KR20220018924A - 동적 시간 분할 이중화 기반 셀룰러 네트워크에서의 데이터 및 제어 메시지 전송 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

통신 시스템에서 제1 통신 노드에 의해 수행되는 통신 방법이 개시된다. 전송 방향이 정해지지 않은 슬롯 p를 하향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계, 상기 슬롯 p에 포함되는 타임슬롯의 전송 방향을 결정하는 단계, 상기 타임슬롯의 전송 방향이 상향링크인 경우, 상기 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n을 상향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계 및 슬롯 p+n-1의 상태를 SG 상태로 스위칭하는 단계를 포함하며, 상기 SG 상태인 상기 슬롯 p+n-1은 하향링크 전송과 상향링크 전송 간의 스위칭을 위하여 필요한 시간 구간이고, p 및 n 각각은 자연수이다.

Description

동적 시간 분할 이중화 기반 셀룰러 네트워크에서의 데이터 및 제어 메시지 전송 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA AND CONTROL SIGNAL IN CELLULAR NETWORK BASED ON DYNAMIC TIME DIVISION DUPLEX}

본 발명은 시간 분할 이중화 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 시스템에서 동적 시간 분할 이중화 기반 셀룰러 네트워크에서의 데이터 및 제어 메시지 전송 기술에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.

4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)을 지원할 수 있다.

LTE TDD(time division duplex) 기반 시스템은 매 프레임이 10개의 서브 프레임(subframe)으로 구성될 수 있으며, 각 subframe은 DL(downlink), UL(uplink) 또는 Special subframe(SS)으로 이루어질 수 있다. Special subframe은 DL part, UL part, 및 Guard period로 이루어질 수 있다. 그러나 NR 이동통신 시스템은 프레임 구조를 동적으로 변경할 수 있다. 따라서, 상술한 NR 이동통신 시스템의 특징을 지원하기 위한 프레임 구조를 동적으로 변경할 수 있는 방법 및 장치가 필요할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 동적 시간 분할 이중화 기반 셀룰러 네트워크에서 데이터 및 제어 메시지를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국의 동작 방법은, 전송 방향이 정해지지 않은 슬롯 p를 하향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계, 상기 슬롯 p에 포함되는 타임슬롯의 전송 방향을 결정하는 단계, 상기 타임슬롯의 전송 방향이 상향링크인 경우, 상기 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n을 상향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계 및 슬롯 p+n-1의 상태를 SG 상태로 스위칭하는 단계를 포함하며, 상기 SG 상태인 상기 슬롯 p+n-1은 하향링크 전송과 상향링크 전송 간의 스위칭을 위하여 필요한 시간 구간이고, p 및 n 각각은 자연수이다.

본 발명에 의하면, 통신 시스템을 위해 동적 시간 분할 이중화 프레임 구조가 효율적으로 설정될 수 있다. 즉, 실시예들에 따라 동적 시간 분할 이중화 프레임 구조가 설정되는 경우, 높은 전송률과 낮은 지연시간을 가질 수 있다. 따라서 통신 시스템의 성능은 향상될 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3a는 통신 시스템에서 복수의 타임 슬롯으로 구성되는 동적 TDD 프레임 구조를 도시한 개념도이다.
도 3b는 통신 시스템에서 복수의 슬롯으로 구성되는 TDD 슬롯 주기를 도시한 개념도이다.
도 4는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 4의 단계 402에 따른 슬롯 상태 결정 및 스케줄링의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7a는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 기법의 동작을 위한 프레임 구조의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7b는 통신 시스템에서 제어 메시지 위치를 통한 데이터 전송 자원 할당 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7c는 통신 시스템에서 제어 메시지 위치를 통한 데이터 전송 자원 할당 방법의 제3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7d는 통신 시스템에서 제어 메시지 위치를 통한 데이터 전송 자원 할당 방법의 제4 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8a는 주파수 및 시간 자원 확장 및 축소 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8b는 주파수 및 시간 자원 확장 및 축소 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8c는 주파수 및 시간 자원 확장 및 축소 방법의 제3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9a는 통신 시스템에서 제어 채널 재사용 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9b는 통신 시스템에서 제어 채널 재사용 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 통신 시스템에서

가 3일 때의 최대 상향링크 전송 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 통신 시스템에서 상향링크 타임슬롯에서의 제어 메시지 전송 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제3 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 통신 시스템에서 빠른 상향링크 전송을 위한 제어 채널 추가 구성의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14는 통신 시스템에서 빠른 상향링크 전송을 위한 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 15는 통신 시스템에서 빠른 상향링크 HARQ 전송을 위한 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16은 통신 시스템에서 PUCCH 전송을 위한 보호대역(Guardband) 구간 설정 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 17은 통신 시스템에서 동적 TDD를 수행하는 다중 셀간 간섭을 도시한 개념도이다.
도 18은 통신 시스템에서 하향링크 DM-RS 수신을 위한 자원 널링(nulling) 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 19는 통신 시스템에서 셀 내의 상향 및 하향링크 송수신 단말 간의 간섭을 도시한 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.

예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.

또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.

한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception ooint), eNB, gNB 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), IoT(Internet of Thing) 장치, 탑재 장치(mounted module/device/terminal 또는 on board device/terminal 등) 등으로 지칭될 수 있다.

다음으로, NR에서 하향링크 제어 채널의 자원할당 방법이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 송신 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 송신)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 다음으로 TDD 방식의 NR 이동 통신 시스템에 대해 설명한다.

아래 설명되는 실시예들은 NR뿐만 아니라 다른 통신 시스템(예를 들어, LTE)에 적용될 수 있다. 아래 실시예들에서 제어 채널은 하향링크 제어 채널(예를 들어, PDCCH) 및 상향링크 제어 채널(예를 들어, PUCCH) 중에서 적어도 하나를 지시할 수 있고, 제어 메시지는 DCI(downlink control channel)를 의미할 수 있다.

[동적 TDD 프레임 구조]

도 3a 및 3b는 통신 시스템에서 동적 TDD 프레임 구조를 나타내는 개념도이다.

도 3a를 참조하면, 동적 TDD 프레임 구조는 TDD 타임슬롯 기반으로 구성될 수 있고, 하나 또는 복수개의 슬롯에 복수개의 타임슬롯이 구성될 수 있다. 각각의 타임슬롯은 DL, UL 또는 SG로 구성될 수 있다. 각 타임슬롯은 2이상의 심볼로 구성될 수 있으며, 미니슬롯(minislot)을 의미할 수 있다. 또한, 각 타임슬롯은 저지연 전송을 위해서 최소한의 심볼로 구성될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 동적 TDD 프레임 구조는 하나의 슬롯 상태가 DL, UL 또는 SG일 수 있다. 복수개의 슬롯 단위로 TDD 슬롯 주기가 존재하며, 예를 들어, 도 3b와 같이 5개의 슬롯으로 구성되는 주기를 가질 수 있다.

동적 TDD 타임슬롯은 전송 방향이 정해지지 않은 플렉서블(Flexible) 구간을 포함할 수 있으며, 플렉서블 구간의 심볼들은 타임슬롯으로 나뉘어 도 3a와 같은 슬롯 구성을 가질 수 있다. 플렉서블 구간은 14개의 심볼들로 구성되는 전체 슬롯일 수도 있으며, 14개 중 일부 심볼들로 구성된 부분 슬롯일 수 있다.

기지국은 매 타임슬롯의 전송 방향 및 송수신 노드를 자유롭게 결정할 수 있다. 즉, 기지국은 매 타임슬롯의 송수신 노드에 따라 전송 방향을 하향링크 또는 상향링크로 결정할 수 있다. 상향링크 전송을 위해서는 단말이 전송할 데이터의 처리(예를 들어, 인코딩 등)를 위한 시간이 필요함으로, 기지국은 상향링크 전송 시점 이전에 제어 메시지를 단말에게 전송해 줄 수 있다. 이를 위한 시간을

이라고 정의하면, 기지국은 타임슬롯 n번째 타임슬롯에서 n+

이후의 상향링크 전송 자원을 할당해 줄 수 있다.

또한, 기지국은 하향링크 타임슬롯 직후에 상향링크 전송이 수행될 수 없으므로 스위칭을 위하여 SG 타임슬롯을 삽입할 수 있다. SG 타임슬롯은 상향 및 하향링크 전송 간의 스위칭을 위하여 필요하며, 상향링크 전송 단말의 TA(timing advance)에 의해 인접 하향링크 수신 단말에 발생할 수 있는 간섭을 제거하기 위하여 필요할 수 있다.

[갭 기반 타임슬롯 스케줄링 방법]

도 4는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 각 타임슬롯은 DL, UL 및 SG로 현재 상태가 정의될 수 있으며, 각 전송 방향에서

및

의 갭이 존재할 수 있다. 또한, 하향링크 또는 상향링크 대기열의 합을

또는

로 표현할 수 있다. 시간 t에서의 DL 타임슬롯의 스위칭 조건은 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 1에 따라, 기지국은

가

와

의 합 이상인 경우, DL 타임슬롯 상태를 UL로 스위칭할 수 있다(S401). 예를 들어, 기지국은 DL 타임슬롯 상태(즉, tdd_state가 DL인 경우)에서 하향링크 메트릭(Metric)보다 상향링크 메트릭이

이상으로 큰 값을 가질 경우, 타임슬롯 상태를 UL로 변경할 수 있다.

시간 t에서의 UL 타임슬롯의 스위칭 조건은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 2에 따라, 기지국은

가

와

의 합 이상인 경우, UL 타임슬롯 상태를 DL로 스위칭할 수 있다(S402).

기지국은 각 방향의 메트릭을 각 방향의 대기열의 길이의 합으로 적용할 수 있다. 기지국은 각 방향에서의 대기열의 길이를 가중치로 하는 전송률 (예를 들어, 하향링크의 경우,

)을 메트릭으로 설정할 수도 있다. 앞의 수학식에서

는 대기열의 길이,

는 전송률을 나타낼 수 있다.

기지국이

또는

를 설정하는 방법은 공통의 정규화 된 갭 파라미터 G’를 설정할 수 있고, 각 방향의 평균 전송 용량

및

에 G’를 곱하는 것일 수 있다. 각 전송 방향의 평균 전송 용량

및

은 기지국에서 각 단말의 채널 품질을 통하여 예측하거나, 전송 및 스케줄링 결과를 통하여 주기적으로 측정하여 사용할 수 있다.

슬롯 상태는 DL, UL 및 ND로 현재 상태가 정의될 수 있으며, 슬롯 상태 ND는 전송 방향이 정해지지 않은 슬롯 상태를 의미할 수 있다. 따라서, 슬롯 상태 ND는 다른 슬롯 상태로 스위칭 할 수 있는 플렉서블 슬롯일 수 있다.

기지국은 시간 t에서 슬롯 p의 슬롯 상태가 ND인 경우, 슬롯 p를 DL로 스케줄링할 수 있고, 슬롯 상태를 DL로 설정할 수 있다(S403). 여기서, 기지국은 시간 t에서 타임슬롯 상태가 UL인 경우라면, 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n(예를 들어, 시간 t+

)을 상향링크로 스케줄링할 수 있고, 슬롯 p+n의 슬롯 상태를 UL로 스위칭할 수 있다. 기지국은 슬롯 p+n-1(예를 들어, 시간 t+

-1)의 슬롯 상태가 ND인 경우, 슬롯 p+n-1의 슬롯 상태를 SG로 스위칭할 수 있다(S404). 여기서 p 및 n은 자연수일 수 있다.

도 5는 도 4의 단계 402에 따른 슬롯 상태 결정 및 스케줄링의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 상술한 도 4의 단계 403 및 404에 따른 스케줄링 전, 후의 슬롯 상태를 나타낼 수 있다.

그리고 기지국 및 단말은 시간 t에서의 슬롯 상태에 해당하는 전송을 수행할 수 있고, 슬롯 상태가 ND인 경우에는, 상향링크 전송으로 스위칭하기 위한 준비 동작을 수행할 수 있다(S405).

도 6은 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.

도 6을 참조하면, 기지국은 도 4의 스케줄링 방법에 빠른 스위칭 기법을 적용하기 위하여, 갭 파라미터 G'에 대하여 하향링크 및 상향링크 용량 영역의 최소값을 아래와 같이 구할 수 있다.

기지국은 수학식 3에서 구한 최소 용량 영역을 이용하여 하향 및 상향링크 최소 유지 시간

및

을 아래 수학식 4와 같이 구할 수 있다. 기지국은 하향 및 상향링크의 최소 유지 시간을 각각 하향 또는 상향링크로 스위칭하는 시점을 기준으로 시작할 수 있다.

기지국은 타임슬롯 상태가 DL인 경우, 상술한 도 4에서 단계 401과 마찬가지로 수학식 1의 조건을 만족하면, 타임슬롯 상태를 UL로 스위칭할 수 있고, UL 타임슬롯의 지속시간(

)을 0으로 설정할 수 있다(S601). 또는, 기지국은 DL 타임슬롯의 지속시간

가 최소 DL 타임슬롯 스위칭 시점

이상인 시점에 스케줄링 메트릭(예를 들어, 대기열의 합)이 0이 되는 경우, 반대 방향인 상향링크 전송으로 스위칭할 수 있고, UL 타임슬롯의 지속시간(

)을 0으로 설정할 수 있다(S602). 기지국은 상술한 단계 601 및 602 조건을 만족하지 않는 경우, DL 타임슬롯의 지속시간

는

+1로 설정할 수 있다(S603).

기지국은 타임슬롯 상태가 UL인 경우, 상술한 도 4의 단계 402와 마찬가지로 수학식 2의 조건을 만족하면, 타임슬롯 상태를 DL로 스위칭할 수 있고, DL 타임슬롯의 지속시간(

)을 0으로 설정할 수 있다(S604). 또는, 기지국은 UL 타임슬롯의 지속시간

가 최소 UL 타임슬롯 스위칭 시점

과 같거나 커진 시점에 케줄링 메트릭(예를 들어, 대기열의 합)이 0이 되면, 하향링크 전송으로 스위칭할 스 수 있고, DL 타임슬롯의 지속시간(

)을 0으로 설정할 수 있다(S605). 기지국은 상술한 단계 604 및 605 조건을 만족하지 않는 경우, UL 타임슬롯의 지속시간

는

+1로 설정할 수 있다(S606).

기지국은 상술한 단계 602 및 605에서 스케줄링 메트릭이 정확히 0이 되지 않더라도 특정 최소값

보다 작은 경우에도 반대 방향으로 스위칭할 수 있다. 또한, 메트릭의 정의에 따라 메트릭의 최소값이 0이 아닐 수 있으며, 이 경우에도 기지국은 스케줄링 메트릭이 특정 최소값 보다 작은 경우 반대방향으로 스위칭할 수 있다.

상술한 도 6의 알고리즘에서

및

는 연속으로 수행하는 DL 및 UL 전송 스케줄링 횟수이며, 기지국은 반대 방향을 위한 스케줄링으로 스위칭되는 시점부터 카운트할 수 있다.

[동적 TDD를 위한 일체형 제어 채널 구조]

도 7a는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 기법의 동작을 위한 프레임 구조의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 7a를 참조하면, 기지국은 동적 TDD 스케줄링 기법의 동작을 위해서 모든 DL 타임슬롯에서 DL 제어 메시지 전송이 가능해야 하므로, 도 7a와 같이 프레임 구조를 형성할 수 있다.

각 제어 메시지(예를 들어, DCI)는 고정 또는 가변 크기의 전송 자원을 요구할 수 있다. 예를 들어, 제어 메시지는 6개의 자원 요소 그룹(REG, Resource Element Group)로 구성되는 제어 채널 요소(CCE, Control Channel Element)로 구성될 수 있다. 기지국은 제어 메시지 전송을 위하여 사용되는 자원을 데이터 전송을 위하여 사용할 수 없으며, 이는 데이터 전송의 오버헤드로 작용할 수 있다.

효율적인 네트워크 동작을 위한 각 타임슬롯의 오버헤드를 일정 수준으로 유지하기 위하여 기지국은 타임슬롯 당 최대 제어 메시지 전송 자원의 개수를 제한할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 최대 4개의 제어 메시지 자원을 구성할 수 있으며, 이는 최대 4개의 제어 메시지(DCI)가 전송됨을 의미할 수 있다. 각 단말은 하향링크 전송 자원 중, 제어 메시지 전송 자원(제어 채널)의 위치를 사전에 알고 있을 수 있으며, 매 타임슬롯마다 수신한 제어 채널을 디코딩 하여 제어 메시지 수신을 시도할 수 있다.

기지국은 상위계층(예를 들어, MAC(Medium　Access Control) 계층) 구성에 따라 제어 채널을 구성할 수 있다. 상위계층 구성 정보는 아래 표 1의 정보들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

IE	내용
N_sym_slot	타임슬롯의 심볼 길이
N_rb_subband	각 서브밴드를 구성하는 RB의 개수
N_cce_subband	서브밴드 당 CCE의 개수
control_timeslot_bitmap	타임슬롯 중 제어 메시지가 전송되는 타임슬롯의 비트맵

예를 들어, 도 2의 경우, N_sym_slot은 2, N_rb_subband은 전체 RB개수의 절반(예를 들어, 전체 100RB인 경우에 50), N_cce_subband는 1, control_timeslot_bitmap은 1111111로 표현될 수 있다.단말은 미리 정해진 제어 메시지 위치에서 제어 메시지 수신을 시도하여, 제어 메시지의 수신을 성공하면, 기지국이 해당 서브밴드 주파수 자원에서 수신 단말을 위한 데이터를 전송하는 것을 알 수 있다. 따라서, 단말은 제어 메시지가 주파수 자원 정보를 포함하지 않더라도 상향 또는 하향을 위한 주파수 자원 위치를 파악할 수 있다.

도 7b 내지 7d는 통신 시스템에서 제어 메시지 위치를 통한 데이터 전송 자원 할당 방법의 실시예들을 도시한 개념도이다.

도 7b를 참조하면, 기지국은 하향링크 전송 슬롯에서 일정 영역을 제어 메시지 전송을 위한 자원으로 할당할 수 있고, 제어 메시지 위치를 통해 단말이 하향링크 전송을 위한 주파수 자원 위치를 파악할 수 있다.

도 7c를 참조하면, 기지국은 하향링크 전송 슬롯에서 일정 영역을 제어 메시지 전송을 위한 자원으로 할당할 수 있고, 제어 메시지 위치를 통해 단말이

경과 후의 상향링크 전송을 위한 시간 자원 위치를 파악할 수 있다.

도 7d를 참조하면, 기지국은 채널품질에 따라 제어 메시지를 하나 이상의 제어 채널을 통하여 전송할 필요가 있으며, 하나 이상의 CCE를 통하여 하향링크 제어 메시지가 전송할 수 있다. 기지국은 집성 레벨(Aggregation Level)이 2 이상인 경우, 다중 서브밴드 제어 채널을 활용할 때 낮은 서브밴드 인덱스를 기준으로 하향링크 데이터 전송을 위한 자원이 할당할 수 있다.

기지국은 상향 및 하향링크 제어 채널 및 데이터를 하나의 타임슬롯 및 서브밴드로 제약되지 않고, 복수개의 서브밴드 또는 복수개의 타임슬롯을 통하여 전송할 수 있다. 이를 위하여 기지국은 제어 메시지에 시간 및 주파수 자원 확장 정보를 포함시킬 수 있다.

도 8a 내지 8c는 주파수 및 시간 자원 확장 및 축소 방법의 실시예들를 도시한 개념도이다.

도 8a를 참조하면, 주파수 자원 확장 정보는 Freq_start 및 Freq_len 값을 이용하여 표현될 수 있으며, 각 값은 지수 2를 밑으로 하는 값으로 환산되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 제어 채널이 구성된 기준 서브밴드가 F_r이고, Freq_start 값이 0이고, Freq_len 값이 1인 경우, 기지국은 F_r 및 F_r+1번째 서브밴드 주파수 자원을 할당할 수 있다. Freq_start 값이 음수인 경우 시작 서브밴드 인덱스는 F_r-

+1이 될 수 있다. 만약 Freq_start 값이 0 또는 양수인 경우, 시작 서브밴드 인덱스는 F_r+

-1이 될 수 있다. 기지국은 Freq_len값에 따라

개의 서브밴드 자원을 할당할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 기지국은 Time_lead_sym 및 Time_end 필드의 시간 자원을 할당할 수 있다. 기지국은 기준 시간을 하향링크의 경우에 제어 메시지가 전송되는 타임슬롯 인덱스 T_r을 기준으로 설정할 수 있다. 기지국은 기준 시간을 상향링크의 경우에 제어 메시지가 전송되고 상향링크 전송을 위한 슬롯 간격이후 T_r+

를 기준으로 설정할 수 있다. 기지국은 기준 타임슬롯 T_r_dl 또는 T_r_ul 위치를 중심으로 하여 전송을 시작할 Time_lead_sym 필드의 심볼을 결정할 수 있다. 기지국은 Time_lead_sym을 0부터 N_sym_slot까지 설정할 수 있으며, N_sym_slot으로 설정하면, 기준 타임슬롯 직전의 전체 타임슬롯이 전송 자원으로 할당됨을 의미할 수 있다.

기지국은 기준 시점보다 더 빠른 시점부터 자원 할당하여, 하향링크의 경우에 자원할당을 위한 제어 채널 자원이 부족한 경우, 전송이 수행된 이후 자원할당을 가능하게 하여 제어 채널에 의한 성능 하락을 최소화할 수 있다. 이를 위하여 단말은 이전 타임슬롯에서의 수신 신호를 이후 타임슬롯에서의 제어 메시지 수신 시까지 임시로 저장해 둘 수 있다. 또한, 타임슬롯 길이보다 더 짧은 심볼에서의 스위칭이 가능한 단말의 경우, 단말은 나머지 슬롯을 이용한 상향링크 전송이 가능할 수 있으며, 이를 위하여 상향링크 전송의 시작 시간을 확장할 수 있다.

기지국은 Time_end 필드에서 전송을 수행할 마지막 타임슬롯을 지정할 수 있으며, 기지국은 T_r+Time_end번째의 타임슬롯까지 전송 자원으로 사용할 수 있다. 기지국은 T_r+Time_end가 기본슬롯(14심볼) 내의 타임슬롯 인덱스를 벗어나는 경우, 기본슬롯 범위 내에서 전송을 수행할 수 있다.

도 8c를 참조하면, 기지국은 Time_lead_sym 필드와 유사하게 Time_end_sym 필드도 적용할 수 있으며, 마지막 전송 타임슬롯 위치를 기준으로 심볼단위로 더 적은 전송 슬롯을 할당할 수 있다. 기지국은 스위칭을 위한 타임슬롯보다 적은 스위칭 심볼을 해당 전송 자원이 구성되는 타임슬롯에 위치하게 하기 위하여 Time_end_sym 필드를 사용할 수 있다.

도 9a 및 9b는 통신 시스템에서 제어 채널 재사용 방법의 실시예들을 도시한 개념도이다.

도 9a를 참조하면, 기지국은 제어 메시지 자원 중, 실제 제어 메시지가 전송되지 않는 자원을 하향링크 데이터 전송을 위하여 재사용할 수 있다. 따라서, 하향링크의 전송 효율은 실제 전송되는 제어 메시지 수에 의하여 변할 수 있다. 기지국은 하향링크 전송을 위한 DCI에 각 제어 채널이 데이터 전송을 위하여 사용되는지 여부를 나타내는 파라미터(즉, 제어 채널 재사용 파라미터)를 포함시킬 수 있다.

기지국은 제어 채널 재사용 파라미터를 비트맵으로 구성할 수 있으며, 각 비트는 각기 대응되는 제어 채널의 재사용 여부를 나타낼 수 있다. 비트 값이 제1 값(예를 들어, 1)인 경우, 기지국은 해당 제어 채널을 데이터 전송을 위하여 사용할 수 있다. 비트 값이 제2 값(예를 들어, 0)인 경우, 기지국은 해당 제어 채널을 데이터 전송을 위하여 사용하지 않을 수 있다. 전체 비트맵의 길이는 데이터 채널 내에 구성되는 제어 채널의 개수와 같을 수 있다. 기지국은 비트맵 정보 대신, 하나의 비트를 이용하여 전송 자원에 포함되는 전체 제어 채널의 자원을 데이터 전송으로 재사용 함을 알릴 수도 있다.

도 9b를 참조하면, 하향링크 전송의 효율성을 증대시키기 위하여, 기지국은 전송되는 하향링크 제어 메시지의 수를 감소시킬 수 있는 방법을 적용할 수 있다. 하나의 DCI를 이용한 다중 타임슬롯 스케줄링이 적용되면, 기지국은 하나의 제어 메시지를 통한 다중 타임슬롯의 전송 자원을 지정할 수 있으며, 제어 메시지 전송 횟수 및 오버헤드가 감소할 수 있다. 기지국은 제어 채널 재사용 파라미터를 구성하지 않을 수 있으며, 이 경우에는 모든 제어 채널이 제어 채널로 사용될 수 있다.

기지국은 하향링크를 위한 다중 타임슬롯 전송을 수행하기 위하여, 제어 메시지에 DCI를 통하여 전송하여야 하는 전송 타임슬롯 개수 파라미터를 포함시킬 수 있다. 기지국은 n번째 타임슬롯에서의 하향링크 전송을 위한 DCI에 주파수 자원 정보뿐만 아니라 타임슬롯 개수 파라미터를 포함시킬 수 있다. 기지국은 타임슬롯 개수 파라미터가 1인 경우 해당 DCI를 통하여 스케줄링 되는 하향링크 전송을 n번째 타임슬롯에서만 수행할 수 있다. 또한, 기지국은 타임슬롯 개수 파라미터가 k인 경우, 하향링크 전송을 타임슬롯 번호 n 부터 n+k-1의 k개 타임슬롯에서 수행할 수 있다.

기지국은 k개의 다중 타임슬롯을 통한 하향링크 전송을 수행하는 경우, DCI가 전송되지 않는 타임슬롯에서의 제어 채널 자원을 데이터 전송 자원으로 사용할 수 있다. 따라서, 기지국은 k비트의 비트맵을 이용하여 단말에 해당 타임슬롯에서의 제어 채널 재사용을 알릴 수 있다. 또한, 기지국은 타임슬롯 제어 채널 재사용 파라미터를 통하여 각 타임슬롯의 제어 채널의 재사용을 알릴 수 있다. 다중 타임슬롯 제어 채널 재사용 파라미터가 구성되지 않을 수 있으며, 이 경우 기지국은 모든 타임슬롯의 제어 채널을 제어 채널로 사용할 수 있다.

기지국은 제어 채널 재사용 파라미터와 다중 타임슬롯 제어 채널 재사용 파라미터를 각각 구성할 수 있다. 기지국은 두가지 종류의 파라미터를 모두 구성하는 경우, 주파수 축으로는 제어 채널 재사용 파라미터를 적용할 수 있으며, 시간 축으로는 다중 타임슬롯 제어 채널 재사용 파라미터를 적용할 수 있다. 두 종류의 파라미터가 모두 설정(예를 들어, 비트맵 값이 1인 경우)되는 타임슬롯 및 주파수의 제어 채널은 데이터 전송을 위하여 재사용될 수 있다.

기지국은 다중 타임슬롯 전송 이후 상향링크 전송이 필요하지 않은 경우에는 첫번째 타임슬롯 이후 제어 채널 자원들을 사용하지 않을 수 있으며, 이 경우 해당 자원들을 데이터 전송을 위하여 사용할 수 있다.

도 10은 통신 시스템에서

가 3일 때의 최대 상향링크 전송 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 10을 참조하면, 동적 TDD 네트워크에서 상향링크 전송 스케줄링은

시간 이전에 수행되어야 하며, 따라서 기지국이 할당할 수 있는 최대 연속 UL 타임슬롯의 개수가 제약될 수 있다.

기지국은 최대 연속 UL 타임슬롯의 개수가 제약될 수 있는 문제를 해결하기 위하여, 상향링크 전송 시점을 완화하기 위한 상향링크 전송 시점 파라미터를 도입할 수 있다. 상향링크 전송 시점 파라미터는 d1으로 표시할 수 있으며, 기지국은 실제 상향링크 전송을

+d1 타임슬롯에서 수행할 수 있다. 예를 들어,

이 3이고, n번째 타임슬롯에서 전송될 상향링크 전송을 위한 DCI에서 d1 값이 4인 경우, 기지국은 실제 상향링크 전송을 n+7번째 타임슬롯에서 수행할 수 있다.

기지국은 상향링크 뿐만 아니라, 하향링크 전송을 위한 DCI에서도 전송 시점 파라미터를 도입할 수 있다. 전송 시점 파라미터는 d2로 표시할 수 있으며, 기지국은 단말의 DCI 수신 시점부터 d2 타임슬롯 이후에 실제 하향링크 전송을 수행할 수 있다.

[제어 메시지 전송방법]

도 11은 통신 시스템에서 상향링크 타임슬롯에서의 제어 메시지 전송 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 11을 참조하면, 기지국은 제어 메시지를 DL 타임슬롯에서만 전송하는 경우, 상향링크 자원할당이 필요한 경우에도 하향링크 제어 메시지 전송을 위한 DL 타임슬롯이 필요하다. 따라서 상향링크 전송이 크게 요구되는 환경에서도 잦은 DL 타임슬롯 할당과 이에 의한 잦은 스위칭 및 SG 타임슬롯에 의한 오버헤드가 발생할 수 있다. 또한, 최대 UL 전송률은 제어 메시지 전송을 위하여 불가피하게 사용되는 DL 타임슬롯에 의하여 제한될 수 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위하여 전이중(Full Duplex) 통신에서 기지국은 UL 타임슬롯 및 SG 타임슬롯에서도

타임슬롯 후의 상향링크 전송을 위한 제어 메시지 전송을 수행하는 프레임구조를 적용할 수 있다. 상향링크 신호 및 하향링크 제어 메시지의 시간 및 주파수 자원은 중첩될 수도 있다. 하향링크 제어 메시지 전송에 따른 간섭이 상향링크 신호를 수신하는 과정에서 발생할 수 있으나, 기지국은 자기간섭 제거 등의 신호처리를 수반하여 상향링크 수신 성능의 하락을 최소화할 수 있다.

기지국은 서로 다른 전송 주파수 자원을 사용하는 상향 및 하향링크 전송을 위하여 상향 및 하향링크를 위한 별도의 RF 회로 등이 필요할 수 있다. 또한, 다중 캐리어를 구성할 수 있는 경우, 기지국은 제어 메시지 전송을 수행하는 하향링크 캐리어를 통하여 UL 타임슬롯 및 SG 타임슬롯 시간에서도 제어 메시지를 해당 캐리어를 통하여 전달할 수 있다.

도 12는 통신 시스템에서 동적 TDD 스케줄링 방법의 제3 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.

도 12를 참조하면, 기지국은 시간 t에서 슬롯 p의 슬롯 상태가 UL 또는 SG인 경우, 시간 t에서 타임슬롯 상태가 UL이라면, 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n(예를 들어, 시간 t+

)을 상향링크로 스케줄링할 수 있고, 슬롯 p+n의 슬롯 상태를 UL로 스위칭할 수 있다. 그리고 기지국은 슬롯 p+n-1(예를 들어, 시간 t+

-1)의 슬롯 상태가 ND라면, 슬롯 p+n-1의 슬롯 상태를 SG로 스위칭할 수 있다(S1201).

기지국은 시간 t에서 슬롯 p의 슬롯 상태가 ND인 경우, 슬롯 p에서 하향링크 스케줄링할 수 있고, 슬롯상태를 DL로 스위칭할 수 있다. 기지국은 시간 t에서 타임슬롯 상태가 UL이라면, 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n(예를 들어, 시간 t+

)을 상향링크로 스케줄링할 수 있고, 슬롯 p+n의 슬롯 상태를 UL로 스위칭할 수 있다. 그리고 기지국은 슬롯 p+n-1(예를 들어, 시간 t+

-1)의 슬롯 상태가 ND라면, 슬롯 p+n-1의 슬롯 상태를 SG로 스위칭할 수 있다(S1202).

다만, 단말의 구성에 따라, 전이중 통신이 가능하지 않은 단말은 상향링크 전송을 수행하는 시점에 제어 메시지를 수신할 수 없을 수 있으며, 기지국은 해당 단말을 대상으로 자원할당을 위한 제어 메시지를 전송하지 않을 수 있다.

기지국은 상향링크 전송이 수행되는 TDD 대역에서 하향링크 제어 채널이 구성되는 경우, 해당 자원에서 UL 전송이 수행되지 않도록 단말을 설정할 수 있다. 기지국은 하향링크 전송에서의 제어 채널 자원 재사용과 마찬가지로 주파수 대역 및 다중 타임슬롯 제어 채널 재사용 메시지를 DCI에 포함함으로써 단말에게 해당 정보를 전달할 수 있다.

상향 및 하향링크에서의 다중 타임슬롯 전송 및 완화된 전송 시점 설정 동작 등이 수행되는 경우에 제어 채널 자원 재사용 동작이 수행되는 경우, 해당 자원을 통하여 데이터를 송수신하는 단말은 해당 자원의 재사용 여부를 파악할 수 있다. 그러나 셀 내 다른 단말들은 여전히 미리 구성된 제어 채널 자원에서의 블라인드 디코딩을 계속하여 수행할 수 있다.

따라서 전력 소모 등의 영향을 완화하기 위하여 기지국은 제어 채널 자원 재사용 동작이 일정 시간동안 수행되는 경우, 셀 내 전체 단말들 또는 특정 그룹(예를 들어, 저전력 동작이 필요한 단말 그룹)을 대상으로 하는 제어 메시지를 통하여 제어 메시지 비수신 정보를 전송할 수 있다. 기지국이 제어 메시지 비수신을 명령하는 구간의 길이는 타임슬롯 또는 슬롯 단위로 구성될 수 있다.

[빠른 상향링크 전송 방법]

도 13은 통신 시스템에서 빠른 상향링크 전송을 위한 제어 채널 추가 구성의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 13을 참조하면, 기지국은 슬롯 단위의 TDD 동작 중에서 빠른 상향링크 전송을 위해 제어 채널을 추가하는 것이 가능하다. 기지국은 미리 정해진 준정적 슬롯 주기에서의 UL 슬롯 또는 UL로 할당될 수 있는 플렉서블 슬롯을 대상으로 제어 채널을 추가할 수 있으며, 추가될 제어 채널은 해당 슬롯의 시작 시점에서

이전 시점에서 구성될 수 있다. 해당 시점에서 전송 자원 구성은 상술한 각 타임슬롯에서의 일체형 제어 채널 구성과 같을 수 있다.

기지국은 해당 제어 채널 위치를 포함하는 하향링크 전송시, 서브밴드 중 제어 채널이 구성되는 서브밴드 정보를 비트맵으로 포함하여 수신 단말에게 알릴 수 있으며, 수신 단말은 해당 정보를 이용하여 데이터 수신 자원을 파악할 수 있다. 빠른 상향링크 전송을 위하여 해당 위치에서 제어 메시지 수신을 시도하는 단말은 일체형 제어 채널 수신과 마찬가지로 제어 메시지 수신을 시도할 수 있다.

기지국이 전이중 통신을 이용한 상향링크에서의 제어 메시지 수신이 가능한 경우, 마찬가지로 상향링크 데이터 자원 할당시 서브밴드 별 제어 채널 사용 정보를 이용하여 전송 영역을 확보할 수 있으며, 해당 자원에서 상향링크 할당을 위한 제어 메시지를 전송할 수 있다.

기지국은 단말로 하향링크 데이터 유닛(예를 들어, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) SDU 또는 PDU)을 전송할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 하향링크 데이터 유닛을 수신할 수 있고, 단말에서 이에 대한 응답 데이터가 발생할 수 있다. 기지국은 단말로부터 응답 데이터를 빠르게 수신할 수 있도록 상향링크 자원할당을 미리 수행할 수 있다. 기지국은 빠른 상향링크 응답을 위한 자원할당 여부를 세션(RB, Radio Bearer) 설정정보에 포함시킬 수 있다. RB 설정 정보는 아래 표 2의 정보들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

IE	내용
Fast_UL_tranmsmission : {0,1}	빠른 UL 전송 설정 여부
Fast_UL_data_size : {Int}	빠른 UL 설정 시 상향링크 데이터 크기
Fast_UL_processing_time : {Int.}	하향링크 수신 후 상향링크 데이터 생성을 위한 최소 소요 시간

기지국은 빠른 UL 전송 기능이 설정된 RB의 지원을 위하여, 상위계층 설정을 통하여 상향링크 전송 포맷(변조, 부호화 등)을 미리 설정할 수 있다.도 14는 통신 시스템에서 빠른 상향링크 전송을 위한 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 14를 참조하면, 기지국은 빠른 상향링크 전송 기능이 설정된 RB의 하향링크 PDCP를 전송한 시점에서 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 기지국은 하향링크 전송을 위한 제어 메시지에 타임슬롯 단위로 상향링크 전송 자원이 수행되는 시점을 나타낼 수 있는 정보인 Fast_UL_tx_timing를 추가로 포함시킬 수 있다. 기지국으로부터 Fast_UL_tx_timing가 포함된 제어 메시지를 수신한 단말은 n+

+Fast_UL_tx_timing 번째 슬롯에서 상향링크 전송을 수행할 수 있다.

도 15는 통신 시스템에서 빠른 상향링크 HARQ 전송을 위한 자원 할당 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 15를 참조하면, 기지국은 타임슬롯 단위 동적 TDD 네트워크에서 빠른 상향링크 HARQ(hybrid automatic repeat request) 전송을 위하여 타임슬롯 별 PUCCH(physical uplink control　channel) 자원 구성이 필요할 수 있다. 기지국은 상위계층 메시지(예를 들어, RRC(Radio Resource Control) 메시지)를 통하여 각 타임슬롯 내에 구성되는 PUCCH 자원을 구성할 수 있다.

기지국은 하향링크 전송을 위한 제어 메시지에서 하향링크 전송이 수행된 후, 상향링크를 통하여 HARQ 피드백이 전송되는 시간을 PDSCH(physical downlink Shared　channel)-to-HARQ 파라미터를 통하여 기본 슬롯 단위로 단말에 알릴 수 있다. 기지국은 기본 슬롯 내에 여러 개의 타임슬롯과 각 타임슬롯에 존재하는 PUCCH를 활용한 빠른 피드백을 전송하기 위하여, 피드백 시점이 지정할 수 있다.

기지국은 타임슬롯에서 전송되는 짧은 PDSCH 전송에서 PDSCH-to-HARQ 파라미터의 값이 0 인 경우, 현재 기본슬롯에서의 타임슬롯 오프셋을 PDSCH-to-HARQ-timeslot 파라미터를 통하여 지정할 수 있다. 기지국은 다른 슬롯 내의 타임슬롯을 통한 HARQ 피드백 전송을 수행하는 경우, PDSCH-to-HARQ-timeslot 파라미터는 해당 기본 슬롯의 시작 타임슬롯을 기준으로 설정할 수 있다.

상향링크를 통해 PUCCH 전송이 수행될 때, 데이터 전송과 마찬가지로 TA 및 RF(radio-frequency) 트랜지션(transition)을 위한 시간이 필요할 수 있으며, 기지국은 이를 고려한 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 PUCCH 전송 슬롯의 직전 슬롯에서는 하향링크 데이터 전송을 수행하지 않을 수 있다.

단말은 PUCCH 또는 PUSCH(physical uplink Shared　channel) 전송이 수행되는 타임슬롯 직전 타임슬롯에서 PDCCH 수신 여부는 단말 별 설정을 따를 수 있다. 단말 별로 TA 정도 또는 RF 트랜지션을 위한 시간이 서로 다르므로, 타임슬롯 길이 및 제어 채널 구성에 따라 단말의 PDCCH 수신 여부가 서로 다를 수 있다. 단말은 초기 접속 및 위치 업데이트 절차에서 상향링크 타임슬롯 전 제어 메시지 수신 여부를 상위계층 제어 메시지를 통하여 기지국과 협상할 수 있다. 기지국은 0 또는 1의 값을 갖는 Receiving-PDCCH-before-UL-timeslot 파라미터를 설정할 수 있으며, Receiving-PDCCH-before-UL-timeslot 파라미터는 상향링크 직전 슬롯에서의 제어 메시지 수신 여부를 나타낼 수 있다.

도 16은 통신 시스템에서 PUCCH 전송을 위한 보호대역(Guardband) 구간 설정 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 16을 참조하면, 기지국이 제어 메시지를 통해 상향링크 전송을 스케줄링 할 때, 상향링크 전송 자원이 다른 단말의 PUCCH 전송 자원과 겹치는 경우가 발생할 수 있다. 기지국은 상향링크 전송 자원의 일부를 사용하지 않게 하여, PUCCH와 PUSCH의 간섭을 최소화할 수 있다. 기지국은 PUSCH 할당을 위한 DCI에 가드밴드 설정을 위한 파라미터를 포함시킬 수 있다. 기지국은 N_rb_guard 파라미터를 DCI에 포함시킬 수 있으며, -(N_rb_subband/2)+1에서 (N_rb_subband/2)-1 까지의 값을 갖도록 설정할 수 있다. 기지국은 DCI를 통해 할당되는 자원의 서브밴드 인덱스가 음수인 경우, -N_rb_guard개의 낮은 인덱스를 가지는 RB를 이용하지 않을 수 있으며, 반대로 양수인 경우 N_rb_guard개의 높은 인덱스를 가지는 RB를 이용하지 않을 수 있다.

전이중 송수신이 가능한 기지국은 주파수 자원을 분할하여 상향링크 수신 및 하향링크 전송을 동시에 수행할 수 있다. 이 경우에 상향 또는 하향링크 전송이 수행되는 서브밴드가 서로 인접한 경우, 주파수 간 간섭이 크게 발생할 수 있다. 기지국은 상향 또는 하향링크 자원 할당시, 설정한 N_rb_guard 파라미터를 통하여 할당된 하나 또는 복수개의 서브밴드에서 일부 RB를 이용하지 않는 형태로 전송 자원을 구성할 수 있다.

[동적 TDD에서의 다중 셀 간섭 제거]

도 17은 통신 시스템에서 동적 TDD를 수행하는 다중 셀간 간섭을 도시한 개념도이다.

도 17을 참조하면, TDD를 수행하는 모든 셀에서 슬롯 스케줄이 같고 전송 방향 스위칭 시 충분한 시간간격이 있는 경우, 셀간 전송 방향이 서로 다름에 의한 간섭문제는 발생하지 않을 수 있다. 그러나 각 셀이 동적으로 기본슬롯 또는 타임슬롯의 전송 방향을 결정하는 네트워크 환경에서는 셀간 간섭이 크게 발생할 수 있다. 특히, 특정 셀의 하향링크 전송은 인접한 셀에서 수신하는 상향링크 신호에 큰 간섭을 미칠 수 있다.

도 18은 통신 시스템에서 하향링크 DM-RS 수신을 위한 자원 널링(nulling) 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 18을 참조하면, 기지국은 하향링크-상향링크 간섭을 완화하기 위하여 기지국간 정보 교환을 통한 상향링크 간섭 제거 기법을 적용할 수 있다. 각 기지국은 인접 셀의 빔 스위칭을 통한 SSB(synchronization signal block) 전송 스케줄을 알 수 있으며, 이를 이용하여 인접 셀의 빔별 간섭채널을 측정할 수 있다. 기지국은 간섭 정도가 큰 송신 빔 인덱스를 인접 셀에 피드백할 수 있고, 피드백은 기지국 간 인터페이스인 X2를 이용할 수 있다.

기지국은 각 셀 별로 타임슬롯 별 전송 스케줄을 결정할 수 있으며, 이를 인접 셀과 공유할 수 있다. 다만, 기지국은 모든 스케줄을 교환하지 않을 수 있으며, 송신 빔이 인접 셀이 피드백한 빔 인덱스에 포함되는 경우, 해당 정보를 인접 셀에 알릴 수 있다. 이를 수신한 기지국은 해당 타임슬롯 및 주파수 자원에서 상향링크 자원 할당을 취소할 수 있다.

기지국은 상향링크 수신 신호에서 간섭신호를 제거하여 수신 품질을 향상시키는 간섭제거 동작을 수행할 수 있다. 기지국은 상향링크 자원을 할당할 때, 인접 기지국의 하향링크 신호의 DM-RS(demodulation reference signal) 자원을 널링하도록 자원을 할당할 수 있다. 또한, 기지국은 인접 기지국의 송신 신호 정보를 X2 인터페이스를 통하여 수신할 수 있다.

기지국은 상향링크 신호를 수신할 때, 널링한 DM-RS자원에서 인접 기지국으로부터의 신호를 측정할 수 있다. 기지국은 DM-RS 자원을 통한 간섭신호 측정 정보와 송신 신호 정보를 통하여 간섭 신호를 복원하여 이를 전체 수신 신호에서 제거할 수 있다. 기지국은 상향링크 신호의 수신 절차를 수행할 수 있다.

[동적 TDD에서의 슬롯 간 간섭 측정 및 회피]

도 19는 통신 시스템에서 셀 내의 상향 및 하향링크 송수신 단말 간의 간섭을 도시한 개념도이다.

도 19를 참조하면, 기지국은 단말 간 인접한 타임슬롯에서 할당되는 상향링크 및 하향링크 간의 간섭 정도를 측정하여, 이를 활용한 효율적인 스케줄링 동작을 수행할 수 있다.

기지국은 간섭 정도를 측정하기 위하여 상향링크 전송 정보를 셀 내의 인접 단말들에게 전송할 수 있다. 상향링크 전송 정보는 전송 단말의 전파 지연시간에 따른 TA 값, 전송 전력, 채널 측정을 위한 기준 신호(Reference signal) 패턴 정보 등을 포함할 수 있다. 단말은 상향링크 전송 정보를 이용하여, 인접 단말 상향링크 송신 시점을 기준으로 기준 신호를 수신하여 상향링크 단말로부터의 전파 지연시간 및 채널 정보를 획득한 후, 이를 기지국으로 보고할 수 있다. 기지국은 이러한 단말 간 채널 정보를 이용하여 상향링크 단말이 직전 슬롯에서 하향링크 수신을 하는 인접 단말에게 어느 정도의 간섭을 미치는지를 예측할 수 있다.

기지국은 단말로부터 수신한 정보를 이용하여 유효 SNR(Effective signal-to-noise ratio)을 아래 수학식 5와 같이 구할 수 있다.

수학식 5에서 N_sample은 전체 하향링크 데이터의 샘플 개수, 타겟(Target)SNR은 간섭이 없을 때의 수신 SNR, IntfPwrOffset은 기지국 신호 세기 대비 간섭 신호 세기, N_overlap은 SG이 없을 때 간섭이 중첩되는 샘플의 개수를 나타낼 수 있다.

N_overlap은 아래 수학식 6에 의해 나타낼 수 있다.

N_BS-UEa는 기지국 및 하향링크 수신 단말 사이의 시간 지연 샘플 수, N_BS-UEb는 기지국 및 상향링크 송신 단말 사이의 시간 지연 샘플 수, N_UEb-UEa는 두 단말 사이의 시간 지연 샘플 수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기지국 송신 신호세기가 40dBm이고, 기지국과 하향링크 수신 단말의 채널 감쇄가 90dB이고, 상향링크 송신 신호세기가 23dBm이고, 상향링크 및 하향링크 단말 사이의 채널 감쇄가 80dB인 경우, IntfPwrOffset은 -7dB일 수 있다.

기지국은 타겟 SNR 및 유효 SNR을 비교하여, SNR의 감쇄 정도가 어느 정도인지 파악할 수 있으며, 감쇄 정도가 큰 Pair는 인접한 하향링크 및 상향링크 단말로 스케줄링 하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기지국은 감쇄정도의 역치값(ul-dl-snr-degradation-threshold)으로 5dB를 설정할 수 있다. 또한, 기지국은 이러한 감쇄하는 정도를 이용하여 하향링크 단말로 송신하는 데이터의 링크 적응(Link adaptation)도 수행하여, 하향링크 수신 신호의 에러 확률을 적절하게 조정할 수 있다.

기지국은 인접 타임슬롯에서 간섭을 미치는 단말사이의 정보를 보다 쉽게 파악하기 위하여, 각 단말에서의 측정 정보를 활용할 수 있다. 각 단말은 블루투스, 또는 무선 랜 등 이종 무선 장치를 활용할 수 있다. 기지국은 셀 내의 모든 단말에게 인접 단말의 존재 여부를 파악하는 것을 요청할 수 있고, 요청을 수신한 단말은 일정 기간동안 인접 단말의 존재 및 신호세기를 측정할 수 있다. 각 단말은 인접 단말의 목록 및 신호세기를 기지국으로 보고할 수 있다. 기지국은 수신한 정보를 거리 및 채널 감쇄 정보로 환산한 후, 타겟 SNR 및 유효 SNR로 환산하여, 스케줄링을 위하여 활용할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 설정컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 통신 시스템에서 제1 통신 노드에 의해 수행되는 통신 방법으로,
   전송 방향이 정해지지 않은 슬롯 p를 하향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계;
   상기 슬롯 p에 포함되는 타임슬롯의 전송 방향을 결정하는 단계;
   상기 타임슬롯의 전송 방향이 상향링크인 경우, 상기 슬롯 p 이후의 슬롯 p+n을 상향링크 전송을 위해 스케줄링하는 단계; 및
   슬롯 p+n-1의 상태를 SG 상태로 스위칭하는 단계를 포함하며,
   상기 SG 상태인 상기 슬롯 p+n-1은 하향링크 전송과 상향링크 전송 간의 스위칭을 위하여 필요한 시간 구간이고, p 및 n 각각은 자연수인, 통신 방법.

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