KR20230120291A

KR20230120291A - 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230120291A
Application number: KR1020220016690A
Authority: KR
Inventors: 김영범; 김윤선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2023153835A1

Abstract

본 개시는 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서, 기지국으로부터 액세스 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과, 상기 기지국에게 상기 액세스 캐리어를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 액세스 캐리어를 통해 데이터 캐리어를 통한 랜덤 액세스 절차 수행의 지시를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 데이터 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과, 상기 기지국에게 상기 데이터 캐리어를 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는 과정과, 상기 랜덤 액세스 절차의 완료 후, 상기 기지국과 상기 데이터 캐리어를 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하는 방법이 제공된다.

Description

무선 통신 시스템에서 기지국의 제어를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A BASE STATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

5G 이동통신 기술은 빠른 전송 속도와 새로운 서비스가 가능하도록 넓은 주파수 대역을 정의하고 있으며, 3.5 기가헤르츠(3.5GHz) 등 6GHz 이하 주파수('Sub 6GHz') 대역은 물론 28GHz와 39GHz 등 밀리미터파(㎜Wave)로 불리는 초고주파 대역('Above 6GHz')에서도 구현이 가능하다. 또한, 5G 통신 이후(Beyond 5G)의 시스템이라 불리어지는 6G 이동통신 기술의 경우, 5G 이동통신 기술 대비 50배 빨라진 전송 속도와 10분의 1로 줄어든 초저(Ultra Low) 지연시간을 달성하기 위해 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95GHz에서 3 테라헤르츠(3THz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다.

5G 이동통신 기술의 초기에는, 초광대역 서비스(enhanced Mobile BroadBand, eMBB), 고신뢰/초저지연 통신(Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC), 대규모 기계식 통신 (massive Machine-Type Communications, mMTC)에 대한 서비스 지원과 성능 요구사항 만족을 목표로, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 빔포밍(Beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(Massive MIMO), 초고주파수 자원의 효율적 활용을 위한 다양한 뉴머롤로지 지원(복수 개의 서브캐리어 간격 운용 등)와 슬롯 포맷에 대한 동적 운영, 다중 빔 전송 및 광대역을 지원하기 위한 초기 접속 기술, BWP(Band-Width Part)의 정의 및 운영, 대용량 데이터 전송을 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 제어 정보의 신뢰성 높은 전송을 위한 폴라 코드(Polar Code)와 같은 새로운 채널 코딩 방법, L2 선-처리(L2 pre-processing), 특정 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 등에 대한 표준화가 진행되었다.

현재, 5G 이동통신 기술이 지원하고자 했던 서비스들을 고려하여 초기의 5G 이동통신 기술 개선(improvement) 및 성능 향상(enhancement)을 위한 논의가 진행 중에 있으며, 차량이 전송하는 자신의 위치 및 상태 정보에 기반하여 자율주행 차량의 주행 판단을 돕고 사용자의 편의를 증대하기 위한 V2X(Vehicle-to-Everything), 비면허 대역에서 각종 규제 상 요구사항들에 부합하는 시스템 동작을 목적으로 하는 NR-U(New Radio Unlicensed), NR 단말 저전력 소모 기술(UE Power Saving), 지상 망과의 통신이 불가능한 지역에서 커버리지 확보를 위한 단말-위성 직접 통신인 비 지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN), 위치 측위(Positioning) 등의 기술에 대한 물리계층 표준화가 진행 중이다.

뿐만 아니라, 타 산업과의 연계 및 융합을 통한 새로운 서비스 지원을 위한 지능형 공장 (Industrial Internet of Things, IIoT), 무선 백홀 링크와 액세스 링크를 통합 지원하여 네트워크 서비스 지역 확장을 위한 노드를 제공하는 IAB(Integrated Access and Backhaul), 조건부 핸드오버(Conditional Handover) 및 DAPS(Dual Active Protocol Stack) 핸드오버를 포함하는 이동성 향상 기술(Mobility Enhancement), 랜덤액세스 절차를 간소화하는 2 단계 랜덤액세스(2-step RACH for NR) 등의 기술에 대한 무선 인터페이스 아키텍쳐/프로토콜 분야의 표준화 역시 진행 중에 있으며, 네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV) 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 기술의 접목을 위한 5G 베이스라인 아키텍쳐(예를 들어, Service based Architecture, Service based Interface), 단말의 위치에 기반하여 서비스를 제공받는 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC) 등에 대한 시스템 아키텍쳐/서비스 분야의 표준화도 진행 중이다.

이와 같은 5G 이동통신 시스템이 상용화되면, 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것이며, 이에 따라 5G 이동통신 시스템의 기능 및 성능 강화와 커넥티드 기기들의 통합 운용이 필요할 것으로 예상된다. 이를 위해, 증강현실(Augmented Reality, AR), 가상현실(Virtual Reality, VR), 혼합 현실(Mixed Reality, MR) 등을 효율적으로 지원하기 위한 확장 현실(eXtended Reality, XR), 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 및 머신러닝(Machine Learning, ML)을 활용한 5G 성능 개선 및 복잡도 감소, AI 서비스 지원, 메타버스 서비스 지원, 드론 통신 등에 대한 새로운 연구가 진행될 예정이다.

또한, 이러한 5G 이동통신 시스템의 발전은 6G 이동통신 기술의 테라헤르츠 대역에서의 커버리지 보장을 위한 신규 파형(Waveform), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술, 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(Metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(Orbital Angular Momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 기술 뿐만 아니라, 6G 이동통신 기술의 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위한 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite), AI(Artificial Intelligence)를 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(End-to-End) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발에 기반이 될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어를 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서, 기지국으로부터 액세스 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과, 상기 기지국에게 상기 액세스 캐리어를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 액세스 캐리어를 통해 데이터 캐리어를 통한 랜덤 액세스 절차 수행의 지시를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 데이터 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과, 상기 기지국에게 상기 데이터 캐리어를 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는 과정과, 상기 랜덤 액세스 절차의 완료 후, 상기 기지국과 상기 데이터 캐리어를 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하는 방법이 제공된다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서, 송수신기 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 기지국으로부터 액세스 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하고, 상기 기지국에게 상기 액세스 캐리어를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 액세스 캐리어를 통해 데이터 캐리어를 통한 랜덤 액세스 절차 수행의 지시를 수신하고, 상기 기지국으로부터 상기 데이터 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하고, 상기 기지국에게 상기 데이터 캐리어를 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하고, 상기 랜덤 액세스 절차의 완료 후, 상기 기지국과 상기 데이터 캐리어를 통해 통신을 수행하도록 구성된 단말이 제공된다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어를 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 5G 시스템의 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조의 일례를 도시한다.
도 2는 동기 신호의 시간 영역 매핑 구조 및 빔 스위핑 동작의 일례를 도시한다.
도 3은 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.
도 4는 단말이 기지국에게 단말 능력(UE capability) 정보를 보고하는 절차의 일례를 도시한다.
도 5는 주파수 대역, 커버리지, 대역폭의 상호 연관 관계를 도시한다.
도 6은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 일례를 도시한다.
도 7은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.
도 8은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.
도 9는 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.
도 13은 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.
도 14는 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.
도 15는 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.
도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 절차의 일례를 도시한다.
도 17은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 캐리어 절차의 일례를 도시한다.
도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 캐리어 절차의 일례를 도시한다.
도 19는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 캐리어 절차의 일례를 도시한다.
도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 송수신 장치를 도시한다.
도 21은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성의 일례를 도시한다.
도 22는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성의 일례를 도시한다.

이하, 본 개시의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시의 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.

이때, 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. 예를 들면, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 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.

하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예를 설명하기로 한다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity, 네트워크 엔티티)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 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명에서, 물리 채널(physical channel)과 신호(signal)는 데이터 또는 제어 신호와 혼용하여 사용될 수 있다. 예를 들어, PDSCH(physical downlink shared channel)는 데이터가 전송되는 물리 채널을 지칭하는 용어이지만, PDSCH는 데이터를 지칭하기 위해서도 사용될 수 있다. 즉, 본 개시에서, '물리 채널을 송신한다'는 표현은 '물리 채널을 통해 데이터 또는 신호를 송신한다'는 표현과 동등하게 해석될 수 있다.

이하 본 개시에서, 상위 시그널링은 기지국에서 물리 계층의 하향링크 데이터 채널을 이용하여 단말로, 또는 단말에서 물리 계층의 상향링크 데이터 채널을 이용하여 기지국으로 전달되는 신호 전달 방법을 뜻한다. 상위 시그널링은 RRC(radio resource control) 시그널링 또는 MAC(media access control) 제어 요소(control element, CE)로 이해될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시는 3GPP NR(New Radio: 5세대 이동통신 표준) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 단말이라는 용어는 핸드폰, 스마트폰, IoT 기기들, 센서들 뿐만 아니라 또 다른 무선 통신 기기들을 나타낼 수 있다.

이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, gNode B, gNB, eNode B, eNB, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되는 것은 아니다.

최근 폭발적으로 증가하는 모바일 데이터 트래픽을 처리하기 위해 LTE (Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)) 및 LTE-A (LTE-Advanced 또는 E-UTRA Evolution) 이후의 차세대 통신 시스템인 5G (5^th Generation) 시스템 또는 New Radio access technology (NR)의 초기 표준이 완료되었다. 기존의 이동 통신 시스템이 통상적인 음성/데이터 통신에 중점을 두었던데 비해, 5G 시스템은 기존 음성/데이터 통신의 향상을 위한 eMBB (enhanced Mobile BroadBand) 서비스, 고신뢰도/초저지연 (Ultra-Reliable and Low Latency Communication; URLLC) 서비스, 대량의 사물 통신을 지원하는 massive MTC (Machine Type Communication) 서비스 등, 다양한 서비스와 요구사항을 만족시키는 것을 목표로 하고 있다.

기존 LTE 및 LTE-A의 단일 케리어당 시스템 전송 대역폭은(Transmission bandwidth) 최대 20MHz 로 제한되는데 반해, 5G 시스템은 이보다 월등히 넓은 초광대역폭을 활용해서 수 Gbps 에 이르는 초고속 데이터 서비스를 주요 목표로 한다. 이에 따라 5G 시스템은 초광대역폭 주파수 확보가 상대적으로 용이한 수 GHz 부터 최대 100 GHz의 초고주파 대역을 후보 주파수로 고려하고 있다. 추가적으로 기존 이동 통신 시스템에서 사용하는 수백 MHz 에서 수 GHz 에 포함되는 주파수 대역 중에서 주파수 재배치 또는 할당을 통해 5G 시스템을 위한 광대역폭 주파수 확보가 가능하다.

상기 초고주파 대역의 전파는 파장이 수 mm 수준으로 밀리미터웨이브 (mmWave) 라고 부르기도 한다. 그러나 초고주파 대역에서는 주파수 대역에 비례해서 전파의 경로 손실 (pathloss)이 증가하여, 이동 통신 시스템의 커버리지는 작아지게 된다.

상기 초고주파 대역에서 커버리지 감소의 단점을 극복하기 위해, 다수의 안테나를 사용해서 전파의 방사 에너지를 소정의 목적 지점으로 집중시켜 전파의 도달 거리를 증가 시키는 빔포밍 (beamforming) 기술을 적용한다. 즉, 상기 빔포밍 기술을 적용한 신호는 신호의 빔폭 (beam width)이 상대적으로 좁아지고, 상기 좁아진 빔폭 내에 방사 에너지가 집중되어 전파 도달 거리가 증가한다. 상기 빔포밍 기술은 송신단 및 수신단에 각각 적용할 수 있다. 빔포밍 기술은 커버리지 증가 효과 이외에도, 빔포밍 방향 이외 영역에서 간섭을 감소시키는 효과가 있다. 상기 빔포밍 기술이 적절히 동작하기 위해서는 송/수신 빔의 정확한 측정 및 피드백 방법이 필요하다. 상기 빔포밍 기술은 소정의 단말과 기지국 사이에 일대일로 대응되는 제어 채널 또는 데이터 채널에 적용할 수 있다. 또한 기지국이 시스템 내의 다수의 단말에게 전송하는 공통신호, 예를 들어 동기 신호 (synchronization signal), 방송채널 (physical broadcast channel; PBCH), 시스템 정보 (system information)를 전송하기 위한 제어 채널 및 데이터 채널에 대해서도 커버리지 증가를 위해 빔포밍 기술을 적용할 수 있다. 공통신호에 빔포밍 기술을 적용할 경우에는, 빔 방향을 변경해서 신호를 전송하는 빔 스위핑 (beam sweeping) 기술을 추가적으로 적용해서 셀내의 임의의 위치에 존재하는 단말에 대해서 공통신호가 도달할 수 있도록 한다.

5G 시스템의 또 다른 요구사항으로, 송수신단 사이 전송지연이 약 1ms 내외인 초저지연 (ultra-low latency) 서비스가 요구되고 있다. 전송지연을 줄이기 위한 한가지 방안으로 LTE 및 LTE-A 대비 짧은 TTI (short TTI; Transmission Time Interval) 기반의 프레임 구조 설계가 필요하다. TTI는 스케줄링을 수행하는 기본 시간 단위로, 기존 LTE 및 LTE-A 시스템의 TTI는 한 서브프레임의 길이에 해당하는 1ms 이다. 예를 들어, 상기 5G 시스템의 초저지연 서비스에 대한 요구사항을 만족시키기 위한 짧은 TTI 로, 기존 LTE 및 LTE-A 시스템보다 짧은 0.5ms, 0.25ms, 0.125ms 등이 가능하다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 효율적인 주파수 사용과 기지국 에너지 소모를 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 개시는, 이동 통신 시스템에서 기지국의 에너지 소모를 감소시키고 효율적으로 주파수를 사용하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 기지국과 단말의 신호 전송 방법을 정의함으로써, 기지국의 과도한 에너지 소모 문제를 해소하고 높은 에너지 효율을 달성할 수 있다. 또한, 이동 통신 시스템의 주파수 효율을 높이는 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 5G 시스템의 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조의 일례를 도시한다.

즉, 도 1은 5G 시스템의 데이터 또는 제어 채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 자원 영역의 기본 구조를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도 1에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 5G 시스템의 시간 영역에서의 최소 전송단위는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로서, (102)개의 심볼이 모여 하나의 슬롯(106)을 구성하고, 개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임 (105)을 구성할 수 있다. 상기 서브프레임의 길이는 1.0ms 이고, 10개의 서브프레임이 모여 10ms 프레임 (114)을 구성할 수 있다. 주파수 영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어(subcarrier)로서, 전체 시스템 전송 대역 (Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 N_BW (104)개의 서브캐리어로 구성될 수 있다.

시간-주파수 영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(Resource Element, RE)(112)로서 OFDM 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타내어질 수 있다. 리소스 블록(Resource Block, RB 또는 Physical Resource Block, PRB)은 주파수 영역에서 (110)개의 연속된 서브캐리어로 정의될 수 있다. 5G 시스템에서 = 12 이고, 단말에게 스케줄링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가할 수 있다.

5G 시스템에서 기지국은 RB 단위로 데이터를 매핑하고, 일반적으로 소정의 단말에 대해 한 슬롯을 구성하는 RB 에 대해 스케줄링을 수행할 수 있다. 즉, 5G 시스템에서 스케줄링이 수행되는 기본 시간 단위는 슬롯이고, 스케줄링이 수행되는 기본 주파수 단위는 RB일 수 있다.

OFDM 심볼개수 은 심볼간 간섭 방지를 위해 심볼마다 추가되는 순환 프리픽스(Cyclic Prefix, CP)의 길이에 따라 정해지는데, 예를 들어 일반형 CP (Normal CP)가 적용되면 = 14, 확장형 CP (Extended CP)가 적용되면 = 12 일 수 있다. 확장형 CP는 일반형 CP 보다 전파 전송 거리가 상대적으로 긴 시스템에 적용되어 심볼 간 직교성을 유지할 수 있게 한다. 일반형 CP의 경우, CP 길이와 심볼 길이의 비율이 일정한 값으로 유지됨으로써, CP 로 인한 오버헤드가 서브캐리어 간격에 관계 없이 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 서브캐리어 간격이 작으면 심볼 길이는 길어지고, 이에 따라 CP 길이도 길어질 수 있다. 반대로, 서브캐리어 간격이 크면 심볼 길이는 짧아지고, 이에 따라 CP 길이는 줄어들 수 있다. 심볼 길이와 CP 길이는 서브캐리어 간격에 반비례할 수 있다.

5G 시스템에서는 다양한 서비스와 요구사항을 만족시키기 위해, 서브캐리어 간격을 조절함으로써 다양한 프레임구조가 지원될 수 있다. 예를 들어,

- 동작 주파수 대역 관점에서는, 서브캐리어 간격 (subcarrier spacing)이 클수록 고주파 대역의 phase noise 복구에 유리한 특징이 있다.

- 전송시간 관점에서는, 서브캐리어 간격이 크면 시간 영역의 심볼 길이가 짧아지고, 결과적으로 슬롯 길이가 짧아져서 URLLC 와 같이 초저지연 서비스를 지원하기에 유리하다.

- 셀 크기 관점에서는, CP 길이가 길수록 큰 셀을 지원 가능하므로 서브캐리어 간격이 작을 수록 상대적으로 큰 셀을 지원할 수 있다. 셀(cell)은 이동통신에서 하나의 기지국이 포괄하는 지역을 가리키는 개념이다.

상기 서브캐리어 간격 (subcarrier spacing), CP 길이 등은 OFDM 송수신에 필수적인 정보로서 기지국과 단말이 서브캐리어 간격, CP 길이 등을 서로 공통의 값으로 인지해야 원활한 송수신이 가능하다. [표 1] 은 5G 시스템에서 지원하는 서브캐리어 간격 설정 (subcarrier spacing configuration, μ), 서브캐리어 간격 (f), CP 길이의 관계를 나타낸다.

[표 2]는 일반형 CP의 경우 서브캐리어 간격 설정 (μ) 별로, 각각 한 슬롯당 심볼 개수 (), 한 프레임당 슬롯 개수 (), 한 서브프레임 당 슬롯 개수 ( )를 나태난다.

[표 3] 은 확장형 CP의 경우 서브캐리어 간격 설정 (μ) 별로, 각각 한 슬롯당 심볼 개수 (), 한 프레임당 슬롯 개수 (), 한 서브프레임 당 슬롯 개수 ( )를 나타낸다.

5G 시스템이 도입되는 초기에는, 적어도 기존 LTE 또는/및 LTE-A (이하 LTE/LTE-A) 시스템과의 공존 또는 듀얼 모드 운영이 예상된다. 이로써 기존 LTE/LTE-A는 단말에게 안정적인 시스템 동작을 제공하고, 5G 시스템은 상기 단말에게 향상된 서비스를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 5G 시스템의 프레임 구조는 적어도 LTE/LTE-A의 프레임 구조 또는 필수 파라미터 세트를 (서브캐리어 간격 = 15kHz) 포함할 필요가 있다.

예를 들어, 서브캐리어 간격 설정 μ=0 인 프레임 구조 (이하 프레임 구조 A)와 서브캐리어 간격 설정 μ=1 인 프레임 구조(이하 프레임 구조 B)를 비교하면, 프레임 구조 A 대비 프레임 구조 B는 서브캐리어 간격과 RB 크기는 2배 커지고, 슬롯 길이와 심볼 길이는 2배 작아진 것을 나타낸다. 프레임 구조 B의 경우, 2 개의 슬롯이 1 개의 서브프레임을 구성하고, 20 개의 서브프레임이 1 개의 프레임을 구성할 수 있다.

상기 5G 시스템의 프레임 구조를 일반화하면, 필수 파라미터 세트인 서브캐리어 간격, CP 길이, 슬롯 길이 등이 프레임 구조별로 서로 정수배의 관계를 갖도록 함으로서, 높은 확장성을 제공한다. 그리고 프레임 구조와 무관한 기준 시간 단위를 나타내기 위해 1ms의 고정된 길이의 서브프레임이 정의될 수 있다.

상기 프레임 구조는 다양한 시나리오에 대응시켜 적용할 수 있다. 셀 크기 관점에서는, CP 길이가 길수록 큰 셀을 지원 가능하므로, 상기 프레임 구조 A가 상기 프레임 구조 B 대비 상대적으로 큰 셀을 지원할 수 있다. 동작 주파수 대역 관점에서는, 서브캐리어 간격이 클수록 고주파 대역의 phase noise 복구에 유리하므로, 상기 프레임 구조 B가 상기 프레임 구조 A 대비 상대적으로 높은 동작 주파수를 지원할 수 있다. 서비스 관점에서는, URLLC 와 같이 초저지연 서비스를 지원하기에는 스케줄링의 기본 시간 단위인 슬롯 길이가 짧을수록 유리하므로, 상기 프레임 구조 B가 상기 프레임 구조 A 대비 상대적으로 URLLC 서비스에 적합할 수 있다.

이하, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 상향링크(uplink, UL)는 단말이 기지국으로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 의미하고, 하향링크(downlink, DL)는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 의미할 수 있다.

단말이 최초로 시스템에 접속하는 초기 접속 (initial access) 단계에서, 단말은 셀 탐색(cell search)을 통해 기지국이 전송한 동기신호 (synchronization signal)로부터 하향링크 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 셀 식별자(cell ID)를 획득할 수 있다. 그리고 단말은 획득한 셀 ID를 사용하여 PBCH (Physical Broadcast Channel)를 수신하고, PBCH로부터 필수 시스템 정보인 MIB (Master Information Block)를 획득할 수 있다. 추가적으로 단말은 기지국이 전송하는 시스템 정보 (System Information Block, SIB) 를 수신하여 셀 공통의 송수신 관련 제어 정보를 획득할 수 있다. 상기 셀 공통의 송수신 관련 제어 정보는 랜덤 액세스 관련 제어 정보, 페이징 관련 제어 정보, 각종 물리 채널에 대한 공통 제어 정보 등을 포함할 수 있다.

동기 신호 (synchronization signal)는 셀 탐색의 기준이 되는 신호로서, 주파수 밴드 별로, phase noise 등과 같은 채널 환경에 적합하도록 서브캐리어 간격이 적용될 수 있다. 데이터 채널 또는 제어 채널의 경우, 상술된 바와 같이 다양한 서비스를 지원하기 위해서, 서비스 타입에 따라 서브캐리어 간격이 다르게 적용될 수 있다.

도 2는 동기 신호의 시간 영역 매핑 구조 및 빔 스위핑 동작의 일례를 도시한다.

설명을 위해 다음의 구성요소들이 정의될 수 있다

- PSS (Primary Synchronization Signal): DL 시간/주파수 동기의 기준이 되는 신호로 셀 ID 일부 정보를 제공한다.

- SSS (Secondary Synchronization Signal): DL 시간/주파수 동기의 기준이 되고 셀 ID 나머지 일부 정보를 제공한다. 추가적으로 PBCH의 복조를 위한 기준 신호 (Reference Signal) 역할을 할 수 있다.

- PBCH (Physical Broadcast Channel): 단말의 데이터 채널 및 제어 채널 송수신에 필요한 필수 시스템 정보인 MIB (Master Information Block)를 제공한다. 상기 필수 시스템 정보는 제어 채널의 무선 자원 매핑 정보를 나타내는 탐색공간 (search space) 관련 제어 정보, 시스템 정보를 전송하는 별도의 데이터 채널에 대한 스케줄링 제어 정보, 타이밍 기준이 되는 프레임 단위 인덱스인 SFN (System Frame Number) 등의 정보 등을 포함할 수 있다.

- SS/PBCH 블록 (Synchronization Signal/PBCH Block or SSB): SS/PBCH 블록은 N 개의 OFDM 심볼로 구성되며 PSS, SSS, PBCH 등의 조합으로 이뤄진다. 빔 스위핑 기술이 적용되는 시스템의 경우, SS/PBCH 블록은 빔 스위핑이 적용되는 최소 단위이다. 5G 시스템에서 N = 4 일 수 있다. 기지국은 최대 L 개의 SS/PBCH 블록을 전송할 수 있고, 상기 L 개의 SS/PBCH 블록은 하프 프레임 (0.5ms) 내에 매핑된다. 그리고 상기 L 개의 SS/PBCH 블록은 소정의 주기 P 단위로 주기적으로 반복된다. 상기 주기 P는 기지국이 시그널링을 통해 단말에게 알려줄 수 있다. 만약 상기 주기 P에 대한 별도 시그널링이 없을 경우, 단말은 미리 약속된 디폴트 값을 적용한다. 각각의 SS/PBCH 블록은 0 부터 최대 L-1 까지의 SS/PBCH 블록 인덱스를 갖게 되고, SS/PBCH 검출을 통해 단말이 SS/PBCH 블록 인덱스를 알 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 2는 시간의 흐름에 따라 SS/PBCH 블록 단위로 빔 스위핑이 적용되는 일례를 나타낸다. 도 2의 예에서, 단말1 (205)의 경우 t1 시점(201)에 SS/PBCH 블록#0 에 적용된 빔포밍 의해 #d0 (203) 방향으로 방사된 빔을 이용해 SS/PBCH 블록을 수신한다. 그리고 단말2 (206)는 t2 시점(202)에 SS/PBCH 블록#4 에 적용된 빔포밍에 의해 #d4 (204) 방향으로 방사된 빔을 이용해 SS/PBCH 블록을 수신한다. 단말은 기지국으로부터 단말이 위치한 방향으로 방사되는 빔을 통해 최적의 동기신호를 획득할 수 있다. 예컨데, 단말1 (205)은 단말1의 위치와 동떨어진 #d4 방향으로 방사되는 빔을 통한 SS/PBCH 블록으로부터는 시간/주파수 동기화 및 필수 시스템 정보를 획득하는 것이 어려울 수 있다.

상기 초기 접속 절차 이외에도, 단말은 현재 셀의 라디오 링크 품질 (radio link quality)이 일정 수준 이상 유지되는지 판단하기 위해서도 SS/PBCH 블록을 수신할 수 있다. 또한 단말이 현재 셀에서 인접 셀로 접속을 이동하는 핸드오버(handover) 절차에서 단말은 인접 셀의 라디오 링크 품질을 판단하고 인접 셀의 시간/주파수 동기를 획득하기 위해 인접 셀의 SS/PBCH 블록을 수신할 수 있다.

초기 접속 (initial access) 절차를 통해 단말이 기지국으로부터 MIB 및 시스템 정보를 획득한 후, 단말은 기지국과의 링크를 접속상태 (connected state 또는 RRC_CONNECTED state)로 전환하기 위해 랜덤 액세스 (random access) 절차를 수행할 수 있다. 랜덤 액세스 절차를 완료하면 단말은 connected 상태로 전환되고, 기지국과 단말 사이에 일대일 통신이 가능하게 된다. 이하 도 3을 참조하여 랜덤 액세스 절차를 상세히 설명한다.

도 3은 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.

도 3을 참조하면, 랜덤 액세스 절차의 제1 단계(310)로서 단말은 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 기지국으로 전송한다. 랜덤 액세스 절차상 단말의 최초 전송 메시지인 랜덤 액세스 프리앰블은 message 1 이라고 지칭될 수 있다. 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블로부터 단말과 기지국 사이의 전송 지연 값을 측정하고, 상향링크 동기를 맞출 수 있다. 이때 단말은 사전에 시스템 정보에 의해 주어진 랜덤 액세스 프리앰블 세트 내에서 어떤 랜덤 액세스 프리앰블을 사용할지 임의로 선택할 수 있다. 그리고 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력은 단말이 측정한 기지국과 단말 사이의 경로손실(pathloss)에 따라 결정될 수 있다. 또한 단말은 기지국으로부터 수신한 동기신호로부터 랜덤 액세스 프리앰블의 송신 빔 방향을 결정해서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.

제2 단계(320)에서 기지국은 제1 단계(310)에서 수신한 랜덤 액세스 프리앰블로부터 측정한 전송 지연 값을 기반으로 단말에게 상향링크 전송 타이밍 조절 명령을 전송한다. 또한 기지국은 스케줄링 정보로서 단말이 사용할 상향링크 자원 및 전력제어 명령을 전송할 수 있다. 상기 스케줄링 정보에 단말의 상향링크 송신 빔에 대한 제어 정보가 포함될 수 있다.

만약 단말이 제2 단계(320)에서 message 3 에 대한 스케줄링 정보인 랜덤 액세스 응답 (Random Access Response, RAR)(또는, message 2)을 기지국으로부터 소정의 시간 이내에 수신하지 못하면, 제1 단계(310)를 다시 진행할 수 있다. 만약 상기 제1 단계(310)를 다시 진행하는 경우, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 소정의 스텝만큼 증가 시켜서 전송함으로써 (power ramping), 기지국의 랜덤 액세스 프리앰블 수신확률을 높일 수 있다.

제3 단계(330)에서 단말은 기지국에게 자신의 단말 아이디를 포함한 상향링크 데이터(message 3)를 제2 단계(320)에서 할당 받은 상향링크 자원을 사용해 상향링크 데이터 채널 (Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)을 통해 전송한다. Message 3 를 전송하기 위한 상향링크 데이터 채널의 전송 타이밍은 제2 단계(320)에서 기지국으로부터 수신한 타이밍 제어 명령을 따를 수 있다. 그리고 Message 3 를 전송하기 위한 상향링크 데이터 채널의 전송 전력은 제2 단계(320)에서 기지국으로부터 수신한 전력 제어 명령과 랜덤 액세스 프리앰블의 파워램핑 값을 고려해서 결정될 수 있다. Message 3 를 전송하기 위한 상향링크 데이터 채널은 단말이 랜덤 액세스 프리앰블 전송 이후, 단말이 기지국으로 전송하는 최초의 상향링크 데이터 신호를 의미할 수 있다.

제4 단계(340)에서 기지국은 단말이 다른 단말과 충돌 없이 랜덤 액세스를 수행한 것으로 판단되면, 제3 단계(330)에서 상향링크 데이터를 전송한 단말의 아이디를 포함하는 데이터(message 4)를 해당 단말에게 전송한다. 단말은 기지국으로부터 제4 단계(340)에서 기지국이 전송한 신호가 수신되면, 랜덤 액세스가 성공한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 단말은 상기 message 4 에 대한 성공적인 수신 여부를 나타내는 HARQ-ACK 정보를 상향링크 제어 채널 (Physical Uplink Control Channel, PUCCH)을 통해서 기지국으로 전송할 수 있다.

만일 단말이 제3 단계(330)에서 전송한 데이터와 다른 단말의 데이터가 서로 충돌하여 기지국이 단말로부터의 데이터 신호 수신에 실패하면, 기지국은 단말에게 더 이상의 데이터 전송을 하지 않을 수 있다. 이에 단말은 일정 시간 이내에 기지국으로부터 제4 단계(340)에서 전송되는 데이터 수신을 하지 못하면, 랜덤 액세스 절차 실패로 판단하고, 제 1 단계(310)부터 다시 시작할 수 있다.

랜덤 액세스 절차를 성공적으로 완료하면 단말은 connected 상태로 전환되고, 기지국과 단말 사이에 일대일 통신이 가능하게 된다. 기지국은 connected 상태의 단말에게 UE capability 정보를 보고받아, 해당 단말의 UE capability 정보를 참조하여 스케줄링을 조절할 수 있다. 단말은 상기 UE capability 정보를 통해, 단말 자신이 소정의 기능을 지원하는지 여부, 단말이 지원하는 기능의 최대 허용 값 등을 기지국에게 알려줄 수 있다. 따라서, 각각의 단말이 기지국으로 보고하는 상기 UE capability 정보는 단말 별로 서로 다른 값이 될 수 있다.

일례로, 단말은 상기 UE capability 정보로서 다음 제어 정보의 적어도 일부를 포함하는 UE capability 정보를 기지국으로 보고할 수 있다.

- 단말이 지원하는 주파수 밴드 관련 제어 정보

- 단말이 지원하는 채널 대역폭 관련 제어 정보

- 단말이 지원하는 최대 변조 방식 관련 제어 정보

- 단말이 지원하는 최대 빔 개수 관련 제어 정보

- 단말이 지원하는 최대 레이어 개수 관련 제어 정보

- 단말이 지원하는 CSI 리포팅 관련 제어 정보

- 단말이 주파수 호핑을 지원하는지에 대한 제어 정보

- 반송파 묶음 (Carrier aggregation, CA) 지원 시, 대역폭관련 제어 정보

- 반송파 묶음 지원 시, cross carrier scheduling 을 지원하는지에 대한 제어 정보

도 4는 단말이 기지국에게 단말 능력(UE capability) 정보를 보고하는 절차의 일례를 도시한다.

도 4를 참고하면, 410 단계에서 기지국(402)은 단말(401)에게 UE capability 정보 요청 메시지를 전송할 수 있다. 기지국의 UE capability 정보 요청에 따라 단말은, 420 단계에서 기지국에게 UE capability 정보를 전송한다.

이하 기지국이 단말에게 하향링크 데이터를 전송하거나, 단말의 상향링크 데이터 전송을 지시하는 스케줄링 방법을 설명한다.

하향링크 제어 정보 (Downlink Control Information, DCI)는 기지국이 하향링크를 통해 단말에게 전송하는 제어 정보로서, 소정의 단말에 대한 하향링크 데이터 스케줄링 정보 또는 상향링크 데이터 스케줄링 정보를 포함할 수 있다. 일반적으로 기지국은 DCI를 단말별로 독립적으로 채널코딩 한 후, 하향링크 물리제어 채널인 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 를 통해 각각의 단말에게 전송할 수 있다.

기지국은 스케줄링하고자 하는 단말에 대해, 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (Downlink assignment) 인지, 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보 (Uplink grant) 인지 여부, 전력제어 용 DCI 인지 여부 등의 목적에 따라 소정의 정해진 DCI 포맷을 적용하여 운용할 수 있다.

기지국은 하향링크 데이터를 하향링크 데이터 전송용 물리채널인 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) 를 통해 단말에게 전송할 수 있다. PDSCH의 시간 및 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식, HARQ 관련 제어 정보, 전력제어 정보 등의 스케줄링 정보는, PDCCH 를 통해 전송되는 DCI 중 하향링크 데이터 스케줄링 정보와 관련된 DCI를 통해 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.

단말은 상향링크 데이터를 상향링크 데이터 전송용 물리채널인 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 를 통해 기지국으로 전송할 수 있다. PUSCH의 시간 및 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식, HARQ 관련 제어 정보, 전력 제어 정보 등의 스케줄링 정보는 PDCCH 를 통해 전송되는 DCI 중 상향링크 데이터 스케줄링 정보와 관련된 DCI를 통해 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.

PDCCH 가 매핑되는 시간-주파수 자원은 제어 자원 세트(Control Resource Set, CORESET) 라고 부른다. CORESET은 주파수 영역에서 단말이 지원하는 대역폭의 전체 또는 일부 주파수 자원에 설정될 수 있다. 시간 영역에서는 하나 또는 복수 개의 OFDM 심볼로 설정될 수 있고, 이는 CORESET 길이 (Control Resource Set Duration)로 정의될 수 있다. 기지국은 단말에게 하나 또는 복수개의 CORESET 을 상위 계층 시그널링(예컨대 시스템 정보(System Information), MIB(Master Information Block), RRC(Radio Resource Control) 시그널링)을 통해 설정할 수 있다. 단말에게 CORESET 를 설정한다는 것은 CORESET 식별자(Identity), CORESET의 주파수 위치, CORESET의 심볼 길이 등의 정보를 제공하는 것을 의미할 수 있다. CORESET 를 설정하기 위해 기지국이 단말에게 제공하는 정보들은 <표 4>에 포함된 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

ControlResourceSet ::= SEQUENCE {
controlResourceSetId ControlResourceSetId,
(CORESET 식별자)
frequencyDomainResources BIT STRING (SIZE (45)),
(주파수영역 자원)
duration INTEGER (1..maxCoReSetDuration),
(CORESET 길이)
cce-REG-MappingType CHOICE {
(CCE-to-REG 매핑 타입)
interleaved SEQUENCE {
reg-BundleSize ENUMERATED {n2, n3, n6},
(REG 번들 크기)
interleaverSize ENUMERATED {n2, n3, n6},
(인터리버 크기)
shiftIndex INTEGER(0..maxNrofPhysicalResourceBlocks-1) OPTIONAL -- Need S
(인터리버 시프트)
},
nonInterleaved NULL
},
precoderGranularity ENUMERATED {sameAsREG-bundle, allContiguousRBs},
(프리코딩 단위)
tci-StatesPDCCH-ToAddList SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofTCI-StatesPDCCH)) OF TCI-StateId OPTIONAL, -- Cond NotSIB1-initialBWP
(QCL 설정 정보)
tci-StatesPDCCH-ToReleaseList SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofTCI-StatesPDCCH)) OF TCI-StateId OPTIONAL, -- Cond NotSIB1-initialBWP
(QCL 설정 정보)
tci-PresentInDCI ENUMERATED {enabled} OPTIONAL, -- Need S
(DCI 내 QCL 지시자 설정 정보)
pdcch-DMRS-ScramblingID INTEGER (0..65535) OPTIONAL, -- Need S
(PDCCH DMRS 스크램블링 식별자)

}

CORESET는 주파수 영역에서 RB들로 구성될 수 있고, 시간 영역에서 ∈{1,2,3} 심볼로 구성될 수 있다. NR PDCCH는 하나 또는 복수개의 CCE (Control Channel Element) 로 구성될 수 있다. 하나의 CCE는 6개의 REG (Resource Element Group)로 구성될 수 있고, REG는 1 OFDM 심볼 동안의 1 RB로 정의될 수 있다. 하나의 CORESET 내에서 REG는 CORESET의 첫 번째 OFDM 심볼, 가장 낮은 RB에서부터 REG 인덱스 0을 시작으로 시간-우선(Time-First) 순서로 인덱스가 매겨질 수 있다.

PDCCH에 대한 전송 방법으로 인터리빙 (Interleaved) 방식과 비인터리빙 (non-interleaved) 방식이 지원될 수 있다. 기지국은 단말에게 각 CORESET 별로 인터리빙 또는 비인터리빙 전송의 여부를 상위 계층 시그널링을 통해 설정해 줄 수 있다. 인터리빙은 REG 번들 단위로 수행될 수 있다. REG 번들이란 하나 또는 다수개의 REG의 집합으로 정의될 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정 받은 인터리빙 또는 비인터리빙 전송 여부에 기반하여 해당 CORESET 에서의 CCE-to-REG 매핑 방식을 하기의 <표 5>와 같은 방식으로 결정할 수 있다.

기지국은 PDCCH 가 슬롯 내에서 어느 심볼에 매핑되는지, 전송 주기 등의 설정 정보를 단말에게 시그널링을 통해 알려줄 수 있다.

PDCCH의 탐색공간 (search space)에 대해 설명하면 다음과 같다. PDCCH를 전송하는데 필요한 CCE의 개수는 집성 레벨 (Aggregation Level, AL)에 따라 1, 2, 4, 8, 16개가 될 수 있으며, 서로 다른 CCE 개수는 하향링크 제어 채널의 링크 적응(link adaptation)을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, AL=L일 경우, 하나의 하향링크 제어 채널이 L 개의 CCE를 통해 전송될 수 있다. 단말은 하향링크 제어 채널에 대한 정보를 모르는 상태에서 신호를 검출하는 블라인드 디코딩 (blinde decoding)을 수행하는데, 이를 위해 CCE들의 집합을 나타내는 탐색공간(search space)이 정의될 수 있다. 탐색공간은 주어진 집성 레벨 상에서 단말이 디코딩을 시도해야 하는 CCE들로 이루어진 하향링크 제어 채널 후보군(Candidate)들의 집합이며, 1, 2, 4, 8, 16 개의 CCE로 하나의 묶음을 만드는 여러 가지 집성 레벨이 있으므로 단말은 복수개의 탐색공간을 가질 수 있다. 탐색공간 세트(Search Space Set)는 설정된 모든 집성 레벨에서의 탐색공간들의 집합으로 정의될 수 있다.

탐색공간은 공통 탐색공간(Common Search Space, CSS)과 단말-특정 탐색공간 (UE-specific Search Space, USS)으로 분류될 수 있다. 일정 그룹의 단말들 또는 모든 단말들이 시스템 정보(System Information Blcok, SIB)에 대한 동적인 스케줄링이나 페이징 메시지와 같은 셀 공통의 제어 정보를 수신하기 위해 PDCCH의 공통 탐색공간을 조사할 수 있다. 예를 들어, 단말은 시스템 정보 수신을 위한 PDSCH의 스케줄링 할당 정보를 PDCCH의 공통 탐색공간을 조사함으로써 수신할 수 있다. 공통 탐색공간의 경우, 일정 그룹의 단말들 또는 모든 단말들이 PDCCH를 수신해야 하므로, 미리 약속된 CCE의 집합으로써 정의될 수 있다. 단말-특정적인 PDSCH 또는 PUSCH에 대한 스케줄링 할당 정보는 단말이 PDCCH의 단말-특정 탐색공간을 조사함으로써 수신할 수 있다. 단말-특정 탐색공간은 단말의 ID (Identity) 및 다양한 시스템 파라미터의 함수로 단말-특정적으로 정의될 수 있다.

기지국은 PDCCH의 탐색공간에 대한 설정 정보를 상위 계층 시그널링 (예컨대, SIB, MIB, RRC 시그널링)을 통해 단말에게 설정할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 각 집성 레벨 L에서의 PDCCH 후보군 수, 탐색공간에 대한 모니터링 주기, 탐색공간에 대한 슬롯 내 심볼 단위의 모니터링 occasion, 탐색공간 타입(공통 탐색공간 또는 단말-특정 탐색공간), 해당 탐색공간에서 모니터링 하고자 하는 DCI 포맷과 RNTI의 조합, 탐색공간을 모니터링 하고자 하는 CORESET 인덱스 등을 단말에게 설정할 수 있다. 예를 들면, PDCCH에 대한 탐색공간에 대한 파라미터는 하기의 <표 6>과 같은 정보들을 포함할 수 있다.

설정 정보에 따라 기지국은 단말에게 하나 또는 복수 개의 탐색공간 세트를 설정할 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 기지국은 단말에게 탐색공간 세트 1과 탐색공간 세트 2를 설정할 수 있다. 탐색공간 세트 1에서는 단말이 X-RNTI로 스크램블링된 DCI 포맷 A를 공통 탐색공간에서 모니터링 하도록 설정될 수 있고, 탐색공간 세트 2에서는 단말이 Y-RNTI로 스크램블링된 DCI 포맷 B를 단말-특정 탐색공간에서 모니터링 하도록 설정될 수 있다.

설정 정보에 따르면, 공통 탐색공간 또는 단말-특정 탐색공간에 하나 또는 복수 개의 탐색공간 세트가 존재할 수 있다. 예를 들어 탐색공간 세트#1과 탐색공간 세트#2가 공통 탐색공간으로 설정될 수 있고, 탐색공간 세트#3과 탐색공간 세트#4가 단말-특정 탐색공간으로 설정될 수 있다.

공통 탐색공간에서 단말은 다음의 DCI 포맷과 RNTI의 조합을 모니터링 할 수 있다. 물론 다음 예시에 제한되지 않는다.

- DCI format 0_0/1_0 with CRC scrambled by C-RNTI, CS-RNTI, SP-CSI-RNTI, RA-RNTI, TC-RNTI, P-RNTI, SI-RNTI

- DCI format 2_0 with CRC scrambled by SFI-RNTI

- DCI format 2_1 with CRC scrambled by INT-RNTI

- DCI format 2_2 with CRC scrambled by TPC-PUSCH-RNTI, TPC-PUCCH-RNTI

- DCI format 2_3 with CRC scrambled by TPC-SRS-RNTI

단말-특정 탐색공간에서 단말은 다음의 DCI 포맷과 RNTI의 조합을 모니터링 할 수 있다. 물론 다음 예시에 제한되지 않는다.

- DCI format 0_0/1_0 with CRC scrambled by C-RNTI, CS-RNTI, TC-RNTI

- DCI format 1_0/1_1 with CRC scrambled by C-RNTI, CS-RNTI, TC-RNTI

상기 RNTI들은 다음의 정의 및 용도를 따를 수 있다.

C-RNTI (Cell RNTI): 단말-특정 PDSCH 또는 PUSCH 스케줄링 용도

TC-RNTI (Temporary Cell RNTI): 단말-특정 PDSCH 스케줄링 용도

CS-RNTI(Configured Scheduling RNTI): 준정적으로 (semi-static) 설정된 단말-특정 PDSCH 스케줄링 용도

RA-RNTI (Random Access RNTI): 랜덤 엑세스 단계에서 PDSCH 스케줄링 용도

P-RNTI (Paging RNTI): 페이징이 전송되는 PDSCH 스케줄링 용도

SI-RNTI (System Information RNTI): 시스템 정보가 전송되는 PDSCH 스케줄링 용도

INT-RNTI (Interruption RNTI): PDSCH에 대한 pucturing 여부를 알려주기 위한 용도

TPC-PUSCH-RNTI (Transmit Power Control for PUSCH RNTI): PUSCH에 대한 전력 조절 명령 지시 용도

TPC-PUCCH-RNTI (Transmit Power Control for PUCCH RNTI): PUCCH에 대한 전력 조절 명령 지시 용도

TPC-SRS-RNTI (Transmit Power Control for SRS RNTI): SRS에 대한 전력 조절 명령 지시 용도

상술한 DCI 포맷들은 하기의 <표 7>과 같은 정의를 따를 수 있다.

DCI format	Usage
0_0	Scheduling of PUSCH in one cell
0_1	Scheduling of PUSCH in one cell
1_0	Scheduling of PDSCH in one cell
1_1	Scheduling of PDSCH in one cell
2_0	Notifying a group of UEs of the slot format
2_1	Notifying a group of UEs of the PRB(s) and OFDM symbol(s) where UE may assume no transmission is intended for the UE
2_2	Transmission of TPC commands for PUCCH and PUSCH
2_3	Transmission of a group of TPC commands for SRS transmissions by one or more UEs

CORESET p, 탐색공간 세트 s에서 집성 레벨 L의 탐색공간은 하기의 수학식과 같이 표현할 수 있다.

- L: 집성 레벨

- n_CI: 캐리어(Carrier) 인덱스

- N_CCE,p: 제어자원세트 p 내에 존재하는 총 CCE 개수

- n^μ _s,f: 슬롯 인덱스

- M^(L) _p,s,max: 집성 레벨 L의 PDCCH 후보군 수

- m_snCI= 0, ..., M^(L) _p,s,max -1: 집성 레벨 L의 PDCCH 후보군 인덱스

- i = 0, ..., L-1

-

- n_RNTI : 단말 식별자

값은 공통 탐색공간의 경우 0에 해당할 수 있다.

값은 단말-특정 탐색공간의 경우, 단말의 ID (C-RNTI 또는 기지국이 단말에게 설정해준 ID)과 시간 인덱스에 따라 변하는 값에 해당할 수 있다.

초고속 데이터 서비스를 지원하기 위한 방안으로, 다수의 송수신 안테나를 사용한 공간 다중화 (Spatial multiplexing) 방법을 통해 데이터 레이트를 높일 수 있다. 일반적으로 기지국 또는 단말에 구비되는 송신 안테나 개수에 비례하여 필요한 파워앰프 (Power amplifier, PA) 개수도 증가한다. 기지국과 단말의 최대출력은 파워앰프 특성에 좌우되며, 일반적으로 기지국 최대출력은 기지국이 커버하는 셀 크기에 따라 달라진다. 보통 최대출력은 dBm 단위로 표시한다. 단말의 최대출력은 보통 23dBm 또는 26dBm 이다.

상용 5G 기지국의 일례로, 기지국은 3.5GHz 주파수 대역에서 64 개의 송신 안테나와 그에 상응하는 64개의 파워앰프를 구비하고 100MHz 대역폭으로 동작할 수 있다. 결국 파워앰프의 출력과 파워앰프의 동작 시간에 비례하여 기지국의 에너지 소모량이 커지게 된다. LTE 기지국과 비교하면, 5G 기지국은 동작 주파수 대역이 상대적으로 높아서 넓은 대역폭과 많은 송신 안테나를 구비하는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라 곧 데이터 레이트를 높이는 효과가 있는 반면에, 기지국 에너지 소모량이 커지는 비용이 발생한다. 따라서 이동통신 네트워크를 구성하는 기지국이 많으면 많을수록 그에 비례하여 전체 이동통신 네트워크의 에너지 소모가 커진다.

상술한 바와 같이, 기지국의 에너지 소모는 파워앰프 동작에 의해 크게 좌우된다. 파워앰프는 기지국 전송 동작에 관여하므로, 기지국의 하향링크 (DL) 전송 동작이 기지국의 에너지 소모와 높은 관련이 있다. 상대적으로 기지국의 상향링크 (UL) 수신 동작은 기지국의 에너지 소모에서 차지하는 비중이 높지 않다. 기지국이 하향링크로 전송하는 물리채널 (Physical channel) 과 물리신호 (Physical signal)는 다음과 같다.

- PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): 하나 또는 다수의 단말에게 전송할 데이터를 포함하는 하향링크 데이터채널

- PDCCH (Physical Downlink Control Channel): PDSCH 와 PUSCH (Physical Uplink Control Channel) 에 대한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 제어채널. 또는 스케줄링 하고자 하는 PDSCH 나 PUSCH 없이 PDCCH 단독으로 슬롯 포맷, 전력 제어 명령 등의 제어 정보를 전송할 수 있다. 상기 스케줄링 정보는 PDSCH 또는 PUSCH 가 매핑되는 자원정보, HARQ 관련 정보, 전력제어 정보 등을 포함한다.

- PBCH (Physical Broadcast Channel): 단말의 데이터 채널 및 제어 채널 송수신에 필요한 필수 시스템 정보인 MIB (Master Information Block)를 제공하는 하향링크 방송 채널.

- SSS (Secondary Synchronization Signal): DL 시간 및/또는 주파수 (이하 시간/주파수) 동기의 기준이 되고 셀 ID 나머지 일부 정보를 제공하는 신호.

- DM-RS (Demodulation Reference Signal): PDSCH, PDCCH, PBCH 각각에 대한 단말의 채널추정을 위한 기준 신호

- CSI-RS (Channel-state Information Reference Signal): 단말의 하향링크 채널상태 측정의 기준이 되는 하향링크 신호

- PT-RS (Phase-tracking Reference Signal): phase tracking 을 위한 하향링크 신호

기지국 에너지 절감 관점에서, 기지국이 하향링크 송신 동작을 멈추게 되면 이에 따른 파워앰프 동작의 중지로 인한 기지국 에너지 절감 효과를 높일 수 있다. 파워앰프 뿐만 아니라 베이스밴드 (Baseband) 장치 등 나머지 기지국 장치의 동작도 줄어들어 추가적인 에너지 절감이 가능하다. 마찬가지로, 비록 기지국의 전체 에너지 소모에서 차지하는 비중이 상대적으로 작은 상향링크 수신 동작일지라도, 상향링크 수신 동작을 중지할 수 있다면 추가적인 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.

기지국의 하향링크 송신 동작은 기본적으로 하향링크 트래픽의 양에 좌우된다. 예를 들어, 하향링크로 단말에게 전송할 데이터가 없다면 기지국은 PDSCH 와 PDSCH 를 스케줄링하기 위한 PDCCH 를 전송할 필요가 없다. 또는 상기 데이터가 전송 지연에 민감하지 않는 등의 이유로 잠시 전송을 유예할 수 있다면, 기지국은 PDSCH 또는/및 PDCCH 전송을 하지 않을 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 이와 같이 데이터 트래픽과 연관한 PDSCH 또는/및 PDCCH 전송을 하지 않거나 또는 적절히 조절함으로써 기지국 에너지 소모를 줄이는 방법을 '기지국 에너지 절감 방법 1-1' 이라 부른다.

이에 반해, PSS, SSS, PBCH, CSI-RS 등의 물리채널 및 물리신호는 단말에 대한 데이터 전송과는 무관하게 소정의 약속된 주기로 반복적으로 전송되는 특징이 있다. 따라서 단말은 비록 데이터 수신을 하지 않더라도, 하향링크 시간/주파수 동기, 하향링크 채널 상태, 라디오 링크 품질 등을 계속해서 업데이트 할 수 있다. 즉, 상기 PSS, SSS, PBCH, CSI-RS는 하향링크 데이터 트래픽과 무관하게 필수적으로 하향링크로의 전송이 필요하고, 이에 따른 기지국 에너지 소모를 유발한다. 따라서, 데이터 트래픽과 무관한 (또는 관련성이 낮은) 상기 신호의 전송이 덜 빈번하게 발생하도록 조절함으로써 기지국 에너지 절감을 이룰 수 있다 (이하, '기지국 에너지 절감 방법 1-2'라 부른다).

상기 '기지국 에너지 절감 방법 1-1' 또는 '기지국 에너지 절감 방법 1-2'를 통해 기지국이 하향링크 전송을 하지 않는 시간 구간 동안, 기지국의 파워앰프의 동작과 관련 RF 장치, 베이스밴드 장치 등의 동작을 중지 또는 최소화함으로써 기지국의 에너지 절감 효과를 최대화 할 수 있다.

다른 방법으로, 기지국의 안테나 또는 파워앰프의 일부를 끔으로써 (switch-off), 기지국의 에너지 소모를 절감할 수 있다 (이하 '기지국 에너지 절감 방법 2'). 이 경우, 기지국의 에너지 절감 효과에 대한 반작용으로서, 셀 커버리지의 감소 또는 처리량(throughput) 감소 등의 역효과가 수반될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 3.5GHz 주파수 대역에서 64 개의 송신 안테나와 그에 상응하는 64개의 파워앰프를 구비하고 100MHz 대역폭으로 동작하는 기지국이, 기지국 에너지 절감을 위해서 소정의 시간 구간 동안 4개의 송신 안테나와 4개의 파워앰프만 활성화시키고 나머지는 스위치오프 시키는 경우, 해당 시간 구간 동안 기지국 에너지 소모는 약 1/16 (=4/64) 로 줄어들겠지만, 최대 전송 전력의 감소와 빔포밍 이득의 감소로 인해 기존 64개의 안테나 및 파워앰프를 가정했을 때의 셀 커버리지와 throughput 을 달성하기 어렵게 된다.

이하 설명에서, 일반적인 기지국 동작과 구분하기 위해 기지국 에너지 절감을 위한 동작을 적용하는 기지국 모드를 기지국 에너지 세이빙 모드 (Energy saving mode, ES mode) 라고 칭하고, 일반적인 기지국 동작을 적용하는 기지국 모드를 기지국 일반 모드 (Normal mode) 라고 칭한다.

초고속 데이터 서비스를 지원하기 위한 또 다른 방안으로, 5G 시스템에서 수십 내지 수백 MHz, 또는 수 GHz의 초광대역폭의 신호 송수신을 지원할 수 있다. 상기 초광대역폭의 신호 송수신은 단일 구성 반송파 (component carrier, CC) 를 통해 지원되거나, 또는 여러 개의 구성 반송파들을 결합하는 반송파 묶음 (Carrier aggregation, CA) 기술을 통해 지원할 수 있다. 반송파 묶음 기술은 이동통신 사업자가 초고속 데이터 서비스를 제공하기에 충분한 대역폭의 주파수를 단일 구성 반송파로 확보하지 못한 경우, 상대적으로 대역폭 크기가 작은 각각의 구성 반송파들을 결합하여 주파수 대역폭의 총합을 키우고 결과적으로 초고속 데이터 서비스를 가능하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이 5G 시스템이 활용하는 주파수 대역은 수백 MHz 부터 수십 GHz 에 이르기까지 광범위하다.

도 5는 주파수 대역, 커버리지, 대역폭의 상호 연관 관계를 도시한다.는

일반적으로 주파수 대역이 낮을 수록 상대적으로 적은 경로 손실 (pathloss)로 인해 커버리지가 크고, 주파수 대역이 클수록 상대적으로 높은 경로 손실로 인해 커버리지가 작아진다. 저주파수 대역에서는 이동통신용으로 활용 가능한 주파수가 상대적으로 적고 대역폭이 작은 반면에, 고주파수 대역은 광대역폭 주파수 확보가 상대적으로 용이하여 초고속 데이터 서비스에 적합한 특징이 있다. 이동통신 시스템이 진화할수록 새로운 주파수 대역을 발굴하여 활용하고자 하는 노력을 하고있다. 예를 들어, 아직 초기 논의 단계이긴 하지만, 차세대 이동통신 시스템인 6G (6^thgeneration) 이동통신 시스템에서는 THz (Terahertz, 10¹² Hz) 대역을 후보 주파수 중 하나로 고려하고 있다. 일반적으로 이동통신 사업자는 여러 주파수 대역을 확보하여 사용자에게 이동통신 서비스를 제공한다. 예를 들면, 이동통신 사업자는 기존에 확보한 LTE 시스템용 주파수 대역과 새롭게 확보한 5G 시스템용 주파수 대역을 함께 결합하여 LTE 와 5G 를 결합한 시스템 운영을 할 수 있다. 다른 예로서, 이동통신 사업자는 5G 시스템용 주파수 대역을 여러 대역에 걸쳐 확보한 다음, 여러 대역의 주파수를 결합하여 5G CA 를 통한 이동통신 서비스 제공을 할 수 있다. 상술한 바와 같이 주파수 대역에 따라 커버리지, 대역폭 등의 특성이 달라지므로, 단일 주파수 대역에 의존한 이동통신 서비스보다는 여러 주파수 대역을 결합한 이동통신 서비스가 점점 활발해 지고 있는 추세이다.

이하 구체적인 실시 예를 통해 본 발명에서 제안하는 시스템 동작을 설명한다.

<제 1 실시 예>

제 1 실시 예는 주파수 사용 효율을 강화하기 위해 여러 대역의 주파수를 결합한 통신 시스템 구조를 설명한다. 상기 주파수는 주파수 영역에서 바로 인접할 수도 있고 또는 떨어져 있을 수도 있다.

도 6은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 일례를 도시한다.

이하 도 6을 참고하여 제 1 실시 예의 주요 개념을 설명한다. 도 6의 통신시스템은 주파수 F1 으로 동작하는 캐리어 (설명의 편의를 위해 이하 '액세스 캐리어 (access carrier)' 라고 부른다, 601) 와 주파수 F2 로 동작하는 캐리어 (이하 '데이터 캐리어 (data carrier), 602') 로 구성된다 (F1 < F2). F1 은 상대적으로 낮은 주파수 대역때문에, 커버리지에 유리하지만 대역폭 제약으로 고속 데이터 서비스를 제공하기에 제한이 따른다. F2는 상대적으로 높은 주파수 대역 때문에, 커버리지에 상대적인 약점이 있지만 상대적으로 넓은 대역폭으로 고속 데이터 서비스에 유리한 장점이 있다. 도 6 에 나타낸 원의 크기는 각 캐리어가 제공 가능한 커버리지 크기를 표시한다. 도 6의 예시에서, '액세스 캐리어'의 커버리지 내에 다수의 '데이터 캐리어' 가 공존하는 것을 나타낸다. '액세스 캐리어' 와 '데이터 캐리어'는 서로 유선 또는 무선으로 연결되어 원활한 협력이 가능하다. 제 1 실시 예를 적용하는 기지국과 단말은 F1 과 F2 에서의 동작을 지원하도록 한다. 따라서 제 1 실시 예를 통해 커버리지와 고속 데이터 서비스를 상황에 맞게 제공할 수 있다. 본 발명에서 기지국은 '액세스 캐리어' 와 '데이터 캐리어'를 결합한 형태가 될 수도 있고, 또는 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 각각 별도의 기지국으로 구현할 수 있다. 만약 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 하나의 기지국으로 구현할 경우, '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 각각 서로 다른 주파수를 사용하는 송수신 포인트 (TRP; Transmission Reception Point) 라고 부를 수 있다. ‘액세스 캐리어’는 ‘액세스 캐리어’에 대응하는 주파수 자원을 통해서 신호를 전송하는 기지국으로 구현할 수 있다. '데이터 캐리어’는 '데이터 캐리어’에 대응하는 주파수 자원을 통해서 신호를 전송하는 기지국으로 구현할 수 있다.

'액세스 캐리어'는 상술한 동기 신호, PBCH, 시스템 정보 등, 통신시스템의 필수 정보를 제공하는 역할을 하고, 단말의 상태와 무관하게 시스템 내의 모든 단말을 지원하기 위해 스위치온 (switch on) 상태를 유지한다. 스위치온 상태의 기지국은 송신블록과 수신블록의 전원을 켠 상태로 유지하고 통상적인 송수신 동작을 수행한다. 단말은 '액세스 캐리어'를 통해 초기 접속 (initial access) 동작을 수행한다. '데이터 캐리어'는 필요에 따라 스위치온 상태와 스위치오프 (switch off) 상태 사이를 전환한다. 스위치오프 상태에서는 기지국의 전원을 일부 또는 전부 끈 상태를 유지한다. 통상적으로 초기 접속을 완료한 connected 상태의 단말을 서비스하기 위해 '데이터 캐리어'가 스위치온되고, 만약 서비스할 단말이 없으면 스위치오프상태로 전환하여 불필요한 기지국 에너지 소모를 방지할 수 있다. '데이터 캐리어'는 상기 '액세스 캐리어' 와 달리 단말에게 제공하는 필수 정보의 전송을 생략하거나 또는 최소화함으로써 주파수 효율을 높일 수 있다.

제 1 실시 예를 초기접속 단계인지 여부에 따라 다음 시나리오로 분류해서 설명할 수 있다. 단말의 상태는 크게 접속상태 (connected state 또는 RRC_CONNECTED state) 와 유휴상태 (Idle state 또는 RRC_IDLE state) 로 분류할 수 있다. 단말의 전원을 켜면 기지국과 데이터 통신을 수행하기 위한 사전 준비단계로 단말은 기지국과 시간주파수 동기를 맞추고, 기지국으로부터 시스템정보를 획득하고, 랜덤 액세스 절차를 수행하는 등의 일련의 초기접속 (initial access) 절차를 거친다. 초기접속 단계의 단말 상태를 유휴상태라고 부른다. 상기 초기접속 단계를 완료하면 이제 단말은 접속상태로 전환하여 기지국과 일대일 데이터 송수신을 수행할 수 있게 된다.

도 7은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.

- 시나리오 1-1: 단말이 기지국과 초기접속을 수행하는 시나리오.

도 7 은 '액세스 캐리어' (701) 와 '데이터 캐리어' (710, 720, 730, 740, 750) 로 구성되는 시스템을 나타낸다. 현재 시스템 내에 접속상태의 단말이 없는 경우로, 상술한 바와 같이 '액세스 캐리어'는 단말의 상태와 무관하게 시스템 내의 모든 단말을 지원하기 위해 스위치온 상태를 유지한다. 그에 반해 '데이터 캐리어'는 스위치오프 상태를 유지하여 기지국 에너지 세이빙 효과를 기대한다. 유휴상태의 단말은 '액세스 캐리어'로부터 동기신호, 시스템 정보 등을 획득하고, 이를 바탕으로 '액세스 캐리어'와 랜덤 액세스 절차를 수행한다.

도 8은 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.

- 시나리오 1-2: 단말이 기지국과 초기접속을 수행하는 다른 시나리오.

도 8 은 '액세스 캐리어' (801) 와 '데이터 캐리어' (810, 820, 830, 840, 850) 로 구성되는 시스템을 나타낸다. 현재 시스템 내에 접속상태의 단말이 없는 경우로, 상술한 바와 같이 '액세스 캐리어'는 단말의 상태와 무관하게 시스템 내의 모든 단말을 지원하기 위해 스위치온 상태를 유지한다. 도 8의 경우, '데이터 캐리어' 중 일부는 (840, 850, 이하 '데이터 캐리어 set#1 이라 부른다) 송수신 동작 모두 스위치오프 상태를 유지하여 기지국 에너지 세이빙 효과를 기대한다. 다른 일부 '데이터 캐리어' (810, 820, 830, 이하 '데이터 캐리어 set#2 라 부른다)는 송신 동작은 스위치오프하되 수신 동작은 스위치온 함으로써 부분적인 기지국 에너지 세이빙 효과를 기대한다. 상기 시나리오 1-1 과 마찬가지로 유휴상태의 단말은 '액세스 캐리어'로부터 동기신호, 시스템 정보 등을 획득하고, 이를 바탕으로 랜덤 액세스 절차를 수행한다. 단, 상기 시나리오 1-1 과는 다르게, 랜덤 액세스 절차를 '액세스 캐리어' 또는 '데이터 캐리어 set#2'를 상대로 수행할 수 있다. 랜덤 액세스 절차동안 단말이 전송하는 상향링크 신호를 '액세스 캐리어' 또는 '데이터 캐리어 set#2' 가 수신할 수 있다.

도 9는 액세스 캐리어와 데이터 캐리어로 구성되는 통신 시스템의 동작 시나리오의 일례를 도시한다.

- 시나리오 2: 단말이 기지국과 통신을 수행하는 시나리오

초기접속 절차를 완료한 단말은 '데이터 캐리어'와 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다. 도 9의 경우 '데이터 캐리어' (910) 이 현재 접속상태의 단말을 서비스하기에 가장 적절한 기지국으로 판단되어, '데이터 캐리어' (910) 을 스위치온 상태로 전환하여 단말과 일대일 데이터 통신을 수행하는 것을 예시한다. 소정의 '데이터 캐리어'를 스위치온시키는 판단의 근거로, 단말과 해당 '데이터 캐리어' 사이의 채널 품질 상태가 소정의 임계값 A 를 초과하는지 여부, 단말이 필요로 하는 데이터 레이트가 소정의 임계값 B 를 초과하는 고속 데이터 서비스에 해당하는지 여부, 등을 포함할 수 있다. 상기 임계값 A 및 임계값 B 와 관련한 제어정보는 기지국이 단말에게 사전에 시그널링을 통해 설정할 수 있다. 그리고 상기 스위치온 조건을 충족시키지 못하는 '데이터 캐리어'는 스위치오프 상태로 남아 기지국 에너지 세이빙 효과를 기대한다. '액세스 캐리어'는 '데이터 캐리어'를 스위치온 시킬지 또는 스위치오프 시킬지 여부를 결정하고 시그널링을 통해 해당 '데이터 캐리어'에게 통보할 수 있다. 시나리오 2는 단말과 '액세스 캐리어' 사이의 동작과 관련하여 여러 변형이 가능하다.

예를 들어, 첫 번째 방법으로 일단 단말이 스위치온 상태의 '데이터 캐리어'와 데이터 통신을 수행하는 경우, 단말은 더 이상 '액세스 캐리어' 와의 데이터 통신은 수행하지 않는다. 즉, 임의의 순간 단말은 하나의 기지국과 데이터 통신을 수행한다. 다만 단말이 '액세스 캐리어'로부터 동기 신호를 수신하고 시스템 정보를 획득하는 등의 동작은 여전히 가능하다.

두 번째 방법은, 단말이 스위치온 상태의 '데이터 캐리어'와 데이터 통신을 수행하는 경우라 하더라도, 단말은 '액세스 캐리어' 와의 데이터 통신을 수행할 수 있다. 즉, 임의의 순간 단말은 '액세스 캐리어' 및 '데이터 캐리어'와 동시에 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이 경우, 단말은 '데이터 캐리어'와는 상대적으로 고속 데이터 송수신을 수행하고, '액세스 캐리어'와는 상대적으로 저속 데이터 송수신을 수행한다.

<제 2 실시 예>

제 2 실시 예는 단말과 기지국의 랜덤 액세스 절차를 설명한다. 제 2 실시 예의 주요 요지는 다음과 같다.

1) 단말이 기지국으로 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블을 2 단계로 구분하여 적용한다. 첫 번째 단계에서는 단말이 '액세스 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 해당 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 다음 단계에서 접속하고자하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 포함한다. 두 번째 단계에서는 단말이 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 단말과 '데이터 캐리어' 사이의 시간-주파수 동기를 맞추는 동작을 진행한다.

2) 상기 첫 번째 단계에서 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와 상호 연결관계를 적용한다. 예를 들어, 단말이 랜덤 액세스 프리앰블#1을 전송하면 이는 단말이 '데이터 캐리어#1'과 접속하고자 함을 나타낼 수 있다. 상기 상호 연결관계는 단말과 기지국 사이에 미리 약속하거나 또는 기지국이 단말에게 시스템 정보로 설정해서 알려줄 수 있다.

3) '액세스 캐리어'는 단말로부터 받은 랜덤 액세스 프리앰블로부터 단말이 접속하고자 하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 획득하고, 이를 참고하여 '데이터 캐리어'를 스위치온 시키도록 판단하고 해당 '데이터 캐리어'에 시그널링을 통해 지시할 수 있다.

4) 스위치온 상태로 전환한 '데이터 캐리어'는 단말이 '데이터 캐리어'의 채널 품질 상태를 측정할 수 있도록 기준 신호를 전송한다.

도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.

이하 도 10 을 참고하여, 제 2 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 구체적으로 설명한다.

1001 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 로부터 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등을 수신하여, '액세스 캐리어' 와의 시간-주파수 동기를 맞추고 랜덤 액세스 절차에 필요한 정보를 획득한다. 또한 1001 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 와 연결된 하나 이상의 '데이터 캐리어' 에 대한 제어정보 (이하 '제어정보#1'이라 부른다)를 획득한다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 '액세스 캐리어'로부터 수신하는 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 해당 '데이터 캐리어'의 채널 품질 상태를 측정하기 위해 필요한 SSB 또는 CSI-RS 등 기준 신호에 대한 제어정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 '제어정보#1'은 '액세스 캐리어'와 연결된 '데이터 캐리어'에 대한 주파수 정보를 포함할 수 있다.

1002 단계에서 단말은 상기 1001 단계에서 획득한 정보를 바탕으로 '액세스 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다. 이 때 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향은 단말이 상기 1001 단계에서 측정한 '액세스 캐리어'의 동기신호에 따라 결정할 수 있다. 만약 단말이 기지국으로부터 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대한 응답을 받지 못하면, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송할 수 있다. 1002 단계에서 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 명시적으로 (explicitly) 또는 암묵적으로 (implicitly) 포함할 수 있다. 예를 들어, 단말은 여러 '데이터 캐리어' 중에서 가장 채널 품질 상태가 좋은 '데이터 캐리어'를 선택해서 '액세스 캐리어'한테 알려줄 수 있다.

1003 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출한다. 따라서 '액세스 캐리어'는 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보도 함께 획득하고, 이를 참고해서 스위치온 상태로 전환시킬 (또는 wake-up 시킬) '데이터 캐리어'를 판단한다.

1004 단계에서 '액세스 캐리어'는 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'에게 시그널링을 통해 스위치온 상태로 전환할 것을 지시한다. 추가로 '데이터 캐리어'는 상기 지시를 성공적으로 수신했음을 '액세스 캐리어'에게 응답할 수 있다.

1005 단계에서 '데이터 캐리어'는 '액세스 캐리어'의 지시에 따라 스치위온 상태로 전환하고 기준 신호 전송을 개시한다. 상기 기준 신호는 SSB 또는 CSI-RS 등이 될 수 있다.

1006 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말에게 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 수행할 것을 지시한다.

1007 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'가 전송한 기준 신호를 성공적으로 검출한다. 이로써 단말은 '데이터 캐리어'와 시간-주파수 동기를 맞출 수 있다.

1008 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다. 이 때 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향은 단말이 상기 1007 단계에서 측정한 '데이터 캐리어'의 기준 신호에 따라 결정할 수 있다.

1009 단계에서 '데이터 캐리어'가 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 1010 단계에서 '데이터 캐리어'가 단말에게 랜덤 액세스 응답 신호를 전송한다.

1011 단계에서 단말은 랜덤 액세스 절차 상의 message 3 를 '데이터 캐리어'로 전송하고, 이에 대응하여 '데이터 캐리어'는 1012 단계에서 message 4 를 단말에게 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 완료한다. 이후 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'와 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 1009 단계에서 '데이터 캐리어'가 랜덤 액세스 프리앰블 검출에 실패하면, 단말은 상기 1002 단계부터 다시 시작하거나 또는 1008 단계부터 다시 시작할 수 있다. 이 때 '데이터 캐리어'가 단말에게 어느 단계부터 다시 시작할지 지시하거나 또는 단말 자체 판단에 따라 동작할 수 있다.

제 2 실시 예는 여러가지 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 1006 단계에서 액세스 캐리어'가 단말에게 보내는 신호를, 단말이 상기 1002 단계에서 '액세스 캐리어'에게 보낸 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답신호로 대체할 수 있다. 추가적으로 상기 1006 단계 이후, 단말과 '액세스 캐리어' 사이에 message 3 와 message 4의 송수신을 진행함으로써 단말과 '액세스 캐리어' 사이의 랜덤 액세스 절차를 완료할 수 있다.

<제 3 실시 예>

제 3 실시 예는 제 2 실시 예와 다른 방법의 단말과 기지국의 랜덤 액세스 절차를 설명한다. 제 3 실시 예는 기본적으로 제 2 실시 예를 동작을 따르지만 다음의 추가적인 특징이 있다. 제 3 실시 예는 시스템 내의 단말인증, 보안, 이동성 관리 등의 기능을 담당하는 네트워크 entity 인 AMF (Access and mobility management function) 를 포함하여 동작한다. AMF는 '액세스 캐리어'로부터 제공받은 정보를 참고하여 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'를 판단하고, 해당 '데이터 캐리어'에게 시그널링을 통해 스위치온 할 것을 지시한다.

도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.

이하 도 11 을 참고하여, 제 3 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 구체적으로 설명한다.

1101 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 로부터 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등을 수신하여, '액세스 캐리어' 와의 시간-주파수 동기를 맞추고 랜덤 액세스 절차에 필요한 정보를 획득한다. 또한 1101 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 와 연결된 하나 이상의 '데이터 캐리어' 에 대한 제어정보 (이하 '제어정보#1'이라 부른다)를 획득한다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 '액세스 캐리어'로부터 수신하는 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 해당 '데이터 캐리어'의 채널 품질 상태를 측정하기 위해 필요한 SSB 또는 CSI-RS 등 기준 신호에 대한 제어정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 '제어정보#1'은 '액세스 캐리어'와 연결된 '데이터 캐리어'에 대한 주파수 정보를 포함할 수 있다.

1102 단계에서 단말은 상기 1101 단계에서 획득한 정보를 바탕으로 '액세스 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다. 이 때 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향은 단말이 상기 1101 단계에서 측정한 '액세스 캐리어'의 동기신호에 따라 결정할 수 있다. 만약 단말이 기지국으로부터 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대한 응답을 받지 못하면, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송할 수 있다. 1102 단계에서 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 명시적으로 (explicitly) 또는 암묵적으로 (implicitly) 포함할 수 있다. 예를 들어, 단말은 여러 '데이터 캐리어' 중에서 가장 채널 품질 상태가 좋은 '데이터 캐리어'를 선택해서 '액세스 캐리어'한테 알려줄 수 있다.

1103 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출한다. 따라서 '액세스 캐리어'는 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보도 함께 획득한다.

1104 단계에서, '액세스 캐리어'는 상기 단말로부터 획득한 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 AMF 로 전달한다.

1105 단계에서 AMF는 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'를 결정하고, '액세스 캐리어'에게는 상기 단말을 상기 '데이터 캐리어'가 관리할 것임을 알려준다.

1106 단계에서 AMF는 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'에게 시그널링을 통해 스위치온 상태로 전환할 것을 지시한다. 추가로 '데이터 캐리어'는 상기 지시를 성공적으로 수신했음을 '액세스 캐리어'에게 응답할 수 있다.

1107 단계에서 '데이터 캐리어'는 AMF의 지시에 따라 스치위온 상태로 전환하고 기준 신호 전송을 개시한다. 상기 기준 신호는 SSB 또는 CSI-RS 등이 될 수 있다.

1108 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말에게 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 수행할 것을 지시한다.

1109 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'가 전송한 기준 신호를 성공적으로 검출한다. 이로써 단말은 '데이터 캐리어'와 시간-주파수 동기를 맞출 수 있다.

1110 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다. 이 때 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향은 단말이 상기 1109 단계에서 측정한 '데이터 캐리어'의 기준 신호에 따라 결정할 수 있다.

1111 단계에서 '데이터 캐리어'가 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 1112 단계에서 '데이터 캐리어'가 단말에게 랜덤 액세스 응답 신호를 전송한다.

1113 단계에서 단말은 랜덤 액세스 절차 상의 message 3 를 '데이터 캐리어'로 전송하고, 이에 대응하여 '데이터 캐리어'는 1114 단계에서 message 4 를 단말에게 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 완료한다. 이후 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'와 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 1111 단계에서 '데이터 캐리어'가 랜덤 액세스 프리앰블 검출에 실패하면, 단말은 상기 1102 단계부터 다시 시작하거나 또는 1110 단계부터 다시 시작할 수 있다. 이 때 '데이터 캐리어'가 단말에게 어느 단계부터 다시 시작할지 지시하거나 또는 단말 자체 판단에 따라 동작할 수 있다.

제 3 실시 예는 여러가지 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 1108 단계에서 액세스 캐리어'가 단말에게 보내는 신호를, 단말이 상기 1102 단계에서 '액세스 캐리어'에게 보낸 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답신호로 대체할 수 있다. 추가적으로 상기 1108 단계 이후, 단말과 '액세스 캐리어' 사이에 message 3 와 message 4의 송수신을 진행함으로써 단말과 '액세스 캐리어' 사이의 랜덤 액세스 절차를 완료할 수 있다.

<제 4 실시 예>

제 4 실시 예는 제 2, 제 3 실시 예와 다른 방법의 단말과 기지국의 랜덤 액세스 절차를 설명한다. 제 4 실시 예는 상기 제 2, 제 3 실시 예와 비교하여 다음의 추가적인 특징이 있다. 제 4 실시 예는 AMF의 지시에 따라 '데이터 캐리어'가 스위치온 상태로 전환 할 때, 2 단계 절차로 동작한다. 첫 번째 단계에서, '데이터 캐리어'는 송신기능은 스위치오프 상태로 유지한 채 수신기능만 스위치온 상태로 전환한다. 두 번째 단계로, '데이터 캐리어'가 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, '데이터 캐리어'는 송신기능을 추가적으로 스위치온 상태로 전환한 후 기준 신호 전송을 개시한다.

도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차의 일례를 도시한다.

이하 도 12 를 참고하여, 제 4 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 구체적으로 설명한다.

1201 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 로부터 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등을 수신하여, '액세스 캐리어' 와의 시간-주파수 동기를 맞추고 랜덤 액세스 절차에 필요한 정보를 획득한다. 또한 1201 단계에서 단말은 '액세스 캐리어' 와 연결된 하나 이상의 '데이터 캐리어' 에 대한 제어정보 (이하 '제어정보#1'이라 부른다)를 획득한다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 '액세스 캐리어'로부터 수신하는 동기신호, PBCH, 시스템 정보 등에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 '제어정보#1'은 단말이 해당 '데이터 캐리어'의 채널 품질 상태를 측정하기 위해 필요한 SSB 또는 CSI-RS 등 기준 신호에 대한 제어정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 '제어정보#1'은 '액세스 캐리어'와 연결된 '데이터 캐리어'에 대한 주파수 정보를 포함할 수 있다.

1202 단계에서 단말은 상기 1201 단계에서 획득한 정보를 바탕으로 '액세스 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다. 이 때 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향은 단말이 상기 1201 단계에서 측정한 '액세스 캐리어'의 동기신호에 따라 결정할 수 있다. 만약 단말이 기지국으로부터 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대한 응답을 받지 못하면, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송할 수 있다. 1202 단계에서 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 명시적으로 (explicitly) 또는 암묵적으로 (implicitly) 포함할 수 있다. 예를 들어, 단말은 여러 '데이터 캐리어' 중에서 가장 채널 품질 상태가 좋은 '데이터 캐리어'를 선택해서 '액세스 캐리어'한테 알려줄 수 있다.

1203 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출한다. 따라서 '액세스 캐리어'는 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보도 함께 획득한다.

1204 단계에서, '액세스 캐리어'는 상기 단말로부터 획득한 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 AMF 로 전달한다.

1205 단계에서 AMF는 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'를 결정하고, '액세스 캐리어'에게는 상기 단말을 상기 '데이터 캐리어'가 관리할 것임을 알려준다.

1206 단계에서 AMF는 스위치온 상태로 전환시킬 '데이터 캐리어'에게 시그널링을 통해 수신기능을 스위치온 상태로 전환할 것을 지시한다. 추가로 '데이터 캐리어'는 상기 지시를 성공적으로 수신했음을 '액세스 캐리어'에게 응답할 수 있다.

1207 단계에서 '데이터 캐리어'는 AMF의 지시에 따라 수신기능을 스위치온 상태로 전환하고 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 검출을 시도한다.

1208 단계에서 '액세스 캐리어'는 단말에게 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 수행할 것을 지시한다. 이 때 '액세스 캐리어'는 단말에게 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력과 송신 빔 방향을 알려줄 수 있다.

1209 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 시작한다.

1210 단계에서 '데이터 캐리어'가 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 1211 단계에서 '데이터 캐리어'는 송신기능을 스위치온시키고 기준 신호를 전송한다. 상기 기준 신호는 SSB 또는 CSI-RS 가 될 수 있다. 단말은 '데이터 캐리어'가 전송한 기준 신호로부터 '데이터 캐리어'와 시간-주파수 동기를 맞출 수 있다.

1212 단계에서 '데이터 캐리어'는 단말에게 랜덤 액세스 응답 신호를 전송한다.

1213 단계에서 단말은 랜덤 액세스 절차 상의 message 3 를 '데이터 캐리어'로 전송하고, 이에 대응하여 '데이터 캐리어'는 1214 단계에서 message 4 를 단말에게 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 완료한다. 이후 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'와 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 1210 단계에서 '데이터 캐리어'의 성공적인 랜덤 액세스 프리앰블 검출이 '데이터 캐리어'가 온전히 스위치온 상태로 전환하는 전제 조건이 된다. 만약 1210 단계에서 '데이터 캐리어'가 랜덤 액세스 프리앰블 검출에 실패하면, 단말은 상기 1202 단계부터 다시 시작하거나 또는 1209 단계부터 다시 시작할 수 있다. 이 때 '데이터 캐리어'가 단말에게 어느 단계부터 다시 시작할지 지시하거나 또는 단말 자체 판단에 따라 동작할 수 있다.

제 4 실시 예는 여러가지 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 1208 단계에서 액세스 캐리어'가 단말에게 보내는 신호를, 단말이 상기 1202 단계에서 '액세스 캐리어'에게 보낸 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답신호로 대체할 수 있다. 추가적으로 상기 1208 단계 이후, 단말과 '액세스 캐리어' 사이에 message 3 와 message 4의 송수신을 진행함으로써 단말과 '액세스 캐리어' 사이의 랜덤 액세스 절차를 완료할 수 있다.

<제 5 실시 예>

제 5 실시 예는 앞선 실시 예들에서 설명한 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와의 상호 연결관계를 맺는 구체적인 방법을 설명한다.

상술한 바와 같이 단말은 초기접속 단계에서 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 통해 기지국에게 어느 '데이터 캐리어'가 단말과 채널 품질 상태가 우수하여 스위치온 상태로 전환시키는게 적절한지 알려줄 수 있다. 일반적으로 단말과 기지국 사이의 채널 품질 상태는, 단말과 기지국 사이의 거리, 단말과 기지국 사이에 장애물이 존재하는지 여부 등에 영향을 받는다. 즉, 셀 내의 단말의 위치정보가 단말과 '데이터 캐리어' 사이의 채널 품질 상태를 판단하는 주요 요소가 된다. 만약 스위치온 시켜야 할 '데이터 캐리어'를 단말 또는 기지국이 잘못 판단하게 되면, 부적합한 '데이터 캐리어'를 스위치온 시킴으로써 불필요한 기지국 에너지 소모를 발생시키고 또한 단말에게 제공가능한 데이터 레이트에도 악영향을 끼칠 수 있다. 기지국은 접속상태의 단말에 대해서 기지국의 단말 위치측정, 단말의 위치측정 및 보고 등의 과정을 통해 단말 위치정보를 일정 수준 이상의 정확도로 파악할 수 있다. 이에 반해, 초기접속 단계의 단말은 아직 네트워크에 등록되기 전 단계이므로 기지국이 단말 위치를 파악하기에 어려움이 있다. 제 5 실시 예는 초기접속 단계의 단말이 자신의 위치정보를 파악하고 이와 관련한 정보를 기지국에게 제공함으로써, '데이터 캐리어'를 스위치온 상태로 전환시킬 수 있도록 지원하는 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와의 상호 연결관계를 정의한다.

이하 도 13, 도 14, 도 15를 참고하여 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와 상호 연결관계를 설명한다.

도 13은 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.

도 13은 '액세스 캐리어'의 커버리지 내에 5 개의 '데이터 캐리어'가 구성된 경우를 가정한다. 도 13 은 '액세스 캐리어'의 커버리지 내에 단말의 위치에 따라 지역A, 지역B, 지역C의 세 개 영역으로 나눈 경우를 나타낸다. 단말은 자신이 '액세스 캐리어'의 커버리지 내의 어느 지역에 위치했는지 파악한 다음, 해당 지역과 연결된 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 개시한다. '액세스 캐리어'는 단말로부터 검출한 랜덤 액세스 프리앰블로부터 어떤 '데이터 캐리어'를 스위치온 시킬지 판단한다. 예를 들면, 단말의 셀 내 위치 (지역), 랜덤 액세스 프리앰블 그룹, 데이터 캐리어, 사이에 다음 <수학식 2>와 같은 상호 연결관계를 단말과 기지국 사이에 미리 약속한다. 상기 상호 연결관계는 기지국이 단말에게 시스템 정보를 통해 알려주거나 또는 소정의 규칙으로 정의할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블 그룹은 적어도 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블로 구성되는 그룹을 나타낸다.

도 13의 예에서, 만약 단말이 지역C 에 위치하고 있다면, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 그룹 C 내의 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 개시한다. '액세스 캐리어'가 상기 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 해당 지역 또는 랜덤 액세스 프리앰블 그룹과 상호 연결된 '데이터 캐리어' (1350) 을 스위치온 상태로 전환할 것을 판단한다.

단말은 자신의 위치를 파악하기 위해서, '액세스 캐리어'가 전송하는 SSB 를 측정한다. 상기 도 2에서 설명한 것처럼, 단말은 SSB 를 수신하면 SSB 인덱스를 알 수 있게 된다. 빔 스위핑되는 SSB의 특징으로부터, SSB 인덱스와 단말 위치의 대략적인 관계를 매핑시킬 수 있다. 예를 들면, 도 13의 경우, SSB#0, SSB#1 은 지역A, SSB#2, SSB#3 은 지역B, SSB#4, SSB#5는 지역C, 처럼 매핑시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 단말이 SSB#4의 수신 신호품질이 가장 우수한 것으로 측정했다면, 단말은 자신이 SSB#4 와 매핑된 지역C 에 위치한다고 판단할 수 있다.

도 14는 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.

도 14는 상기 도 13과 마찬가지로 '액세스 캐리어'의 커버리지 내에 5 개의 '데이터 캐리어'가 구성되고, '액세스 캐리어'의 커버리지내에 셀 중심과 단말의 위치에 따라 지역A, 지역B, 지역C의 세 개 영역으로 나눈 경우를 나타낸다. 단말은 '액세스 캐리어'로부터 수신한 SSB의 수신신호 세기를 측정하여 자신의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 다음 <수학식 3>과 같은 SSB의 수신신호 세기와 단말 위치 사이의 관계를 매핑시킬 수 있다.

상기 수학식에서 임계값 1 > 임계값 2 > 임계값 3 이고, '액세스 캐리어'의 중심 영역과 가까울수록 SSB 수신신호 세기가 크고, '액세스 캐리어'의 중심으로부터 멀어질수록 SSB 순신신호 세기가 작아지는 경우를 예시한다. 상기 임계값 1, 임계값 2, 임계값 3 은 기지국 단말에게 시스템 정보를 통해 알려줄 수 있다. 도 14의 예에서, 만약 단말이 측정한 SSB의 수신신호 세기로부터 <수학식 3>에 따라 단말이 지역B에 위치하고 있다고 판단하면, <수학식2>에 따라 단말은 상기 지역B와 상호연결된 랜덤 액세스 프리앰블 그룹 B의 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 개시한다. '액세스 캐리어'가 상기 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 해당 지역 또는 랜덤 액세스 프리앰블 그룹과 상호 연결된 '데이터 캐리어' (1430 또는 1450) 을 스위치온 상태로 전환할 것을 판단한다.

도 15는 랜덤 액세스 프리앰블과 데이터 캐리어와의 상호연결 관계의 일례를 도시한다.

도 15는 '액세스 캐리어'의 커버리지 내에 5 개의 '데이터 캐리어'가 구성되고, '액세스 캐리어'의 커버리지내에 단말의 위치에 따라 지역A, 지역B, 지역C, 지역D, 지역E의 다섯 개 영역으로 나눈 경우를 나타낸다. 단말의 위치를 판단함에 있어서, 상기 도 13의 방법과 같은 경우 '액세스 캐리어'의 중심으로부터 단말로의 방향을 판단할 수 있고, 상기 도 14의 방법과 같은 경우 '액세스 캐리어'의 중심으로부터 단말 사이의 거리로 판단할 수 있는 제약이 있다. 도 15에서는 상기 도 13의 방법과 상기 도 14의 방법의 조합으로서, 방향과 거리를 모두 고려하여 단말 위치를 판단할 수 있는 특징이 있다. 예를 들어 도 15의 경우, 단말이 수신한 SSB의 수신신호 세기만으로는 '액세스 캐리어'의 셀 중심으로부터 비슷한 거리에 위치한 지역B, 지역C, 지역D, 지역E 를 구분하기 어려운 측면이 있다. 이에 추가적으로 단말이 획득한 SSB 인덱스를 활용하여 '액세스 캐리어'의 셀 중심으로부터의 방향을 판단하여 자신의 위치를 특정할 수 있다. 예를 들어, 단말이 획득한 SSB 인덱스가 '액세스 캐리어'의 셀 중심으로부터 단말의 방향이 지역그룹#1 = {지역A 또는 지역E} 를 나타낼 수 있다. 그리고 단말이 수신한 SSB의 수신신호 세기로부터 단말은 자신이 셀 중심으로부터의 거리가 지역그룹#2 = {지역B, 지역C, 지역D, 지역E} 임을 판단할 수 있다. 따라서, 단말은 최종적으로 상기 지역그룹#1 과 지역그룹#2의 공통 지역에 속하는 지역E 를 자신의 위치로 판단할 수 있다. 이후 단말은 상기 <수학식 2>의 규칙에 따라, 지역E 와 상호 연결된 랜덤 액세스 프리앰블 그룹에 속하는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 그리고 '액세스 캐리어'가 상기 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출하면, 해당 지역 또는 랜덤 액세스 프리앰블 그룹과 상호 연결된 '데이터 캐리어' (1520) 을 스위치온 상태로 전환할 것을 판단한다.

제 5 실시 예는 단말이 위치측정의 판단기준을 '액세스 캐리어'가 전송하는 SSB 를 기준으로 설명하였으나, 반드시 이에 국한되지는 않는다. 단말은 상기 SSB 와 유사한 기능을 제공하는 CSI-RS 또는 기타 기준 신호를 측정하여 자신의 위치를 측정할 수 있다. 또는 단말은 별도의 독립된 위치측정 기능을 구비하여 자신의 위치를 측정할 수 있다.

제 5 실시 예는 상기 <수학식2>와 같이 단말이 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블로부터 기지국에게 단말의 위치 정보를 제공하는 방법을 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 단말은 랜덤 액세스 과정 중에 기지국으로 전송하는 message 3 에 단말의 위치와 관련된 정보 또는 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'와 관련된 정보를 포함하여 알려줄 수 있다.

제 5 실시 예는 단말의 위치에 따라 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'를 상호 연결시켰지만, 이에 제한되지 않고 여러가지 다양한 방법으로 상호연결관계를 정의할 수 있다. 예를 들어, 단말이 전송하고자 하는 상향링크 데이터의 크기를 단말의 위치가 셀 중심에서 멀어질수록 작아지도록 제한하고, 랜덤 액세스 프리앰블, 데이터 크기, '데이터 캐리어'의 상호 연결관계를 정의할 수도 있다.

<제 6 실시 예>

제 6 실시 예에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말 절차와 기지국 절차의 일례를 설명한다. 제 6 실시 예의 단말 절차 및 기지국 절차는 제1 실시 예 내지 제5 실시 예 중 적어도 하나의 실시 예와 결합되어 수행될 수 있다.

도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 절차의 일례를 도시한다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따라 기지국이 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 결합하여 운영하는 경우, 이를 적용하는 단말 절차의 일례를 도시한 도면이다.

1601 단계에서, 단말은 '액세스 캐리어'로부터 기준 신호를 수신한다. 상기 기준 신호는 SSB 또는 CSI-RS 등을 포함한다. 추가로 단말은 '액세스 캐리어'로부터 시스템 정보를 수신한다. 상기 시스템 정보는 상술한 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와의 상호 연결관계를 포함할 수 있다.

이후 1602 단계에서, 단말은 '액세스 캐리어'로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 포함할 수 있다.

1603 단계에서, 단말은 '액세스 캐리어'로부터 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 수행할 것을 지시 받는다.

1604 단계에서, 단말은 '데이터 캐리어'로부터 기준 신호를 수신한다.

1605 단계에서, 단말은 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 진행한다. 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 완료되면, 이후 단계에서 단말은 '데이터 캐리어'와 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 기술된 단계는 변형되거나, 생략되거나, 순서가 변경되거나 또는 기술되지 않은 단계가 부가되어 본 발명이 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 제 4 실시 예를 따르는 단말의 경우, 상기 1604 단계와 1605 단계의 순서를 바꿔서 적용할 수 있다.

도 17은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 캐리어 절차의 일례를 도시한다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따라 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 결합하여 운영하는 경우, 이를 적용하는 '액세스 캐리어'의 절차의 일례를 도시한 도면이다.

1701 단계에서, '액세스 캐리어'는 단말에게 기준 신호를 전송한다. 추가로 '액세스 캐리어'는 상술한 랜덤 액세스 프리앰블과 '데이터 캐리어'와의 상호 연결관계를 포함하는 시스템 정보를 단말에게 전송할 수 있다.

1702 단계에서, '액세스 캐리어'는 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출한다. '액세스 캐리어'는 검출에 성공한 랜덤 액세스 프리앰블로부터 단말이 선호하는 '데이터 캐리어'에 대한 정보도 함께 획득하고, 이를 참고해서 스위치온 상태로 전환시킬 (또는 wake-up 시킬) '데이터 캐리어'를 판단한다.

1703 단계에서, '액세스 캐리어'는 상기 1702 단계에서 판단한 '데이터 캐리어'에게 스위치온 상태로 전환할 것을 시그널링을 통해 지시한다.

1704 단계에서, '액세스 캐리어'는 단말에게 '데이터 캐리어'로 랜덤 액세스 절차를 수행할 것을 지시한다.

상기 기술된 단계는 변형되거나, 생략되거나, 순서가 변경되거나 또는 기술되지 않은 단계가 부가되어 본 발명이 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 제 3 실시 예 또는 4 실시 예를 따르는 시스템의 경우, 상기 1703 단계는 '액세스 캐리어'가 AMF 에게 단말로부터 획득한 '데이터 캐리어'에 대한 정보를 제공하고, AMF로부터 상기 단말을 '데이터 캐리어'가 관리할 것임을 통지 받는 동작으로 대체될 수 있다.

도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 캐리어 절차의 일례를 도시한다.

도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따라 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 결합하여 운영하는 경우, 이를 적용하는 '데이터 캐리어'의 절차의 일례를 도시한 도면이다.

1801 단계에서, '데이터 캐리어'는 '액세스 캐리어'로부터 스위치온 상태로 전환할 것을 지시 받는다.

1802 단계에서, '데이터 캐리어'는 스위치온 상태로 전환한다.

1803 단계에서, '데이터 캐리어'는 단말에게 기준 신호를 전송한다.

1804 단게에서, '데이터 캐리어'는 단말과 랜덤 액세스 절차를 진행한다. 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 완료되면, 이후 단계에서 '데이터 캐리어'와 단말은 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 기술된 단계는 변형되거나, 생략되거나, 순서가 변경되거나 또는 기술되지 않은 단계가 부가되어 본 발명이 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 제 3 실시 예 또는 4 실시 예를 따르는 시스템의 경우, 상기 1801 단계는 '데이터 캐리어'가 AMF 로부터 스위치온 상태로 전환할 것을 지시 받는 동작으로 대체 될 수 있다.

도 19는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 캐리어 절차의 일례를 도시한다.

도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따라 '액세스 캐리어'와 '데이터 캐리어'를 결합하여 운영하는 경우, 이를 적용하는 '데이터 캐리어'의 절차의 또다른 일례를 도시한 도면이다.

1901 단계에서, '데이터 캐리어'는 AMF 로부터 스위치온 상태로 전환할 것을 지시 받는다.

1902 단계에서, '데이터 캐리어'는 스위치온 상태로 일부 전환한다. 예를 들어, '데이터 캐리어'의 수신기능만 스위치온 상태로 전환할 수 있다.

1903 단계에서, '데이터 캐리어'는 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 검출한다.

1904 단계에서, '데이터 캐리어'는 송신기능 및 수신기능을 모두 스위치온 상태로 전환한다. 그리고 단말에게 기준 신호를 전송한다.

1905 단계에서, '데이터 캐리어'는 남은 랜덤 액세스 절차를 계속 진행한다. 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 완료되면, 이후 단계에서 '데이터 캐리어'와 단말은 일대일 데이터 통신을 수행할 수 있다.

상기 기술된 단계는 변형되거나, 생략되거나, 순서가 변경되거나 또는 기술되지 않은 단계가 부가되어 본 발명이 수행되는 것도 가능하다.

도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 송수신 장치를 도시한다.

도 20은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 송수신 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해 본 개시와 직접 관련이 없는 장치는 그 도시 및 설명이 생략될 수 있다.

도 20을 참조하면, 단말은 상향링크 송신 프로세싱 블록(2001), 다중화기(2002), 송신 RF 블록(2003)으로 구성되는 송신부(2004)와 하향링크 수신 프로세싱 블록(2005), 역다중화기(2006), 수신 RF 블록(2007)으로 구성되는 수신부(2008)와 제어부(2009)로 구성될 수 있다. 제어부(2009)는 상술한 바와 같이 기지국이 전송하는 데이터 채널 또는 제어 채널의 수신을 위한 수신부 (2008)의 각각의 구성 블록들과 상향링크 신호 전송을 위한 송신부(2004)의 각각의 구성 블록들을 제어할 수 있다.

단말의 송신부(2004)에서 상향링크 송신 프로세싱 블록(2001)은, 채널 코딩, 변조 등의 프로세스를 수행하여 전송하고자 하는 신호를 생성할 수 있다. 상향링크 송신 프로세싱 블록(2001)에서 생성된 신호는 다중화기(2002)에 의해 다른 상향링크 신호와 다중화된 다음, 송신 RF 블록(2003)에서 신호처리 된 후, 기지국으로 전송될 수 있다.

단말의 수신부(2008)는 기지국으로부터 수신한 신호를 역다중화하여 각각의 하향링크 수신 프로세싱 블록으로 배분한다. 하향링크 수신 프로세싱 블록(2005)은 기지국의 하향링크 신호 대해 복조, 채널 디코딩 등의 프로세스를 수행하여 기지국이 전송한 제어 정보 또는 데이터를 획득할 수 있다. 단말 수신부(2008)는 하향링크 수신 프로세싱 블록의 출력 결과를 제어부(2009)로 인가하여 제어부(2009)의 동작을 지원할 수 있다.

도 21은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성의 일례를 도시한다.

도 21에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 단말은 프로세서(2130), 송수신부(2110), 메모리(2120)를 포함할 수 있다. 다만 단말의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 프로세서(2130), 송수신부(2110) 및 메모리(2120)가 하나의 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 도 21의 송수신부(2110)는 도 20의 송신부(2004) 및 수신부(2008)를 포함할 수 있다. 또한, 도 21의 프로세서(2130)는 도 20의 제어부(2009)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(2130)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 단말이 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 실시 예에 따라 '액세스 캐리어' 와 '데이터 캐리어' 중에서 하나를 선택해서 단말의 송수신 방법을 수행하도록 단말의 구성요소들을 제어할 수 있다. 프로세서(2130)는 하나 또는 복수 개일 수 있으며, 프로세서(2130)는 메모리(2120)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 전술한 본 개시의 동작을 적용하는 무선 통신 시스템에서 단말의 송수신 동작을 수행할 수 있다.

송수신부(2110)는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 기지국과 송수신하는 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 송수신부(2110)는 송신되는 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(2110)는 일 실시 예일 뿐이며, 송수신부(2110)의 구성요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(2110)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(2130)로 출력하고, 프로세서(2130)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 메모리(2120)는 단말의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(2120)는 단말이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(2120)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(2120)는 복수 개일 수 있다 일 실시 예에 따르면, 메모리(2120)는 전술한 본 개시의 실시 예들인 단말이 통신하고자 하는 대상이 '액세스 캐리어'인지 '데이터 캐리어'인지에 따라 단말의 송수신 동작을 수행하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다.

도 22는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성의 일례를 도시한다.

도 22에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 기지국은 프로세서(2230), 송수신부(2210), 메모리(2220)를 포함할 수 있다. 다만 기지국의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기지국은 전술한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 프로세서(2230), 송수신부(2210) 및 메모리(2220)가 하나의 칩 (Chip) 형태로 구현될 수도 있다.

프로세서(2230)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 실시 예에 따라 '액세스 캐리어' 가 단말과 통신하는지 또는 '데이터 캐리어'가 단말과 통신하는지에 따라 단말을 스케줄링하는 방법을 수행하도록 기지국의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 프로세서(2230)는 하나 또는 복수 개일 수 있으며, 프로세서(2230)는 메모리(2220)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 전술한 본 개시의 '액세스 캐리어' 가 단말과 통신하는지 또는 '데이터 캐리어'가 단말과 통신하는지에 따라 단말을 스케줄링하는 방법을 수행할 수 있다.

송수신부(2210)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 단말과 송수신하는 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 송수신부(2210)는 송신되는 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(2210)는 일 실시 예일 뿐이며, 송수신부(2210)의 구성요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(2210)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(2230)로 출력하고, 프로세서(2230)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 메모리(2220)는 기지국의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(2220)는 기지국이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(2220)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(2220)는 복수 개일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(2220)는 전술한 본 개시의 실시 예들인 '액세스 캐리어' 가 단말과 통신하는지 또는 '데이터 캐리어'가 단말과 통신하는지에 따라 단말을 스케줄링하는 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 본 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
기지국으로부터 액세스 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과,
상기 기지국에게 상기 액세스 캐리어를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과,
상기 기지국으로부터 상기 액세스 캐리어를 통해 데이터 캐리어를 통한 랜덤 액세스 절차 수행의 지시를 수신하는 과정과,
상기 기지국으로부터 상기 데이터 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하는 과정과,
상기 기지국에게 상기 데이터 캐리어를 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는 과정과,
상기 랜덤 액세스 절차의 완료 후, 상기 기지국과 상기 데이터 캐리어를 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하는,
방법.
무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
송수신기; 및
적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
기지국으로부터 액세스 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하고,
상기 기지국에게 상기 액세스 캐리어를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고,
상기 기지국으로부터 상기 액세스 캐리어를 통해 데이터 캐리어를 통한 랜덤 액세스 절차 수행의 지시를 수신하고,
상기 기지국으로부터 상기 데이터 캐리어를 통해 기준 신호를 수신하고,
상기 기지국에게 상기 데이터 캐리어를 통해 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하고,
상기 랜덤 액세스 절차의 완료 후, 상기 기지국과 상기 데이터 캐리어를 통해 통신을 수행하도록 구성된,
단말.