-IoT 신호와 LTE 신호의 자원 할당 예를 간단히 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, NPSS 및 NSSS는 구현의 용이함을 위해 운용 모드에 상관 없이 종래 LTE 시스템에서의 제어 채널을 위한 전송 자원 영역에 해당하는 서브프레임 내 처음 3개의 OFDM 심볼에서는 전송되지 않는다. 종래 LTE 시스템에서의 CRS (Common Reference Signal) 및 물리 자원 상에서 충돌되는 NPSS/NSSS를 위한 RE들은 펑쳐링되어 종래 LTE 시스템에 영향을 주지 않도록 매핑된다.

셀 탐색 후 NB-IoT 단말은 PCID 외의 시스템 정보가 없는 상황에서 NPBCH를 복조한다. 따라서 LTE 제어채널 할당 영역에 NPBCH 심볼을 매핑할 수 없다. 그리고 4개의 LTE 안테나 포트, 2개의 NB-IoT 안테나 포트를 가정하여야 하기 때문에 그에 따른 CRS 및 NRS에 할당되는 RE는 NPBCH에 할당할 수 없다. 따라서 NPBCH는 주어지는 가용 자원에 맞게 rate-matching이 수행되어야 한다.

NPBCH 복조 후 NB-IoT 단말은 CRS 안테나 포트 수에 대한 정보를 획득하게 되지만, 여전히 LTE 제어채널 할당 영역 정보를 알 수 없다. 따라서 SIB1(System Information Block type 1) 데이터를 전송하는 NPDSCH를 LTE 제어채널 할당 영역으로 분류된 자원에 매핑하지 않는다.

그러나 NPBCH와 달리 LTE CRS에 할당되지 않는 RE를 NPDSCH에 할당 할 수 있다. SIB1 수신 후 NB-IoT 단말은 자원 매핑과 관련된 정보를 모두 획득한 상태이기 때문에, LTE 제어채널 정보와 CRS 안테나 포트 수에 기반하여 NPDSCH(SIB1을 전송하는 경우 제외)와 NPDCCH을 가용 자원에 매핑할 수 있다.

4. 제안하는 실시예

이하에서는, 상기와 같은 기술적 사상에 기반하여 본 발명에서 제안하는 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.

NB-IoT 단말은 다른 무선 통신 시스템 (예: LTE) 단말의 커버리지에 상응하는 일반 커버리지 (normal coverage) 및 이보다 넓은 확장된 커버리지 (extended coverage)를 모두 지원할 수 있다. 여기서, 일반 커버리지와 확장된 커버리지는 각각 SNR (Signal-to-Noise Ratio) 관점에서 -6dB와 -12dB에 해당할 수 있고, 이에 대한 요구치 (requirement)는 3GPP TS 36.133 "Requirements for support of radio resource management" 등에 의해 정의될 수 있다.

이때, 확장된 커버리지에서 NB-IoT 단말의 셀 검색 (cell search) 시간은 특정 신뢰도(예를 들어, 90%)를 만족하기 위해서 많은 시간을 필요로 할 수 있다. 이에, 본 발명이 적용 가능한 Rel-15 시스템 이후의 LTE, NR 시스템에서는 NB-IoT의 셀 검색 성능을 향상 시킬 수 있는 방법이 적용될 수 있다. 이때, 셀 검색 성능의 향상은 단말의 향상된 수신기 (advanced receiver)를 통해서 달성되거나, 동기 신호 (synchronization signal) 또는 채널 (channel)의 추가 전송을 통해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에서는 NB-IoT 단말의 셀 검색 성능 향상을 위해서 동기 신호 또는 채널을 추가 전송하는 방법으로써 새로운 NPSS와 NSSS에 대하여 상세히 설명한다.

설명의 편의상, NB-IoT 시스템에서 정의된 NPSS 및 NSSS와 본 발명에서 제안하는 새로운 NPSS 및 NSSS를 구분하기 위하여, 새로운 NPSS와 NSSS는 각각 aNPSS(additional NPSS)와 aNSSS(additional NSSS)로 명명한다.

이때, aNPSS와 aNSSS는 기지국에서 항상 전송되거나, 서빙 셀 (serving cell) 또는 측정을 위한 타겟 셀의 aNPSS와 aNSSS의 설정 정보가 할당된 경우에만 전송될 수 있다.

특히, 상기 aNPSS 및 aNSSS는 기지국이 특정 구간 동안만 aNPSS와 aNSSS를 전송하는 경우에도 레거시 (legacy) 단말 (예: Rel.15 시스템 이전의 시스템에서 지원하는 NB-IoT 단말) 의 셀 검색 과정에 성능 열화가 최소화 되도록 설계될 필요가 있다. 이에, 본 발명에서는 상기와 같은 사항들을 고려한 aNPSS와 aNSSS에 대해 상세히 설명한다.

먼저, NB-IoT 단말의 NPSS와 NSSS를 이용한 셀 검색 과정은 다음과 같은 순서로 진행된다.

먼저, NB-IoT 단말은 주파수 스캔 (frequency scan) 과정에서 앵커 반송파 (anchor-carrier)를 찾기 위해 NB-IoT 채널 래스터 (channel raster) 조건에 해당되는 임의의 반송파 주파수 (carrier frequency)에서 180kHz 대역의 NPSS 검출을 시도한다.

이때, 단말의 NPSS 검출 방법은 단말의 구현 방법에 따라 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 일 예로, 3GPP TS 36.211의 10.2.7.1절에 정의된 NPSS 구조를 고려하면 (수학식 1 참조), NB-IoT 단말은 11번 반복되는 OFDM 심볼의 검출을 시도하여 NPSS 검출을 수행할 수 있다. 이때, 각 OFDM 심볼에 대해서는 NPSS 검출 과정에서 3GPP TS 36.211의 Table 10.2.7.1.1-1에 정의되어 있는 커버 코드 S(l) (표 6 참조)의 제거가 필요할 수 있다.

만약, 해당 심볼이 검출된다면, 단말은 검출된 시점에서 위상 오프셋 (phase offset)을 추정하여 CFO(Carrier Frequency Offset)을 추정할 수 있다. 또한, 추정된 CFO를 수신 신호에 보상하여, 상기 단말은 dl(n)에 대한 상호상관(cross-correlation) 기법으로 정확한 타이밍을 추정할 수 있다.

이후, 상기 단말은 3GPP TS 36.211의 10.2.7.2에 정의되어 있는 NSSS (수학식 2 참조)에 대한 검출을 시도하여,

과 프레임 번호 (frame number)를 검출한다.

여기서

는 3GPP TS 36.211의 Table 10.2.7.2.1-1와 길이 131의 자도프-추 시퀀스로부터 유도된다. 또한, 프레임 번호는 순환 시프트 (cyclic shift) 값에 대한 추정을 통해 검출될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, NSSS는 even numbered radio frame의 9번 서브프레임에 하는 바, 단말은 NPSSS 검출 이후에 10msec 단위의 무선 프레임 (radio frame)의 경계(boundary)는 알 수 있다. 다만, 상기 단말은 20msec 단위의 even numbered radio frame과 odd numbered radio frame을 구분할 수 없는 바, 상기 단말은 매 10msec 마다 NSSS 검출을 시도한다.

하기 표는 앞서 설명된 셀 검색 동작을 기반으로 인-밴드 동작 모드 (in-band operation mode) NB-IoT 단말이 단일 셀 (single-cell) 환경에서 90%의 셀 검출 달성을 위해서 소요되는 NPSS와 NSSS 검출 시간을 나타낸다. 여기서 -6dB와 -12dB SNR은 각각 일반 커버리지와 확장된 커버리지에 해당하며, -15dB는 NB-IoT 단말의 최대 커버리지 환경에 해당한다. 하기 표를 통해 알 수 있듯이, NB-IoT 단말의 셀 검색 시간의 대부분은 NPSS 검출에 소요된다.

이하, 상기와 같은 기술 구성에 기반하여 본 발명에서 제안하는 구성은 다음과 같다.

4.1. 제1 제안 (aNPSS와 aNSSS를 포함하는 anchor-carrier의 radio frame 구조)

표 10 및 표 11은 본 발명에서 제안하는 aNPSS와 aNSSS를 포함하는 앵커 반송파의 무선 프레임 구조 예시들을 각각 나타낸다.

상기 표들에 있어, ““MIB””와 ““SIB1””은 각각 ““MIB-NB””와 ““SIB1-NB””를 나타내며, ““(SIB1)””은 3GPP TS 36.213의 Table 16.4.1.3-4에서 Number of NPDSCH와

에 따라서 해당 서브프레임 위치에서 ““SIB1-NB””가 위치하거나 그렇지 않을 수 있음을 의미한다.

표 10의 구조에 있어, aNPSS와 aNSSS는 각각 subframe #6과 #9에 위치하며, aNSSS는 odd numbered radio frame에만 위치한다.

표 11의 구조에 있어, aNPSS와 aNSSS는 모두 subframe #9에 위치하며, aNPSS와 aNSSS는 odd numbered radio frame에서 서로 겹치지 않게 번갈아 가면서 위치한다. 이때, aNPSS와 aNSSS의 전송 순서는 서로 바뀔 수 있다.

이하에서는, 표 10 및 표 11의 구조에 따른 구체적인 특징에 대해 상세히 설명한다.

4.1.1. 표 10의 구조에 따른 특징

표 9와 같이, 단말의 셀 검색의 대부분은 NPSS 검출에 소모되는 바, aNPSS는 aNSSS 보다 더 많이 추가 전송될 필요가 있다. 또한, NB-IoT 단말은 이웃 셀 측정 (neighbor cell measurement) 또는 서빙 셀 트래킹 (serving cell tracking) 등의 이유로 특정 기간 동안 갭을 할당 받을 수 있는데, 이때 RF 전력을 최소한으로 사용하기 위해서는 기존 NPSS와 추가되는 aNPSS가 인접한 서브프레임으로 구성되는 것이 전력 소모 관점에서 유리할 수 있다.

따라서, 표 10과 같이, aNPSS는 6번 subframe에 위치하여 전송됨으로써, NB-IoT 단말이 NPSS와 aNPSS를 모두 수신하기 위해서 RF에 대해 on과 off를 반복하지 않도록 설정될 수 있다. 예를 들어, NPSS와 aNPSS가 인접하지 않은 서브프레임에 위치하는 경우 (또는 해당 서브프레임에서 전송되는 경우), NB-IoT 단말은 각 서브프레임의 앞뒤에서 RF를 on/off 를 수행해야 할 수 있고, 이로 인해 RF on/off 구간 앞뒤로 추가적인 전력 소모가 야기될 수 있다.

또한, aNPSS 위치가 매 무선 프레임 마다 동일한 특정 서브프레임 위치로 고정되지 않는다면, NB-IoT 단말은 10msec 단위로 NPSS 자기상관(auto-correlation) 또는 상호상관을 누적하기 위해서 추가적인 메모리를 필요로 할 수 있다.

초기 셀 검색 과정에서 NPSS를 사용하여(또는 추가되는 aNPSS까지 사용하여) 10msec 단위의 무선 프레임 경계를 검출하고 나면, NB-IoT 단말은 NSSS 검출을 시도할 수 있다.

이때, NB-IoT 단말은 20 msec 단위의 even numbered radio frame 위치를 알 수 없는 바, 매 9번 subframe 위치에서 NSSS 검출을 시도할 수 있다.

따라서, 추가되는 aNSSS가 9번 subframe이 아닌 곳에 위치하게 된다면, NB-IoT 단말은 매 9번 subframe과 함께 다른 subframe(aNSSS가 전송되는)까지 수신해야 하는 바, 전력 손실이 발생하게 된다.

반면, odd numbered radio frame에 aNSSS가 위치한다면, NB-IoT 단말기는 매 9번 subframe 위치에서 NSSS와 aNSSS 검출을 시도하여, RF 전력 손실을 최소화 할 수 있다. 다만, aNPSS가 위치하게 되는 6번 subframe은 인-밴드 동작 모드의 경우 기지국에서 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Netowrk) 서브프레임으로 활용하기에 제약이 발생될 수 있다. 이에, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 40msec 주기 내에서 일부 무선 프레임의 6번 subframe에서만 aNPSS이 전송될 수 있다.

4.1.2. 표 11의 구조에 따른 특징

앞서 4.1.1. 절에서 설명한 바와 같이, 종래 무선 통신 시스템에서 기지국은 0, 4, 5, 9번 subframe을 제외한 subframe을 MBSFN 서브프레임으로 활용할 수 있는 바, 이러한 사항을 고려하여 aNPSS와 aNSSS는 odd numbered radio frame의 9번 subframe에 번갈아 가면서 위치하도록 설정될 수 있다 (또는 번 subframe에서 번갈아 가면서 전송될 수 있다). 여기서 aNPSS와 aNSSS의 전송 순서는 서로 바뀔 수 있다.

다만, 앞서 셀 검색 과정에서 설명한 바와 같이, NB-IoT 단말이 aNPSS를 10msec 단위로 누적하여 검출함에 있어 복잡도가 증가될 수 있고 aNSSS에 대해서도 마찬가지의 단점이 있을 수 있다. 반면에, 상기 구성은 NB-IoT 단말이 서빙 셀 기지국 또는 측정을 위한 타겟 셀의 무선 프레임 단위 이상의 동기를 획득하고 있는 경우에는 유용하게 사용될 수 있다는 장점이 있다.

4.1.3. 소결

앞서 상술한 표 10의 구조에서 NSSS와 aNSSS가 포함되는(또는 전송되는) 9번 subframe에서 NRS는 전송되지 않도록 설정될 수 있다. 이때, legacy NB-IoT 단말이 odd numbered radio frame의 9번 subframe에서 NRS를 기대하지 않도록 하기 위한 방법으로써 해당 subframe (예: 9번 subframe)은 DL-Bitmap-NB에서 0으로 지시될 필요가 있다.

또한, 표 11의 구조에서도 마찬가지로 aNPSS와 aNSSS가 전송되는 odd numbered radio frame의 9번 subframe은 DL-Bitmap-NB에서 0으로 지시될 필요가 있다.

또한, 반대의 경우로 legacy NB-IoT 단말이 측정 서브프레임으로 활용하는 서브프레임에서는 NRS RE에 대응하는 자원에서 aNPSS와 aNSSS 시퀀스가 NRS로 대체되어 전송될 수 있다.

또는, aNPSS와 aNSSS가 측정 서브프레임의 참조 신호로 활용되는 경우, NB-IoT 단말의 동작 모드에 관계 없이, aNPSS와 aNSSS에는 NRS가 포함되지 않을 수 있다.

뿐만 아니라, 표 10 및 표 11의 9번 subframe의 aNSSS는 aNPSS로 대체될 수 있고, 9번 subframe에 전송되는 추가 동기 신호의 종류 (예: aNPSS 또는 aNSSS 등)에 NRS 전송과 겹치는 RE에서는 추가 동기 신호가 아닌 NRS가 전송될 수 있다.

상기와 같이 전송되는 NRS는 뒤따라 전송되는 0번 subframe의 MIB 디코딩 및 단말의 RRM (Radio Resource Monitoring) 의 성능 향상을 위해 사용될 수 있다. 즉, 9번 subframe에 전송되는 NRS는 다중 서브프레임 (multiple subframe)의 NRS를 이용하는 향상된 채널 측정 성능을 향상시킬 수 있다.

추가적으로, 추가 동기 신호 (예: aPSS, aNSSS)를 검출할 수 있는 단말은 추가적으로 이를 사용하여 측정 성능 및 채널 추정에 활용할 수 있다.

또한, 표 10의 6번 subframe과 표 10 및 표 11의 subframe 9번에서 NPRS(Narrowband Positioning Reference Signal)가 전송되도록 설정되는 경우, 해당 참조 신호 (예: NPRS)가 우선하여 전송될 수 있다.

4.2. 제2 제안 (aNPSS와 aNSSS를 포함하는 non-anchor carrier의 radio frame 구조)

표 12 및 표 13은 본 발명에서 제안하는 aNPSS와 aNSSS를 포함하는 비-앵커 반송파(non-anchor carrier)의 무선 프레임 구조 예시들을 각각 나타낸다. 여기서 ““NPSS””와 ““NSSS””는 앵커 반송파에서 전송되는 서브프레임의 위치를 참고하기 위하여 표시한 것으로써, 상기 NPSS 및 NSSS는 실제 비-앵커 반송파에서 전송되지 않는다.

또한, 상기 비-앵커 반송파의 서브프레임 구조는 앵커-반송파와 동일한 기지국에 의해 생성되거나 다른 기지국에 의해 생성될 수 있고, 상기 비-앵커 반송파에 대해 앵커-반송파와 동일한 동작 모드가 적용될 수도 있고 아닐 수도 있다. 즉, 상기 비-앵커 반송파에 대해, 반드시 앵커-반송파에 대한 동일한 기지국에 의해 서브프레임 구조가 생성되었음을 가정하지 않으며, 반드시 앵커-반송파와 동일한 동작 모드임을 가정하지 않는다. 다만, 앵커 반송파와 비-앵커 반송파의 서브프레임에 대한 번호는 서로 동기화되어 있다고 가정할 수 있다.

표 12의 구조에서 aNPSS와 aNSSS는 각각 subframe 0과 4에 위치하며(또는 대응하는 서브프레임에서 전송되고), aNSSS는 odd numbered radio frame에만 위치한다 (또는 대응하는 서브프레임에서 전송된다).

표 13의 구조에서 aNPSS와 aNSSS는 모두 subframe 0에 위치하며 (또는 대응하는 서브프레임에서 전송되고), aNPSS와 aNSSS는 odd numbered radio frame에서 서로 겹치지 않게 번갈아 가면서 위치한다 (또는 대응하는 서브프레임에서 전송된다). 이때, aNPSS와 aNSSS의 전송 순서는 서로 바뀔 수 있다.

앵커-반송파에서 NPSS와 NSSS 및 NPBCH, SIB1-NB의 전송 서브프레임은 각각 subframe 5, 9, 0, 4번에 대응할 수 있다. 이는 종래 무선 통신 시스템 (예: LTE 시스템)에서 MBSFN 서브프레임으로 설정될 수 없는 서브프레임 위치에 해당할 수 있다.

다만, NB-IoT 단말의 셀 검출 성능과 시스템 정보 (예: MIB-NB, SIB1-NB) 검출 성능 향상을 위해서 NPSS와 NSSS 및 NPBCH, SIB1-NB을 추가적으로 전송함에 있어, non-MBSFN subframe인 0, 4, 5, 9 subframe으로는 충분하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우, NPSS와 NSSS는 비-앵커 반송파에서 추가적으로 전송될 수 있고, 이때 비-앵커 반송파에서 추가적으로 전송되는 NPSS 및 NSSS는 각각 aNPSS와 aNSSS라 할 수 있다.

이때, aNPSS와 aNSSS가 전송되는 비-앵커 반송파에서도 non-MBSFN 서브프레임 위치에서만 aNPSS와 aNSSS가 전송될 수 있다고 가정하면, NB-IoT 단말의 주파수 튜닝 (frequency tuning) 시간을 보장하기 위한 갭 구간을 고려하여 다음과 같은 구체적인 방법이 고려될 수 있다. 이하, 표 12 및 표 13의 구조에 대한 구체적인 특징에 대해 설명한다.

4.2.1. 표 12의 구조에 따른 특징

셀 검출 과정에서 단말은 먼저 NPSS를 검출하고, NSSS를 검출한다. 이때, 앵커-반송파에서 NPSS의 수신 전력이 낮은 경우, 단말은 비-앵커 반송파의 aNPSS를 추가적으로 수신하여 성능을 향상시킬 수 있다. 앵커-반송파의 NPSS와 비-앵커 반송파의 aNPSS가 전송되는 서브프레임 위치가 서로 연속하는 경우, NB-IoT 단말은 짧은 시간에 앵커-반송파와 비-앵커 반송파의 주파수 튜닝을 수행할 필요가 있다. 이는 NB-IoT 단말의 가격을 증가시킬 수 있는 요인일 수 있다.

따라서, NPSS와 aNPSS 사이에 충분한 시간 갭을 보장하여 상기 NB-IoT 단말에 대한 주파수 튜닝 시간의 요구 조건을 완화 시킬 수 있다.

마찬가지의 방법으로 NSSS와 aNSSS 사이에 충분한 시간 갭을 보장하기 위하여 0, 4, 5, 9번 subframe 위치 중에서 4번 subframe에 aNSSS가 할당될 수 있다. 다만, subframe 4번 위치에 전송되는 aNSSS는 모든 무선 프레임 내 subframe 4번에서 전송되거나, 홀수 또는 짝수 무선 프레임 내 subframe 4번에만 전송될 수도 있다.

4.2.2. 표 13의 구조에 따른 특징

앞서 상술한 바와 같이, 종래 무선 통신 시스템 (예: LTE 시스템)에서 기지국은 0, 4, 5, 9번 subframe을 제외한 서브프레임을 MBSFN 서브프레임으로 활용할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 aNPSS와 aNSSS는 모두 subframe 0에 위치 시킬 수 있다 (또는 subframe 0을 통해 전송될 수 있다).

여기서 aNPSS와 aNSSS의 전송 순서가 서로 바뀐다면, 앵커 반송파에서의 NSSS 전송 이후에 연이은 다른 무선 프레임의 0번 subframe에서 NSSS가 전송될 수 있다. 다만, 이 경우, 해당 신호들을 수신하기 위한 NB-IoT 단말의 주파수 튜닝 갭 (frequency tuning gap)을 고려했을 때, 이와 같은 동작은 바람직하지 않을 수 있다.

이에, NSSS와 aNSSS 사이에 충분한 주파수 튜닝 갭을 보장하기 위한 방안으로써 aNPSS와 aNSSS의 전송 무선 프레임은 표 13과 같이 구성될 수 있다.

앞서 상술한 표 12 및 표 13의 구성에 있어, 비-앵커 반송파에서 전송되는 aNPSS와 aNSSS는 각각 종래 무선 통신 시스템의 앵커 반송파에서 전송되는 NPSS와 NSSS와 동일하거나, 또는 이후 후술하는 방법에 따라 구성될 수 있다.

4.3. 제3 제안 (aNPSS 구성)

3GPP TS 36.211의 10.2.7.1절에서 정의된 NPSS의 시퀀스는 하기 수학식과 같다. 참고로, 하기 수학식은 앞서 상술한 수학식 1과 같다.

여기서 u 값은 5로 정의됨으로써, 상기 수학식 4는 길이 11과 root 5를 갖는 자도프-추 시퀀스를 의미하게 된다.

상기 자도프-추 시퀀스는 11 OFDM 심볼들에 걸쳐 전송되며, 각 OFDM 심볼은 수학식 4와 같이 3GPP TS 36.211의 Table 10.2.7.1.1-1에 정의된 커버 코드 S(l) (표 6 참조)을 자도프-추 시퀀스에 곱하여 구성된다. 이와 같은 구성은 모든 NB-IoT 앵커 반송파의 NPSS에 동일하게 적용된다.

만약, 추가되는 aNPSS가 수학식 4에 정의된 종래 NPSS와 동일한 신호로 구성되는 경우, NB-IoT 단말은 검출된 시퀀스가 NPSS와 aNPSS를 모두 전송하는 기지국으로부터 수신된 것인지, 또는 서로 다른 전송 시간을 갖는 기지국들로부터 NPSS를 수신한 것인지 구분을 할 수 없는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, aNPSS는 기존 NPSS와 다르게 구성될 필요가 있으며, 이와 함께 NPSS의 PAPR 보다 높지 않으면서 NB-IoT 단말의 구현 및 연산 복잡도의 증가를 최소화 하는 방법으로 설계될 필요가 있다. 이를 달성하기 위한 방법으로, 본 발명에서는 기존 NPSS의 구조를 동일하게 사용하되, 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 (root index)와 커버 코드 S(l)을 변형하여 aNPSS를 설계하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

4.3.1. 자도프-추 시퀀스

본 발명에서 제안하는 aNPSS는 수학식 4에 적용된 u 값으로 6이 적용될 수 있다.

일반적으로 길이 L을 갖는 자도프-추 시퀀스의 root가 u와 L-u인 경우, 두 시퀀스는 서로 켤레 복소 (complex conjugate) 관계이기 때문에 매 샘플 마다 한번의 복소수 곱셈 (complex multiplication)을 통해 상호상관이 산출될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이를 통해 종래 NPSS와 동일한 PAPR 특성을 달성할 수 있고, L 길이의 시퀀스 내에서 기존 NPSS와 상호상관 값은

로 낮은 값을 가질 수 있다는 장점이 있다.

이에 따라, 레거시 NB-IoT 단말은 aNPSS를 검출하지 못할 확률이 높으며, aNPSS를 이용하는 NB-IoT 단말은 NPSS에 대한 상호상관 모듈(module)을 재활용할 수 있다.

또한, 상기와 같은 구성은 초기 셀 검색 시 해당 앵커 반송파에서 기지국이 aNPSS를 전송하는지 여부를 알 수 없는 경우, 복잡도 측면에서 특히 장점이 있다. 또한, aNPSS가 종래 무선 통신 시스템에서 정의된 시퀀스와 동일한 구조를 갖는 바, NPSS와 aNPSS에 대한 각각의 상호상관 값을 누적함에 있어, 동일한 가중치를 적용할 수 있는 장점이 있을 수 있다.

4.3.2. 커버 코드

NB-IoT 단말은 수학식 4에 정의된 커버 코드 S(l)의 특성을 이용하여, NPSS 검출에 자기상관 특성 기반의 셀 검색을 수행할 수 있다. 이와 같은 단말의 구현을 고려하면, 앞서 제안된 root u=6이 적용된 aNPSS는 기존 NPSS의 root u=5와의 구분이 어려울 수 있다.

따라서, NPSS의 커버 코드와 상호 상관 특성이 낮은 새로운 커버 코드를 aNPSS에 적용할 필요가 있다.

도 14는 종래 NPSS의 커버 코드에 따른 NPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 aNPSS에 대해 제안하는 커버 코드를 적용한 경우의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다.

보다 구체적으로, 도 14는 종래 NPSS에 대해 커버 코드 S=[1 1 1 1 -1 -1 1 1 1 -1 1]가 적용된 경우의 NPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명에서 제안하는 aNPSS에 대해 커버 코드 S=[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1]가 적용된 경우의 aNPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명에서 제안하는 aNPSS에 대해 커버 코드 S=[-1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1] 가 적용된 경우의 aNPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명에서 제안하는 aNPSS에 대해 커버 코드 S=[1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1]가 적용된 경우의 aNPSS의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다.

도 14 내지 도 17에 있어, 'legacy NB-IoT'에 해당하는 그래프는 NB-IoT 단말이 종래 NPSS 커버 코드를 사용하여 자기상관을 추정한 경우를 나타내고, 'Proposed NB-IoT 그래프'는 각 도면 별 새로이 제안된 커버 코드를 적용하여 자기상관을 추정한 경우를 나타낸다. 또한, 도 14 내지 도 17에 있어, 자기상관(

)은 3GPP 기고문 R1-161981의 5.2 절에서 정의한 Step-3의

를 나타낸다.

도 14에 도시된 바와 같이, NPSS의 커버 코드를 활용하는 경우 자기 상관 값은 정확한 타이밍인 특정

에서 최대 값을 가지며, 해당 타이밍의 주변 타이밍에 대해 좁은 영역에서 (narrow) 피크 (peak) 값을 갖는다. 또한, 최대 값을 포함하는 피크를 제외한 side peak 값은 상대적으로 낮은 값을 갖는다.

반면, 도 15에 대해 적용된 커버 코드의 경우, side peak 값을 거의 갖지 않지만, 정확한 타이밍의 근처 타이밍에서 넓은 영역으로 (wide) peak를 갖는 단점이 있다. 이 경우, 단말의 타이밍 추정 성능에 대해 열화가 야기될 수 있다.

도 16에 대해 적용된 커버 코드의 경우, 정확한 타이밍 위치에서 narrow peak를 갖지만, 바로 인접한 영역에 걸쳐서 상대적으로 높은 side peak 값을 갖는다.

도 17에서는, 정확한 타이밍 위치에서 도 14와 유사한 narrow peak을 가지며, 도 16보다는 낮은 side peak을 가짐을 알 수 있다. 또한, legacy NB-IoT 단말의 NPSS 검출에 대해 거의 영향을 주지 않을 수 있는 자기상관 특성(도 13의 NPSS 자기상관 최대 값과 비교하여 약 8배 낮은 자기상관 값)을 갖는 것을 확인할 수 있다.

이에, 본 발명에서는 aNPSS의 cover code S(l)로 [1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1]을 적용하는 것을 제안한다.

4.3.3. 소결

앞서 4.3.1. 및 4.3.2. 절에서 제안한 자도프 추 시퀀스의 root (u=6)와 S=[1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1]는 동시에 본 발명에서 제안하는 aNPSS에 적용될 수 있다.

또는, 앞서 4.3.1. 및 4.3.2. 절에서 제안한 자도프 추 시퀀스의 root (u=6)와 S=[1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1]는 종래 NPSS 의 root (u=5) 및 종래 커버 코드와 교차하여 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 aNPSS는 종래 NPSS(u=5)와 제안한 S=[1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 1]가 결합되어 구성되거나, 종래 NPSS의 커버 코드와 제안하는 root (u=6)가 결합되어 구성될 수 있다.

4.4. 제4 제안 (aNSSS 구성)

3GPP TS 36.211의 10.2.7.2절에서 정의된 NPSS의 시퀀스는 하기 수학식과 같다. 참고로, 하기 수학식은 앞서 상술한 수학식 2와 같다.

이때, 수학식 5에 적용된 θ_f는 하기 수학식과 같이 정의된다.

여기서

는 수학식 5의 q와 u로 결정되며, 프레임 번호 n_f는

로 정의된다. 또한, NPSS와 달리, 하나의 OFDM 심볼이 커버 코드를 달리하여 11번의 OFDM 심볼 구간 동안 반복해서 NSSS가 전송되지 않고, 상기 NSSS는 수학식 5로 정의된 시퀀스를 11 OFDM 심볼 구간 동안 주파수-우선 매핑 방식으로 132개의 RE(Resource Element)에 정렬되어 전송된다.

NSSS의 시퀀스를 구성하는 정보 중 u와

를 변형하여 aNSSS를 정의하는 경우, legacy NB-IoT 단말의 NSSS 검출에 영향을 줄 수 있다. 이에, 본 발명에서는 3GPP TS 36.211의 Table 10.2.7.2.1-1에 정의된 NSSS의

(표 8 참조)를 추가적으로 정의하는 방법, 3GPP TS 36.211의 10.2.7.2.2에 정의된 NSSS 시퀀스 매핑 방법을 변경하는 방법 등에 따라 aNSSS를 구성하는 방법을 제안한다.

다만,

는 NB-IoT 단말의 구현 방법에 따라서 새로운 값을 추가하는 경우에도 성능의 영향이 크지 않을 수 있는 바, 본 발명에서는 aNSSS에서

의 값을 추가적으로 정의하는 방법도 함께 제안한다.

4.4.1.

를 추가하는 방법

수학식 6에서 알 수 있듯이,

는 0, 33/132, 66/132, 99/132 값을 매 20msec 마다 갖는다.

반면, 본 발명에서 제안하는 aNSSS는

값으로 33/264, 99/264, 165/264, 231/264를 매 20msec 마다 순환하여 갖거나, 상기 4개의 값의 일부 집합에 포함된 값을 순환하여 갖거나, 상기 4개의 값 중 특정 값으로 고정될 수 있다.

도 18은 종래 NSSS를 사용하는 경우의 상호 상관 값(Legacy NB-IoT with NSSS),

값으로 33/264, 99/264, 165/264, 231/264 중 하나의 값을 적용한 aNSSS를 수신한 경우 aNSSS에 적용된

값에 따른 상호 상관 값(Proposed NB-IoT with aNSSS) 및 NSSS에 적용된

값에 따른 상호 상관 값(Proposed NB-IoT with NSSS)의 특성을 나타낸 도면이다.

도 18에 도시된 바와 같이, NSSS에서 사용된

=

와 다른

=

값을 사용한 aNSSS의 상호상관 값은 서로 간섭이 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 상호 상관 값 관찰을 통하여 aNSSS의

은

가 아닌 값의 집합으로 선택될 수 있다. 다만, 상기 구성에 따르면 종래

만 사용하는 경우와 비교하여 NB-IoT 단말에서 sequence 생성을 위해서 더 많은 memory가 필요할 수 있는 단점이 있을 수 있다.

4.4.2.

를 추가하는 방법

NSSS의 자도프-추 시퀀스를 변경하지 않고 TS 36.211의 Table 10.2.7.2.1-1에 정의된 NSSS의

만 변경 또는 추가하여 aNSSS를 구성할 수 있다. 이때, 레거시 NB-IoT 단말은 변경 또는 추가된

의 검출을 시도하지 않으며, aNSSS 검출을 시도하는 NB-IoT 단말은 NSSS 검출을 위해서 사용된 복소수 곱셈 (complex multiplication)의 결과를 재활용할 수 있다는 장점이 있다.

따라서 aNSSS를 위해서 사용되는

에는 기존 NSSS의

에 사용된 128차 Hadamard matrix의 1, 32, 64, 128 열을 제외한 값 16, 48, 80, 112 열이 추가적으로 사용될 수 있다.

4.4.3. 자원 매핑 (Resource mapping) 방법을 변형하는 방법

주파수 선택적 (Frequency selective) 환경에서 NSSS의 시퀀스 상호 상관 특성은 나빠질 수 있다. 이에, NSSS와 aNSSS의 상호상관 특성을 자원 매핑 과정에서 랜덤화 (randomization) 하는 방법이 고려될 수 있다.

도 19 내지 도 22는 본 발명에 적용 가능한 자원 매핑 방법을 간단한 도면이고, 도 23 내지 도 26은 도 19 내지 도 22에 도시된 각 자원 매핑 방식에 따른 legacy NB-IoT 단말의 NSSS 자도프-추 상호 상관 특성을 나타낸 도면이다.

도 19 내지 도 22의 자원 매핑 방법은 l_s 번째 OFDM 심볼의 k_s 번째 RE 위치부터 주파수 우선 매핑 (frequency-first mapping) 또는 시간 우선 매핑 (time-first mapping) 방식으로 NSSS 또는 aNSSS를 할당하고, l_e 번째 OFDM 심볼의 k_e 번째 RE 위치까지 실선과 점선의 화살표를 따라서 순차적으로 자원을 매핑한다.

도 19는 기존 NSSS 자원 매핑 방법을 나타내고, 도 20(Alt.1-1)은 도 19의 자원 매핑 방식에서 시작 OFDM 심볼 위치를 특점 값 만큼 이동 시킨 방법을 나타낸다. 도 21(Alt.2-1)은 도 19의 자원 매핑 순서를 반대로 수행하는 방법을 나타낸다. 도 22(Alt.2-2)은 도 19의 자원 매핑 방법과 동일한 시작 위치와 종료 위치를 갖지만 시간-우선 매핑 (time-first mapping)을 적용하는 방법을 나타낸다.

도 23에 도시된 바와 같이, legacy NB-IoT 단말기의 NSSS 자도프-추 시퀀스의 상호 상관 특성은 u와 u'가 동일한 경우에 시퀀스 길이 (sequence length) 만큼의 값을 가지며, 그렇지 않은 경우에는 상대적으로 낮은 상호 상관 특성을 갖는다.

반면, 도 24에 도시된 바와 같이, 도 20에 따른 자원 매핑 방식 (Alt.1-1)에 따르면 일부 u와 u' 조합에서 기존 NSSS 자도프-추 시퀀스와 상호 상관 특성이 약 50% 정도에 해당하는 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 도 21에 따른 자원 매핑 방식 (Alt.2-1)에 따르면 대부분의 u와 u' 조합에서 기존 NSSS 자도프-추 시퀀스와 낮은 상호 상관 값을 보이나, 특정 u와 u' 조합에서는 약 70% 이상의 상호 상관 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 26에 도시된 바와 같이, 도 22에 따른 자원 매핑 방식 (Alt.2-2)에 따르면 모든 u와 u' 조합에서 기존 자도프-추 시퀀스와 상대적으로 낮은 상호상관 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 aNSSS의 자원 매핑 방식으로 도 22에 따른 자원 매핑 방식을 적용하는 구성을 제안한다. 이때, 제안하는 Alt.2-2 방식은 시간-우선 자원 매핑 (time-first resource mapping)을 특징으로 하며, 자원 매핑의 시작과 종료 RE 위치는 특정 값 만큼 순환 이동(circular shift)될 수 있다.

추가적으로, 4.4.1. 절에서 상술한

를 추가하는 방법은 앞서 4.4.2. 절에서 상술한

를 추가하는 방법과 반드시 동시에 적용되어야 하는 것은 아니다. 또한, 상기 aNSSS에 대해 4.4.3. 절에서 제안한 자원 매핑 방식이 아닌 다른 방법의 자원 매핑 방식이 적용될 수 있다.

또한, 4.4.2. 절에서 제안된

의 128 Hadamard matrix의 열 값은 4.4.3. 절에서 제안된 Alt.2-2 자원 매핑 방식과 결합되어 동시에 적용될 수 있다. 또한, 기존 NSSS의

와 Alt.2-2의 자원 매핑 방식이 결합되어 동시에 적용될 수 있다. 또한, 기존 NSSS의 자원 매핑 방식과 제안하는

의 128 Hadamard matrix의 열 값이 결합되어 동시에 적용될 수 있다.

4.5. 제안하는 aNPSS 및/또는 aNSSS의 전송 방법

본 발명에서 제안하는 NPSS와 NSSS (즉, aNPSS 및 NSSS)의 구조 및 전송 위치는 NPSS만 추가 전송되거나, 또는 NSSS만 추가 전송되는 경우에도 독립적으로 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안한 NPSS 및 NSSS가 아닌 새로운 시퀀스를 갖는 NPSS와 NSSS가 추가 전송되는 경우에도 해당 시퀀스가 추가 전송되는 서브프레임 및 무선 프레임 위치는 본 발명에서 제안하는 특징을 따를 수 있다.

상기 제안된 aNPSS와 aNSSS가 검출되는 경우, NB-IoT 단말은 시스템 정보 (예: MIB-NB와 SIB1-NB 정보) 역시 추가적으로 전송될 수 있다고 판단할 수 있다. 즉, NB-IoT 단말은 aNPSS와 aNSSS 검출 여부에 따라서 기존 MIB-NB와 SIB1-NB 검출 시도와 함께 추가 전송되는 MIB-NB와 SIB1-NB 추가 검출을 시도할 수 있다. 또는, 반대의 경우로 시스템 정보의 추가적인 정보 제공이 있는 셀이라고 판단되는 경우, NB-IoT 단말은 해당 셀의 aNPSS와 aNSSS 전송 여부도 추가적으로 판단할 수 있다.

왜냐하면, 일반적으로 셀 검색과 시스템 정보 획득 (system information acquisition)의 최대 통달 거리는 최대한 유사하게 설계되는 바, 셀 검색에 사용되는 동기 신호와 시스템 정보를 전달하는 채널 간 enhancement 여부가 서로 참조될 수 있다.

본 발명에 있어, 기지국은 aNPSS와 aNSSS를 NPSS 및 NSSS와 함께 항상 주기적으로 전송하지 않을 수 있다. 즉, 상기 기지국은 필요에 따라서 특정 시간 동안 aNPSS와 aNSSS를 전송할 수 있다.

또한, aNPSS와 aNSSS의 주기적 또는 비주기적 전송 여부는 상호 독립적으로 결정될 수 있다. 기지국은 NB-IoT 단말기의 측정 등의 특정 동작을 위해서 aNPSS와 aNSSS 전송과 관련된 정보(예를 들어, 전송 주기 및 구간)를 별도로 설정할 수 있다. NB-IoT 단말이 aNPSS와 aNSSS의 전송 여부를 알 수 없는 경우(예: MIB-NB 또는 SIB1-NB 등의 시스템 정보 및 측정 설정 정보를 획득하지 않은 상태), 상기 NB-IoT 단말은 aNPSS와 aNSSS를 블라인드 검출 (blind detection) 해야 할 수 있다. 이때, 기지국은 특정한 조건을 만족하는 경우에 대해서 aNPSS와 aNSSS의 전송을 시작하거나 중단할 수 있다. 다만, aNPSS와 aNSSS를 기반으로 측정 등을 수행하는 단말의 안정적인 동작을 위하여, 기지국은 aNPSS와 aNSSS의 전송 시작과 중단을 셀 내의 일부 또는 전체 단말에게 알려 줄 수 있다.

본 발명에서 제안하는 기법은 NB-IoT 시스템 뿐만 아니라, LTE 시스템 대역폭의 일부를 활용하는 eMTC(enhanced Machine Type Communication)와 같은 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 제안된 aNPSS 또는/그리고 aNSSS 개념과 같이 eMTC에서 셀 검색과 시스템 정보 획득 지연 개선 (system information acquisition delay enhancement)을 위해 새로운 동기 신호 또는 기존의 PSS 또는/그리고 SSS가 변형되어 전송되는 경우, 이와 함께 시스템 정보와 관련된 정보(예: MIB 또는/그리고 SIB1-BR)도 해당 셀에서 추가로 전송됨을 지시할 수 있다. 반대의 경우도 마찬가지로 해당될 수 있다.

즉, 단말이 셀 검색 과정에서 셀 검색 개선 (cell search enhancement)을 위한 동기 신호를 검출하지 못하였으나 후속 과정에서 개선된 시스템 정보 (enhanced system information)가 추가 전송되는 경우, 상기 단말은 해당 셀에서 개선된 동기 신호 (enhanced synchronization signal)가 전송될 수 있다고 기대할 수 있다. 특히, eMTC 단말이 셀 검색 성능 향상을 위해서 NPSS 또는/그리고 NSSS를 추가적으로 수신하는 경우, 해당 셀에서 NB-IoT 서비스를 지원하는지 여부에 따라서 아래와 같이 두 가지 경우로 구분될 수 있다.

(1) 첫째로, 해당 cell에서 eMTC와 NB-IoT 서비스를 동시에 지원하는 경우

eMTC 단말은 해당 셀에서 NB-IoT 서비스를 위해서 전송되는 NPSS 또는/그리고 NSSS를 추가적으로 수신하여 셀 검색 성능 향상을 기대할 수 있다. 이때, 일부 서브프레임에서는 무선 통신 시스템 (예: LTE)의 셀 검색을 위한 신호와 NB-IoT의 셀 검색을 신호가 동시에 전송될 수 있다 (예: 5번 subframe의 위치에서 기지국은 LTE PSS/SSS와 NB-IoT NPSS를 동시에 전송할 수 있다). 이 경우, eMTC 단말은 이 중 어떠한 신호를 선택적으로 수신할지 여부에 대해 직접 결정하거나, 기지국으로부터 지시 받은 동작에 따른 동작을 수행할 수 있다.

(2) 둘째로, 해당 셀에서 eMTC 서비스는 지원하지만, NB-IoT 서비스는 지원하지 않는 경우

해당 셀에서 NB-IoT를 서비스 하지 않는 경우, 기지국은 eMTC 단말의 셀 검색 성능 향상을 위하여 추가적으로 NPSS와 NSSS를 전송할 수 있다. 이때, 다른 NB-IoT 단말이 해당 NPSS와 NSSS를 수신하여 해당 셀에서 NB-IoT를 서비스 하는 것으로 오인하는 것을 방지하기 위하여, 기지국은 기존 NPSS 및 NSSS와 다른 신호를 전송할 필요가 있을 수 있다.

이에, 상기 기지국은 eMTC 단말의 셀 검색 성능 향상을 위하여 추가적으로 전송하는 NPSS 및 NSSS로써 본 발명에서 제안하는 aNPSS 및 aNSSS를 사용할 수 있다. 이때, aNPSS와 aNSSS는 앞서 제안한 서브프레임 위치와 다른 곳에 전송될 수 있고, 앵커 반송파가 아닌 비-앵커 반송파에서 전송될 수도 있다. 또한, 상기 aNPSS 및 aNSSS는 LTE cell ID와 상이한 NB-IoT cell ID가 설정되어 전송될 수 있고, 이 경우 LTE cell ID와 NB-IoT cell ID에 대한 매핑 방식이 3GPP 표준 기술 등에 의해 정의될 수 있다.

다만, 상기와 같이 상기 aNPSS 및 aNSSS가 실제 NB-IoT 단말을 서비스 하기 위해 활용되지 않는 경우, 상기 aNPSS 및/또는 aNSS는 NRS를 포함하지 않고 전송될 수 있다.

또한, 본 발명에서 제안하는 aNPSS와 aNSSS는 NB-IoT 및 eMTC와 같은 협 대역 (narrow band) 시스템의 셀 검색 성능 향상 등의 용도뿐만 아니라, 시스템 정보 갱신 (system information update) 등과 같은 지시 신호 (indication signal)로도 활용될 수 있다. 여기서, 시스템 정보 갱신이란 단말이 셀로부터 기본적으로 또는 추가적으로 전달 받아야 하는 셀의 정보(예: MIB 및 SIB 등)를 의미할 수 있다.

해당 정보가 변경된 경우, 일반적으로 기지국은 페이징 지시 (paging indication) 또는 페이징 메시지 (paging message) 등을 통해 단말에게 시스템 정보를 갱신하라는 지시를 할 수 있다. 일반적으로 LTE 시스템에서는 특정 구간(paging occasion)에서 P-RNTI (Paging - Radio Network Temporary Identifier) 등으로 스크램블링된 PDCCH 또는 MPDCCH, NPDCCH로 시스템 정보 갱신 (또는 change) 여부를 지시한다.

다만, 이와 같은 동작은 NB-IoT 또는 eMTC와 같이 저 비용 (low cost)와 긴 배터리 수명 (long battery life)를 특징으로 하는 시스템의 전력 소모 관점에서 효과적이지 않을 수 있다. 특히, RRC (Radio Resource Control) IDLE 상태에서 오랜 시간 머무르거나, RRC CONNECTED 상태에서 긴 시간의 DRX (Discontinuous Reception)를 수행하는 경우, 단말이 PDCCH 또는 MPDCCH, NPDCCH 등을 간헐적으로 디코딩하기 위해서 시간/주파수 동기화를 수행하는 등의 선행 동작을 고려 하였을 때, 시간/주파수 동기화에 조금 더 강건한 시퀀스 기반의 페이징 지시자 (paging indicator) 또는 시스템 정보 갱신 (system information update)을 알려 줄 수 있는 방법이 효과적일 수 있다.

이와 같은 특성을 고려하였을 때, 기지국은 동기화를 위하여 설계된 NPSS, NSSS를 일부 변형하여 지시 신호 (indication signal)로 활용하거나, 기존 NPSS 및 NSSS와 구분하기 위하여 상기 제안된 aNPSS 또는/그리고 aNSSS를 사용할 수 있다. 이때, 페이징 지시자 또는 시스템 정보 갱신 여부에 대한 정보 검출의 오 경보 (false alarm)을 줄이기 위하여, aNPSS 또는/그리고 aNSSS의 cell ID, 무선 프레임 번호 정보가 일부 정보로 제한되어 페이징 지시자로 활용될 수 있다.

이때, aNPSS와 aNSSS는 상기 제안된 일부 서브프레임 위치에서 항상 전송되어야 하는 것은 아니며, paging occasion 등과 연계하여 특정한 위치로 제한되거나, 주기적 또는 비주기적으로 전송될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 aNPSS 및 aNSSS가 페이징 지시자로 활용되는 경우, 이를 검출한 단말은 시스템 정보 갱신 또는 특정 구간 동안 시스템 정보 갱신 관련 동작을 수행하지 않도록 정의될 수 있다.

또한, 이와 같은 용도로 aNPSS와 aNSSS가 활용되는 경우, 동일한 기지국으로부터 전송되는 aNPSS와 aNSSS는 매번 동일한 신호 또는 시퀀스가 아닐 수 있다. 즉, 셀 검색 용도로 활용되는 경우 aNPSS와 aNSSS는 매 전송마다 동일한 정보(예로, cell ID 및 radio frame number)를 전달할 필요가 있지만, 페이징 지시자와 같은 용도로 활용되는 경우 상기 aNPSS와 aNSSS는 매 aNPSS 또는/그리고 aNSSS 전송마다 다른 정보를 전달할 수 있다.

상기 목적(paging indicator 또는 system information update를 알려 주는 용도)으로 aNPSS와 aNSSS가 사용되는 경우, aNPSS와 aNSSS는 각각 연속된 하향링크 서브프레임에서 전송될 수 있다. 이때, aNPSS와 aNSSS의 반복 전송 횟수는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 시간 순서로 aNPSS와 aNSSS의 전송은 aNPSS N회 전송 이후, aNSSS M회 전송으로 설정될 수 있다. 이때, N과 M은 기지국에 의해 설정될 수 있다. 일 예로, N이 0보다 큰 값을 갖는 경우에도 M은 0으로 설정될 수 있다. 이와 같은 경우는 상기 목적으로 사용될 정보량이 많지 않은 경우에 대응할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 목적으로 사용되는 aNSSS에 대해서는 root index 값으로 5가 아닌 다른 값이 사용될 수 있다. 또는, 상기 목적으로 필요한 정보량에 따라 상기 aNSSS에 대해서는 둘 이상의 root index가 사용될 수 있다.

또한, 상기 aNPSS의 커버 코드로는 본 발명에서 제안한 커버 코드가 아닌 다른 커버 코드가 추가적으로 사용될 수 있다.

그리고 aNPSS가 N번 반복 전송되는 경우에도 상기 aNPSS는 매번 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping을 달리하여 반복 전송될 수 있다.

만약, aNPSS에서 충분한 정보량을 제공하지 못한다면 aNSSS가 M회 추가 전송될 수 있다. 이때, M회 반복 전송되는 aNSSS 역시

그리고/또는

그리고/또는 resource mapping을 달리하여 반복 전송될 수 있다.

여기서 aNPSS가 N번 반복 전송되는 동안 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping을 달리하여 전송되는 경우, N번 구간 동안 변경되는 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping 방법은 ““Cell ID”” 그리고/또는 ““aNPSS 전송의 starting 또는 ending subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN (Super Frame Number)”” 그리고/또는 ““UE의 group ID 정보””(여기서 group IE는 동일한 paging channel 수신을 기대하는 단말이 특정 group으로 구분된 경우에 해당 UE가 속한 group의 ID와 같을 수 있음) 그리고/또는 ““PO(Paging Occasion)으로부터 유도된 특정 값”” 등에 의해서 생성된 랜덤 시퀀스 (random sequence) 등을 기반으로 정의될 수도 있다.

마찬가지의 방법으로, aNSSS가 M번 반복 전송되는 동안

그리고/또는

그리고/또는 resource mapping을 달리하여 전송되는 경우, M번 구간 동안 변경되는

그리고/또는

그리고/또는 resource mapping 방법은 ““Cell ID”” 그리고/또는 ““aNPSS 그리고/또는 aNSSS 전송의 starting 또는 ending subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN”” 그리고/또는 ““UE의 group ID 정보””(여기서 group IE는 동일한 paging channel 수신을 기대하는 단말이 특정 group으로 구분된 경우에 해당 UE가 속한 group의 ID와 같을 수 있음) 그리고/또는 ““PO(Pagigin Occasion)으로부터 유도된 특정 값”” 등에 의해서 생성된 랜덤 시퀀스 등을 기반으로 정의될 수 있다.

뿐만 아니라, aNPSS와 aNSSS가 각각 N회 및 M회 반복 전송되는 경우, 각 aPSSS 및 aNSSS에 대해 에 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping을 달리하거나

그리고/또는

그리고/또는 resource mapping을 달리하여 전송하는 방법은 서로 연계되어 정의될 수 있다.

상기 랜덤화는 위 용도로 사용된 aNPSS 그리고/또는 aNSSS의 전송 시작 시점 그리고/또는 마지막 전송 시점의 동기를 (subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN level의) 획득하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

만약, (ef)eMTC에서도 상기와 동일한 목적(paging indicator 또는 system information update를 알려 주는 용도 및 cell search latency를 향상시키고자 하는 용도)으로 PSS 그리고/또는 SSS 구조가 사용되는 경우, 본 발명에서 제안한 NPSS 자원 매핑 (sequence to RE mapping) 변형 방법과 NSSS 자원 매핑 (sequence to RE mapping) 변형 방법이 유사하게 적용될 수 있다.

도 27은 본 발명에 적용 가능한 동기 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.

PSS를 예를 들면, 도 27의 63개 반송파에 매핑되는 ZC 시퀀스는 순서가 기존 PSS 순서와 반대로 적용될 수 있다. 이때, root index는 기존 PSS에서 사용되고 있지 않은 다른 root index가 사용될 수 있다.

이와 같이 변형된 PSS를 aPSS라고 할 때, aPSS가 여러 번 반복해서 전송되는 경우, NPSS와 유사한 방법으로 aPSS가 전송되는 N개 OFDM 심볼에 대해서 커버 코드가 추가로 적용될 수 있다.

상기 커버 코드의 일 예로, 본 발명에서 제안한 11-length cover code가 적용될 수 있다. 이때, N개의 aPSS가 M 개 서브프레임에 걸쳐서 반복 전송되는 경우. 적용되는 커버 코드는 매 서브프레임마다 달라질 수 있다. 여기서 서브프레임 단위로 반복전송 되는 경우, 상기 aPSS는 항상 연속적으로 전송되지 않을 수도 있다.

SSS 역시 상기의 목적으로 변경되어 사용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상, 상기의 목적으로 변경된 SSS를 aSSS라 한다.

먼저, 기존 SSS에 있어 무선 프레임 내에서 두 번 전송되는 SSS 간에 2개의 M-sequence RE 매핑이 서로 인터리빙되는 순서는 서로 다르다. 이때, aSSS는 두 가지의 SSS에 대해서 모두 자원 매핑을 주파수 축에서 반대로 수행될 수 있다. 또는, aSSS의 자원 매핑은 SSS의 자원 매핑이 주파수 축에서 일부 RE 만큼 순환 시프트 (circular-shift)된 형태일 수 있다.

1 OFDM 심볼로 구성되는 aSSS 역시 N'개의 OFDM 심볼로 반복하여 구성될 수 있다. 이때, aPSS와 마찬가지로 각 OFDM 심볼 간에 커버 코드가 적용될 수 있다.

뿐만 아니라, N'번 반복 전송되는 aSSS의 순환 시프트 (circular-shift) 값은 고정 값이 아닐 수 있다. 상기 N'번 반복된 aSSS는 M' 서브프레임 동안 반복 전송될 수 있으며, aPSS와 마찬가지로 반복 전송되는 aSSS 서브프레임 간에 cover code 그리고/또는 resource mapping의 circular-shift 값이 달라질 수 있다.

여기서, PSS가 N번 반복 전송되는 동안 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping을 달리하여 전송되는 경우, N번 구간 동안 변경되는 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping 방법은 ““Cell ID”” 그리고/또는 ““PSS 전송의 starting 또는 ending subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN”” 그리고/또는 ““UE의 group ID 정보””(여기서 group IE는 동일한 paging channel 수신을 기대하는 단말이 특정 group으로 구분된 경우에 해당 UE가 속한 group의 ID와 같을 수 있음) 그리고/또는 ““PO(Pagigin Occasion)으로부터 유도된 특정 값”” 등에 의해서 생성된 랜덤 시퀀스 등을 기반으로 정의될 수 있다.

마찬가지의 방법으로, SSS가 M번 반복 전송되는 동안 인터리빙되는 순서 그리고/또는 자원 매핑을 달리하여 전송되는 경우, M번 구간 동안 변경되는 인터리빙되는 순서 그리고/또는 자원 매핑 방법은 ““Cell ID”” 그리고/또는 ““PSS 그리고/또는 SSS 전송의 starting 또는 ending subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN”” 그리고/또는 ““UE의 group ID 정보””(여기서 group IE는 동일한 paging channel 수신을 기대하는 단말이 특정 group으로 구분된 경우에 해당 UE가 속한 group의 ID와 같을 수 있음) 그리고/또는 ““PO(Pagigin Occasion)으로부터 유도된 특정 값”” 등에 의해서 생성된 랜덤 시퀀스 등을 기반으로 정의될 수 있다.

뿐만 아니라, PSS와 SSS가 각각 N회 및 M회 반복 전송되는 경우, 상기 PSS와 SSS에 대해 root index 그리고/또는 cover code 그리고/또는 resource mapping을 달리하거나 interleaving 되는 순서 그리고/또는 resource mapping을 달리하여 전송하는 방법은 서로 연계되어 정의될 수 있다. 상기 랜덤화는 위 용도로 사용된 aNPSS 그리고/또는 aNSSS의 전송 시작 시점 그리고/또는 마지막 전송 시점의 동기를 (subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN level의) 획득하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

상기 제안된 모든 기법에서 RE 매핑 또는 자원 매핑 순서를 달리하는 방법은 해당 시퀀스를 자원 매핑하기에 앞서 인터리빙이 추가로 수행되고, 이후 기존과 동일한 자원 매핑 방법을 따르는 구성을 포함할 수 있다.

일 예로, 시퀀스의 자원 매핑은 기존과 동일하게 기술되지만, 자원 매핑에 앞서 인터리빙 단계를 추가하는 방식으로 자원 매핑 방법을 달리하는 것과 동일한 효과를 낼 수 있다. 여기서, ““Cell ID”” 그리고/또는 ““PSS 전송의 starting 또는 ending subframe 그리고/또는 radio frame 그리고/또는 SFN”” 그리고/또는 ““UE의 group ID 정보””(여기서 group IE는 동일한 paging channel 수신을 기대하는 단말이 특정 group으로 구분된 경우에 해당 UE가 속한 group의 ID와 같을 수 있음) 그리고/또는 ““PO(Pagigin Occasion)으로부터 유도된 특정 값”” 등을 기반으로 생성된 특정 의사 랜덤 시퀀스 (pseudo random sequence)에 의해서 구체적인 인터리빙 방식이 결정될 수 있다.

본 발명에서 제안하는 aNPSS와 aNSSS는 TDD(Time Division Duplex)와 FDD (Frequency Division Duplex)의 duplex mode를 구분하기 위해서 사용될 수 있다. 이때, 상기 aNPSS 및 aNSSS는 앞서 상술한 제1 및 제2 제안에서 상술한 서브프레임 위치와 상이한 위치에서 전송될 수 있다.

또한, 상기 aNPSS 및 aNSSS가 TDD 시스템의 동기 신호로 사용되는 경우, UL-DL configuration을 구분하기 위해서 aNPSS의 root u 또는/그리고 cover code가 사용될 수 있다. 일 예로, cover code는 duplex mode를 구분하기 위하여 사용되고, root u는 UL-DL configuration을 구분하기 위해서 사용될 수 있다.

만약, UL-DL configuration을 모두 구분할 수 있는 root u 또는/그리고 cover code의 종류가 충분하지 않거나, 또는 모든 UL-DL configuration을 구분할 수 있도록 root u 또는/그리고 cover code를 사용하는 경우에 성능 열화가 예상되는 경우, UL-DL configuration 중 일부만을 구분할 수 있도록 root u 또는/그리고 cover code의 종류가 사용될 수 있다.

즉, UL-DL configuration에 따라서 (a)NPSS와 (a)NSSS의 상대적인 위치가 달라질 수 있는 경우, (a)NPSS는 (a)NSSS와의 상대적인 위치 관계에 대한 구분만 할 수 있는 정보를 전달할 수 있으면 충분할 수 있다.

이때, 단말은 (a)NPSS와 (a)NSSS 검출 이후에 TDD용 MIB-NB 또는 SIB를 통해서 실제 UL-DL configuration을 획득할 수 있다.

도 28은 본 발명에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 본 발명에서는 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 및 NSSS와 유사한 구조를 갖는 새로운 NPSS (이하, aNPSS라 함) 및 새로운 NSSS (이하, aNSSS라 함)을 이용한 단말의 구체적인 동작에 대해 설명한다.

먼저, 단말은 기지국으로부터 aNPSS 및 aNSSS를 수신할 수 있다 (S2810).

이때, 상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다. 또한, 상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다.

일 예로, 상기 새로운 NPSS에는 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스로 6이 적용될 수 있다.

다른 예로, 상기 새로운 NPSS에는 자도프-추 시퀀스의 커버 코드로 [1, 1, -1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, 1]가 적용될 수 있다.

일 예로, 상기 새로운 NSSS에는 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터인

값으로 {33/264, 99/264, 165/264, 231/264} 중 하나의 값이 적용될 수 있다.

다른 예로, 상기 새로운 NSSS에는 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스로 NB-IoT 시스템에서 정의된 NSSS에 적용되는 128차 하다마드 행렬 (hadamard matrix)의 1, 32, 64, 128 열의 값 대신 16, 48, 80, 112 열의 값이 적용되는 바이너리 시퀀스이 적용될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 새로운 NSSS의 시퀀스에는 시간 우선 자원 매핑 (time-first resource mapping) 방법이 적용될 수 있다.

이와 같이 생성된 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS는 다음과 같이 수신될 수 있다.

일 예로, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신될 수 있다. 이때, 상기 새로운 NPSS 는 상기 NPSS가 전송되는 서브프레임의 다음 서브프레임에서 수신되고, 상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 수신될 수 있다.

다른 예로, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신될 수 있다. 이때, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 번갈아 수신될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신될 수 있다. 이때, 상기 새로운 NPSS는 모든 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 수신되고, 상기 새로운 NSSS는 홀수 번째 또는 짝수 번째 무선 프레임 중 하나 이상의 무선 프레임의 다섯 번째 서브프레임에서 수신될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신될 수 있다. 이때, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 매 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 번갈아 수신될 수 있다.

본 발명에 있어, 상기와 같은 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는, NRS (Narrowband Reference Signal)를 포함하지 않을 수 있다.

이어, 상기 단말은 상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행한다 (S2820).

일 예로, 상기 단말은 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS를 누적 검출하여 상기 셀 검색을 수행할 수 있다.

다른 예로, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부를 지시하기 위해 사용되는 경우, 상기 새로운 NPSS가 N개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송된 이후 상기 새로운 NSSS가 M개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송되고, 상기 N개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NPSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드가 적용되어 전송되고, 상기 M개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NSSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드 및 상이한 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 적용되어 전송될 수 있다. 이때, 상기 N은 0 이상의 정수이고, 상기 M은 자연수일 수 있다.

이에 따라, 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 시스템 정보가 업데이트 되었음을 지시하는 경우, 상기 단말은 시스템 정보의 업데이트를 수행할 수 있다.

상기 구성에 있어, 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS가 전송되는 서브프레임의 위치는 특정 서브프레임 위치 (예: 특정 서브프레임 인덱스에 대응하는 서브프레임)에 한정되지 않고, 임의의 위치에서 전송될 수 있다.

이때, 상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS는 하나 이상의 서브프레임에서 반복하여 전송될 수 있다. 이때, 각각의 새로운 NPSS 및 새로운 NPSSS에 대해서는 서브프레임 단위로 (상이한) 커버 코드가 적용되거나, (상이한) resource mapping, root index, thetha_f 등이 적용될 수 있다.

앞서 상술한 바에 있어, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부를 지시하는 용도로 새로운 NPSS/NSSS가 활용되는 경우, 새로운 NPSS의 전송 없이 새로운 NSSS만 전송될 수도 있다.

또 다른 예로, 상기 단말은 상기 새로운 NPSS에 적용된 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스에 기반하여 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드가 TDD (Time Division Duplex) 모드 또는 FDD (Frequency Division Duplex) 모드임을 결정할 수 있다.

상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수 도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 가 있다.

5. 장치 구성

도 29는 제안하는 실시 예가 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다. 도 29에 도시된 단말 및 기지국은 앞서 설명한 단말의 동작 방법 및 이에 대응한 기지국의 동작 방법의 실시 예들을 구현하기 위해 동작한다.

단말(UE: User Equipment, 1)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB 또는 gNB, 100)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.

즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Transmitter: 10, 110) 및 수신기(Receiver: 20, 120)를 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나(30, 130) 등을 포함할 수 있다.

또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시 예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 40, 140)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(50, 150)를 각각 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 단말(1)은 수신기(20)를 통해 새로운 NPSS (Narrowband Primary Synchronization Signal) 및 새로운 NSSS (Narrowband Secondary Synchronization Signal)를 수신한다. 이어, 상기 단말(1)은 프로세서(40)를 통해 상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행한다.

상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다. 또한, 상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성될 수 있다.

단말 및 기지국에 포함된 송신기 및 수신기는 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 29의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 유닛을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(50, 150)에 저장되어 프로세서(40, 140)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (16)

1. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
   새로운 NPSS (Narrowband Primary Synchronization Signal) 및 새로운 NSSS (Narrowband Secondary Synchronization Signal)를 수신; 및
   상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행;하는 것을 포함하되,
   상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되고,
   상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되는, 단말의 동작 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신되고,
   상기 새로운 NPSS 는 상기 NPSS가 전송되는 서브프레임의 다음 서브프레임에서 수신되고,
   상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 수신되는, 단말의 동작 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 앵커 반송파를 통해 수신되고,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 상기 NSSS와 10개 서브프레임 간격을 두고 번갈아 수신되는, 단말의 동작 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신되고,
   상기 새로운 NPSS는 모든 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 수신되고,
   상기 새로운 NSSS는 홀수 번째 또는 짝수 번째 무선 프레임 중 하나 이상의 무선 프레임의 다섯 번째 서브프레임에서 수신되는, 단말의 동작 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 비-앵커 반송파를 통해 수신되고,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는 매 무선 프레임 (radio frame)의 첫 번째 서브프레임에서 번갈아 수신되는, 단말의 동작 방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS는, NRS (Narrowband Reference Signal)를 포함하지 않는, 단말의 동작 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 단말은 상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS를 누적 검출하여 상기 셀 검색을 수행하는, 단말의 동작 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부를 지시하기 위해 사용되는 경우,
   상기 새로운 NPSS가 N개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송된 이후 상기 새로운 NSSS가 M개 연속하는 서브프레임에서 반복 전송되고,
   상기 N개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NPSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드가 적용되어 전송되고,
   상기 M개 서브프레임에서 반복 전송되는 상기 새로운 NSSS는 서브프레임 단위로 상이한 커버 코드 및 상이한 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 적용되어 전송되고,
   상기 N은 0 이상의 정수이고, 상기 M은 자연수인, 단말의 동작 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 새로운 NPSS 및 상기 새로운 NSSS가 시스템 정보가 업데이트 되었음을 지시하는 경우, 상기 단말은 시스템 정보의 업데이트를 수행하는, 단말의 동작 방법.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 단말은 상기 새로운 NPSS에 적용된 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스에 기반하여 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드가 TDD (Time Division Duplex) 모드 또는 FDD (Frequency Division Duplex) 모드임을 결정하는, 단말의 동작 방법.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 NPSS에 적용된 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스는 6인, 단말의 동작 방법.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 NPSS에 적용된 자도프-추 시퀀스의 커버 코드는 [1, 1, -1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, 1]인, 단말의 동작 방법.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 NSSS에 대한 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터인

    

    값으로 {33/264, 99/264, 165/264, 231/264} 중 하나의 값이 적용되는, 단말의 동작 방법.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 NSSS에 대한 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스는, 상기 NSSS에 적용되는 128차 하다마드 행렬 (hadamard matrix)의 1, 32, 64, 128 열의 값 대신 16, 48, 80, 112 열의 값이 적용되는 바이너리 시퀀스인, 단말의 동작 방법.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 NSSS에 대한 시퀀스의 자원 매핑 방법은,
    시간 우선 자원 매핑 (time-first resource mapping) 방법인, 단말의 동작 방법.
16. 무선 통신 시스템에서 기지국으로부터 수신된 신호에 기반하여 동작하는 단말에 있어서,
    수신부; 및
    상기 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    새로운 NPSS (Narrowband Primary Synchronization Signal) 및 새로운 NSSS (Narrowband Secondary Synchronization Signal)를 수신; 및
    상기 새로운 NPSS 및 새로운 NSSS 중 하나 이상이 지시하는 정보에 기반하여, 셀 검색 수행, 페이징 전송 및 시스템 정보의 업데이트 여부에 대한 정보 획득, 또는 상기 무선 통신 시스템에 적용된 이중 모드 (duplex mode) 정보 획득 중 하나 이상을 수행;하도록 구성되고,
    상기 새로운 NPSS는 협대역 사물인터넷 (Narrow Band - Internet of Things; NB-IoT) 를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NPSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스의 루트 인덱스 및 커버 코드 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되고,
    상기 새로운 NSS는 상기 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 정의된 NSSS 시퀀스 대비 자도프-추 시퀀스에 적용된 파라미터, 상기 자도프-추 시퀀스에 적용된 바이너리 시퀀스, 및 시퀀스의 자원 매핑 방법 중 하나 이상이 상이하게 적용되어 생성되는, 단말.

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