KR20200050280A - 무선 통신 시스템에서 iab 노드의 동적자원 할당을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 iab 노드의 동적자원 할당을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20200050280A
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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 개시는 IAB 노드의 자원 할당 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 IAB 노드의 동적자원 할당을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING DYNAMIC RESOURCES OF INTEGRATED ACCESS AND BACKHAUL NODES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 IAB 노드의 동적자원할당을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
최근 IAB(Integrated Access and Backhaul) 기술을 활용하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으며, 이에 IAB 노드의 자원할당에 대한 개선 또한 필요한 상황이다.
5G에서는 6GHz 이상 대역 특히 mmWave 대역에서 기지국이 단말에게 데이터를 송수신할 때, 전파경로감쇄로 인해 커버리지가 제한될 수 있다. 상기의 커버리지 제한에 따른 문제는 기지국과 단말의 전파경로 사이에 복수의 릴레이를 촘촘히 배치하는 것으로 해결할 수 있지만, 그에 따라 릴레이와 릴레이 사이에 백홀 연결을 위한 광케이블을 설치하기 위한 비용문제가 심각하게 된다. 따라서, 광케이블을 릴레이 사이에 설치하는 것 대신에 mmWave에서 가용한 광대역의 무선 주파수 자원을 릴레이간 백홀 데이터를 송수신하는데 사용함으로써 광케이블을 설치하는 비용문제를 해결하고, mmWave 대역을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.
상기의 mmWave를 사용하여 기지국으로부터 백홀 데이터를 송수신하고, 상기 데이터를 복수개의 릴레이를 거쳐 최종적으로 단말에게 억세스 데이터를 송수신하기 위한 기술을 IAB(Integrated Access and Backhaul)라고 하며, 무선 백홀로 기지국으로부터 데이터를 송수신 하는 릴레이 노드를 IAB 노드라고 부른다. 이 때, 상기의 기지국은 CU(Central Unit)와 DU(Distributed Unit)으로 구성되어 있고, 상기 IAB 노드는 DU(Distributed Unit)과 MT(Mobile Termination)으로 구성되어 있다. 상기 CU는 기지국과 멀티 홉으로 연결되어 있는 모든 IAB 노드의 DU를 제어하고 관장한다.
상기 IAB 노드가 백홀 데이터를 송수신할 때, 같은 주파수 대역을 사용하여 기지국으로부터 데이터를 수신하고 단말로 억세스 데이터를 송신해야 하며, 단말로부터 억세스 데이터를 수신하고 기지국으로 백홀 데이터를 송신하는 IAB 노드의 특성으로 인해 IAB 노드는 한 순간에 단방향 송수신 특성을 갖게 된다. 따라서, IAB 노드의 단방향 송수신 특성으로 인한 송수신 지연을 줄이기 위한 한 방법으로써 상기 IAB 노드가 수신할 때, 백홀 데이터(모 IAB 노드의 DU로부터 상기 IAB 노드의 MT로의 하향 데이터 및 자 IAB 노드의 MT로부터 상기 IAB 노드의 DU로의 상향 데이터)들과 단말로부터의 억세스 데이터(단말로부터 상기 IAB 노드로의 상향 데이터)를 FDM(Frequency Domain Multiplexing)/SDM(Spatial Domain Multiplexing) 할 수 있다.
또한, 상기 IAB 노드가 송신할 때 백홀 데이터(상기 IAB 노드의 MT로부터 모 IAB 노드의 DU로의 상향 데이터 및 상기 IAB 노드의 DU로부터 자 IAB 노드의 MT로의 하향 데이터)들과 단말로의 억세스 데이터(상기 IAB 노드로부터 단말로의 하향 데이터)를 FDM/SDM 할 수 있다. 이 때, 상기 한 IAB 노드의 DU와 MT의 데이터 송수신 방향이 일치하지 않을 때, 단방향 송수신 특성을 만족하기 위해서 IAB 노드의 동작을 정의할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서 IAB 노드의 동작을 제공하도록 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 IAB 노드의 DU와 MT의 데이터 송수신 방향이 일치하지 않을 때, 단방향 송수신 특성에 따라 IAB 노드의 동작을 정의할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서 IAB 노드의 동작을 제공하도록 한다.
도 1은 IAB가 운영되는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크 간에 시간 영역 및 주파수 영역에서 다중화되는 것을 각각 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크간에 시간 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다.
도 4는 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크간에 주파수 및 공간 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 IAB 노드의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 IAB를 위한 동적 자원 할당을 적용했을 때 나타나는 문제를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 IAB 노드의 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.
상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 혹은 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.
LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G (혹은 NR) 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 동시에 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 향상된 모바일 광대역 통신(enhanced Mobile Broadband, eMBB), 대규모 기계형 통신(massive machine type communication, mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation, URLLC) 등이 있다.
eMBB는 기존의 LTE, LTE-A 또는 LTE-Pro가 지원하는 데이터 전송 속도보다 더욱 향상된 데이터 전송 속도를 제공하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 5G 통신시스템에서 eMBB는 하나의 기지국 관점에서 하향링크에서는 20Gbps의 최대 전송 속도(peak data rate), 상향링크에서는 10Gbps의 최대 전송 속도를 제공할 수 있어야 한다. 또한 5G 통신시스템은 최대 전송 속도를 제공하는 동시에, 증가된 단말의 실제 체감 전송 속도(User perceived data rate)를 제공해야 한다. 이와 같은 요구 사항을 만족시키기 위해, 더욱 향상된 다중 안테나 (Multi Input Multi Output, MIMO) 전송 기술을 포함하여 다양한 송수신 기술의 향상을 요구한다. 또한 현재의 LTE가 사용하는 2GHz 대역에서 최대 20MHz 전송대역폭을 사용하여 신호를 전송하는 반면에 5G 통신시스템은 3~6GHz 또는 6GHz 이상의 주파수 대역에서 20MHz 보다 넓은 주파수 대역폭을 사용함으로써 5G 통신시스템에서 요구하는 데이터 전송 속도를 만족시킬 수 있다.
동시에, 5G 통신시스템에서 사물 인터넷(Internet of Thing, IoT)와 같은 응용 서비스를 지원하기 위해 mMTC가 고려되고 있다. mMTC는 효율적으로 사물 인터넷을 제공하기 위해 셀 내에서 대규모 단말의 접속 지원, 단말의 커버리지 향상, 향상된 배터리 시간, 단말의 비용 감소 등이 요구된다. 사물 인터넷은 여러 가지 센서 및 다양한 기기에 부착되어 통신 기능을 제공하므로 셀 내에서 많은 수의 단말(예를 들어, 1,000,000 단말/km2)을 지원할 수 있어야 한다. 또한 mMTC를 지원하는 단말은 서비스의 특성상 건물의 지하와 같이 셀이 커버하지 못하는 음영지역에 위치할 가능성이 높으므로 5G 통신시스템에서 제공하는 다른 서비스 대비 더욱 넓은 커버리지를 요구한다. mMTC를 지원하는 단말은 저가의 단말로 구성되어야 하며, 단말의 배터리를 자주 교환하기 힘들기 때문에 10~15년과 같이 매우 긴 배터리 생명시간(battery life time)이 요구된다.
마지막으로, URLLC의 경우, 특정한 목적(mission-critical)으로 사용되는 셀룰라 기반 무선 통신 서비스이다. 예를 들어, 로봇(Robot) 또는 기계 장치(Machinery)에 대한 원격 제어(remote control), 산업 자동화(industrial automation), 무인 비행장치(Unmaned Aerial Vehicle), 원격 건강 제어(Remote health care), 비상 상황 알림(emergency alert) 등에 사용되는 서비스 등을 고려할 수 있다. 따라서 URLLC가 제공하는 통신은 매우 낮은 저지연 및 매우 높은 신뢰도 제공해야 한다. 예를 들어, URLLC을 지원하는 서비스는 0.5 밀리초보다 작은 무선 접속 지연시간(Air interface latency)를 만족해야 하며, 동시에 10-5 이하의 패킷 오류율(Packet Error Rate)의 요구사항을 갖는다. 따라서, URLLC을 지원하는 서비스를 위해 5G 시스템은 다른 서비스보다 작은 전송 시간 구간(Transmit Time Interval, TTI)를 제공해야 하며, 동시에 통신 링크의 신뢰성을 확보하기 위해 주파수 대역에서 넓은 리소스를 할당해야 하는 설계사항이 요구된다.
5G의 세가지 서비스들, 즉 eMBB, URLLC, mMTC는 하나의 시스템에서 다중화되어 전송될 수 있다. 이 때, 각각의 서비스들이 갖는 상이한 요구사항을 만족시키기 위해 서비스간에 서로 다른 송수신 기법 및 송수신 파라메터를 사용할 수 있다.
5G에서는 6GHz 이상 대역 특히 mmWave 대역에서 기지국이 단말에게 데이터를 송수신할 때, 전파경로감쇄로 인해 커버리지가 제한될 수 있다. 상기의 커버리지 제한에 따른 문제는 기지국과 단말의 전파경로 사이에 복수의 릴레이를 촘촘히 배치하는 것으로 해결할 수 있지만, 그에 따라 릴레이와 릴레이 사이에 백홀 연결을 위한 광케이블을 설치하기 위한 비용문제가 심각하게 된다. 따라서, 광케이블을 릴레이 사이에 설치하는 것 대신에 mmWave에서 가용한 광대역의 무선 주파수 자원을 릴레이간 백홀 데이터를 송수신하는데 사용함으로써 광케이블을 설치하는 비용문제를 해결하고, mmWave 대역을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다. 상기의 mmWave를 사용하여 기지국으로부터 백홀 데이터를 송수신하고, 상기 데이터를 복수개의 릴레이를 거쳐 최종적으로 단말에게 억세스 데이터를 송수신하기 위한 기술을 IAB(Integrated Access and Backhaul)라고 하며, 무선 백홀로 기지국으로부터 데이터를 송수신 하는 릴레이 노드를 IAB 노드라고 부른다. 이 때, 상기의 기지국은 CU(Central Unit)와 DU(Distributed Unit)으로 구성되어 있고, 상기 IAB 노드는 DU(Distributed Unit)과 MT(Mobile Termination)으로 구성되어 있다. 상기 CU는 기지국과 멀티 홉으로 연결되어 있는 모든 IAB 노드의 DU를 관장한다. 상기 IAB 노드가 백홀 데이터를 송수신할 때, 같은 주파수 대역을 사용하여 기지국으로부터 데이터를 수신하고 단말로 억세스 데이터를 송신해야 하며, 단말로부터 억세스 데이터를 수신하고 기지국으로 백홀 데이터를 송신하는 IAB 노드의 특성으로 인해 IAB 노드는 한 순간에 단방향 송수신 특성을 갖게 된다. 따라서, IAB 노드의 단방향 송수신 특성으로 인한 송수신 지연을 줄이기 위한 한 방법으로써 상기 IAB 노드가 수신할 때, 백홀 데이터(모 IAB 노드의 DU로부터 상기 IAB 노드의 MT로의 하향 데이터 및 자 IAB 노드의 MT로부터 상기 IAB 노드의 DU로의 상향 데이터)들과 단말로부터의 억세스 데이터(단말로부터 상기 IAB 노드로의 상향 데이터)를 FDM/SDM 할 수 있다. 또한, 상기 IAB 노드가 송신할 때 백홀 데이터(상기 IAB 노드의 MT로부터 모 IAB 노드의 DU로의 상향 데이터 및 상기 IAB 노드의 DU로부터 자 IAB 노드의 MT로의 하향 데이터)들과 단말로의 억세스 데이터(상기 IAB 노드로부터 단말로의 하향 데이터)를 FDM/SDM 할 수 있다. 이 때, 상기 IAB 노드의 DU와 MT의 데이터 송수신 방향이 일치하지 않을 때, 단방향 송수신 특성에 따라 IAB 노드의 동작을 정의할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서 IAB 노드의 동작을 제공하도록 한다.
먼저 도 1을 통해 IAB가 운영되는 통신 시스템을 설명하도록 한다. 도 1은 IAB가 운영되는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에서 gNB(101)은 통상적인 기지국이며 본 발명에서 기지국 혹은 Donor 기지국으로 부른다. IAB 노드 #1(111), IAB 노드 #2(121)는 mmWave 대역에서 백홀 링크를 송수신하는 IAB 노드들이다. 단말 1(102)는 gNB(101)과 엑세스 링크(103)을 통해 억세스 데이터를 송수신한다. IAB 노드 #1(111)은 gNB(101)과 백홀 링크(104)를 통해 백홀 데이터를 송수신한다. 단말 2(112)는 IAB 노드 #1(111)과 억세스 링크(113)을 통해 억세스 데이터를 송수신한다. IAB 노드 #2(121)은 IAB 노드 #1(111)과 백홀 링크(114)를 통해 백홀 데이터를 송수신한다. 따라서, IAB 노드 #1(111)은 IAB 노드 #2(121)의 상위 IAB 노드이며, 부모 IAB(Parent IAB) 노드라고도 부르며, IAB 노드 #2(121)는 IAB 노드 #1(111)의 하위 IAB 노드이며, 자식 IAB(Child IAB) 노드라고 부른다. 단말 3(122)는 IAB 노드 #2(121)과 억세스 링크(123)을 통해 억세스 데이터를 송수신한다.
다음으로 단말의 IAB 노드 혹은 Donor gNB에 대한 measurement에 대해서 설명하도록 한다.
단말 2(112)혹은 단말 3(122)가 서빙 IAB 노드가 아닌 이웃에 있는 Donor gNB 혹은 IAB 노드에 대한 measurement를 수행하기 위한 목적으로 Donor gNB 및 IAB 노드들간 coordination이 필요로 될 수 있다. 즉, 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource 를 일치 시켜주거나, 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource를 일치 시켜 주어 단말이 이웃한 IAB 노드 혹은 IAB 기지국의 measurement 수행을 위한 자원 낭비를 최소화 할 수 있다. 단말은 이웃한 IAB 노드의 measurement를 위해 SSB/PBCH 혹은 CSI-RS를 측정하라고 서빙 IAB 노드 혹은 기지국으로부터 상위 신호를 통해 설정을 수신할 수 있다. 가령 단말이 SSB/PBCH를 통해 이웃한 기지국의 measurement를 측정하라고 설정 받는 경우 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource 혹은 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource를 위해서 각각 적어도 주파수당 2개의 SMTC(SSB/PBCH Measurement Timing Configuration)를 단말에게 설정하는 것이 가능하다. 상기 설정을 수신한 단말은 하나의 SMTC에서 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement를 수행할 수 있고, 다른 하나의 SMTC에서 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement를 수행할 수 있다.
다음으로 IAB 노드 혹은 Donor gNB들의 다른 IAB 노드에 대한 measurement에 대해서 설명하도록 한다.
한 IAB 노드가 다른 이웃에 있는 Donor gNB 혹은 IAB 노드에 대한 measurement를 수행하기 위한 목적으로 Donor gNB 및 IAB 노드들간 coordination이 필요로 될 수 있다. 즉, 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource 를 일치 시켜주거나, 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource를 일치 시켜 주어 한 IAB 노드가 이웃한 IAB 노드 혹은 IAB 기지국의 measurement 수행을 위한 자원 낭비를 최소화 할 수 있다. 한 IAB 노드는 이웃한 IAB 노드의 measurement를 위해 SSB/PBCH 혹은 CSI-RS를 측정하라고 CU 혹은 서빙 IAB 노드 혹은 기지국으로부터 상위 신호를 통해 설정을 수신할 수 있다. 가령 IAB 노드가 SSB/PBCH를 통해 이웃한 기지국의 measurement를 측정하라고 설정 받는 경우 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource 혹은 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement resource를 위해서 각각 적어도 주파수당 2개의 SMTC(SSB/PBCH Measurement Timing Configuration)를 상기 IAB 노드에게 설정하는 것이 가능하다. 상기 설정을 수신한 IAB 노드는 하나의 SMTC에서 짝수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement를 수행할 수 있고, 다른 하나의 SMTC에서 홀수의 hop order를 갖는 IAB 노드의 measurement를 수행할 수 있다.
다음으로 본 발명에서 제안하는 IAB 기술에서 기지국과 IAB 노드 혹은 IAB 노드와 IAB 노드 간의 백홀 링크와 기지국과 단말 혹은 IAB 노드와 단말간의 억세스 링크가 무선 자원 내에서 다중화 되는 것에 대하여 도 2와, 도 3, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크 간에 다중화되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 특히 도 2의 상단은 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크 간에 시간 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다. 도 2의 하단은 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크 간에 주파수 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다.
도 2의 상단에서 무선 자원(201)내에서 기지국과 IAB 노드 혹은 IAB 노드와 IAB 노드 간의 백홀 링크(203)와 기지국과 단말 혹은 IAB 노드와 단말간의 억세스 링크(202)가 시간 영역 다중화(TDM, Time Domain Multiplexing)되고 있다. 따라서, 기지국이나 IAB 노드가 단말에게 데이터를 송수신 하는 시간 영역에서 기지국과 IAB 노드들 간에는 데이터를 송수신 하지 않으며, 기지국과 IAB 노드들간에 데이터를 송수신하는 시간 영역에서 기지국이나 IAB 노드는 단말에게 데이터를 송수신 하지 않는다.
다음으로 도 2의 하단에서 무선 자원(211)내에서 기지국과 IAB 노드 혹은 IAB 노드와 IAB 노드 간의 백홀 링크(213)과 기지국과 단말 혹은 IAB 노드와 단말간의 엑세스 링크(212)가 주파수 영역에서 다중화(FDM, Frequency Domain Multiplexing)되고 있다. 따라서, 기지국이나 IAB 노드가 단말에게 데이터를 송수신 하는 시간 영역에서 기지국과 IAB 노드들 간에 데이터를 송수신하는 것이 가능하지만, IAB 노드들의 단방향 송수신 특성으로 인해 같은 방향의 데이터 전송만이 가능하다. 즉, 한 IAB 노드가 단말로부터 데이터를 수신하는 시간 영역에서 상기 IAB 노드는 다른 IAB 노드 혹은 기지국으로부터 백홀 데이터를 수신하는 것만이 가능하다. 또한, 한 IAB 노드가 단말에게 데이터를 전송하는 시간 영역에서 상기 IAB 노드는 다른 IAB 노드 혹은 기지국에게 백홀 데이터를 전송하는 것만이 가능하다.
도 2에서는 TDM과 FDM만을 설명하였지만, 억세스 링크와 백홀 링크간에 공간 영역에서의 다중화(SDM, Spatial Domain Multiplexing)가 가능하다. 따라서, 상기의 SDM을 통해 억세스 링크와 백홀 링크가 같은 시간에서 송수신 되는 것이 가능하지만, 상기의 도 2의 하단에서의 FDM과 같이 IAB 노드들의 단방향 송수신 특성으로 인해 SDM에서도 같은 방향의 데이터 전송만이 가능하다. 즉, 한 IAB 노드가 단말로부터 데이터를 수신하는 시간 영역에서 상기 IAB 노드는 다른 IAB 노드 혹은 기지국으로부터 백홀 데이터를 수신하는 것만이 가능하다. 또한, 한 IAB 노드가 단말에게 데이터를 전송하는 시간 영역에서 상기 IAB 노드는 다른 IAB 노드 혹은 기지국에게 백홀 데이터를 전송하는 것만이 가능하다.
상기의 TDM, FDM, SDM 중에 어떤 다중화 기법을 사용할 것인가 하는 것은 IAB 노드가 초기 접속할 때, 접속하는 기지국 혹은 상위 IAB 노드들로부터 시스템 정보 혹은 RRC 신호를 통해 수신할 수 있으며, 초기 접속 이후에 기지국이나 상위 IAB 노드들로부터 백홀 링크를 통해 수신할 수도 있다.
다음으로 도 3은 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크간에 시간 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다.
도 3의 상단의 도면은 IAB node(302)가 부모 노드(301)과 자식 IAB 노드(303) 및 단말(304)과 통신하는 것을 보이고 있다. 각 노드들간의 링크에 대해서 좀 더 자세하게 설명하면, 부모 노드(301)은 IAB 노드(302)에게 백홀 하향 링크(LP,DL)에서 백홀 하향 신호를 전송하며, IAB 노드(302)는 부모 노드(301)에게 백홀 상향 링크(LP,UL)에서 백홀 상향 신호를 전송한다. IAB 노드(302)는 단말(304)에게 억세스 하향 링크(LA,DL)에서 억세스 하향 신호를 전송하며, 단말(304)는 IAB 노드(302)에게 억세스 상향 링크(LA,UL)에서 억세스 상향 신호를 전송한다. IAB 노드(302)는 자식 IAB 노드(303)에게 백홀 하향 링크(LC,DL)에서 백홀 하향 신호를 전송하며, IAB 자식 노드(303)은 IAB 노드(302)에게 백홀 상향 링크(LC,UL)에서 백홀 상향 신호를 전송한다. 상기에서 노테이션에서 P는 parent와의 백홀 링크를 의미하고, A는 단말과의 Access 링크를 의미하고, C는 Child와의 백홀 링크를 의미한다.
이러한 링크 관계는 IAB 노드 (302)를 기준으로 설명한 것이며, IAB 자식 노드(303)의 관점에서 부모 노드는 IAB 노드 (302)이며, IAB 자식 노드(303)에게는 하위에 또 다른 IAB 자식 노드가 존재할 수 있다. 또한 부모 노드(301)의 관점에서 자식 노드는 IAB 노드 (302)이며, 부모 노드(301)에게는 상위에 또 다른 IAB 부모 노드가 존재할 수 있다.
상기에서 신호는 데이터 및 제어 정보, 혹은 데이터 및 제어 정보를 전송하기 위한 채널 혹은 데이터 및 제어 정보를 복호하기 위해 필요한 참조 신호 혹은 채널 정보를 알기 위한 참조 신호들을 포함한다.
도 3의 하단의 도면은 상기의 링크들이 모두 시간 영역에서 다중화되어 있는 것을 보여준다. 도면에서 백홀 하향 링크(LP,DL)(311), 백홀 하향 링크(LC,DL)(313), 억세스 하향 링크(LA,DL)(316), 억세스 상향 링크(LA,UL)(315), 백홀 상향 링크(LC,UL)(314), 백홀 상향 링크(LP,UL)(312)가 시간 순서대로 다중화 되어 있다. 도면에서 제공된 링크들의 선후 관계는 한가지 일례이며, 어떤 선후 관계든 상관 없이 적용될 수 있다.
상기의 링크 들이 시간 순서대로 시간영역에서 다중화 되어 있기 때문에, 부모 노드(301)로부터 IAB 노드(302)를 거쳐 자식 IAB 노드(303)까지 신호를 전송하고, 또한 단말에게까지 상기 신호를 전송하기 위한 시간이 가장 많이 걸리는 다중화 방식임을 알 수 있다. 따라서, 부모 노드(301)로부터 최종적으로 단말에게까지 신호를 전송할 때 시간 지연(latency)를 줄이기 위한 방법으로써 백홀 링크와 백홀 링크 혹은 백홀 링크와 억세스 링크 들을 주파수 영역에서 다중화하거나 공간영역에서 다중화하여 같은 시간에 전송하는 방법을 고려할 수 있다.
도 4는 IAB에서 억세스 링크와 백홀 링크간에 주파수 및 공간 영역에서 다중화되는 것을 도시한 도면이다.
도 4를 통하여 백홀 링크와 백홀 링크 혹은 백홀 링크와 억세스 링크 들을 주파수 영역에서 다중화하거나 공간영역에서 다중화하여 시간 지연을 줄이기 위한 방법을 설명하도록 한다.
먼저 도 3에서와 같이 도 4의 상단의 도면은 IAB node(402)가 부모 노드(401)과 자식 IAB 노드(403) 및 단말(404)과 통신하는 것을 보이고 있다. 각 노드들간의 링크에 대해서 좀 더 자세하게 설명하면, 부모 노드(401)은 IAB 노드(402)에게 백홀 하향 링크(LP,DL)에서 백홀 하향 신호를 전송하며, IAB 노드(402)는 부모 노드(401)에게 백홀 상향 링크(LP,UL)에서 백홀 상향 신호를 전송한다. IAB 노드(402)는 단말(404)에게 억세스 하향 링크(LA,DL)에서 억세스 하향 신호를 전송하며, 단말(404)는 IAB 노드(402)에게 억세스 상향 링크(LA,UL)에서 억세스 상향 신호를 전송한다. IAB 노드(402)는 자식 IAB 노드(403)에게 백홀 하향 링크(LC,DL)에서 백홀 하향 신호를 전송하며, IAB 자식 노드(403)은 IAB 노드(402)에게 백홀 상향 링크(LC,UL)에서 백홀 상향 신호를 전송한다. 상기에서 노테이션에서 P는 parent와의 백홀 링크를 의미하고, A는 단말과의 Access 링크를 의미하고, C는 Child와의 백홀 링크를 의미한다.
이러한 링크 관계는 IAB 노드 (402)를 기준으로 설명한 것이며, IAB 자식 노드(403)의 관점에서 부모 노드는 IAB 노드 (402)이며, IAB 자식 노드(403)에게는 하위에 또 다른 IAB 자식 노드가 존재할 수 있다. 또한 부모 노드(401)의 관점에서 자식 노드는 IAB 노드 (402)이며, 부모 노드(401)에게는 상위에 또 다른 IAB 부모 노드가 존재할 수 있다.
상기에서 신호는 데이터 및 제어 정보, 혹은 데이터 및 제어 정보를 전송하기 위한 채널 혹은 데이터 및 제어 정보를 복호하기 위해 필요한 참조 신호 혹은 채널 정보를 알기 위한 참조 신호들을 포함한다.
다음으로 도 4의 하단을 통해 주파수 영역 혹은 공간 영역에서 상기에서 설명한 링크들을 다중화하는 방안을 설명한다.
앞에서 설명한 것처럼 IAB 노드는 한 순간에 단방향 송수신 특성을 갖고 있기 때문에, 주파수 영역 다중화나 공간 영역에서 다중화 할 수 있는 신호들이 제한되게 된다. 가령, IAB 노드(402)의 단방향 송수신 특성을 고려할 때, IAB 노드가 송신할 수 있는 시간영역에서 다중화될 수 있는 링크는 백홀 상향 링크(LP,UL)(412), 백홀 하향 링크(LC,DL)(413), 억세스 하향 링크(LA,DL)(416)등이 존재한다. 따라서, 상기 링크들을 주파수 영역에서 혹은 공간 영역에서 다중화 하는 경우, (421)과 같이 IAB 노드(402)는 같은 시간 영역에서 상기 링크들을 모두 송신할 수 있다. 또한, IAB 노드가 수신할 수 있는 시간영역에서 다중화될 수 있는 링크는 백홀 하향 링크(LP,DL)(411), 백홀 상향 링크(LC,UL)(414), 억세스 상향 링크(LA,UL)(415)등이 존재한다. 따라서, 상기 링크들을 주파수 영역에서 혹은 공간 영역에서 다중화 하는 경우, (422)과 같이 IAB 노드(402)는 같은 시간 영역에서 상기 링크들을 모두 수신할 수 있다.
도면에서 제공된 링크들의 다중화는 한가지 일례이며, 주파수 혹은 공간 영역 다중화된 3개의 링크 중에 2개의 링크만 다중화하는 것도 가능하다.
다음으로 IAB 노드의 구조에 대해서 설명하도록 한다.
5G는 대용량 전송, 저지연 고신뢰 혹은 대량의 사물통신 기기 등 다양한 서비스들을 지원하고 통신망 설치비(CAPEX)를 절감하기 위해 서비스 요구사항에 최적인 다양한 형태의 기지국 구조를 연구하였다. 4G LTE에서는 CAPEX를 줄이고 간섭 제어를 효과적으로 처리하기 위해 기지국의 데이터 처리 부와 무선 송수신부(혹은 RRH: Remote Radio Head)를 분리하여 데이터 처리부는 중앙에서 처리하고 셀사이트에는 무선 송수신부만을 두는 Cloud RAN(C-RAN) 구조가 상용화되었다. C-RAN 구조에서는 기지국 데이터 처리부에서 무선 송수신부로 Baseband Digital IQ 데이터를 전송할 때 일반적으로 CPRI 규격의 광링크를 사용한다. 이러한 무선 송수신부로 데이터를 보내는 경우에 많은 데이터 용량이 필요하다. 예를 들어, 10MHz의 IP 데이터를 보내는 경우에 614.4Mbps가 필요하고, 20MHz의 IP 데이터를 보내는 경우에 1.2Gbps 전송률이 필요하다. 따라서 5G RAN 구조에서는 광링크의 엄청난 부하를 줄이기 위하여 기지국을 CU(Central Unit)과 DU(Distributed Unit)과 분리하고, CU와 DU에 Functional Split를 적용하여 다양한 구조를 가질 수 있도록 설계하고 있다. 3GPP는 CU와 DU 사이에 여러가지 다양한 Functional split 옵션들에 대한 표준화를 진행하고 있으며 Functional split을 위한 옵션들은 프로토콜 계층간 혹은 프로토콜 계층 내에서 기능별로 분할하는 것으로 Option 1부터 Option 8까지 총 8개의 옵션들이 있으며 이 중, 현재 5G 기지국 구조에서 우선 고려되는 구조는 option 2와 option 7이다. Option 2는 RRC, PDCP가 CU에 위치하고 RLC, MAC, physical layer와 RF는 DU에 위치한다. Option 7는 RRC, PDCP, RLC, MAC, 상위 physical layer가 CU에 위치하고 하위 physical layer DU에 위치한다. 상기와 같은 functional split을 통해 CU와 DU 사이에서 NR 네트워크 프로토콜들을 분리하고 이동하는 배치 유연성을 가지는 구조를 갖는 것이 가능하다. 이 같은 구조를 통하여 유연한 HW 구현은 비용 효율이 높은 솔루션 제공하고, CU와 DU 사이의 분리 구조는 부하 관리, 실시간 성능 최적화들의 조정이 가능하고, NFV/SDN을 가능하게 하며, 구성이 가능한 functional Split은 다양한 응용 예들(전송 상 가변적인 latency)에 적용이 가능한 장점이 생기게 된다.
따라서, 상기와 같은 function split을 고려한 IAB 노드의 구조를 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는 IAB 노드의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에서 gNB(501)은 CU과 DU으로 구성되어 있고, IAB 노드들은 부모 노드와 백홀 링크에서 데이터를 송수신하기 위한 단말 기능(MT, Mobile Termination)과 자식 노드와 백홀 링크에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국 기능(DU)로 구성되어 있다. 도 5에서 IAB 노드 #1(502)은 gNB(501)과 1 홉으로 무선 연결되어 있고, IAB 노드 #2(503)은 IAB 노드 #1(502)를 거쳐서 gNB(501)과 2 홉으로 무선 연결되어 있다. 도 5에서 보는 바와 같이 gNB(501)의 CU는 gNB(501)의 DU 뿐만 아니라 gNB(501)과 무선으로 연결되어 있는 모든 IAB 노드들, 즉 IAB 노드 #1(502), IAB 노드 #2(503)의 DU를 제어한다(511, 512). CU는 DU에게 상기 DU가 자기 하위에 있는 IAB 노드의 MT와 데이터를 송수신할 수 있도록 무선 자원을 할당할 수 있다. 상기의 무선 자원에 대한 할당은 시스템 정보 혹은 상위 신호 혹은 물리 신호를 통해 DU에게 전송될 수 있다. 이때, 상기의 무선 자원은 하향 시간 자원, 상향 시간 자원, flexible 시간 자원, 가용하지 않은 시간 자원 등으로 구성될 수 있다. 상기의 하향 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 IAB 노드의 MT에게 하향 제어/데이터 및 신호를 송신하기 위한 자원이다. 상기의 상향 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 IAB 노드의 MT로부터 상향 제어/데이터 및 신호를 수신하기 위한 자원이다. 상기의 flexible 시간 자원은 상기의 DU에 의해 하향 시간 자원 혹은 상향 시간 자원으로 활용될 수 있는 자원이며, 상기 DU의 하향 제어 신호에 의해 하위에 있는 IAB 노드의 MT에게 상기의 flexible 시간 자원이 어떻게 사용될지를 지시할 수 있다. 상기의 하향 제어 신호를 수신한 상기 MT는 상기의 flexible 시간 자원이 하향 시간 자원으로 활용될 지 상향 시간 자원으로 활용될지를 판단한다. 상기의 하향 제어 신호를 수신하지 못한 경우 상기의 MT는 송수신 동작을 수행하지 않는다. 즉, MT는 상기의 자원에서 하향 제어 채널을 모니터링하거나 복호하지 않거나 상기의 자원에서 신호를 측정하지 않는다. 상기의 가용하지 않은 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 MT와 데이터를 송수신할 수 없는 자원이며, CU에 의해서 DU에게 전송된다. 상기의 자원에서 MT는 송수신 동작을 수행하지 않는다. 즉, MT는 상기의 자원에서 하향 제어 채널을 모니터링하거나 복호하지 않거나 상기의 자원에서 신호를 측정하지 않는다. 상기의 하향 시간 자원, 상향 시간 자원, flexible 시간 자원에 대해서 두가지 다른 타입이 CU로부터 DU에게 지시될 수 있다. 첫번째 타입은 soft로써 DU가 MT에게 상기의 자원이 활용되는지 아니면 활용되지 않는지를 명시적으로 혹은 묵시적으로 지시할 수 있다. 두번째 타입은 hard로써 hard인 경우 상기의 자원들은 DU와 MT 사이에 항상 활용된다.
상기의 타입들은 하향 시간 자원, 상향 시간 자원, flexible 시간 자원, reserved 시간 자원이 CU로부터 DU에게 상위 신호로 수신될 때 함께 수신된다.
다음으로 gNB(501)의 DU는 통상적인 기지국이며, 상기 DU는 IAB 노드 #1(502)의 MT를 제어하여 데이터를 송수신할 수 있도록 스케줄링을 한다(521). IAB 노드 #1(502)의 DU는 통상적인 기지국이며, 상기 DU는 IAB 노드 #2(503)의 MT를 제어하여 데이터를 송수신할 수 있도록 스케줄링을 한다(522).
DU는 CU로부터 할당 받은 무선 자원을 기반으로 자기 하위에 있는 IAB 노드의 MT와 데이터를 송수신할 수 있도록 무선 자원을 지시할 수 있다. 상기의 무선 자원에 대한 설정은 시스템 정보 혹은 상위 신호 혹은 물리 신호를 통해 MT에게 전송될 수 있다. 이때, 상기의 무선 자원은 하향 시간 자원, 상향 시간 자원, flexible 시간 자원, reserved 시간 자원 등으로 구성될 수 있다. 상기의 하향 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 IAB 노드의 MT에게 하향 제어/데이터 및 신호를 송신하기 위한 자원이다. 상기의 상향 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 IAB 노드의 MT로부터 상향 제어/데이터 및 신호를 수신하기 위한 자원이다. 상기의 flexible 시간 자원은 상기의 DU에 의해 하향 시간 자원 혹은 상향 시간 자원으로 활용될 수 있는 자원이며, 상기 DU의 하향 제어 신호에 의해 하위에 있는 IAB 노드의 MT에게 상기의 flexible 시간 자원이 어떻게 사용될지를 지시할 수 있다. 상기의 하향 제어 신호를 수신한 상기 MT는 상기의 flexible 시간 자원이 하향 시간 자원으로 활용될 지 상향 시간 자원으로 활용될지를 판단한다. 상기의 하향 제어 신호를 수신하지 못한 경우 상기의 MT는 송수신 동작을 수행하지 않는다. 즉, MT는 상기의 자원에서 하향 제어 채널을 모니터링하거나 복호하지 않거나 상기의 자원에서 신호를 측정하지 않는다. 상기의 reserved 시간 자원은 상기의 DU가 하위에 있는 MT와 데이터를 송수신할 수 없는 자원이며, 상기 자원에서 상기의 MT는 송수신 동작을 수행하지 않는다. 즉, MT는 상기의 자원에서 하향 제어 채널을 모니터링하거나 복호하지 않거나 상기의 자원에서 신호를 측정하지 않는다.
따라서, 한 IAB 노드들 내의 MT는 상위에 있는 IAB 노드들 내의 DU에 의해 제어되어 스케줄링을 수신하여 데이터를 송수신하고, 상기 같은 IAB 노드들 내의 DU는 상기 gNB(501)의 CU에 의해 제어되어, 한 IAB 내의 MT와 DU는 서로 다른 주체에 의해 제어되어 실시간으로 coordination되기 어렵게 된다.
도 6은 IAB를 위한 동적 자원 할당을 적용했을 때 나타나는 문제를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에서와 같은 IAB 노드 #1의 DU가 IAB 노드 #2의 MT에게 상기에서 설명한 자원들을 지시하고, 도 5에서와 같은 gNB의 CU가 IAB 노드 #2의 DU에게 자원 할당을 지시한 상황을 보여 주고 있다. 이 때, 도 601에서처럼 IAB 노드 #2의 DU와 MT는 같은 시간 자원을 둘 다 flexible 시간 자원으로 지시 받은 상황에서 IAB 노드 #2의 MT는 IAB 노드 #1의 DU의 지시에 따라 상기 flexible 시간 자원을 하향 시간 자원 혹은 상향 시간 자원으로 판단하고, 스케줄링에 따라 하향 시간 자원으로 판단한 경우 하향 제어/데이터 채널 및 참조 심호를 수신하거나 혹은 상향 시간 자원으로 판단한 경우 상향 제어/데이터 채널 및 참조 신호를 송신할 수 있다. 반면에 IAB 노드 #2의 DU는 도 6에서 도시하진 않았지만, 하위의 IAB 노드의 MT에게 상기 flexible 시간 자원을 상향 시간 자원으로 결정하여 상향 제어/데이터 채널 및 참조 신호를 전송하라고 지시하거나 혹은 하향 시간 자원을 결정하여 하향 제어/데이터 채널 및 참조 신호를 수신하라고 지시할 수 있다.
따라서, 상기 IAB 노드 #1의 DU의 지시 및 상기 IAB 노드 #2의 DU의 결정에 따라 상기 IAB 노드 #2의 MT와 DU는 상기 flexible 시간 자원에서 송수신을 각각 판단하여 수행하여야 하며, 이 때, IAB 노드의 단방향 송수신 특성을 만족시킬 수 없다. 가령, IAB 노드 #2의 MT는 IAB 노드 #1의 DU의 지시에 따라 상기 flexible 시간 자원을 하향 시간 자원으로 판단하여 하향 제어/데이터 채널 및 참조 신호를 수신하고, 동시에 IAB 노드 #2의 DU는 상기 flexible 시간 자원을 하향 시간 자원으로 결정하여 하향 제어/데이터 채널 및 참조 신호를 전송할 수 있다. 따라서, IAB 노드 #2의 MT는 수신, DU는 송신을 해야 하는 경우 단방향 송수신 특성을 만족시킬 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 한 IAB 노드 내의 MT와 DU의 송수신이 충돌할 때 IAB 노드의 단방향 송수신 특성을 만족하면서 백홀링크의 데이터를 송수신하기 위한 방안을 다음의 실시예들을 통해 제공하도록 한다.
[실시예 1]
첫번째 실시예로써 실시예 1은 도 6에서 IAB 노드 #1의 DU가 특정 시간 자원을 soft로써 CU로부터 할당 받고, 도 6에서 부모 IAB 노드인 IAB 노드 #1의 DU에 의해 상기 시간 자원이 활용되지 않아 도 6의 IAB 노드 #2의 MT가 상기 시간 자원이 송수신에 활용되지 않는다고 판단하는 경우, 상기 IAB 노드 #2의 DU만을 고려해 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 단방향 송수신 특성을 위해 IAB 노드 #2의 MT의 송수신을 고려하지 않고, IAB 노드 #2의 DU의 송수신을 할 수 있다.
혹은 도 6에서 IAB 노드 #2의 DU가 특정 시간 자원을 soft로써 CU로부터 할당 받고, 도 6에서 도시하진 않았지만, 자식 IAB 노드의 MT에게 상기 시간 자원을 활용하지 않는다고 명시적 혹은 암묵적으로 지시하는 경우, 상기 IAB 노드 #2의 MT만을 고려해 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 단방향 송수신 특성을 위해 IAB 노드 #2의 DU의 송수신을 고려하지 않고, IAB 노드 #1의 DU의 스케줄링 대로 IAB 노드 #2의 MT의 송수신을 할 수 있다.
[실시예 2]
두번째 실시예로써 실시예 2는 다음과 같은 조건을 만족했을 때 적용한다.
(조건 1) 도 6에서 IAB 노드 #1의 DU가 특정 시간 자원을 soft로써 CU로부터 할당 받고, 도 6에서 부모 IAB 노드인 IAB 노드 #1의 DU에 의해 상기 시간 자원이 활용된다고 도 6의 IAB 노드 #2의 MT에게 명시적 혹은 암묵적으로 지시하여, 상기 IAB 노드 #2의 MT가 상기 시간 자원이 송수신에 활용된다고 판단하거나, 혹은 IAB 노드 #1의 DU가 상기 특정 시간 자원을 hard로써 CU로부터 할당 받는다.
(조건 2) 도 6에서 IAB 노드 #2의 DU가 특정 시간 자원을 soft로써 CU로부터 할당 받고, 도 6에서 도시하진 않았지만, 자식 IAB 노드의 MT에게 상기 시간 자원을 활용한다고 명시적 혹은 암묵적으로 지시한 경우, 혹은 상기 IAB 노드 #2의 DU가 상기 특정 시간 자원을 hard로써 CU로부터 할당 받는다.
상기의 (조건 1)과 (조건 2)를 동시에 만족한다고 IAB 노드 #2가 판단하는 경우, IAB 노드 #2의 MT가 수신, IAB 노드 #2의 DU가 수신인 경우에만 IAB 노드 #2의 DU와 MT를 상기 시간 자원에서 동시에 수신하고, 혹은 IAB 노드 #2의 MT가 송신, IAB 노드 #2의 DU가 송신인 경우에만 IAB 노드 #2의 DU와 MT를 상기 시간 자원에서 동시에 송신할 수 있다.
상기의 (조건 1)과 (조건 2)를 동시에 만족한다고 IAB 노드 #2가 판단하는 경우, IAB 노드 #2의 MT가 송신, IAB 노드 #2의 DU가 수신인 경우, 혹은 IAB 노드 #2의 MT가 수신, IAB 노드 #2의 DU가 송신인 경우 IAB 노드의 단방향 송수신 특성에 따라 DU 혹은 MT 둘 중에 하나의 송수신만 수행한다. 하나의 송수신만 수행하는 방법은 실시예 3을 적용할 수 있다.
[실시예 3]
실시예 3은 priority 룰을 기반으로 DU 혹은 MT의 송수신을 우선할 것인지를 결정한다. 즉, 도 6에서 설명한 바와 같이 한 IAB 노드내의 DU 혹은 MT의 송수신이 동시에 수행되어야 하는 경우 상기 DU 혹은 MT의 전송 채널이나 전송 정보를 기반으로 어떤 링크의 전송 전력 혹은 전송이 우선시 되어야 할 것인지를 결정하는 것이다. 가령, 전송 채널이나 전송 정보의 priority 룰은 다음과 같이 결정될 수 있다.
1순위: 동기 신호 혹은 채널의 페이즈 추정을 위한 TRS 혹은 IAB 노드들의 discovery를 위해 전송되는 동기 신호 혹은 CSI-RS
2순위: HARQ-ACK을 포함한 상향링크 제어정보
3순위: HARQ-ACK을 포함한 상향링크 데이터채널
4순위: 하향링크 제어 정보, 하향링크 데이터 정보, CSI-RS
상기에서 1 순위가 제일 우선시 되어야 하는 채널이나 정보들이며, 후순위로 갈수록 중요성이 선순위에 비해 줄어든다. 상기의 priority 룰은 하나의 일례이며, 어떤 정보나 채널이 우선시 되어야 할 것인지가 다르게 결정될 수도 있으며, 상기와 같은 전송 우선 순위가 규격에 결정될 수 있다. 상기에서 우선시 되어야 한다는 의미는 전송 전력이 제한될 때 전송 전력을 먼저 부여하거나, 항상 전송한다는 것이다. 반대로 우선시되지 않는 것의 의미는 전송 전력이 제한될 때, 선순위에 비해 전송 전력을 줄이거나, 전송을 드랍한다는 의미이다.
상기의 전송 채널이나 전송 정보는 백홀 상향 링크(LP,UL)(412), 백홀 하향 링크(LC,DL)(413), 억세스 하향 링크(LA,DL)(416)들에서 전송될 수 있는 채널이나 정보를 포함하며, 서로 다른 2개의 링크에서 같은 채널이나 정보가 전송되는 경우, 백홀 링크가 우선시 될 수도 있고, 억세스 링크가 우선시 될 수도 있다. 또한 상기 링크들의 전송 waveform은 상위 신호나 X2 시그날링에 의해 CP-OFDM 혹은 DFT-S-OFDM으로 설정될 수 있다. 상기에서 서로 다른 2개의 링크가 서로 다른 waveform으로 전송되는 경우, DFT-S-OFDM이 CP-OFDM 보다 우선시 될 수도 있다.
상기의 규칙에 의거하여 상기의 선수위의 채널이나 정보를 포함한 링크가 전송 전력이나 전송 관점에서 IAB 노드의 MT 혹은 DU에게 우선시 되어 송수신되며, 송수신 되지 않는 다른 DU 혹은 MT는 송수신을 드랍한다.
또 다른 priority 룰로써 항상 부모 IAB 노드와의 송수신이 우선시될 수 있다. 즉, 한 IAB 노드의 MT가 우선시 될 수 있다. 이 경우 상기 IAB 노드의 DU는 자식 IAB 노드의 MT와의 송수신을 드랍하거나 스케줄링에 의하여 피해야 한다.
혹은 또 다른 priority 룰로써 항상 자식 IAB 노드와의 송수신이 우선시될 수 있다. 즉, 한 IAB 노드의 DU가 우선시 될 수 있다. 이 경우 상기 IAB 노드의 MT는 부모 IAB 노드의 DU에 의한 스케줄링 혹은 지시에 의한 송수신을 드랍해야 한다.
본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위해 단말과 기지국의 송신부, 수신부, 제어부가 각각 도 7과 도 8에 도시되어 있다. 또한 IAB 노드의 장치가 도 9에 도시되어 있다. 상기 실시 예에 해당하는 5G 통신 시스템에서 IAB 노드를 통해 백홀 링크 혹은 억세스 링크를 송수신할 때, mmWave를 통해 IAB 노드와 백홀 링크의 송수신을 하는 기지국(Donor 기지국)과 IAB 노드와 억세스 링크의 송수신을 하는 단말의 송수신 방법이 나타나 있으며, 이를 수행하기 위해 기지국과 단말 및 IAB 노드의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 실시 예에 따라 동작하여야 한다.
구체적으로 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 처리부(701), 수신부(702), 송신부(703)을 포함할 수 있다.
단말기 처리부(701)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 단말이 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따르는 IAB 노드와의 억세스 링크 송수신등을 상이하게 제어할 수 있다. 단말기 수신부(702)와 단말이 송신부(703)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기 처리부(701)로 출력하고, 단말기 처리부(701)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(Donor 기지국)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 처리부(801), 수신부(802), 송신부(803)을 포함할 수 있다.
기지국 처리부(801)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따르는 IAB 노드와의 백홀 링크 송수신 및 억세스 링크의 송수신 등을 상이하게 제어할 수 있다. 기지국 수신부(802)와 기지국 송신부(803)를 통칭하여 본 발명의 실시예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 처리부(801)로 출력하고, 기지국 처리부(801)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 IAB 노드의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 IAB 노드는 하위 IAB 노드와 백홀링크로 송수신 하기 위한 IAB 노드의 기지국 기능 처리부(901), 기지국 기능 수신부(902), 기지국 기능 송신부(903)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 IAB 노드는 상위 IAB 노드 및 Donor 기지국에 초기 접속하고 백홀링크로 송수신 전에 상위 신호 송수신을 하고 상위 IAB 노드 및 Donor 기지국과 백홀링크 송수신을 위한 IAB 노드의 단말 기능 처리부(911), 단말 기능 수신부(912), 단말 기능 송신부(913)등을 포함할 수 있다.
IAB 노드의 기지국 기능 처리부(901)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 IAB 노드가 기지국과 같이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따르는 하위 IAB 노드와의 백홀 링크 송수신 및 단말과의 억세스 링크의 송수신 등을 상이하게 제어할 수 있다. 기지국 기능 수신부(902)와 기지국 기능 송신부(903)를 통칭하여 본 발명의 실시예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 하위 IAB 노드 및 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 기능 처리부(901)로 출력하고, 기지국 기능 처리부(901)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. IAB 노드의 단말 기능 처리부(901)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 하위 IAB 노드가 Donor 기지국 혹은 상위 IAB 노드와의 데이터 송수신을 위해 단말과 같이 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따르는 Donor 기지국 및 상위 IAB 노드와의 백홀 링크 송 수신등을 상이하게 제어할 수 있다. 단말 기능 수신부(912)와 단말 기능 송신부(913)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 Donor 기지국 및 상위 IAB 노드와 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기능 처리부(911)로 출력하고, 단말기능 처리부(911)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
    기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
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