KR20210058034A - 동적 공유 스펙트럼에서의 공유 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

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 개시의 발명은 동적으로 주파수 자원을 공유하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.

Description

동적 공유 스펙트럼에서의 공유 자원 할당 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SHARED RESOURCE ALLOCATION IN DYNAMIC SHARED SPECTRUM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 동적 공유 스펙트럼 동작을 위한 공유 자원을 할당하는 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) 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 또는 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.

일반적인 무선 통신 시스템에서 특정 스펙트럼 자원(이하 주파수 자원과 혼용 가능하다)은 특정 서비스를 위해 독점적으로 할당되어 있으나, 이동 통신 사업자마다 할당된 스펙트럼은 데이터 트래픽이 매우 많은 시공간적 상황을 제외하고는 충분히 활용되지 못하기 때문에 자원이 낭비될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 동적으로 주파수 자원을 공유하기 위한 방법 및 장치를 제안한다.

상기 기술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 통신 시스템의 제1 기지국의 방법에 있어서, 상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하는 단계; 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계; 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로, 상기 제1 단말에게 할당할 상기 제2 기지국에 해당하는 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계; 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 통신 시스템의 제1 기지국에 있어서, 제1 단말과 신호를 송수신하도록 설정된 송수신부; 제2 기지국을 포함하는 네트워크 노드와 신호를 송수신하도록 설정된 연결부; 및 상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 전송하고, 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로, 상기 제1 단말에게 할당할 상기 제2 기지국에 해당하는 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하도록 제어하는 상기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 이동 통신 사업자 간 효율적인 동적 주파수 공유가 가능하므로 이를 통해 주파수 자원이 보다 효율적으로 운용될 수 있다.

도 1는 LTE 시스템의 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 LTE 시스템의 DCI가 전송되는 하향링크 물리채널인 PDCCH(201)를 도시한 도면이다.
도 3은 5G 시스템에서 사용될 수 있는 하향링크 제어 채널을 구성하는 시간 및 주파수 자원의 기본 단위의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 5G 시스템에서 하향링크 제어 채널이 전송되는 제어 자원 영역에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 DMRS를 이용한 데이터 전송의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제2 이동 통신 사업자의 주파수 자원을 이용하여 단말과 통신하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제1 주파수 자원만을 사용하여 제1 단말들과 통신을 수행하는 일반적인 셀룰러 네트워크에서의 자원 할당 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제2 이동 통신 사업자의 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말과 통신하기 위한 자원을 할당받는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 제1 이동 통신 사업자가 제2 주파수 자원을 사용하고자 할 때, 지양해야 하는 상황의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 중앙 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 중앙 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 12는 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 분산 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 분산 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 14는 주파수 자원 공유 사용을 위해 CSM 또는 타 이동 통신 사업자의 기지국으로 전송하는 메시지의 전송 방법과 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 15 는 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 판단 과정에서 DSM의 인공신경망 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 16 은 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 판단 과정에서 DSM의 인공신경망 학습 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 17은 제1 기지국의 중앙 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 과정을 도시한 순서도이다.
도 18은 제1 기지국의 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 과정을 도시한 순서도이다.
도 19는 본 발명을 수행할 수 있는 단말과 기지국 장치를 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 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 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 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 실시예에서 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. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용하는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시에서는 5G 또는 NR, LTE 시스템에 대한 규격에서 정의하는 용어와 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 이러한 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 본 개시의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 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 예인 LTE 및 NR 시스템에서는 하향링크(DL; DownLink)에서는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식(또는 CP-OFDM(cyclic prefix based orthogonal frequency division multiplex) 방식)을 채용하고 있고, 상향링크(UL; UpLink)에서는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 방식(또는 DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform spread OFDM) 방식) 또는 CP-OFDM 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE; user equipment 또는 MS; mobile station)이 기지국(gNB; generation Node B 또는 eNB; eNode B 또는 BS; base station 으로 다수의 단말에게 무선 자원을 할당할 수 있는 노드로 기지국이 지원하는 무선 접속 기술은 제한되지 않는다)으로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원이 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어 정보가 구분되도록 한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템인 5G 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(eMBB; enhanced Mobile BroadBand), 대규모 기계형 통신(mMTC; massive Machine Type Communication), 초신뢰 저지연 통신(URLLC; Ultra Reliability Low Latency Communication) 등이 있다.

일반적인 무선 통신 시스템에서 특정 스펙트럼 자원(이하 주파수 자원과 혼용 가능하다)은 특정 서비스를 위해 독점적으로 할당되어 있다. 대표적으로 셀룰러 통신의 경우, 국가가 특정 스펙트럼 자원을 특정 이동 통신 사업자에게 임대하며, 자원을 할당받은 이동 통신 사업자는 독점적으로 해당 자원을 활용하여 셀룰러 네트워크를 유지한다. 하지만 이동 통신 사업자마다 할당된 스펙트럼은 데이터 트래픽이 매우 많은 시공간적 상황을 제외하고는 충분히 활용되지 못하기 때문에 자원이 낭비되고 있는 상황이다.

이러한 상황을 해결하기 위해, 이동 통신 사업자 간 동적 주파수 공유가 가능한 상황을 고려할 수 있다. 각 사업자마다 우선 사용 권한이 있는 스펙트럼 자원을 할당하되, 자원의 사용량이 적을 때 다른 사업자에게 해당 자원을 사용하도록 허가해줄 수 있다. 위와 같은 시나리오에서는 사업자는 최대 트래픽 상황을 대처하기 위해 불필요하게 많은 스펙트럼을 할당받을 필요가 없다. 따라서 사업자 간 동적 주파수 공유 시스템은 점점 부족해지는 스펙트럼 자원을 효율적으로 운용할 수 있는 6G 또는 5G 통신 시스템을 위한 기반 기술이 될 것이다.

자세한 내용을 설명하기에 앞서 LTE 및 LTE-A 시스템의 프레임 구조에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 아래 자원 구조는 LTE 및 LTE-A 시스템의 자원 구조를 도시한 것이나, 이와 유사한 자원 구조가 5G 또는 그 이후의 통신 시스템에 적용될 수 있다.

도 1는 LTE 시스템의 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다. 도 1에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심벌로서, N_symb(101)개의 OFDM 심벌이 모여 하나의 슬롯(102)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(103)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 무선 프레임(104)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간 영역 단위이다. 주파수 영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어(subcarrier)로서, 전체 시스템 전송 대역(transmission bandwidth)의 대역폭은 총 N_BW(105)개의 서브캐리어로 구성된다. 시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 자원 요소(106, Resource Element, RE)로, OFDM 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 자원 블록(107, resource block(RB) 또는 physical resource block(PRB))은 시간 영역에서 N_symb(101)개의 연속된 OFDM 심볼과 주파수 영역에서 N_RB(108)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(108)는 N_symb x N_RB 개의 RE(106)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송 단위는 상기 RB 단위로, LTE 시스템에서 일반적으로 상기 N_symb = 7, N_RB=12 이고, N_BW는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다.

다음으로 LTE 및 LTE-A 시스템에서의 하향링크 제어 정보(DCI; downlink control information)에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

LTE 시스템에서 하향링크 데이터 또는 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 DCI를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. DCI는 여러 가지 포맷으로 정의되며, 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보인지 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보인지 여부, 제어정보의 크기가 작은 컴팩트 DCI 인지 여부, 다중안테나를 사용한 공간 다중화(spatial multiplexing)을 적용하는지 여부, 전력 제어 용 DCI인지 여부 등에 따라 정해진 DCI 포맷이 적용된다. 예컨대, 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보인 DCI format 1은 적어도 다음과 같은 제어 정보들을 포함하도록 구성된다.

- 자원 할당 유형 0/1 플래그(Resource allocation type 0/1 flag): 자원 할당 방식이 유형 0 인지 유형 1 인지 통지한다. 유형 0 은 비트맵 방식을 적용하여 RBG(resource block group) 단위로 리소스를 할당한다. LTE 시스템에서 스케줄링의 기본 단위는 시간 및 자원 영역 리소스로 표현되는 RB로, RBG 는 복수개의 RB로 구성되어 유형 0 방식에서의 스케줄링의 기본 단위가 된다. 유형 1은 RBG 내에서 특정 RB를 할당하도록 한다.

- 자원 블록 할당(Resource block assignment): 데이터 전송에 할당된 RB를 통지한다. 시스템 대역폭 및 자원 할당 방식에 따라 표현하는 리소스가 결정된다.

- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme; MCS): 데이터 전송에 사용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터인 transport block 의 크기를 통지한다.

- HARQ 프로세스 번호(HARQ process number): HARQ(hybrid automatic repeat request) 의 프로세스 번호를 통지한다.

- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): HARQ 초기 전송인지 재전송인지를 통지한다.

- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version) 을 통지한다.

- PUCCH를 위한 전송 전력 제어 명령(TPC(transmit power control) command for PUCCH(physical uplink control channel): 상향링크 제어 채널인 PUCCH에 대한 전송 전력 제어 명령을 통지한다.

상기 DCI는 채널 코딩 및 변조 과정을 거쳐 하향링크 물리 제어 채널인 PDCCH(physical downlink control channel)를 통해 전송된다. DCI 메시지 페이로드에는 CRC(cyclic redundancy check)가 접합되며, CRC는 단말의 신원에 해당하는 단말 식별자(일례로 C-RNTI(cell-radio network temporary identifier)로 스크램블링(scrambling) 된다. DCI 메시지의 목적, 예를 들어 단말-특정(UE-specific)의 데이터 전송, 전력 제어 명령 또는 랜덤 액세스 응답(RAR; random access response) 등에 따라 서로 다른 RNTI 들이 사용된다. 즉, RNTI가 명시적으로 전송되지 않고 CRC 계산 과정에 포함되어 전송되게 된다. PDCCH 상으로 전송되는 DCI 메시지를 수신하면 단말은 할당 받은 RNTI를 사용하여 CRC를 확인하고, CRC 확인 결과가 맞으면 해당 메시지는 그 단말에게 전송된 것임을 알 수 있다.

도 2는 LTE 시스템의 DCI가 전송되는 하향링크 물리채널인 PDCCH(201)를 도시한 도면이다. 도 2에 따르면, PDCCH(201)은 데이터 전송 채널인 PDSCH(physical downlink shared channel)(202)와 시간다중화 되고, 전 시스템 대역폭에 걸쳐 전송된다. PDCCH(201)의 영역은 OFDM 심볼 개수로 표현되며 이는 PCFICH(physical control format indicator channel)을 통해 전송되는 CFI(control format indicator)로 단말에게 지시된다. PDCCH(201)를 서브프레임의 앞부분에 오는 OFDM 심볼에 할당함으로써, 단말이 최대한 빨리 하향링크 스케줄링을 할당하는 DCI를 디코딩할 수 있도록 하고, 이를 통해 PDSCH(또는 DL-SCH(downlink shared channel))에 대한 디코딩 지연, 즉 전체적인 하향링크 전송 지연을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 하나의 PDCCH는 하나의 DCI 메시지를 운반하고, 하향링크와 상향링크로 다수의 단말들이 동시에 스케줄링될 수 있으므로, 각 셀 내에서는 다수개의 PDCCH의 전송이 동시에 이루어진다.

PDCCH(201)의 디코딩을 위한 기준 신호(RS; reference signal)로는 CRS(cell-specific RS)(203)가 사용된다. CRS(203)는 전대역에 걸쳐 매 서브프레임마다 전송되고 셀 ID(Identity)(일례로 PCI; physical cell ID)에 따라 스크램블링 및 자원 매핑이 달라진다. CRS(203)는 모든 단말들이 공통으로 사용하는 기준 신호이기 때문에 단말-특정 빔포밍이 사용될 수 없다. 따라서 LTE 시스템의 PDCCH에 대한 다중 안테나 송신 기법은 개루프 송신 다이버시티(open-loop transmit diversity)로 한정된다. CRS의 포트 수는 PBCH(physical broadcast channel)의 디코딩으로부터 암묵적으로 단말에게 알려진다.

PDCCH(201)의 자원 할당은 CCE(control-channel element)를 기반으로 하며, 하나의 CCE는 9개의 REG(resource element group), 즉 총 36개의 RE(REG 1개는 4개의 RE로 구성)들로 구성되어 있다. 특정 PDCCH(201)를 위해 필요한 CCE의 개수는 1, 2, 4 또는 8개가 될 수 있으며, 이는 DCI 메시지 페이로드의 채널 코딩률에 따라 달라진다. 이와 같이 서로 다른 CCE 개수는 PDCCH(201)의 링크 적응(link adaptation)을 구현하기 위해 사용된다. 단말은 PDCCH(201)에 대한 정보를 모르는 상태에서 신호를 검출해야 하는데, LTE 시스템에서는 이와 같은 블라인드 디코딩을 위해 CCE들의 집합을 나타내는 탐색 공간(search space)를 정의하였다. 탐색 공간은 각 CCE의 집성 레벨(AL; aggregation level)에 복수 개의 집합으로 구성되어 있으며, 이는 명시적으로 시그널링되지 않고 단말 신원에 의한 함수 및 서브프레임 번호를 통해 암묵적으로 정의될 수 있다다. 각 서브프레임 내에서 단말은 설정된 탐색 공간 내의 CCE들로부터 만들어질 수 있는 가능한 모든 자원 후보군(candidate)에 대하여 PDCCH(201)에 대한 디코딩을 수행하고, CRC 확인을 통해 해당 단말에게 유효하다고 선언된 정보를 처리한다.

탐색 공간은 단말-특정 탐색 공간(UE-specific search space)과 공통 탐색 공간(common search space)으로 분류된다. 단말-특정 탐색공간은 명시적으로 시그널링되지 않고 단말 신원(identity)에 의한 함수 및 서브프레임 번호를 통해 암묵적으로 정의되므로, 단말-특정 탐색 공간이 서브프레임 번호에 따라 바뀔 수 있으므로 이는 시간에 따라 탐색 공간이 변경될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 통하여 단말들 사이에서 다른 단말들에 의하여 특정 단말이 탐색공간을 사용하지 못하는 문제(blocking 문제로 정의한다)가 해결될 수 있다. 만약 자기가 조사하는 모든 CCE들이 이미 같은 서브프레임 내에서 스케줄링된 다른 단말들에 의하여 사용되고 있기 때문에 해당 서브프레임에서 어떠한 단말이 스케줄링되지 못한다면, 이러한 탐색 공간은 시간에 따라 변하기 때문에, 그 다음 서브프레임에서는 이와 같은 문제가 발생하지 않게 될 수 있다. 예컨대, 특정 서브프레임에서 단말#1과 단말#2의 단말-특정 탐색 공간의 일부가 중첩되어 있을지라도, 서브프레임 별로 단말-특정 탐색 공간이 변하기 때문에, 다음 서브프레임에서의 중첩은 이와는 다를 것으로 예상할 수 있다.

공통 탐색 공간의 경우 일정 그룹의 단말들 또는 모든 단말들이 PDCCH를 수신해야 하므로 기 약속된 CCE의 집합으로써 정의된다. 즉 공통 탐색공간은 단말의 신원이나 서브프레임 번호 등에 따라 변동되지 않는다. 일정 그룹의 단말들 또는 모든 단말들이 시스템 정보에 대한 동적인 스케줄링이나 페이징 메시지와 같은 셀 공통의 제어 정보를 수신하기 위해 PDCCH(201)의 공통 탐색 공간을 조사할 수 있다. 예를 들어 단말은 셀의 사업자 정보 등을 포함하는 SIB(System Information Block)-1의 전송을 위한 DL-SCH의 스케줄링 할당 정보는 PDCCH(201)의 공통 탐색 공간을 조사하여 수신할 수 있다. 또한, 공통 탐색 공간이 비록 다양한 시스템 메시지의 전송을 위해 존재하나 개별적인 단말의 제어 정보를 전송하는데도 사용할 수 있다. 이를 통해 공통 탐색공간은 단말-특정 탐색공간에서 가용한 자원이 부족하여 단말이 스케줄링을 받지 못하는 현상에 대한 해결책으로도 사용될 수 있다

LTE PDCCH에 대한 탐색공간은 하기 표 1과 같이 정의된다.

The set of PDCCH candidates to monitor are defined in terms of search spaces, where a search space at aggregation level is defined by a set of PDCCH candidates. For each serving cell on which PDCCH is monitored, the CCEs corresponding to PDCCH candidate m of the search space are given by where is defined below, . For the common search space m'=m. For the PDCCH UE specific search space, for the serving cell on which PDCCH is monitored, if the monitoring UE is configured with carrier indicator field then where is the carrier indicator field value, else if the monitoring UE is not configured with carrier indicator field thenm'=m, where . is the number of PDCCH candidates to monitor in the given search space. Note that the carrier indicator field value is the same as ServCellIndex For the common search spaces, is set to 0 for the two aggregation levels L=4 and L=8. For the UE-specific search space at aggregation level L, the variable is defined by where , A=39827, D=65537 and , ns is the slot number within a radio frame. The RNTI value used for nRNTI is defined in subclause 7.1 in downlink and subclause 8 in uplink.

LTE 시스템에서 단말은 각 AL에 따른 복수개의 탐색 공간을 갖는다. LTE 시스템에서 AL에 따라 정의되는 탐색 공간 내의 단말이 모니터링(monitoring)해야 하는 PDCCH 후보군들(candidates)의 수는 하기의 표로 정의된다.

Search space			Number of PDCCH candidates
Type	Aggregation level L	Size (in CCEs)
UE-specific	1	6	6
	2	12	6
	4	8	2
	8	16	2
Common	4	16	4
	8	16	2

상기 표 1에 따르면 단말-특정 탐색 공간의 경우, AL {1, 2, 4, 8}을 지원하며, 이 때 각각 {6, 6, 2, 2}개의 PDCCH 후보군들을 갖는다. 공통 탐색 공간(302)의 경우, AL {4, 8}을 지원하며, 이 때 각각 {4, 2}개의 PDCCH 후보군들을 갖는다. 공통 탐색공간이 AL이 {4, 8}만을 지원하는 이유는 시스템 메시지가 일반적으로 셀 가장자리까지 도달해야 하기 때문에 커버리지(coverage) 특성을 좋게 하기 위함이다.

공통 탐색 공간으로 전송되는 DCI는 시스템 메시지나 단말 그룹에 대한 전력 제어(power control) 등의 용도에 해당하는 0, 1A, 3, 3A 또는 1C와 같은 특정 DCI 포맷에 대해서만 정의된다. 공통 탐색 공간 내에서는 공간 다중화(spatial multiplexing)를 갖는 DCI 포맷은 지원하지 않는다. 단말-특정 탐색 공간에서 디코딩해야 하는 하향링크 DCI 포맷은 해당 단말에 대하여 설정된 전송 모드(transmission mode)에 따라 달라진다. 전송 모드의 설정은 RRC 시그널링을 통하여 이루어지기 대문에, 언제부터 해당 설정이 해당 단말에 대하여 효력을 발휘하는지에 대한 정확한 서브프레임 번호가 지정되어 있지 않다. 따라서, 단말은 전송 모드와 상관없이 DCI 포맷 1A에 대하여 항상 디코딩을 수행함으로써 연결 상태를 유지하며 동작될 수 있다.

상기에서는 종래 LTE 및 LTE-A에서의 하향링크 제어 채널 및 하향링크 제어 정보를 송수신하는 방법 및 탐색 공간에 대하여 기술하였다. 하기에서는 현재 논의되고 있는 5G 통신 시스템에서의 하향링크 제어 채널에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 5G 시스템에서 사용될 수 있는 하향링크 제어 채널을 구성하는 시간 및 주파수 자원의 기본 단위의 일례를 도시한 도면이다. 도 3에 따르면 제어 채널을 구성하는 시간 및 주파수 자원의 기본 단위(REG)는 시간축으로는 1 OFDM 심볼(301)로 구성되어 있고, 주파수축으로는 12개의 서브캐리어(302), 즉 1 RB로 구성되어 있다. 제어 채널의 기본 단위를 구성하는 데 있어서 시간축 기본 단위를 1 OFDM 심볼(301)로 가정함으로써 한 서브프레임 내에서 데이터 채널과 제어 채널이 시간 다중화될 수 있다. 데이터 채널보다 제어 채널을 앞에 위치시킴으로써 사용자의 프로세싱 시간을 감소시킬 수 있어 지연 시간 요구사항을 만족시키기에 용이하다. 제어 채널의 주파수축 기본 단위를 1 RB(302)로 설정함으로써 제어 채널과 데이터 채널 사이의 주파수 다중화를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

도 3에 도시되어 있는 REG(303)를 연접함으로써 다양한 크기의 제어 자원 영역(control resource set, CORESET)을 설정할 수 있다. 일례로 5G 시스템에서 하향링크 제어 채널이 할당되는 기본 단위를 CCE(304)라고 할 경우, 1 CCE(304)는 다수의 REG(303)로 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 REG(304)를 예를 들어 설명하면, REG(303)는 12개의 RE로 구성될 수 있고 1 CCE(304)가 6개의 REG(303)로 구성된다면 1 CCE(304)는 72개의 RE로 구성될 수 있음을 의미한다. 제어 자원 영역이 설정되면 해당 영역은 다수의 CCE(304)로 구성될 수 있으며, 특정 하향링크 제어 채널은 제어 자원 영역 내의 AL에 따라 하나 또는 다수의 CCE(304)로 매핑되어 전송될 수 있다. 제어 자원 영역 내의 CCE(304)들은 번호로 구분되며, 이 때 번호는 논리적인 매핑 방식에 따라 부여될 수 있다.

도 3에 도시된 하향링크 제어 채널의 기본 단위, 즉 REG(303)에는 DCI가 매핑되는 RE들과 이를 디코딩하기 위한 기준 신호인 DMRS(demodulation reference signal)(305)가 매핑되는 영역이 모두 포함될 수 있다. 도 3에서와 같이 1 REG(303) 내에 3개의 RE에서 DMRS(305)가 전송될 수 있다. 참고로 DMRS(303)는 REG(303)내 매핑되는 제어 신호와 같은 프리코딩(precoding)을 사용하여 전송되기 때문에 단말은 기지국이 어떤 프리코딩을 적용하였는지에 대한 정보 없이도 제어 정보의 디코딩이 가능하다.

도 4는 5G 시스템에서 하향링크 제어 채널이 전송되는 제어 자원 영역에 대한 일례를 도시한 도면이다. 도 4에는 주파수 축으로 시스템 대역폭(410), 시간축으로 1 슬롯(420) (도 4의 일례에서는 1 슬롯이 7 OFDM 심볼로 가정하였으나, 14 심볼이 될 수 있다) 내에 2개의 제어 자원 영역(제어 자원 영역#1(401), 제어 자원 영역#2(402))이 설정되어 있는 일례가 도시되었다. 제어 자원 영역(401, 402)는 주파수 축으로 전체 시스템 대역폭(410) 내에서 특정 서브밴드(403)으로 설정될 수 있다. 시간 축으로는 하나 또는 다수 개의 OFDM 심볼로 설정될 수 있고 이를 제어 자원 영역 길이(control resource set duration)(404)으로 정의할 수 있다. 도 4의 일례에서 제어 자원 영역#1(401)은 2 심볼의 제어 자원 영역 길이로 설정되어 있고, 제어 자원 영역#2(402)는 1 심볼의 제어 자원 영역 길이로 설정되어 있다.

상기에서 설명한 5G 시스템에서의 제어 자원 영역은 기지국이 단말에게 상위 계층 시그널링(일례로 시스템 정보(system information), MIB(master information block), RRC(radio resource control) 시그널링)을 통해 설정될 수 있다. 단말에게 제어 자원 영역을 설정한다는 것은 제어 자원 영역의 위치, 서브밴드, 제어 자원 영역의 자원 할당, 제어 자원 영역 길이 등의 정보 등의 정보를 제공하는 것을 의미한다. 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

- 설정정보 1. 주파수 축 RB 할당 정보 - 설정정보 2. 제어 자원 영역 시작 심볼 - 설정정보 3. 제어 자원 영역 심볼 길이 - 설정정보 4. REG 번들링 크기 (2 또는 3 또는 6) - 설정정보 5. 전송 모드 (인터리브드(Interleaved) 전송 방식 또는 넌-인터리브드(Non-interleaved) 전송 방식) - 설정정보 6. DMRS 설정 정보 (이는 프리코딩 입도(Precoder granularity)관련 정보가 될 수 있다) - 설정정보 7. 탐색 공간 타입 (공통 탐색 공간, 그룹-공통 탐색 공간, 단말-특정 탐색 공간) - 설정정보 8. 해당 제어 자원 영역에서 모니터링 할 DCI 포맷 - 그 외

상기의 설정 정보 외에도 하향링크 제어 채널을 전송하는데 필요한 다양한 정보들이 단말에게 설정될 수 있다.

다음으로 5G 시스템에서의 DCI에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

5G 시스템에서 PUSCH(physical uplink shared channel) 상으로 전송되는 상향링크 데이터 또는 PDSCH 상으로 전송되는 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 DCI를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. 단말은 PUSCH 또는 PDSCH에 대하여 대비책(fallback)용 DCI 포맷과 비대비책(non-fallback)용 DCI 포맷을 모니터링할 수 있다. 대비책 DCI 포맷은 기지국과 단말 사이에서 고정된 필드로 구성될 수 있고, 비대비책용 DCI 포맷은 설정 가능한 필드를 포함할 수 있다.

PUSCH를 스케줄링하는 대비책 DCI는 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

- Identifier for DCI formats (DCI 포맷 식별자) - [1] bit - Frequency domain resource assignment (주파수 도메인 자원 할당) - [ ] bits - Time domain resource assignment (시간 도메인 자원 할당) - 4 bits - Frequency hopping flag (주파수 호핑 플래그) - 1 bit. - Modulation and coding scheme (변조 및 코딩 스킴) - 5 bits - New data indicator (새로운 데이터 지시자) - 1 bit - Redundancy version (리던던시 버전) - 2 bits - HARQ process number (HARQ 프로세스 번호) - 4 bits - TPC command for scheduled PUSCH (스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 전력 제어(transmit power control) 명령 - [2] bits - UL/SUL indicator (상향링크/추가적 상향링크(supplementary UL) 지시자) - 0 or 1 bit

PUSCH를 스케줄링하는 비대비책 DCI는 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

- Carrier indicator (캐리어 지시자) - 0 or 3 bits - UL/SUL indicator - 0 or 1 bit - Identifier for DCI formats - [1] bits - Bandwidth part indicator (대역폭 부분 지시자) - 0, 1 or 2 bits - Frequency domain resource assignment ○ For resource allocation type 0(자원 할당 타입 0의 경우), bits ○ For resource allocation type 1(자원 할당 타입 1의 경우), bits - Time domain resource assignment - 1, 2, 3, or 4 bits - VRB-to-PRB mapping (가상 자원 블록(virtual resource block)-to-물리 자원 블록(physical resource block) 매핑) - 0 or 1 bit, only for resource allocation type 1. ○ 0 bit if only resource allocation type 0 is configured; ○ 1 bit otherwise. - Frequency hopping flag - 0 or 1 bit, only for resource allocation type 1. ○ 0 bit if only resource allocation type 0 is configured; ○ 1 bit otherwise. - Modulation and coding scheme - 5 bits - New data indicator - 1 bit - Redundancy version - 2 bits - HARQ process number - 4 bits - 1st downlink assignment index (제1 하향링크 할당 인덱스) - 1 or 2 bits ○ 1 bit for semi-static HARQ-ACK codebook(준정적 HARQ-ACK 코드북의 경우); ○ 2 bits for dynamic HARQ-ACK codebook with single HARQ-ACK codebook(단일 HARQ-ACK 코드북과 함께 동적 HARQ-ACK 코드북이 사용되는 경우). - 2nd downlink assignment index (제2 하향링크 할당 인덱스) - 0 or 2 bits ○ 2 bits for dynamic HARQ-ACK codebook with two HARQ-ACK sub-codebooks(2개의 HARQ-ACK 부코드북과 함께 동적 HARQ-ACK 코드북이 사용되는 경우); ○ 0 bit otherwise. - TPC command for scheduled PUSCH - 2 bits - SRS resource indicator (SRS 자원 지시자) - or bits ○ bits for non-codebook based PUSCH transmission(PUSCH 전송이 코드북 기반이 아닐 경우); ○ bits for codebook based PUSCH transmission(PUSCH 전송이 코드북 기반일 경우). - Precoding information and number of layers (프리코딩 정보 및 레이어의 개수) - up to 6 bits - Antenna ports (안테나 포트) - up to 5 bits - SRS request (SRS 요청) - 2 bits - CSI request (채널 상태 정보 요청) - 0, 1, 2, 3, 4, 5, or 6 bits - CBG transmission information (코드 블록 그룹(code block group) 전송 정보) - 0, 2, 4, 6, or 8 bits - PTRS-DMRS association (위상 트래킹 기준 신호-복조 기준 신호 관계) - 0 or 2 bits. - beta_offset indicator (베타 오프셋 지시자) - 0 or 2 bits - DMRS sequence initialization (복조 기준 신호 시퀀스 초기화) - 0 or 1 bit

PDSCH를 스케줄링하는 대비책 DCI는 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

- Identifier for DCI formats - [1] bit - Frequency domain resource assignment - [ ] bits - Time domain resource assignment - 4 bits - VRB-to-PRB mapping - 1 bit - Modulation and coding scheme - 5 bits - New data indicator - 1 bit - Redundancy version - 2 bits - HARQ process number - 4 bits - Downlink assignment index - 2 bits - TPC command for scheduled PUCCH - [2] bits - PUCCH resource indicator (물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 자원 지시자- 3 bits - PDSCH-to-HARQ feedback timing indicator (PDSCH-to-HARQ 피드백 타이밍 지시자) - [3] bits

PDSCH를 스케줄링하는 비대비책 DCI는 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

- Carrier indicator - 0 or 3 bits - Identifier for DCI formats - [1] bits - Bandwidth part indicator - 0, 1 or 2 bits - Frequency domain resource assignment ○ For resource allocation type 0, bits ○ For resource allocation type 1, bits - Time domain resource assignment - 1, 2, 3, or 4 bits - VRB-to-PRB mapping - 0 or 1 bit, only for resource allocation type 1. ○ 0 bit if only resource allocation type 0 is configured; ○ 1 bit otherwise. - PRB bundling size indicator (물리 자원 블록 번들링 크기 지시자) - 0 or 1 bit - Rate matching indicator (레이트 매칭 지시자) - 0, 1, or 2 bits - ZP CSI-RS trigger (영전력 채널 상태 정보 기준 신호 트리거) - 0, 1, or 2 bits For transport block 1(제1 전송 블록의 경우): - Modulation and coding scheme - 5 bits - New data indicator - 1 bit - Redundancy version - 2 bits For transport block 2(제2 전송 블록의 경우): - Modulation and coding scheme - 5 bits - New data indicator - 1 bit - Redundancy version - 2 bits - HARQ process number - 4 bits - Downlink assignment index - 0 or 2 or 4 bits - TPC command for scheduled PUCCH - 2 bits - PUCCH resource indicator - 3 bits - PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator - 3 bits - Antenna ports - 4, 5 or 6 bits - Transmission configuration indication (전송 설정 지시, TCI) - 0 or 3 bits - SRS request - 2 bits - CBG transmission information - 0, 2, 4, 6, or 8 bits - CBG flushing out information (코드 블록 그룹 플러싱 아웃 정보) - 0 or 1 bit - DMRS sequence initialization - 1 bit

상기 DCI는 채널 코딩 및 변조 과정을 거쳐 PDCCH를 통해 전송될 수 있다. DCI 메시지 페이로드에는 CRC가 접합되며, CRC는 단말의 신원에 해당하는 RNTI로 스크램블링(scrambling) 된다. DCI 메시지의 목적, 예를 들어 단말-특정(UE-specific)의 데이터 전송, 전력 제어 명령 또는 랜덤 액세스 응답 등에 따라 서로 다른 RNTI들이 사용된다. 즉, RNTI가 명시적으로 전송되지 않고 CRC 계산 과정에 포함되어 전송된다는 것을 의미한다. PDCCH 상으로 전송되는 DCI 메시지를 수신하면 단말은 할당받은 RNTI를 사용하여 CRC를 확인하여 CRC 확인 결과가 맞으면 해당 메시지는 그 단말에게 전송된 것임을 알 수 있다.

예컨대 시스템 정보(SI; system information)에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 SI-RNTI(system information-RNTI)로 스크램블링될 수 있다. RAR 메시지에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 스크램블링 될 수 있다. 페이징(Paging) 메시지에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 P-RNTI(paging-RNTI)로 스크램블링 될 수 있다. SFI(slot format indicator)를 통지하는 DCI는 SFI-RNTI(slot format indicator-RNTI)로 스크램블링 될 수 있다. TPC(transmit power control)를 통지하는 DCI는 TPC-RNTI(transmit power control-RNTI)로 스크램블링될 수 있다. 단말-특정의 PDSCH 또는 PUSCH를 스케줄링하는 DCI는 C-RNTI(Cell-RNTI)로 스크램블링될 수 있다.

특정 단말이 상기 PDCCH를 통해 데이터 채널, 즉 PUSCH 또는 PDSCH를 스케줄링 받으면, 해당 스케줄링된 자원 영역 내에서 데이터들이 DMRS와 함께 송수신된다. 도 5는 DMRS를 이용한 데이터 전송의 일례를 도시한 도면이다. 도 5에 따르면, 특정 단말이 하향링크에서 14개의 OFDM 심볼을 하나의 슬롯(또는 서브프레임)으로 사용하고 초기 두 개의 OFDM 심볼에서 PDCCH가 전송되며 세 번째 심볼에서 DMRS가 전송되도록 설정된 일례가 도시되었다. 도 5의 경우에 PDSCH가 스케줄링된 특정 RB 내에서 하향링크 데이터는 세 번째 심볼에서 DMRS가 전송되지 않는 RE들 및 이후 네 번째부터 마지막 심볼까지의 RE들에 매핑되어 전송된다. 도 5에서 표현된 부반송파 간격 Δf는 LTE 및 LTE-A 시스템의 경우에 15kHz이고 5G 시스템의 경우 {15, 30, 60, 120, 240, 480}kHz 중 하나가 사용된다.

도 6은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제2 이동 통신 사업자의 주파수 자원을 이용하여 단말과 통신하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 제1 이동 통신 사업자(MNO; mobile network operator)(600)는 제1 기지국(602)을 관리하고 제1 주파수 자원(604)을 통해 서비스를 제공할 수 있다. 또한 제1 기지국(602)은 제1 주파수 자원(604)의 일부 또는 전부를 이용하여 단말과 통신을 수행할 수 있다.

또한, 제1 단말(606)은 제1 이동 통신 사업자(600)가 제공하는 통신 서비스에 가입한 단말일 수 있으며, 제2 단말(616)은 제2 이동 통신 사업자(610)가 제공하는 통신 서비스에 가입한 단말일 수 있다. 제1 단말(606)은 제1 기지국6020)을 통해 제1 이동 통신 사업자(600)로부터 통신 서비스를 제공받을 수 있고, 제2 단말(616)은 제2 기지국(612)을 통해 제2 이동 통신 사업자(610)로부터 통신 서비스를 제공받을 수 있다.

제1 이동 통신 사업자(600)는 제1 이동 통신 사업자가 소유하거나 관리하는 주파수 자원(604)을 통해서 단말에게 통신 서비스를 제공할 수 있다. 다만, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 이동 통신 사업자(600)는 제1 이동 통신 사업자가 소유하거나 관리하지 않는 제2 주파수 자원(614)을 통해서도 제1 단말(606)과 통신할 수 있다. 예를 들면, 제1 이동 통신 사업자(600)는 제1 기지국(602)을 통해 제2 이동 통신 사업자가 소유하거나 관리하는 제2 주파수 자원(614)을 이용하여 제1 단말(606)과 통신할 수 있다.

제1 기지국(602)이 제1 주파수 자원(604)을 통해서 통신을 수행하는 경우, 제1 기지국(602)은 제1 주파수 자원(604)에 관해서는 P-BS(primary base-station)이라고 칭해질 수 있다. 제1 주파수 자원(604)은 제1 기지국(602)에 관해서는 P-Carrier(primary-carrier)(620)라고 칭해질 수 있다. 또한, 제1 기지국(602)이 제2 주파수 자원(614)을 이용해 통신을 수행하는 경우, 제1 기지국(602)은 제2 주파수 자원(614)에 관해서는 S-BS(secondary base-station)이라고 칭해질 수 있다. 제2 주파수 자원(614)은 제1 기지국(602)에 관해서는 S-Carrier(secondary-carrier)(622)라고 호칭될 수 있다. 마찬가지로, 단말은 P-BS와 P-Carrier를 통해 통신을 수행하는 경우 P-UE(primary-user equipment)라고 칭해질 수 있고, S-BS와 S-Carrier를 통해 통신을 수행하는 경우 S-UE(secondary-user equipment)라고 칭해질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 기지국이 동일한 주파수 자원을 이용하여 통신을 수행할 경우, P-BS 및 P-UE 간의 통신의 우선 순위가, S-BS 및 S-UE 간의 통신의 우선 순위보다 높을 수 있다(630). 예를 들면, 도 6에서 제2 주파수 자원(614)을 이용하여 제1 기지국(602) 및 제2 기지국(612)이 각각이 서비스하는 단말과 통신하는 경우, 제2 주파수 자원(614)에 관해서 P-BS인 제2 기지국(612)과 P-UE인 제2 단말(616) 간의 통신의 우선 순위가, 제2 주파수 자원(614)에 관해서 S-BS인 제1 기지국(602)과 제1 단말(606) 간의 통신의 우선 순위보다 높을 수 있다. 본 발명에 따르면 우선 순위가 높은 통신이 우선적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 우선순위가 높은 통신에 대해 시간 및 주파수 자원이 우선적으로 할당될 수 있다.

이하 제1 기지국은 제1 이동 통신 사업자의 기지국일 수 있으며, 제1 단말은 제1 이동 통신 사업자의 단말일 수 있다. 이와 유사하게 제2 기지국은 제2 이동 통신 사업자의 기지국일 수 있으며, 제2 단말은 제2 이동 통신 사업자의 단말일 수 있다. 또한 제1 이동 통신 사업자와 제2 이동 통신 사업자는 동일한 무선 통신 기술을 이용해 사용자에게 서비스를 제공할 수 있으나, 다른 무선 통신 기술을 이용해 사용자에게 서비스를 제공하는 경우 역시 제외되지 않는다.

도 7은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제1 주파수 자원만을 사용하여 제1 단말들과 통신을 수행하는 일반적인 셀룰러 네트워크에서의 자원 할당 방법의 일례를 도시한 도면이다.도 7을 참조하면, 제1 이동 통신 사업자(700)의 제1 기지국(702)은 제1 주파수 자원(710)의 일부 또는 전체를 사용하여 제1 단말들(704, 706)과 통신을 수행한다. 예를 들면, 제1 기지국(702)은 제1 주파수 자원(710) 중 일부 자원(712)을 1번째 제1 단말(704)과의 통신에 할당하고, 할당되지 않은 제 1주파수 자원 중 일부 자원(714)을 2번째 제1 단말(706)과의 통신에 할당한다. 제1 이동 통신 사업자의 무선 통신 기술은 제한되지 않으며, 본 일례에서는 2개의 단말이 도시되었으나 더 많은 단말들이 자원을 할당받을 수 있다.

도 8은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제2 이동 통신 사업자의 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말과 통신하기 위한 자원을 할당받는 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제1 이동 통신 사업자(800)의 제1 기지국(802)은 제2 이동 통신 사업자(810)의 제2 기지국(812) 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비(미도시)에게 제2 주파수 자원(830)에 대한 제1 기지국(802)의 이용 결정을 위한 정보를 전송하거나 교환할 수 있다. 이 때 제1 기지국(802)과 제2 기지국(812)은 유선 또는 무선으로 연결되어 있을 수 있으며, 독립된 주파수 자원 할당 장비란 물리적인 하나의 장비일 수도 있고, 소프트웨어로 구현된 기능일 수도 있다. 이 경우 독립된 주파수 자원 할당 장비는 제1 기지국(802) 및 제2 기지국(812)과 독립적으로 위치할 수 있고 이 경우 제1 기지국(802) 및 제2 기지국(812)과 유선 또는 무선으로 연결되어 있을 수 있다. 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비는 제1 기지국(802) 또는 제2 기지국(812)과 같은 위치에 소프트웨어로 구현된 기능일 수 있다.

또한, 제1 기지국(802)이 제2 기지국(812) 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비에게 제2 주파수 자원(830)에 대한 제1 기지국(802)의 이용 결정을 위한 정보를 전송 또는 교환하기 위한 조건 또는 환경은 다양하게 정해질 수 있다. 예를 들면, 제1 기지국(802)은 제1 이동 통신 사업자(800)의 주파수 자원(820)이 포화 상태이거나 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계 값을 넘는 경우, 제2 주파수 자원(830)에 대한 이용 결정을 위한 정보를 제2 기지국(812) 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비에게 전송 또는 교환할 수 있다.

제1 이동 통신 사업자(800)의 제1 기지국(802)이 2번째 제1 단말(842)과의 통신(850)을 위한 자원(822)을 제1 주파수 자원(820)에서 충분히 확보하지 못한 경우(일례로 제1 주파수 자원(820)이 포화 상태이거나 제1 주파수 자원(820)의 이미 할당된 자원의 양이 미리 정해진 임계값을 넘는 경우), 제1 기지국(802)는 제2 이동 통신사(810)의 제2 주파수 자원(830)의 일부 또는 전체(832)를 2번째 제1 단말(842)과의 통신(852)을 위해 사용할 수 있다. 이 때, 제1 주파수 자원(820)을 사용한 제1 기지국(802)과 2번째 제1 단말(832)과의 통신(840)은 P-BS와 P-UE간의 통신이고, 제2 주파수 자원(830)을 사용한 제1 기지국(802)과 2번째 제1 단말(842)과의 통신(852)은 S-BS와 S-UE간의 통신이 된다. 또한 제1 주파수 자원(820)을 이용한 제1 기지국(802)와 첫 번째 제1 단말(840)의 통신은 P-BS와 P-UE와의 통신이 되며, 제2 주파수 자원(830)을 이용한 제2 기지국(812)와 첫 번째 제2 단말(844)와의 통신 역시 P-BS와 P-UE와의 통신이 된다. 물론, 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 공유하여 사용할 수 있는 조건은 상기 예시에 제한되는 것은 아니다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하기 위해 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비에게 전송하는 메시지는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 메시지에는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말과 통신하기 위해 점유하려는 자원의 시간 및 주파수 도메인에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 사용할 수 있는 시간 및 주파수 자원을 할당할 것을 요청하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말에게 제1 기지국의 동기 정보(이는 동기 신호(synchronization signal)과 혼용될 수 있다)를 송신하기 위한 시간 및 주파수 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 동기 정보는 제2 주파수 자원에서 제1 단말이 제1 기지국과 동기를 획득하기 위한 것일 수 있다. 이러한 동기 정보는 현존하는 주 동기 신호(primary synchronization signal) 및 부 동기 신호(secondary synchronization signal)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 메시지는 제1 기지국을 관리하는 제1 이동 통신 사업자의 식별 정보를 포함하거나, 제1 이동 통신 사업자의 식별 정보를 할당할 것을 요청하는 정보를 포함할 수 있다.

제1 기지국(802)은 제2 기지국(812) 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비로부터 제2 주파수 자원(830)에 대한 이용 결정을 위한 정보 전송 또는 교환에 대응하는 응답을 수신하고, 수신한 응답에 기초하여 제1 단말(842)과 제2 주파수 자원(830)을 이용해 통신할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 메시지는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하겠다는 통지일 수도 있다. 즉, 제1 기지국은 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비로부터 메시지에 대한 응답을 수신하지 않고도 제2 주파수 자원을 이용할 수 있다. 즉, 제1 기지국은 제1 기지국이 사용할 것이라고 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비에 통지한 (제2 주파수 자원의) 주파수 및 시간 자원을 이용하여 단말과 통신할 수도 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비는 제1 기지국의 제2 주파수 자원에 대한 이용을 허가하지 못하는 경우, 이용 불가를 의미하는 정보를 포함하는 메시지(예를 들면, NACK)를 제1 기지국에게 송신할 수도 있다. 제1 기지국은 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비로부터 수신한 메시지가 이용 불가를 의미하는 정보를 포함한 경우 제2 주파수 자원을 사용하지 않을 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말과 통신을 수행하고 있는 중에도, 제2 기지국 또는 독립된 주파수 자원 할당 장비는 제2 주파수 자원에 대한 이용을 중단할 것을 의미하는 메시지를 제1 기지국에게 송신할 수 있다. 제1 기지국은 이용 중단을 의미하는 메시지를 수신하는 경우 제2 주파수 자원을 통해 제1 단말과 신호를 송수신하지 않을 수 있다.

도 9는 제1 이동 통신 사업자가 제2 주파수 자원을 사용하고자 할 때, 지양해야 하는 상황의 일례를 도시한 도면이다.

하기 언급되는 세 상황 (904), (905), (906) 은 본 발명의 주파수 공유 시나리오에서 발생하지 않아야 하는 상황을 기술한 것이며, 세 상황 (904), (905), (906) 이 발생하지 않도록 도 12에 도시된 분산 스펙트럼 매니저(distributed spectrum manager)의 학습이 필요하다.

A(900)의 상황은 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국(902)이 제2 주파수 자원(906)의 일부 또는 전체를 사용하여 제2 주파수 자원의 우선권을 가진 상태로 제2 단말과 통신하는 동시에 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국(904)이 제2 이동 통신 사업자의 제2 주파수 자원(906)의 일부 또는 전체를 사용하여 제1 단말과 통신하여 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국과 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국 간의 주파수 사용 충돌(908)이 발생한 경우다.

B(910)의 상황은 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국(912)과 통신할 제2 단말이 없는 상황에서(즉 제2 기지국(912)은 P-BS로 제2 주파수 자원(916)을 사용하고 있지 않은 상황에서), 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국(914)이 제1 주파수 자원이 포화 상태이거나 제1 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계 값을 넘었음에도 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국이 제2 이동 통신 사업자의 제2 주파수 자원(916)을 사용하지 않아 제2 주파수 자원(916)이 사용되지 않는 경우이다.

C(920)의 상황은 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국(922)과 통신할 제2 단말이 없는 상황에서(즉 제2 기지국(212)은 P-BS로 제2 주파수 자원(928)을 사용하고 있지 않은 상황에서), 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국(924)과 제3 이동 통신 사업자의 제3 기지국(926)이 동시에 제2 이동 통신 사업자의 제2 주파수 자원(928)의 일부 또는 전체를 사용하여 우선권이 없는 복수의 이동 통신 사업자 간의 주파수 사용 충돌(930)이 발생한 경우이다.

도 10은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 중앙 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시하는 도면이다.

제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1002)은 제1 주파수 자원(1004)을 사용하여 제1 단말(1006)을 종래와 같이 자원 할당을 통해 서비스를 제공한다(1030). 이와 독립적으로, 제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1002)은 제1 주파수 자원(1004)이 포화 상태이거나 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계값을 넘은 경우에, 제2 이동 통신 사업자(1010)의 제2 주파수 자원(1014) 사용 허가 요청을 중앙 스펙트럼 매니저(또는 중앙 주파수 자원 제어기, CSM; central spectrum manager)(1020)에게 전송한다(1040).

제1 기지국(1002)는 복수의 이동 통신 사업자의 기지국이 동시에 사용 허가를 요청하는 경우를 고려하여, 사용 허가 요청 정보와 MNO ID(이동 통신 사업자 식별자), 제2 주파수 자원에서의 채널 상태 정보(channel state information, 이는 LTE 또는 LTE-A 또는 NR에서 지원하는 채널 상태 정보일 수 있다) 또는/및 제2 주파수 자원에서의 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio), RSRP(reference signal received power), RSRQ(reference signal received quality), CQI (channel quality indicator) 등 무선 신호의 세기 정보(이러한 무선 신호의 세기 정보는 각 단말 또는 단말 그룹 별로 포함될 수 있다), 각 단말 또는 단말 그룹의 식별자 및 각 단말 또는 단말 그룹의 PF값 정보, 평균 처리량(throughput) 등의 각 단말의 우선 순위 정보(이는 기지국의 단말 스케줄링을 위한 알고리즘의 입력값이 될 수 있는 정보에 해당한다. 일례로 기지국이 비례 공평성 스케줄링(proportional fairness scheduling)을 사용하는 경우에는 PF값 정보 등이 될 수 있다. 또는 상기 비례 공평성 스케줄링 이외의 다른 스케줄링 알고리즘이 사용될 경우, 다른 알고리즘 사용을 위한 파라미터가 될 수 있다), 단말 또는 단말 그룹 별 처리할 트래픽의 양 및/또는 트래픽의 우선 순위 등의 채널 정보 및 단말 정보를 함께 송신할 수 있다. 제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1002)이 CSM(1020)에게 전송하는 채널 정보(채널 상태 정보, 무선 신호의 세기 정보 등)는 제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1002)과 통신하는 제1 단말(1006)이 제2 주파수 자원(1014)에서 전송되는 기준 신호를 측정하여 제1 기지국(1006)으로 전송한 측정값을 포함한다는 점에서 그 특징이 있을 수 있다. 또한 채널 정보와 함께 전송 가능한 단말 정보는 MNO ID 또는 PF 값, 처리할 트래픽의 양 및/또는 트래픽의 우선 순위 등의 정보를 포함할 수 있다.

이와는 독립적으로, 제2 이동 통신 사업자(1010)의 제2 기지국(1012)은 제2 단말(1016)에게 할당된 제2 주파수 자원(1014)의 할당 결과를 CSM(1020)에게 전송하여(1042), 다른 이동 통신 사업자의 기지국(일례로 1002)이 제2 기지국(1012)이 사용 중인 제2 주파수 자원(1014)을 사용하지 않도록 할 수 있다. CSM(1020)는 제2 주파수 자원(1014)에 대해 사용 우선권을 갖는 제2 기지국(1012)이 결정한 제2 주파수 자원 할당 결과를 확인한 후, 제2 주파수 자원 중 할당되지 않은 제2 주파수 자원의 전체 또는 일부를 CSM(1020)에 내장된 주파수 자원 공유 기술에 따라 제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1002)에게 할당한다(1044). 이 때 사용되는 주파수 자원 공유 기술은 비례 공평성 기법 등을 포함한다.

CSM(1020)의 제2 주파수 자원 할당은 자원마다 특정 UE를 지정하는 방법 또는 자원을 사용할 이동 통신 사업자의 정보를 지정하는 방법으로 가능하다. 일례로 제2 주파수 자원 할당 정보는 각 단말(또는 단말 그룹)의 {단말 (또는 단말 그룹) 식별자, 각 단말에게 할당될 수 있는 자원}을 포함하는 리스트일 수 있으며, 또는 {이동 통신 사업자 식별자, 각 이동 통신 사업자에게 할당될 수 있는 자원}을 포함하는 리스트일 수 있다. 이동 통신 사업자 식별자는 예를 들어 MNO ID가 포함될 수 있다. 이후 CSM(1020)는 주파수 자원 할당 결과를 제1 기지국에게 전송한다(1046). 제1 기지국(1002)은 송신한 제2 주파수 자원 할당 결과에 따라 제2 이동 통신 사업자(1010)의 제2 주파수 자원(1014)의 전체 또는 일부를 제1 단말과의 통신에 사용한다(1032). 또는 CSM(1020)의 출력값은 상기 기술된 주파수 자원 할당의 결과가 아닌 아래 기술되는 DSM의 출력값과 유사한 형태의 주파수 자원의 사용 가능할 확률값일 수 있다.

도 11은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 중앙 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 흐름도이다.

각 이동 통신 사업자의 기지국(1102, 1106)은 자신이 소유하거나 관리하는 주파수 자원에서의 단말(1100, 1108) 스케줄링을 종래의 기술로 수행할 수 있다(1110, 1120). 이러한 스케줄링은 각 이동 통신 사업자의 기지국이 자신의 주파수 자원을 이용해 단말을 스케줄링하는 것이므로 P-carrier를 이용해 P-UE를 스케줄링하는 것으로 이해될 수 있다. 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국(1102)은 사용 중인 제2 주파수 자원의 우선권을 침해 받지 않기 위해 CSM(1104)로 P-carrier 점유 보고(P-carrier occupancy report) 메시지를 송신한다(1130). 이러한 점유 보고 메시지에는 제2 기지국(1102)가 제2 단말(1100)의 스케줄링에 할당한 자원에 대한 정보가 포함되어 있을 수 있으며, 일례로 제2 기지국(1102)가 제2 단말(1100)의 스케줄링에 할당한 자원을 각각 주파수축 및 시간축으로 지시하는 2개의 비트맵이 포함될 수 있으며, 본 발명은 이러한 일례에 제한되지 않는다.

제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국(1106)은 제1 주파수 자원이 포화 상태이거나 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계값을 넘은 경우에 제2 이동 통신 사업자가 소유하거나 관리하는 제2 주파수 자원을 S-carrier로 공유하여 사용하기 위해 S-carrier 요청(S-carrier request) 메시지를 CSM(1104)으로 송신한다(1140). 이러한 S-carrier 요청 메시지는 상기 도 10의 1040 단계의 제2 주파수 자원 사용 허가 요청 메시지를 참고할 수 있다. 이 때, 복수의 기지국이 동시에 S-carrier 요청 메시지를 전송하는 경우, CSM(1104)는 자원의 효율적 활용을 위해 최적의 기지국에게 자원을 할당하게 되며, CSM(1104)는 효율적인 판단을 위해 S-carrier 요청 메시지에 포함된 정보를 이용할 수 있다. 제1 기지국(1102)와 제2 기지국(1106)로부터 정보를 수집한 CSM(1104)은 수집된 정보를 기반으로 제2 주파수 자원을 어느 이동 통신 사업자에게 할당할지 결정한 후, S-carrier 요청 메시지를 전송했던 제1 기지국(1106)으로 S-carrier 할당 결과 메시지를 전송한다(1150). S-carrier 요청 메시지를 전송한 복수의 기지국이 CSM(1104)으로부터 결정 된 동일한 자원 할당 결과 메시지를 수신하므로 상기 과정에 따르면 제2 이동 통신 사업자의 제2 캐리어를 S-carrier로 사용하는 기지국간의 주파수 자원 충돌 문제가 발생하지 않는다. CSM(1104)으로부터 S-carrier 할당 결과 메시지를 수신한 기지국 중 사용 허가를 받은 MNO ID의 이동 통신 사업자의 기지국은 제2 주파수 자원을 S-carrier로 사용하여 단말과 통신을 수행할 수 있다(1160). 이 때의 단말 스케줄링은 P-carrier 스케줄링 기법이 동일하게 S-carrier에 적용될 수 있다. 일례로 P-carrier 스케줄링시 비례 공평성 스케줄링을 사용하였다면, S-carrier 역시 비례 공평성 스케줄링을 이용해 스케줄링될 수 있다.

도 12는 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 분산 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 도면이다.

제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 기지국(1202)은 제1 주파수 자원(1204)을 사용하여 제1 단말(1206)의 스케줄링을 종래와 같이 수행한다(1230). 이와 독립적으로, 상기 기술했던 CSM이 존재하지 않는 분산 처리 방식에서는 제2 주파수 자원(1214) 공유를 위해 제2 이동 통신 사업자(1210)의 제2 기지국(1212)과 제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 기지국(1202)이 정해진 규격의 메시지를 주기적으로 교환한다(1236). 이 때, 복수의 이동 통신 사업자가 존재하는 상황에서는 모든 사업자들의 기지국 간에 동일한 규격의 메시지를 교환할 수 있다. 상기 메시지는 기지국 사이의 X2 인터페이스를 통하여 전송되거나 또는 IP 계층(IP(internet protocol) layer)에서 전송될 수도 있으며 본 발명에서는 상기 메시지의 전달 방법에 제한을 두지 않는다. 제1 기지국과 제2 기지국 사이의 메시지 교환 주기는 제1 기지국과 제2 기지국 간의 합의에 따라 가변적으로 변경될 수 있다. 상기 메시지의 구조와 메시지에 포함되는 구체적인 정보는 도 14를 참고할 수 있다.

교환된 메시지의 정보를 기반으로 각 이동 통신 사업자의 기지국(1202, 1212)은 스스로 제2 주파수 자원 사용 결정을 내린다. 일례로 제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 기지국(1202)이 제1 주파수 자원(1204)이 포화 상태이거나 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계값을 넘은 경우, 제1 이동 통신 사업자(1000)의 제1 기지국(1202)은 제2 이동 통신 사업자(1210)의 제2 기지국(1212)으로부터 수신한 메시지와 제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 기지국(1202)의 정보를 제1 분산 스펙트럼 매니저(또는 분산 주파수 자원 제어기, DSM; distributed spectrum manager)(1220, 1222)으로 전달한다(1232). 제1 DSM(1220)은 전달받은 정보를 활용하여 제2 주파수 자원(1214)의 일부 또는 전체 사용 여부를 결정한다(1234). DSM은 기지국에 포함되는 소프트웨어로 구현되는 기능 또는 소프트웨어가 설치된 장비일 수도 있고, 기지국의 외부에 있는 기능 또는 장비일 수도 있다. 제1 기지국(1202)은 제1 DSM(1220)이 사용 결정한 제2 주파수 자원(1218)을 사용하여 제1 단말(1206)과 통신한다(1232).

분산 처리 방식의 제2 주파수 자원 사용 과정에서는, 제1 DSM(1220)이 제2 주파수 자원(1214) 사용 여부를 결정하기 위해 수신한 메시지 내의 정보 생성 시점으로부터 제2 주파수 자원을 사용하여 제1 단말과 통신(1232)하는 시점 사이의 시간 지연이 상대적으로 길기 때문에 제1 DSM(1220)의 제2 주파수 자원 사용 판단 결과가 제1 단말(1206)과 통신하는 시점에서 도 9에 서술된 문제를 일으킬 가능성이 존재한다. 구체적으로 제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 DSM(1220)은 제2 이동 통신 사업자(1210)의 제2 기지국(1212)에서 지연 시간만큼 이전에 수집한 정보를 사용하고, 제2 이동 통신 사업자(1210)의 제2 DSM(1222)은 제1 이동 통신 사업자(1200)의 제1 기지국(1202)에서 지연 시간만큼 이전에 수집한 정보를 사용하므로 두 DSM(1220, 1222)이 상응하지 않는 제2 주파수 자원 사용 판단을 내릴 수 있다. 즉 제2 DSM(1222)는 제2 단말(1216)이 제2 주파수 자원(1214)에서 제1 단말(1206)과 동일한 자원(1216)을 사용하도록 스케줄링할 수 있고, 이 경우에 도 9에 기술한 문제들이 발생한다.

도 13은 제1 이동 통신 사업자의 제1 기지국 입장에서 분산 처리 방식으로 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하는 과정의 일례를 도시한 흐름도이다.

제1 기지국(1302)과 제2 기지국(1304)은 각자 자신이 소유하거나 관리하는 주파수 자원에서의 단말(1300, 1306) 자원 할당을 종래의 방법으로 수행할 수 있다(1310, 1320). 이러한 스케줄링은 각 이동 통신 사업자의 기지국이 자신의 주파수 자원을 이용해 단말을 스케줄링하는 것이므로 P-carrier를 이용해 P-UE를 스케줄링하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 기지국(1304)은 제1 주파수 자원 사용을 제2 기지국(1302)으로부터 침해 받지 않기 위해 제1 주파수 자원 할당 정보를 포함하는 지정된 형식의 메시지를 제2 기지국과 서로 교환한다(1330).

상기 메시지에는 제1 기지국(1304)이 상기 메시지를 전송하는 경우 제1 주파수 자원 할당 정보가 포함되며 또는 제2 기지국(1302)가 상기 메시지를 전송하는 경우 제2 주파수 자원 할당 정보가 포함되며, 뿐만 아니라 추가적인 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 제1 기지국(1304)이 상기 메시지를 전송할 경우 제2 주파수 자원을 공유하여 사용하기 위한 S-carrier 요청 정보, 제1 기지국의 (제1 단말이 제2 주파수 자원을 사용하는 경우의 판단을 위한) 제2 주파수 자원의 CSI, SINR, RSRP, PF 값, 전송하고자 하는 traffic의 양(상기 정보들은 도 10에 관련해 기술된 내용을 참고할 수 있다) 중 적어도 하나의 정보가 상기 메시지에 포함될 수 있다. 상기 메시지는 서로 다른 이동 통신 사업자 간 동일한 규격에 따른다.

제1 DSM(1305)은 제2 기지국(1302)으로부터 수신한 메시지와 제1 기지국 정보를 사용하여 제2 주파수 자원 사용 여부를 스스로 결정한다. 이 때, 제2 이동 통신 사업자의 제2 DSM(1303)과 제1 이동 통신 사업자의 제1 DSM(1305)은 도 9에 서술된 상황을 회피하는 조건을 만족한다면, 서로 다른 알고리즘으로 작동하는 것도 가능하다. 제1 DSM(1305)이 결정한 제2 주파수 자원 사용 결정에 따라 제1 기지국(1304)은 제2 주파수를 사용하여 제1 단말과 통신을 수행한다(1350). 제2 이동 통신 사업자의 제2 기지국(1302) 역시 동일하게 제1 주파수를 사용하여 제2 단말과 통신을 수행한다(1340). 상기 1340 및 1350 과정은 독립적으로 수행된다.

도 14는 주파수 자원 공유 사용을 위해 CSM 또는 타 이동 통신 사업자의 기지국으로 전송하는 메시지의 전송 방법과 구성의 일례를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 각 이동 통신 사업자의 기지국은 특정한 주기(1400)를 갖는 주파수 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 CSM 또는 타 이동 통신 사업자의 기지국으로 전송한다. 메시지의 전송 주기는 주변 환경이나 메시지 송신자와 수신자 사이의 협상에 따라 가변될 수 있고(1422) 또는 생략 될 수도 있다(1420). 또는 특정 이벤트가 발생한 경우 상기 메시지가 전송될 수 있다. 이러한 이벤트로는 각 이동 통신 사업자의 주파수 자원이 포화 상태이거나 상기 주파수 자원의 할당량이 소정의 임계값을 넘는 경우, 상기 주파수 자원의 채널 상태가 일정 기준 이하인 경우 등이 있을 수 있다.

주파수 자원 공유를 위한 메시지에는 해당 주파수 자원을 공유하고자 하는 복수의 이동 통신 사업자 간의 구분을 위해 주파수 자원을 사용하고자 하는 주체(즉 이동 통신 사업자)의 MNO ID(1402)가 포함될 수 있다. 또한 한 이동 통신 사업자가 자신에게 속한 복수 개의 주파수 자원을 공유하고자 하는 상황에서 주파수 자원 간의 구분을 위해 주파수 자원의 주파수 ID(frequency ID)(1406)가 포함될 수 있다. 또한 메시지에는 해당 주파수 자원의 P-BS(즉 해당 주파수 자원의 이동 통신 사업자)가 이미 P-UE(해당 주파수 자원의 이동 통신 사업자의 단말)에게 할당하여 자원 사용의 우선권이 없는 S-BS(해당 주파수 자원의 이동 통신 사업자와 다른 이동 통신 사업자)가 쓸 수 없는 자원을 구분하기 위해, P-BS의 자원 사용 정보를 포함할 수 있다. 선택적으로 이러한 자원 사용 정보는 일정 시간 구간 동안 사용된 주파수 또는/및 시간 자원을 지시하는 것일 수 있으며, 일례로 각각 일정 시간 단위(일례로 n개의 서브프레임(n≥1) 또는 n개의 슬롯 등)를 지시하는 비트로 구성된 제1 비트맵과 각각 일정 주파수 구간 단위(일례로 n개의 서브캐리어 또는 n개의 RB(n≥1), 특정 주파수 대역 등)를 지시하는 비트로 구성된 제2 비트맵으로 구성될 수 있으며, 각 비트가 1로 설정된 경우 해당하는 시간 구간 또는 주파수 구간의 자원이 사용된 것으로 판단될 수 있다. 본 발명은 이러한 일례에 제한되지 않는다.

주파수 자원 공유를 위한 메시지에는 주파수 자원 사용의 우선권이 없는 복수의 이동 통신 사업자의 기지국들 간의 자원 사용 우선 순위를 결정하기 위한 정보(1408, 14010, 14014)가 적어도 하나 이상 포함될 수 있다. 예를 들면, 해당 주파수 자원에서 SINR(1408)이나 RSRP(1410)가 높은 단말이 경우 해당 자원에서의 전송 효율이 높을 것이라 유추할 수 있으므로 기지국은 이러한 단말이 자원을 사용하도록 허여하는 것이 유리하다. 이에 따라 SINR(1408)이나 RSRP(1410)가 포함될 수 있다. 또한 채널 상태 정보가 포함되는 것도 가능하다. 또는 스케줄링시 비례 공평성을 고려하여 단말 간의 평등한 주파수 자원 사용의 기준이 될 수 있는 PF 값(1408)(이는 상기 기술된 바를 참고할 수 있다)을 포함할 수 있다.

또한 주파수 자원 공유를 위한 메시지에는 다음 메시지 교환 주기까지의 시간 구간(이는 복수의 시간 단위(일례로 서브프레임, 슬롯)로 구성될 수 있다) 동안의 효율적 자원 할당을 위한 정보(14012, 14016)가 포함될 수 있다. 예를 들면, 통신 중인 단말의 평균 전송률인 평균 처리량(average throughput, Avg. Thr)(14016)와 기지국이 전송해야 하는 해당 단말의 남은 트래픽(traffic)의 양인 잔여 트래픽(Traffic left)(14012)을 기반으로, 기지국은 다음 메시지 교환 주기 이전에 트래픽이 모두 전송될 수 있는 시간(또는 특정 시간 단위, 일례로 서브프레임 또는 슬롯)을 예측하고 해당 시간 이후에는 주파수 자원 사용을 중지하는 방식으로 시간 도메인에서의 효율적 자원 할당을 지원할 수 있다.

단말 식별자(UE ID)(1404)는 CSM 또는 DSM이 각 단말의 스케줄링까지 결정하고자 하는 경우에 사용 될 수 있다. CSM 또는 DSM이 단말의 스케줄링을 결정할 경우, 상기 자원 공유를 위한 메시지에는 각 단말 또는 단말 그룹 별 SINR 또는/및 RSRP 또는/및 CSI, 각 단말 또는 단말 그룹 별 PF 값, 각 단말 또는 단말 그룹 별 평균 처리량과 남은 트래픽(또는 기지국이 각 단말에게 전송하고자 하는 트래픽의 양)이 포함될 수 있다.

주파수 자원 공유를 위한 메시지는 상기 기술된 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 도 14는 주파수 자원 공유를 위한 메시지의 일례에 불과하며 본 발명은 도 14의 예에 제한되지 않는다.

도 15는 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 판단 과정에서 DSM의 인공신경망 구성의 일례를 도시한 도면이다.

도 15에 따르면, 기술된 구조의 인공신경망을 사용하여 도 9에 명시한 상황을 회피하면서 스펙트럼 공유(spectrum sharing) 이득을 높일 수 있는 DSM이 도시되었다. 본 발명에서 사용되는 DSM의 인공신경망은 신경망의 출력 값을 입력 값으로 피드백하는 RNN(recurrent neural networks) 구조를 사용한다.

인공신경망의 입력 값(input)(1500)은 서로 다른 이동 통신 사업자의 기지국으로부터 수신한 각 메시지(이는 도 12의 교환된 메시지일 수 있다)이다. 이 값에 정규화(normalization) 등의 선처리 과정을 수행할 수 있으며(1560), 이러한 과정은 생략되는 것도 가능하다. 인공신경망의 입력 레이어(1510)의 각 노드 입력 값은 인공신경망의 입력 값(1500)을 벡터 형태로 나타내었을 때의 각 요소 값이 될 수 있다. 인공신경망의 입력 레이어(1510)는 출력 레이어(1520)와 풀리 커넥티드(fully connected) 구조(이는 입력 레이어(1510)의 모든 노드가 출력 레이어(1520)의 모든 노드와 연결된 것으로 이해될 수 있다)로 연결된다. 출력 레이어(1520)의 각 노드 값은 활성화 함수(1530)의 입력 값이 되며, 활성화 함수(activation function)(1530)로 Softmax 함수, Sigmoid 함수, Relu (rectified linear unit) 함수 등이 사용될 수 있으나 이러한 일례에 제한되지 않는다. 활성화 함수(1530)을 거친 값이 인공신경망의 출력(output)(1540) 값으로 출력되며, 상기 출력 값은 벡터 형태이고 벡터의 크기는 동일한 주파수 자원을 사용 요청한 이동 통신사의 수와 요청된 주파수 자원의 크기에 따라 (경쟁 이동 통신사 수)(요청 주파수 자원 크기)로 결정된다. 상기 요청 주파수 자원의 크기는 단위 주파수 자원의 개수일 수 있다. 출력 값 벡터의 각 요소 값은 각 이동 통신 사업자마다의 단위 주파수 자원 사용을 위한 가중치를 의미한다. 상기 요소 값들은 [0, 1]의 범위를 갖는다. 특히나, 활성화 함수로 Softmax 함수를 사용한 경우에는 모든 출력 값의 합이 1이며, 출력 값 벡터의 각 요소(element) 값은 각 이동 통신 사업자마다 단위 주파수 자원 사용 가능 확률을 의미할 수 있다. 일례로 주파수 자원을 요청한 이동 통신 사업자의 수가 2이고, 단위 주파수 자원의 개수가 3일 경우, 상기 벡터는 (0.3 0.7 0.1 0.9 0.8 0.2)일 수 있고, 첫 번째 및 두 번째 값은 제1 단위 주파수 자원을 각각 제1 이동 통신 사업자 및 제2 이동 통신 사업자가 사용 가능할 확률을 의미할 수 있다. 상기 아웃풋 값은 입력 레이어(1510)로 피드백되어 인공 신경망 학습에 활용되는데, 이는 인공 신경망 입력 값(1500)의 시변 특성이 인공 신경망 학습에 반영되도록 하기 위함이다.

출력 값을 기지국이 스케줄링에 활용하는 방법으로 다음의 두 가지 방법이 있다. 첫 번째로 DSM의 출력 값이 특정 임계값(threshold)를 넘는 값인 경우에 기지국은 출력 값에 해당하는 이동 통신 사업자의 기지국을 S-BS로 선택하거나, DSM 출력 값 중 최대 값에 해당하는 이동 통신 사업자의 기지국이 S-BS로 상기 이동 통신 사업자의 단말과의 통신에 해당 주파수 자원을 사용하는 결정론적(deterministic) 방법이 있을 수 있다. 다른 방법으로는 출력 값에 해당하는 확률로 주파수 자원의 사용 여부를 확률적으로 결정하는 확률론적(stochastic) 방법이 있을 수 있다. 확률론적 방법의 경우, 일례로 기지국은 상기 출력 값을 하나의 파라미터로 하고, 주파수 자원의 사용 확률을 계산하는 알고리즘에 따라 주파수 자원의 사용 확률을 결정할 수 있다. 사용하는 알고리즘에 따라 다른 파라미터를 고려할 수도 있다.

도 16은 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 판단 과정에서 DSM의 인공신경망 학습 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 16에 따르면, DSM(1600)은 도 15의 인공신경망을 의미한다. DSM(1600)의 가중치(weight) 학습은 지도 학습일 수 있다. 지도 학습을 사용함으로써 강화 학습 기반의 종래 기술을 사용했을 때보다 기지국의 주파수 자원 할당에 대한 계산량 부담을 줄일 수 있다. 상기 지도 학습에 사용되는 레이블 데이터(labeled data)(즉 이는 지도 학습에서의 정답으로 이해될 수 있다)의 구성은 크게 두 가지 방법으로 구현할 수 있다.

하나의 경우는 CSM으로의 입력 값(Input_CSM)(1630)으로 DSM(1600)과 동일한 입력 값(Input_DSM)(1640)을 CSM에 입력했을 때의 CSM의 출력 값(Output_CSM)(1610)을 레이블 데이터로 사용하는 것이다. 이 경우에는 기존에 각 이동 통신 사업자 기지국 간 공유되는 메시지를 그대로 인공신경망 학습에 활용하기 때문에 인공신경망 학습을 위해 사업자 간 추가적인 정보 공유 동작이 필요하지 않다.

다른 경우는 각 이동 통신 사업자 기지국의 특정 시간 구간 동안의 모든 누적 정보를 다른 사업자와 서로 공유하고, 이러한 누적 정보가 CSM으로의 입력값으로 사용될 때 CSM의 출력 값(1610)을 레이블 데이터로 설정하여 상기 DSM(1600)이 학습을 수행하도록 하는 것이다. 이 때, 매 시간 구간에 누적되는 정보는 도 14에 명시된 메시지에 포함된 정보 중 전체 또는 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 경우, 각 기지국은 누적된 정보를 공유하기 위한 추가적인 정보 교환 동작이 수행되어야 한다. 이는 상기 경우를 위해서는 특정 주기마다 필수적으로 정보 교환이 수행되어야 하기 때문이다.

DSM(1600)의 학습은 도 15의 입력 레이어(1510)과 출력 레이어(1520) 사이의 연산을 위한 가중치를 업데이트하는 것으로 이해될 수 있으며, 상기 가중치를 업데이트하기 위한 차이값(loss)는 CSM의 출력 값(1610)과 DSM의 출력 값(1650)의 차이로 정의된다(1620). 이러한 차이값은 CSM에서 계산한 주파수 자원의 사용 가능한 확률과 DSM(1600)에서 계산한 주파수 자원의 사용 가능한 확률값이거나 또는 CSM에서 결정한 주파수 자원 할당 결과와 DSM(1600)의 출력값을 기반으로 하는 주파수 자원의 할당 결과일 수 있다. DSM(1600)의 가중치는 상기 차이값을 최소화 하는 방향으로 업데이트되며 이러한 동작을 위한 최적화기(optimizer)는 Adam optimizer 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

도 17은 제1 기지국의 중앙 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 과정을 도시한 순서도이다.

도 17을 참조하면, 제1 기지국은 제1 이동 통신 사업자의 제1 주파수 대역에서의 자원 할당을 제1 기지국 임의로 처리할 수 있다(1700). 예를 들어, 제1 기지국은 제1 주파수 대역의 자원을 제1 단말들에게 일련의 알고리즘을 사용하여 할당할 수 있다. 제1 기지국은 제1 주파수 대역 자원 할당 이후 제1 단말들의 송수신해야 할 트래픽이 남아 있는지 판단하고(1710), 제1 단말들의 트래픽이 남지 않은 경우 제2 기지국이 사용 가능한 제1 주파수 자원을 판단할 수 있도록 CSM으로 제1 주파수 자원 할당 결과를 전송한다(1730). 제1 기지국은 제1 단말들의 트래픽이 남은 경우 CSM으로 제2 주파수 자원 사용 허가 요청 메시지를 전송하며(1720), 상기 메시지는 상기 기술되었던 내용을 참고할 수 있다. 일례로 상기 주파수 자원 사용 허가 요청 메시지는 MNO ID, SINR, RSRP, PF 값 등의 채널 정보 및 단말 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후 제1 기지국은 CSM으로부터 제2 주파수 대역 사용 여부 결과 메시지를 수신하고(1740)여 해당 제2 주파수 대역에 제1 단말 트래픽 전송을 위해 자원 할당을 수행한다(1750). 상기 자원 할당은 상기 제1 주파수 대역을 이용해 제1 단말들로 제2 주파수 대역의 스케줄링을 지시하는 제어 정보를 전송하는 것일 수 있으며, 상기 제어 정보는 제2 주파수 대역에서 전송되는 것도 가능하다. 이후 제1 기지국과 제1 단말들은 제2 주파수 대역을 이용해 데이터 송수신을 수행한다.

도 18은 제1 기지국의 분산 처리 방식의 주파수 자원 공유 사용 과정을 도시한 순서도이다.

도 18을 참조하면, 제1 기지국은 제1 이동 통신 사업자의 제1 주파수 자원에서의 자원 할당을 제1 기지국 임의로 처리할 수 있다(1800). 예를 들어, 제1 기지국은 제1 주파수 자원을 제1 단말들에게 일련의 알고리즘을 사용하여 할당할 수 있다. 제1 주파수 대역 자원 할당 이후, 제1 기지국은 도 14의 메시지를 구성하여 제2 기지국으로 구성된 메시지를 전송한다(1810). 제1 기지국의 DSM은 제1 기지국이 전송한 메시지와 제1 기지국이 제2 기지국으로부터 수신한 메시지(1820)를 입력 값으로 사용하여 제2 주파수 자원 사용 여부를 결정한다(1830). 상세한 결정 과정은 도 15, 16의 기술을 따를 수 있다. DSM의 출력 값에 따라 제1 기지국은 제2 주파수 자원에서 제1 단말 트래픽을 전송하기 위한 자원 할당을 수행한다(1840). 상기 자원 할당은 상기 제1 주파수 대역을 이용해 제1 단말들로 제2 주파수 대역의 스케줄링을 지시하는 제어 정보를 전송하는 것일 수 있으며, 상기 제어 정보는 제2 주파수 대역에서 전송되는 것도 가능하다. 이후 제1 기지국과 제1 단말들은 제2 주파수 대역을 이용해 데이터 송수신을 수행한다. 또한 상기 제1 기지국은 제2 기지국으로 제1 단말들에 대한 제2 주파수 대역에 대한 자원 할당 정보를 전송할 수 있다. 상기 자원 할당 정보는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 이용하여 제1 단말과 통신하기 위해 점유하려는 자원의 시간 및 주파수 도메인에 대한 정보이거나 또는 제1 기지국이 제2 주파수 자원을 사용할 수 있는 시간 및 주파수 자원을 할당할 것을 제2 기지국으로 요청하는 정보일 수 있다. 이 경우 제1 기지국은 제2 기지국으로부터 자원 할당 정보에 대한 응답을 수신하고 그에 기반해 제2 주파수 대역을 이용한 데이터 송수신을 수행할 수 있다.

도 19는 본 발명을 수행할 수 있는 단말과 기지국 장치를 도시한 블록도이다. 도 19에 따르면, 단말(1900)는 송수신부(1910), 제어부(1920), 및 저장부(1930)를 포함한다. 다만, 단말(1900)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 단말(1900)은 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1910), 저장부(1930), 및 제어부(1920) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.

송수신부(1910)는 기지국(1940)과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1910)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1910)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1910)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(1910)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1920)로 출력하고, 제어부(1920)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 또한 송수신부(1910)는 제1 무선 통신 기술을 위한 RF 송수신기와 제2 무선 통신 기술을 위한 RF 송수신기를 개별로 구비하거나, 또는 하나의 송수신기로 제1 무선 통신 기술 및 제2 무선 통신 기술에 따른 물리 계층 프로세싱을 수행할 수 있다.

저장부(1930)는 단말(1900)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1930)는 단말(1900)이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(1930)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(1930)는 복수 개일 수 있다.

제어부(1920)는 전술한 본 개시의 실시예에 따라 단말(1900)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1920)는 기지국(1940)로부터 송수신부(1910)을 통해 수신한 자원 할당 정보를 기반으로 제2 주파수 대역에서 제1 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다. 제어부(1920)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(1920)는 저장부(1930)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 단말(1900)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다.

기지국(1940)는 송수신부(1950), 제어부(1960), 연결부(1970) 및 저장부(1980)를 포함한다. 다만, 기지국(1940)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 기지국(1940)은 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1950), 저장부(1980), 및 제어부(1960) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.

송수신부(1950)는 단말(1900)과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1950)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1950)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1950)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(1950)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1960)로 출력하고, 제어부(1960)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

제어부(1960)는 전술한 본 개시의 실시예에 따라 기지국(1940)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1960)는 다른 기지국으로 전송할 메시지를 생성하고 연결부(1970)을 통해 다른 기지국으로 전송할 수 있다. 제어부(1960)는 복수개일 수 있으며, 제어부(1960)는 저장부(1980)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 기지국(1940)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다. 또한 제어부(1960)은 DSM을 포함할 수 있다.

저장부(1980)는 기지국의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1980)는 기지국이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(1980)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(1940)는 복수 개일 수 있다.

연결부(1970)은 기지국(1940)과 코어망 및 다른 기지국을 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 다른 기지국으로 메시지를 전송하고, 다른 기지국으로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 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 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims (20)

1. 통신 시스템의 제1 기지국의 방법에 있어서,
   상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하는 단계;
   제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계;
   상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로, 상기 제1 단말에게 할당할 상기 제2 기지국에 해당하는 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계;
   상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국은 서로 다른 이동 통신 사업자에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 기지국으로 상기 확인된 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 지시하는 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계는 상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원의 할당량이 미리 정해진 임계값 이상일 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보는 상기 제1 기지국의 이동 통신 사업자의 식별자 정보, 상기 제1 단말의 상기 제2 주파수 자원에서의 채널 상태 정보, 상기 제1 단말의 우선 순위 정보, 상기 제1 단말의 트래픽 관련 정보 또는 상기 제1 기지국의 상기 제1 주파수 자원에 대한 자원 할당 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 채널 상태 정보는 상기 제2 주파수 자원에서의 무선 신호의 세기에 대한 정보를 포함하며, 상기 우선 순위 정보는 단말에 대한 자원 스케줄링 시 고려되는 파라미터를 포함하고, 상기 트래픽 관련 정보는 상기 제1 단말에게 남아있는 트래픽의 양에 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계는 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 입력값으로 하여 상기 제2 주파수 자원 사용을 위한 확률값을 출력하는 인공신경망의 출력값을 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지가 상기 제2 기지국으로부터 중앙 스펙트럼 매니저(central spectrum manager, CSM)로 전송되고, 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지가 상기 제1 기지국으로부터 상기 CSM으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 CSM에 의해 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로 상기 제1 기지국이 사용할 수 있는 제2 주파수 자원 할당 정보가 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 CSM으로부터 상기 CSM이 결정한 상기 제1 기지국이 사용할 수 있는 상기 제2 주파수 자원 할당 정보를 수신하는 단계;
    상기 결정된 제2 주파수 중 일부의 자원의 할당 정보와 상기 제2 주파수 자원 할당 정보의 차이값을 기반으로 상기 인공신경망의 연산을 위한 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 통신 시스템의 제1 기지국에 있어서,
    제1 단말과 신호를 송수신하도록 설정된 송수신부;
    제2 기지국을 포함하는 네트워크 노드와 신호를 송수신하도록 설정된 연결부; 및
    상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제1 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2 기지국으로 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지를 전송하고, 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로, 상기 제1 단말에게 할당할 상기 제2 기지국에 해당하는 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 상기 제1 단말에게 스케줄링하고, 상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 이용해 데이터를 송수신하도록 제어하는 상기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국은 서로 다른 이동 통신 사업자에 해당하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 기지국으로 상기 확인된 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 지시하는 정보를 포함하는 메시지를 전송하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계는 상기 제1 기지국에 해당하는 제1 주파수 자원의 할당량이 미리 정해진 임계값 이상일 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보는 상기 제1 기지국의 이동 통신 사업자의 식별자 정보, 상기 제1 단말의 상기 제2 주파수 자원에서의 채널 상태 정보, 상기 제1 단말의 우선 순위 정보, 상기 제1 단말의 트래픽 관련 정보 또는 상기 제1 기지국의 상기 제1 주파수 자원에 대한 자원 할당 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
16. 제15항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 상기 제2 주파수 자원에서의 무선 신호의 세기에 대한 정보를 포함하며, 상기 우선 순위 정보는 단말에 대한 자원 스케줄링 시 고려되는 파라미터를 포함하고, 상기 트래픽 관련 정보는 상기 제1 단말에게 남아있는 트래픽의 양에 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 주파수 자원 중 일부의 자원을 확인하는 단계는 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 입력값으로 하여 상기 제2 주파수 자원 사용을 위한 확률값을 출력하는 인공신경망의 출력값을 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지가 상기 제2 기지국으로부터 중앙 스펙트럼 매니저(central spectrum manager, CSM)로 전송되고, 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 포함하는 메시지가 상기 제1 기지국으로부터 상기 CSM으로 전송되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
19. 제18항에 있어서,
    상기 CSM에 의해 상기 제2 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보 및 상기 제1 기지국의 자원 공유 사용을 위한 정보를 기반으로 상기 제1 기지국이 사용할 수 있는 제2 주파수 자원 할당 정보가 확인되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 CSM으로부터 상기 CSM이 결정한 상기 제1 기지국이 사용할 수 있는 상기 제2 주파수 자원 할당 정보를 수신하고, 상기 결정된 제2 주파수 중 일부의 자원의 할당 정보와 상기 제2 주파수 자원 할당 정보의 차이값을 기반으로 상기 인공신경망의 연산을 위한 파라미터를 결정하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.

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