KR20230112479A - 통신을 수행하는 방법 및 단말 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공할 수 있다. 특히, 비지상 네트워크를 이용하는 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 핸드 오버 동작을 수행함으로써, 핸드 오버에 따른 신호 스톰 문제를 줄일 수 있는 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공할 수 있다.

Description

통신을 수행하는 방법 및 단말{METHODS AND TERMINAL FOR PERFORMING COMMUNICATION}

본 실시예들은 비지상 네트워크를 이용하여 단말이 통신을 수행하는 방법 및 단말에 관한 것이다.

3GPP는 Release(Rel)-15에서 최초의 글로벌 5G NR(New Radio) 표준을 완성함으로써 5G의 상업적 적용에 대한 길을 열었다. 이와 더불어, 5G의 활성화와 생태계 확장을 위해 NR의 진화 단계 중 하나로서 NR 기반 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN)를 고려하고 있다. 비지상 네트워크는 광범위한 서비스 커버리지 기능과 우주 및 항공 플랫폼의 물리적 공격 및 자연 재해에 대한 취약성 감소로 인해 지상 5G 네트워크가 서비스되지 않은 지역(고립된 또는 외진 지역, 항공기 또는 선박에 탑승) 및 서비스가 취약한 지역(교외나 시골 지역)에서 비용에 효율적인 방식으로 5G 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 비지상 네트워크는 M2M 및 IoT 장치 또는 이동 플랫폼(항공기, 선박, 고속열차, 버스 등)에 탑승한 승객에게 서비스 연속성을 제공하거나 미래의 철도, 해상, 항공 통신과 같은 주요 통신에 대해 어디서나 이용할 수 있는 신뢰도가 높은 5G 서비스 지원을 가능하게 만들 수 있다

특히, 저궤도 위성(LEO) 기반의 비지상 네트워크에 있어서, 비지상 네트워크의 큰 셀 크기를 고려할 때, 단일 셀 내에는 많은 단말들이 포함될 수 있다. 그리고, 저궤도 위성이 이동함에 따라 핸드 오버에 대한 문제들이 발생할 수 있다. 구체적으로, 단말이 위성의 인접 셀 사이 경계를 통과하는 경우에 위성 내 또는 셀 간 핸드 오버가 발생될 수 있다. 이에 따라, 셀 내의 모든 단말들이 새로운 셀로 핸드 오버되면서, 신호 스톰 문제가 발생할 수 있다. 또한. 셀 내의 모든 단말들은 몇 초마다 핸드 오버로 인한 셀 변화에 영향을 받을 수 있을 뿐 아니라 셀 또는 빔 이동 및 셀 또는 빔 고정 상황으로 정확한 위치를 정의할 수 없다는 문제들이 발생할 수 있다.

따라서, 비지상 네트워크에서 핸드 오버에 따른 신호 스톰 문제를 줄일 수 있는 통신을 수행하는 방법 및 단말을 필요로 하고 있다.

본 실시예들은 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network; NTN)를 이용하여 단말이 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공하는데 있다.

일 측면에서, 본 실시예들은 단말이 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network; NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 방법에 있어서, 핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송하는 단계, 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 기지국의 핸드 오버 명령을 수신하는 단계 및 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행하는 단계를 포함하되, 클러스터 정보는 이벤트 유형 정보 또는 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 본 실시예들은 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network; NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 단말에 있어서, 핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송하는 송신부, 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 기지국의 핸드 오버 명령을 수신하는 수신부 및 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행하는 제어부를 포함하되, 클러스터 정보는 이벤트 유형 정보 또는 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 단말을 제공할 수 있다.

본 실시예들에 의하면, 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network; NTN)를 이용하여 단말이 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 무선 통신 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 의한 단말이 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 방법의 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시예가 적용될 수 있는 NTN 시나리오를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 실시예가 적용될 수 있는 핸드 오버를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 실시예에 의한 클러스터링 기반의 핸드 오버 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 실시예에 의한 클러스터링을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 실시예에 의한 클러스터링 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 14은 본 실시예에 의한 단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.

구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서의 무선 통신 시스템은 음성, 데이터 패킷 등과 같은 다양한 통신 서비스를 무선자원을 이용하여 제공하기 위한 시스템을 의미하며, 단말과 기지국 또는 코어 네트워크 등을 포함할 수 있다.

이하에서 개시하는 본 실시예들은 다양한 무선 접속 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예들은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(timedivision multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(singlecarrier frequency division multiple access) 또는 NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 기술에 적용될 수 있다. 또한, 무선 접속 기술은 특정 접속 기술을 의미하는 것뿐만 아니라 3GPP, 3GPP2, WiFi, Bluetooth, IEEE, ITU 등 다양한 통신 협의기구에서 제정하는 각 세대별 통신 기술을 의미할 수 있다. 예를 들어, CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced datarates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical andelectronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTSterrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. 이와 같이 본 실시예들은 현재 개시되거나 상용화된 무선 접속 기술에 적용될 수 있고, 현재 개발 중이거나 향후 개발될 무선 접속 기술에 적용될 수도 있다.

한편, 본 명세서에서의 단말은 무선 통신 시스템에서 기지국과 통신을 수행하는 무선 통신 모듈을 포함하는 장치를 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA, LTE, NR, HSPA 및 IMT-2020(5G 또는 New Radio) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선 기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 단말은 사용 형태에 따라 스마트 폰과 같은 사용자 휴대 기기가 될 수도 있고, V2X 통신 시스템에서는 차량, 차량 내의 무선 통신 모듈을 포함하는 장치 등을 의미할 수도 있다. 또한, 기계 형태 통신(Machine Type Communication) 시스템의 경우에 기계 형태 통신이 수행되도록 통신 모듈을 탑재한 MTC 단말, M2M 단말, URLLC 단말 등을 의미할 수도 있다.

본 명세서의 기지국 또는 셀은 네트워크 측면에서 단말과 통신하는 종단을 지칭하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), gNB(gNode-B), LPN(Low Power Node), 섹터(Sector), 싸이트(Site), 다양한 형태의 안테나, BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 포인트(예를 들어, 송신포인트, 수신포인트, 송수신포인트), 릴레이 노드(Relay Node), 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다. 또한, 셀은 주파수 도메인에서의 BWP(Bandwidth Part)를 포함하는 의미일 수 있다. 예를 들어, 서빙 셀은 단말의 Activation BWP를 의미할 수 있다.

앞서 나열된 다양한 셀은 하나 이상의 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 1) 무선 영역과 관련하여 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, 스몰 셀(small cell)을 제공하는 장치 그 자체이거나, 2) 무선 영역 그 자체를 지시할 수 있다. 1)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호 작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 포인트, 송수신 포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. 2)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수도 있다.

본 명세서에서 셀(Cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다. 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있으며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있다. 이때, 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 또한, 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 등과 같은 제어 채널을 통하여 제어 정보를 송수신하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터 채널을 구성하여 데이터를 송수신한다. 이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

설명을 명확하게 하기 위해, 이하에서는 본 기술 사상을 3GPP LTE/LTE-A/NR(New RAT) 통신 시스템을 위주로 기술하지만 본 기술적 특징이 해당 통신 시스템에 제한되는 것은 아니다.

3GPP에서는 4G(4th-Generation) 통신 기술에 대한 연구 이후에 ITU-R의 차세대 무선 접속 기술의 요구사항에 맞추기 위한 5G(5th-Generation)통신 기술을 개발한다. 구체적으로, 3GPP는 5G 통신 기술로 LTE-Advanced 기술을 ITU-R의 요구사항에 맞추어 향상시킨 LTE-A pro와 4G 통신 기술과는 별개의 새로운 NR 통신 기술을 개발한다. LTE-A pro와 NR은 모두 5G 통신 기술을 의미하는 것으로, 이하에서는 특정 통신 기술을 특정하는 경우가 아닌 경우에 NR을 중심으로 5G 통신 기술을 설명한다.

NR에서의 운영 시나리오는 기존 4G LTE의 시나리오에서 위성, 자동차, 그리고 새로운 버티컬 등에 대한 고려를 추가하여 다양한 동작 시나리오를 정의하였으며, 서비스 측면에서 eMBB(Enhanced Mobile Broadband) 시나리오, 높은 단말 밀도를 가지되 넓은 범위에 전개되어 낮은 데이터 레이트(data rate)와 비동기식 접속이 요구되는 mMTC(Massive Machine Communication) 시나리오, 높은 응답성과 신뢰성이 요구되고 고속 이동성을 지원할 수 있는 URLLC(Ultra Reliability and Low Latency) 시나리오를 지원한다.

이러한 시나리오를 만족하기 위해서 NR은 새로운 waveform 및 프레임 구조 기술, 낮은 지연속도(Low latency) 기술, 초고주파 대역(mmWave) 지원 기술, 순방향 호환성(Forward compatible) 제공 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 개시한다. 특히, NR 시스템에서는 순방향(Forard) 호환성을 제공하기 위해서 유연성 측면에서 다양한 기술적 변화를 제시하고 있다. NR의 주요 기술적 특징은 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.

<NR 시스템 일반>

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, NR 시스템은 5GC(5G Core Network)와 NR-RAN파트로 구분되며, NG-RAN은 사용자 평면(SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB와 ng-eNB들로 구성된다. gNB 상호 또는 gNB와 ng-eNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다. gNB와 ng-eNB는 각각 NG 인터페이스를 통해 5GC로 연결된다. 5GC는 단말 접속 및 이동성 제어 기능 등의 제어 평면을 담당하는 AMF (Access and Mobility Management Function)와 사용자 데이터에 제어 기능을 담당하는 UPF (User Plane Function)를 포함하여 구성될 수 있다. NR에서는 6GHz 이하 주파수 대역(FR1, Frequency Range 1)과 6GHz 이상 주파수 대역(FR2, Frequency Range 2)에 대한 지원을 모두 포함한다.

gNB는 단말로 NR 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미하고, ng-eNB는 단말로 E-UTRA 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미한다. 본 명세서에서 기재하는 기지국은 gNB 및 ng-eNB를 포괄하는 의미로 이해되어야 하며, 필요에 따라 gNB 또는 ng-eNB를 구분하여 지칭하는 의미로 사용될 수도 있다.

<NR 웨이브 폼, 뉴머롤러지 및 프레임 구조>

NR에서는 하향링크 전송을 위해서 Cyclic prefix를 사용하는 CP-OFDM 웨이브 폼을 사용하고, 상향링크 전송을 위해서 CP-OFDM 또는 DFT-s-OFDM을 사용한다. OFDM 기술은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 결합이 용이하며, 높은 주파수 효율과 함께 저 복잡도의 수신기를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

한편, NR에서는 전술한 3가지 시나리오별로 데이터 속도, 지연속도, 커버리지 등에 대한 요구가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 시나리오별 요구사항을 효율적으로 만족시킬 필요가 있다. 이를 위해서, 서로 다른 복수의 뉴머롤러지(numerology) 기반의 무선 자원을 효율적으로 멀티플렉싱(multiplexing)하기 위한 기술이 제안되었다.

구체적으로, NR 전송 뉴머롤러지는 서브캐리어 간격(sub-carrier spacing)과 CP(Cyclic prefix)에 기초하여 결정되며, 아래 표 1과 같이 15 kHz를 기준으로 μ 값이 2의 지수 값으로 사용되어 지수적으로 변경된다.

μ	서브캐리어 간격	Cyclic prefix	Supported for data	Supported for synch
0	15	Normal	Yes	Yes
1	30	Normal	Yes	Yes
2	60	Normal, Extended	Yes	No
3	120	Normal	Yes	Yes
4	240	Normal	No	Yes

위 표 1과 같이 NR의 뉴머롤러지는 서브캐리어 간격에 따라 5가지로 구분될 수 있다. 이는 4G 통신 기술 중 하나인 LTE의 서브캐리어 간격이 15 kHz로 고정되는 것과는 차이가 있다. 구체적으로, NR에서 데이터 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 60, 120 kHz 이고, 동기 신호 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 120, 240 kHz 이다. 또한, 확장 CP는 60 kHz 서브캐리어 간격에만 적용된다. 한편, NR에서의 프레임 구조(frame structure)는 1ms의 동일한 길이를 가지는 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되는 10ms의 길이를 가지는 프레임(frame)이 정의된다. 하나의 프레임은 5ms의 하프 프레임으로 나뉠 수 있으며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임을 포함한다. 15 kHz 서브캐리어 간격의 경우에 하나의 서브프레임은 1개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 각 슬롯은 14개의 OFDM 심볼(symbol)로 구성된다.

도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 슬롯은 노멀 CP의 경우에 고정적으로 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 슬롯의 시간 도메인에서 길이는 서브캐리어 간격에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 15 kHz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 1ms 길이로 서브프레임과 동일한 길이로 구성된다. 이와 달리, 30 kHz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 0.5ms의 길이로 하나의 서브프레임에 두 개의 슬롯이 포함될 수 있다. 즉, 서브프레임과 프레임은 고정된 시간 길이를 가지고 정의되며, 슬롯은 심볼의 개수로 정의되어 서브캐리어 간격에 따라 시간 길이가 달라질 수 있다.

한편, NR은 스케줄링의 기본 단위를 슬롯으로 정의하고, 무선 구간의 전송 지연을 감소시키기 위해서 미니 슬롯(또는 서브 슬롯 또는 non-slot based schedule)도 도입하였다. 넓은 서브캐리어 간격을 사용하면 하나의 슬롯의 길이가 반비례하여 짧아지기 때문에 무선 구간에서의 전송 지연을 줄일 수 있다. 미니 슬롯(또는 서브 슬롯)은 URLLC 시나리오에 대한 효율적인 지원을 위한 것으로 2, 4, 7개 심볼 단위로 스케줄링이 가능하다.

또한, NR은 LTE와 달리 상향링크 및 하향링크 자원 할당을 하나의 슬롯 내에서 심볼 레벨로 정의하였다. HARQ 지연을 줄이기 위해 전송 슬롯 내에서 바로 HARQ ACK/NACK을 송신할 수 있는 슬롯 구조가 정의되었으며, 이러한 슬롯 구조를 자기 포함(self-contained) 구조로 명명하여 설명한다.

NR에서는 총 256개의 슬롯 포맷을 지원할 수 있도록 설계되었으며, 이중 62개의 슬롯 포맷이 3GPP Rel-15에서 사용된다. 또한, 다양한 슬롯의 조합을 통해서 FDD 또는 TDD 프레임을 구성하는 공통 프레임 구조를 지원한다. 예를 들어, 슬롯의 심볼이 모두 하향링크로 설정되는 슬롯 구조와 심볼이 모두 상향링크로 설정되는 슬롯 구조 및 하향링크 심볼과 상향링크 심볼이 결합된 슬롯 구조를 지원한다. 또한, NR은 데이터 전송이 하나 이상의 슬롯에 분산되어 스케줄링됨을 지원한다. 따라서, 기지국은 슬롯 포맷 지시자(SFI, Slot Format Indicator)를 이용하여 단말에 슬롯이 하향링크 슬롯인지, 상향링크 슬롯인지 또는 플렉시블 슬롯인지를 알려줄 수 있다. 기지국은 단말 특정하게(UE-specific) RRC 시그널링을 통해서 구성된 테이블의 인덱스를 SFI를 이용하여 지시함으로써 슬롯 포맷을 지시할 수 있으며, DCI(Downlink Control Information)를 통해서 동적으로 지시하거나 RRC를 통해서 정적 또는 준정적으로 지시할 수도 있다.

<NR 물리 자원 >

NR에서의 물리 자원(physical resource)과 관련하여, 안테나 포트(antenna port), 자원 그리드(resource grid), 자원 요소(resource element), 자원 블록(resource block), 대역폭 파트(bandwidth part) 등이 고려된다.

안테나 포트는 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널이 동일한 안테나 포트 상의 다른 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있도록 정의된다. 하나의 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있는 경우, 2 개의 안테나 포트는 QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location) 관계에 있다고 할 수 있다. 여기에서, 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 주파수 시프트(Frequency shift), 평균 수신 파워(Average received power) 및 수신 타이밍(Received Timing) 중 하나 이상을 포함한다.

도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 자원 그리드(Resource Grid)는 NR이 동일 캐리어에서 복수의 뉴머롤러지를 지원하기 때문에 각 뉴머롤러지에 따라 자원 그리드가 존재할 수 있다. 또한, 자원 그리드는 안테나 포트, 서브캐리어 간격, 전송 방향에 따라 존재할 수 있다.

자원 블록(resource block)은 12개의 서브캐리어로 구성되며, 주파수 도메인 상에서만 정의된다. 또한, 자원 요소(resource element)는 1개의 OFDM 심볼과 1개의 서브캐리어로 구성된다. 따라서, 도 3에서와 같이 하나의 자원 블록은 서브캐리어 간격에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 또한, NR에서는 자원 블록 그리드를 위한 공통 참조점 역할을 수행하는 "Point A"와 공통 자원 블록, 가상 자원 블록 등을 정의한다.

도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.

NR에서는 캐리어 대역폭이 20Mhz로 고정된 LTE와 달리 서브캐리어 간격별로 최대 캐리어 대역폭이 50Mhz에서 400Mhz로 설정된다. 따라서, 모든 단말이 이러한 캐리어 대역폭을 모두 사용하는 것을 가정하지 않는다. 이에 따라서 NR에서는 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어 대역폭 내에서 대역폭 파트(BWP)를 지정하여 단말이 사용할 수 있다. 또한, 대역폭 파트는 하나의 뉴머롤러지와 연계되며 연속적인 공통 자원 블록의 서브 셋으로 구성되고, 시간에 따라 동적으로 활성화될 수 있다. 단말에는 상향링크 및 하향링크 각각 최대 4개의 대역폭 파트가 구성되고, 주어진 시간에 활성화된 대역폭 파트를 이용하여 데이터가 송수신된다.

페어드 스펙트럼(paired spectrum)의 경우 상향링크 및 하향링크 대역폭 파트가 독립적으로 설정되며, 언페어드 스펙트럼(unpaired spectrum)의 경우 하향링크와 상향링크 동작 간에 불필요한 주파수 리튜닝(re-tunning)을 방지하기 위해서 하향링크와 상향링크의 대역폭 파트가 중심 주파수를 공유할 수 있도록 쌍을 이루어 설정된다.

<NR 초기 접속>

NR에서 단말은 기지국에 접속하여 통신을 수행하기 위해서 셀 검색 및 랜덤 액세스 절차를 수행한다.

셀 검색은 기지국이 전송하는 동기 신호 블록(SSB, Synchronization Signal Block)를 이용하여 단말이 해당 기지국의 셀에 동기를 맞추고, 물리계층 셀 ID를 획득하며, 시스템 정보를 획득하는 절차이다.

도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, SSB는 각각 1개 심볼 및 127개 서브캐리어를 점유하는 PSS(primarysynchronization signal) 및 SSS(secondary synchronization signal) 및 3개의 OFDM 심볼 및 240 개의 서브캐리어에 걸쳐있는 PBCH로 구성된다.

단말은 시간 및 주파수 도메인에서 SSB를 모니터링하여 SSB를 수신한다.

SSB는 5ms 동안 최대 64번 전송될 수 있다. 다수의 SSB는 5ms 시간 내에서 서로 다른 전송 빔으로 전송되며, 단말은 전송에 사용되는 특정 하나의 빔을 기준으로 볼 때에는 20ms의 주기마다 SSB가 전송된다고 가정하고 검출을 수행한다. 5ms 시간 내에서 SSB 전송에 사용할 수 있는 빔의 개수는 주파수 대역이 높을수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 3GHz 이하에서는 최대 4개의 SSB 빔 전송이 가능하며, 3~6GHz까지의 주파수 대역에서는 최대 8개, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 최대 64개의 서로 다른 빔을 사용하여 SSB를 전송할 수 있다.

SSB는 하나의 슬롯에 두 개가 포함되며, 서브캐리어 간격에 따라 아래와 같이 슬롯 내에서의 시작 심볼과 반복 횟수가 결정된다.

한편, SSB는 종래 LTE의 SS와 달리 캐리어 대역폭의 센터 주파수에서 전송되지 않는다. 즉, SSB는 시스템 대역의 중심이 아닌 곳에서도 전송될 수 있고, 광대역 운영을 지원하는 경우 주파수 도메인 상에서 복수의 SSB가 전송될 수 있다. 이에 따라서, 단말은 SSB를 모니터링하는 후보 주파수 위치인 동기 래스터(synchronization raster)를 이용하여 SSB를 모니터링한다. 초기 접속을 위한 채널의 중심 주파수 위치 정보인 캐리어래스터(carrier raster)와 동기 래스터는 NR에서 새롭게 정의되었으며, 동기 래스터는 캐리어래스터에 비해서, 주파수 간격이 넓게 설정되어 있어서, 단말의 빠른 SSB 검색을 지원할 수 있다.

단말은 SSB의 PBCH를 통해서 MIB를 획득할 수 있다. MIB(Master Information Block)는 단말이 네트워크가 브로드캐스팅하는 나머지 시스템 정보(RMSI, Remaining Minimum System Information)를 수신하기 위한 최소 정보를 포함한다. 또한, PBCH는 시간 도메인 상에서의 첫 번째 DM-RS 심볼의 위치에 대한 정보, SIB1을 단말이 모니터링하기 위한 정보(예를 들어, SIB1 뉴머롤러지 정보, SIB1 CORESET에 관련된 정보, 검색 공간 정보, PDCCH 관련 파라미터 정보 등), 공통 자원 블록과 SSB 사이의 오프셋 정보(캐리어 내에서의 절대 SSB의 위치는 SIB1을 통해서 전송) 등을 포함할 수 있다. 여기서, SIB1 뉴머롤러지 정보는 단말이 셀 검색 절차를 완료한 이후에 기지국에 접속하기 위한 랜덤 액세스 절차에서 사용되는 일부 메시지에서도 동일하게 적용된다. 예를 들어, 랜덤 액세스 절차를 위한 메시지 1 내지 4 중 적어도 하나에 SIB1의 뉴머롤러지 정보가 적용될 수 있다.

전술한 RMSI는 SIB1(System Information Block 1)을 의미할 수 있으며, SIB1은 셀에서 주기적으로(ex, 160ms) 브로드캐스팅 된다. SIB1은 단말이 초기 랜덤 액세스 절차를 수행하는데 필요한 정보를 포함하며, PDSCH를 통해서 주기적으로 전송된다. 단말이 SIB1을 수신하기 위해서는 PBCH를 통해서 SIB1 전송에 사용되는 뉴머롤러지 정보, SIB1의 스케줄링에 사용되는 CORESET(Control Resource Set) 정보를 수신해야 한다. 단말은 CORESET 내에서 SI-RNTI를 이용하여 SIB1에 대한 스케줄링 정보를 확인하고, 스케줄링 정보에 따라 SIB1을 PDSCH 상에서 획득한다. SIB1을 제외한 나머지 SIB들은 주기적으로 전송될 수도 있고, 단말의 요구에 따라 전송될 수도 있다.

도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 셀 검색이 완료되면 단말은 기지국으로 랜덤 액세스를 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블은 PRACH를 통해서 전송된다. 구체적으로, 랜덤 액세스 프리앰블은 주기적으로 반복되는 특정 슬롯에서 연속된 무선 자원으로 구성되는 PRACH를 통해서 기지국으로 전송된다. 일반적으로, 단말이 셀에 초기 접속하는 경우에 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 수행되며, 빔 실패 복구(BFR, Beam Failure Recovery)를 위해서 랜덤 액세스를 수행하는 경우에는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 수행된다.

단말은 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블식별자(ID), UL Grant (상향링크 무선자원), 임시 C-RNTI(Temporary Cell - Radio Network Temporary Identifier) 그리고 TAC(Time Alignment Command) 이 포함될 수 있다. 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 포함된 UL Grant, 임시 C-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위하여 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 기지국이 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한식별자일 수 있다. TAC는 단말이 상향 링크 동기를 조정하기 위한 정보로서 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 PDCCH상의 랜덤 액세스 식별자, 즉 RA-RNTI(Random Access - Radio Network Temporary Identifier)에 의해지시될 수 있다.

유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보를 처리하고, 기지국으로 스케줄링된 전송을 수행한다. 예를 들어, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 C-RNTI를 저장한다. 또한, UL Grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 이 경우 단말을 식별할 수 있는 정보가 포함되어야 한다.

마지막으로 단말은 경쟁 해소를 위한 하향링크 메시지를 수신한다.

<NR CORESET>

NR에서의 하향링크 제어채널은 1~3 심볼의 길이를 가지는 CORESET(Control Resource Set)에서 전송되며, 상/하향 스케줄링 정보와 SFI(Slot format Index), TPC(Transmit Power Control) 정보 등을 전송한다.

이와 같이 NR에서는 시스템의 유연성을 확보하기 위해서, CORESET 개념을 도입하였다. CORESET(Control Resource Set)은 하향링크 제어 신호를 위한 시간-주파수 자원을 의미한다. 단말은 CORESET 시간-주파수 자원에서 하나 이상의 검색 공간을 사용하여 제어 채널 후보를 디코딩할 수 있다. CORESET 별 QCL(Quasi CoLocation) 가정을 설정하였으며, 이는 종래 QCL에 의해서 가정되는 특성인 지연 스프레드, 도플러 스프레드, 도플러 쉬프트, 평균 지연 외에 아날로그 빔 방향에 대한 특성을 알리기 위한 목적으로 사용된다.

도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, CORESET은 하나의 슬롯 내에서 캐리어 대역폭 내에서 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 시간 도메인 상에서 CORESET은 최대 3개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한, CORESET은 주파수 도메인 상에서 캐리어 대역폭까지 6개의 자원 블록의 배수로 정의된다.

첫 번째 CORESET은 네트워크로부터 추가 구성 정보 및 시스템 정보를 수신할 수 있도록 초기 대역폭 파트 구성의 일부로 MIB를 통해서 지시된다. 기지국과의 연결 설정 후에 단말은 RRC 시그널링을 통해서 하나 이상의 CORESET 정보를 수신하여 구성할 수 있다.

본 명세서에서 NR(New Radio)과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블록, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호 또는 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.

본 명세서에서의 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN)는 HAPS(High Altitude Platform)과 같은 airborne vehicles 또는 위성과 같은 spaceborne vehicle을 사용하는 네트워크 또는 네트워크의 세그먼트를 나타낼 수 있다. 3GPP에서 정의하는 NTN에 따르면, 인공위성은 단말과 무선 통신으로 연결되어 단말에게 무선접속 서비스를 제공하는 하나의 네트워크 노드일 수 있다. 일 측면에서, NTN에서 인공위성은 지상 네트워크에서 기지국과 동일 또는 유사한 기능 및 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 단말의 입장에서 보면 인공위성은 또 하나의 기지국으로 인식될 수있다. 그러한 측면에서, 본 명세서에서의 기지국은 넓은 의미에서 인공위성을 포함하는 개념일 수 있다. 즉, 당업자는 기지국을 묘사하거나 기지국의 기능을 설명하는 실시예들로부터 기지국을 인공위성으로 치환된 형태의 실시예를 자명하게 도출할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 그러한 실시예들을 명시적으로 개시하지 않더라도 그러한 실시예들은 본 명세서 및 본 발명의 기술적 사상의 범주에 해당할 수 있다.

도 8은 본 실시예에 의한 단말이 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 방법의 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 단말이 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 방법은 기지국으로 단말의 상태 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다(S810). 일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말은 핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 서빙 셀과 이웃 셀들의 측정된 신호 품질 정보를 주기적으로 전송하거나, 주어진 조건을 만족하게 되면 이벤트 유형 정보를 전송할 수 있다. 구체적으로, 신호 품질 정보는 수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 이벤트 유형 정보는 측정 보고가 유발되는 이벤트에 관한 정보로, 이벤트 A1, 이벤트 A2, 이벤트 A3, 이벤트 A4, 이벤트 A5 또는 이벤트 A6를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 단말이 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 방법은 기지국의 핸드 오버 명령을 수신하는 단계를 포함할 수 있다(S820). 일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말은 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 기지국의 핸드 오버 명령을 수신할 수 있다. 여기서, 클러스터 정보는 이벤트 유형 정보 또는 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정될 수 있다. 이에 따라, 특정 클러스터에 속하는 단말들은 기지국으로부터 핸드 오버 명령을 수신할 수 있다. 예를 들어, 클러스터 정보는 이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 1 클러스터 정보와 이벤트 A3, 이벤트 A4 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 2 클러스터 정보를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 클러스터 정보는 수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함하는 신호 품질 정보가 동일한 단말들을 클러스터링하여 설정될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 클러스터 정보는 복수의 클러스터 정보 중에서 가장 근접한 클러스터 정보들을 반복적으로 병합하여 설정된 단일 클러스터 정보일 수 있다. 또는, 단일 클러스터 정보가 덴드로그램(Dendrogram)을 이용하여 다시 분할된 복수의 클러스터 정보일 수도 있다.

일 실시예에 따른 단말이 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 방법은 핸드 오버 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다(S830). 일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말은 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말이 특정 클러스터 정보에 포함되면 기지국의 핸드 오버 명령을 수신할 수 있고, 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들부터 핸드 오버 명령이 결정되어 먼저 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 단말이 이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들로 설정된 클러스터 정보에 포함되면 기지국의 핸드 오버 명령을 수신함에 따라 먼저 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다.

도 9는 본 실시예가 적용될 수 있는 NTN 시나리오를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예가 적용될 수 있는 NTN 시나리오는 정지궤도 위성(GEO)과 저궤도 위성(LEO)을 포함하여 설명할 수 있다. 일 예로, 서비스 링크(Service link)는 단말과 위성 사이의 링크이며, 3GPP에서 정의하는 NR에 기반할 수 있다. 피더 링크(Feeder link)는 위성과 게이트웨이 사이의 링크이며 3GPP 또는 3GPP가 아닌 라디오 인터페이스를 적용할 수 있다. 또한, 위성 간 링크(ISL)는 주로 Regenerative위성의 경우 적용될 수 있다. NR-RAN 아키텍처에 기반한 Transparent 위성의 경우 피더 링크와 서비스 링크의 위성 라디오 인터페이스는 NR-Uu일 수 있다. 예를 들어, Transparent 위성의 경우 위성은 무선 주파수 필터링과 주파수 변환 및 증폭 기능을 수행할 수 있다. Regenerative 위성의 경우 위성에 온보드(on board)기능이 구축되어 무선 주파수 필터링, 주파수 변환 및 증폭뿐만 아니라 스위치와 라우팅, 코딩과 변조 및 디코딩과 복조와 같은 일부 또는 전체 기지국 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로, 위성은 서비스 지역에 걸쳐 다중 빔을 생성할 수 있다. 이에 따라, NTN 시나리오는 다음과 같이 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

- Scenario A: Transparent GEO (NTN beam foot print fixed on earth)

- Scenario B: Regenerative GEO (NTN beam foot print fixed on earth)

- Scenario C1: Transparent LEO (NTN beam foot print fixed on earth)

- Scenario C2: Transparent LEO (NTN beam foot print moving on earth)

- Scenario D1: Regenerative LEO (NTN beam foot print fixed on earth)

- Scenario D2: Regenerative LEO (NTN beam foot print moving on earth)

도 9와 같이, 위성이 생성하는 빔은 위성의 관측시야(field of view)에 의해 경계가 되는 주어진 서비스 영역에 대해 여러 빔을 생성할 수 있다.

도 10은 본 실시예가 적용될 수 있는 핸드 오버를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예가 적용될 수 있는 비지상 네트워크에서의 핸드 오버를 설명할 수 있다. 일 예로, 핸드오버는 통신 중인 무선 단말이 송수신 데이터를 잃어버리지 않으면서 현재 접속하고 있는 셀(Serving Cell)에서 다른 셀(Target Cell)로 접속하여 연속적으로 통신을 수행하기 위한 연결 전환일 수 있다. 여기서 핸드오버는 링크 계층 핸드오버를 의미할 수 있다. 예를 들어, 위성 시스템에는 위성 핸드오버, 셀 핸드오버, ISL(Inter Satellite Link) 핸드오버가 있다. 위성 핸드오버는 위성 사이의 연결 전환이며, 셀 핸드오버는 스폿 빔 사이의 연결 전환일 수 있다. 또한, ISL 핸드오버는 위성의 연결 패턴 변화로 인해 발생되는 연결 전환일 수 있다. 구체적으로, 도 10 과 같이 기준 점이 서빙 셀(Serving Cell)인 Cell 2의 중심에 위치하는 경우, 각 단말 사이의 거리를 비교하는 것은 단말 B가 단말 A와 단말 C보다 셀의 중심에 훨씬 더 가까운 것을 의미할 수 있다. 또한, 단말 A가 셀의 가장 자리에 위치하는 경우, 목표 셀(Target Cell)이 Cell 3 이면 단말 A가 핸드오버를 수행할 수 있는 셀이 되는 것이 효과적일 수 있다. 따라서, 위치 기반 이벤트와 함께 다른 이벤트가 사용되는 방법이 필요할 수 있다. 위치 기반 이벤트에 해당되는 위치 트리거는 다음과 같이 정의될 수 있다.

- 단말과 위성 사이의 거리, 서비스 또는 후보 대상까지의 거리

- 단말과 서빙 셀의 셀 중심 사이의 거리

- 단말과 후보 목표 셀의 셀 중심 사이의 거리

- 단말과 서비스 셀 및 단말의 중심과 후보 목표 셀 중심 사이의 거리 차

비지상 네트워크에 대한 연결 모드의 이동성 관리 문제는 새로운 무선(NR) 기반 비지상 네트워크의 연결 모드 이동성 문제와 유사할 수 있다. 따라서, 핸드오버 신호 전달, 측정 유효성, 빈번한 핸드오버, 동적 인접 셀 목록, 다수 단말의 핸드오버 및 측정에서의 전파 지연 차이의 영향과 관련된 높은 지연 시간을 추가로 고려할 수 있다.

도 11은 본 실시예에 의한 클러스터링 기반의 핸드 오버 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 의한 단말이 클러스터링 기반의 핸드 오버 동작을 수행하는 과정을 설명할 수 있다. 일 예로, 단말은 주변의 여러 이웃 셀들(Neighbouring Cell)(1110,1130)을 탐색하여, 일반적으로(access 제어나 혼잡 제어에 의해 접속이 허용되지 않는 경우가 아니라면) 수신 신호 세기가 가장 큰 타겟 셀(Target Cell)(1130)로 접속할 수 있다. 예를 들어, 단말이 이동하거나 또는 shadowing 등으로 인하여 현재 접속하여 있는 서빙 셀(Serving Cell)(1120)로부터의 수신 신호 세기가 작아지고, 이웃 셀로부터의 수신 신호 세기가 커지기 시작하면 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 단말은 타겟 셀(1130)로 접속하여 새로운 RRC 연결을 설정할 수 있다.

다른 일 예로, 셀에 다수의 단말들이 동시에 핸드오버를 요청하면 클러스터링 기반의 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 단말은 신호 품질 정보가 동일한 단말들을 클러스터링하여 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 실제 단말은 수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함하는 신호 품질 정보를 가지는 단말들을 클러스터링하여 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 적어도 하나 이상의 단말은 이벤트 유형 정보 별로 동일한 이벤트 유형 정보를 가지는 단말들을 클러스터링하여 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 동일한 측정 이벤트를 가지는 단말들이 하나의 클러스터를 형성하여 동일한 클러스터 정보로 설정될 수 있다. 측정 이벤트 시나리오를 기준으로 하는 이벤트 유형 정보는 표 2와 같다.

여기서, 이벤트 A3은 이웃 셀의 신호가 서빙 셀의 신호보다 A3 오프셋만큼 커진 경우일 수 있다. 이벤트 A4는 이웃 셀의 신호가 특정 값(threshold)보다 커진 경우일 수 있다. 또한, 이벤트 A5는 서빙 셀의 신호가 특정 값(threshold 1)보다 작고, 이웃 셀의 신호가 특정 값(threshold 2)보다 커진 경우일 수 있다. 이벤트 A1은 서빙 셀의 신호가 특정 값보다 커진 경우이고, 이벤트 A2는 서빙 셀의 신호가 특정 값보다 작은 경우일 수 있다. 이벤트 A6는 이웃 셀의 신호가 S(Secondary) 셀의 신호보다 A6 오프셋만큼 커진 경우일 수 있다. 클러스터링은 라벨이 부착되지 않은 데이터 중, 고유 그룹을 결정하기 때문에 매우 중요할 수 있다. 구체적으로, 이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들은 하나의 단일 클러스터로 클러스터링될 수 있다. 이 때, 클러스터는 제 1 클러스터일 수 있다. 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들은 다른 클러스터 정보에 포함된 단말에 비해 핸드 오버 동작을 수행할 준비가 되어 있다고 판단될 수 있다. 즉, 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들부터 핸드 오버 명령이 결정되어 먼저 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 이벤트 A3, 이벤트 A4 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들은 또 다른 하나의 단일 클러스터로 클러스터링될 수 있다. 이벤트 A1, 이벤트 A2 및 이벤트 A6에 해당되는 단말들은 또 다른 하나의 단일 클러스터로 클러스터링될 수도 있다. 따라서, 집적 계층구조와 같은 클러스터링 알고리즘을 적용한 클러스터링 기반의 핸드 오버 동작은 신호 오버헤드를 줄이는 효과를 제공할 수 있다.

또한 구체적으로, 단말이 RRC 연결을 설정할 때, 기지국은 이벤트 유형 정보에 기초하여 단말들(1100)에게 수신 신호 세기를 보고하도록 configuration 메시지(RRC Connection Reconfiguration 메시지)를 전송할 수 있다. 단말들(1100)은 서빙 셀(1120)과 이웃 셀들(1110,1130)의 수신 신호 세기를 측정하고 있다가 해당 메시지를 수신하면 기지국으로 Measurement Report 메시지를 전송할 수 있다. 그러면, 기지국은 단말들(1100)이 전송한 Measurement Report 메시지 내의 신호 품질 정보와 이웃 셀들(1110,1130)의 측정 정보를 참고하여 하나 이상의 단말들을 클러스터링하고, 클러스터 별로 타겟 셀(1130)로의 핸드 오버를 결정할 수 있다.

도 12는 본 실시예에 의한 클러스터링을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 의한 집적 계층구조와 같은 클러스터링 알고리즘 적용하여 클러스터링을 수행하는 예시를 설명할 수 있다. 일 예로, 단말은 AHC(Agglomerative Hierarchical Clustering)와 같은 클러스터링 알고리즘을 적용하여 설정된 클러스터 정보에 따라 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 다만, 클러스터링 알고리즘에 관한 상세한 내용은 도 13을 참조하여 후술한다. 예를 들어, 일반적으로, 단말의 신호 전력 정보 또는 신호 품질 정보는 셀 내의 위치와 이동성에 따라 결정될 수 있다. 하지만, 일부 단말은 유사한 신호 전력 정보 또는 품질 정보를 가질 수 있고 이를 위해 클러스터링 알고리즘이 적용될 수 있다. 여기서, 신호 전력 정보는 RSRP(reference signal received power) 정보일 수 있다. 구체적으로, 클러스터링 알고리즘은 8개의 단말이 있는 경우에 단일 링크 클러스터링(1210) 및 완전 링크 클러스터링(1220)이 있을 수 있다. 단일 링크 클러스터링(1210)의 경우, 상위 2개의 점 클러스터의 단일 링크 유사도는 단말2(UE2)와 단말3(UE3)의 유사도일 수 있다. 상위 2개의 점 클러스터의 단일 링크 유사도가 좌측 2개의 점 클러스터(대시 라인)의 단일 링크 유사도보다 더 클 수 있다. 반면에, 완전 링크 클러스터링(1220)의 경우, 상위 2개 점 클러스터의 완전 링크 유사도는 단말1(UE1)와 단말4(UE4)의 유사도일 수 있다. 상위 2개 점 클러스터의 완전 링크 유사도가 좌측 2개의 점 클러스터(직선 라인)의 완전 링크 유사도보다 더 작을 수 있다.

도 13은 본 실시예에 의한 클러스터링 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, 단말을 클러스터링하기 위해 적용한 AHC(Agglomerative Hierarchical Clustering) 알고리즘을 설명할 수 있다. 일 예로, AHC 알고리즘은 트리 기반의 클러스터링 알고리즘일 수 있다. 예를 들어, 각 단말은 각각의 클러스터로 간주되고, 각각의 클러스터는 이벤트 유형 정보에 따라 병합될 수 있다. 그리고, 하나 이상의 단말이 각각 포함된 복수의 클러스터가 동일한 이벤트 유형 정보에 해당되면 하나의 클러스터로 클러스터링될 수 있다. 구체적으로, AHC 알고리즘은 단말의 수가 K이고, K 개의 클러스터가 있는 경우, 동일한 측정 이벤트를 충족하는 가장 근접한 단말 2개를 병합하여 큰 클러스터를 형성할 수 있다. 이에 따라, 클러스터는 K-1 개가 될 수 있다. 또한, 다시 가장 근접한 클러스터를 병합하여 K-2 개의 클러스터를 형성할 수 있다. K가 0이 될 때까지 반복하여 단일 클러스터를 형성할 수 있다. 그리고 단일 클러스터는 덴드로그램(Dendrogram)을 이용하여 사용 사례에 따라 다시 분할된 복수의 클러스터로 분할될 수 있다.

다른 예를 들어, 단일 클러스터는 미리 설정된 유사도 수준에 따라 복수의 클러스터로 분할될 수 있다. 즉, 연속된 두 조합의 유사성 사이의 간격이 가장 큰 덴드로그램이 절단될 수 있다. 이는 클러스터를 추가하는 경우에 클러스터의 품질 감소가 발생하기 전에 절단하기 위함일 수 있다. 수학식 1을 적용하여 절단되는 클러스터를 결정할 수 있다.

여기서, K'는 클러스터를 만드는 계층 구조의 절단을 의미하고, RSS는 잔차 제곱합(residual sum of squares)일 수 있다. λ는 각 추가 클러스터에 대한 패널티일 수 있다. 또는, 클러스터 K의 개수를 미리 설정하고 K 군집을 생성하도록 절단점을 선택할 수도 있다.

다른 일 예로, AHC 알고리즘은 트리 기반의 클러스터링 알고리즘일 수 있다. 예를 들어, 클러스터링 알고리즘은 하나 이상의 단말들을 클러스터링하기 위해 N X N 유사성 행렬 C를 계산할 수 있다(Line 3-5). 여기서, N은 하나의 셀에 있는 단말의 수를 의미할 수 있다. 그리고, 클러스터링 알고리즘은 측정 이벤트 유형 정보를 기반으로 현재 가장 유사한 클러스터를 병합하는 N-1 단계를 실행할 수 있다. 여기서, I는 아직 병합할 수 있는 클러스터를 의미할 수 있다(Line 6). 또한, 클러스터링은 병합 목록에 C_UE로 저장될 수 있다(Line 9). 이러한 반복을 통해 가장 유사한 클러스터가 병합되고 C에서 병합된 클러스터 i의 행과 열이 업데이트될 수 있다. 함수 SIM(i,m,j)은 클러스터 i와 m을 병합하여 클러스터 j의 유사성을 계산할 수 있다(Line 14). 전술한 바와 같이, 클러스터링 알고리즘을 통해 하나 이상의 단말들을 클러스터링할 수 있다.

도 14은 본 실시예에 의한 단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 14을 참조하면, 본 실시예에 의한 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말(1000)은 송신부(1410), 수신부(1420) 및 제어부(1430)를 포함할 수 있다. 일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말(1000)의 송신부(1410)는 핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 송신부(1410)는 서빙 셀과 이웃 셀들의 측정된 신호 품질 정보를 주기적으로 전송하거나, 주어진 조건을 만족하게 되면 이벤트 유형 정보를 전송할 수 있다. 구체적으로, 송신부(1410)가 전송하는 신호 품질 정보는 수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함할 수 있다. 또한, 송신부(1410)가 전송하는 이벤트 유형 정보는 측정 보고가 유발되는 이벤트에 관한 정보로, 이벤트 A1, 이벤트 A2, 이벤트 A3, 이벤트 A4, 이벤트 A5 또는 이벤트 A6를 포함할 수 있다.

일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말(1000)의 수신부(1420)는 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 기지국의 핸드 오버 명령을 수신할 수 있다. 여기서, 클러스터 정보는 이벤트 유형 정보 또는 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 클러스터 정보는 이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 1 클러스터 정보와 이벤트 A3, 이벤트 A4 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 2 클러스터 정보를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 클러스터 정보는 수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함하는 신호 품질 정보가 동일한 단말들을 클러스터링하여 설정될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 클러스터 정보는 복수의 클러스터 정보 중에서 가장 근접한 클러스터 정보들을 반복적으로 병합하여 설정된 단일 클러스터 정보일 수 있다. 또는, 단일 클러스터 정보가 덴드로그램(Dendrogram)을 이용하여 다시 분할된 복수의 클러스터 정보일 수도 있다.

일 예로, 비지상 네트워크를 이용하여 통신을 수행하는 단말(1000)의 제어부(1430)는 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1430)는 특정 클러스터 정보에 포함되면 기지국의 핸드 오버 명령을 수신할 수 있고, 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 특정 클러스터 정보는 이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들로 설정된 클러스터 정보일 수 있다. 즉, 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들부터 핸드 오버 명령이 결정되어 먼저 핸드 오버 동작을 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network; NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공할 수 있다. 특히, 비지상 네트워크를 이용하는 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 핸드 오버 동작을 수행함으로써, 핸드 오버에 따른 신호 스톰 문제를 줄일 수 있는 통신을 수행하는 방법 및 단말을 제공할 수 있다.

전술한 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 실시예들 중 본 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계, 구성, 부분들은 전술한 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 위에서 개시한 표준 문서들에 의해 설명될 수 있다.

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

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

또한, 위에서 설명한 "시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", 또는 "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며, 구성 요소들은 하나의 장치(예: 시스템, 컴퓨팅 디바이스 등)에 위치하거나 둘 이상의 장치에 분산되어 위치할 수 있다.

이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 단말이 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 방법에 있어서,
   핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송하는 단계;
   상기 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 상기 기지국의 핸드 오버 명령을 수신하는 단계; 및
   상기 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 클러스터 정보는,
   상기 이벤트 유형 정보 또는 상기 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 클러스터 정보는,
   이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 1 클러스터 정보와 이벤트 A3, 이벤트 A4 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 2 클러스터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 핸드 오버 동작을 수행하는 단계는,
   상기 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들부터 상기 핸드 오버 명령이 결정되어 먼저 상기 핸드 오버 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 클러스터 정보는,
   수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함하는 상기 신호 품질 정보가 동일한 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 클러스터 정보는,
   복수의 클러스터 정보 중에서 가장 근접한 클러스터 정보들을 반복적으로 병합하여 설정된 단일 클러스터 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 클러스터 정보는,
   상기 단일 클러스터 정보가 덴드로그램(Dendrogram)을 이용하여 다시 분할된 복수의 클러스터 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 비지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN)를 이용하여 통신을 수행하는 단말에 있어서,
   핸드 오버를 위한 이벤트 유형 정보 및 신호 품질 정보를 포함하는 단말의 상태 정보를 기지국으로 전송하는 송신부;
   상기 단말의 상태 정보를 기반으로 설정되는 클러스터 정보에 기초하여 결정된 상기 기지국의 핸드 오버 명령을 수신하는 수신부; 및
   상기 핸드 오버 명령에 따라 핸드 오버 동작을 수행하는 제어부를 포함하되,
   상기 클러스터 정보는,
   상기 이벤트 유형 정보 또는 상기 신호 품질 정보를 기준으로 하나 이상의 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 클러스터 정보는,
   이벤트 A3 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 1 클러스터 정보와 이벤트 A3, 이벤트 A4 및 이벤트 A5에 해당되는 단말들을 클러스터링하여 설정된 제 2 클러스터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 클러스터 정보에 포함된 단말들부터 상기 핸드 오버 명령이 결정되어 먼저 상기 핸드 오버 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 클러스터 정보는,
    수신 신호 강도(RSSI, Received Signal Strength) 정보, 신호 대 간섭 및 소음 비율(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) 정보, 페이드 지속 시간(FD, Fade Duration) 정보, 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 정보, 백홀 연결성 정보 및 네트워크 정보를 포함하는 상기 신호 품질 정보가 동일한 단말들을 클러스터링하여 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
    

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