WO2014084694A1 - 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산 완화 방법 및 장치 - Google Patents

초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산 완화 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014084694A1
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doppler
carrier
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doppler spectrum
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김진민
김기태
고현수
정재훈
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엘지전자 주식회사
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    • H04L27/2692—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with preamble design, i.e. with negotiation of the synchronisation sequence with transmitter or sequence linked to the algorithm used at the receiver

Definitions

  • the present invention is used in a wireless access system supporting an ultra-high frequency band, and relates to methods for mitigating effective Doppler spreading when performing pinpoint beamforming and apparatuses for supporting the same.
  • Wireless access systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless access system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, and time division multiple access (TDMA) ⁇ "
  • FDMA orthogonal frequency division multiple access
  • FDMA single carrier frequency division multiple access
  • the ultra-high frequency wireless access system is configured to operate at a center frequency of several GHz to several tens of GHz.
  • the ultra-high frequency characteristic of the center frequency makes the influence of the carrier frequency offset (CFO) caused by the Doppler effect caused by the movement of the terminal or the oscillator error between the terminal and the base station more serious.
  • the Doppler effect has a linearly increasing characteristic with respect to the center frequency and CF0 also has a linearly increasing characteristic with respect to the center frequency.
  • the base station of the existing eel hilar network has a synchronization channel (SCH), a pilot signal (pi lot signal), and / or a reference symbol (SCH) in order to solve the CF0 problem occurring when the synchronization signal is detected.
  • RS sends a Reference Symbol) in the terminal, and "terminal by using this estimate and / or compensate for CF0
  • the greater value occurs CF0 brute than conventional multiple network selreul
  • a synchronization signal / channel needs to be newly defined in the ultra-high frequency band and needs to be transmitted differently from the existing network.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for mitigating Doppler spreading in an ultra high frequency band.
  • Another object of the present invention is to provide a method for performing pinpoint beamforming in an ultra high frequency band.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for mitigating Doppler diffusion.
  • the present invention is used in a wireless access system supporting an ultra-high frequency band, and provides methods and apparatuses for mitigating effective Doppler spreading when performing pinpoint beamforming.
  • a method for mitigating Doppler spreading in a wireless access system supporting an ultra-high frequency band includes receiving a downlink signal at a receiving end and estimating a Doppler spectrum for a downlink signal received at the receiving end. And calculating a carrier transition value based on the Doppler spectrum estimated at the receiving end.
  • a receiver for mitigating Doppler spreading in a wireless access system supporting an ultra high frequency band may include a transmitter, a receiver, and a processor for mitigating Doppler spreading.
  • the processor may be configured to receive a downlink signal through a receiver, estimate a Doppler spectrum for the received downlink signal, and calculate a carrier transition value based on the estimated Doppler spectrum.
  • the Doppler spectrum is estimated as
  • R is an autocorrelation function for the downlink signal
  • the carrier transition value may be calculated as an average value for a portion where the Doppler spectrum has a value larger than a predetermined threshold.
  • the carrier transition value may be calculated using the following equation.
  • the carrier transition value may be calculated using the following equation.
  • the predetermined threshold may be a fixed constant on the system, determined based on the maximum value of the Doppler spectrum, or may be a value received through higher layer signaling.
  • the method may further include a step of a receiver feeding back the carrier transition value to a transmitter and receiving a downlink signal corrected based on a carrier transition value.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining physical channels that can be used in embodiments of the present invention and a signal transmission method using the same.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a radio frame used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a resource grid for a downlink slot that may be used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 shows a structure of an uplink subframe that can be used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 shows a structure of a downlink subframe that can be used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a subframe structure of an LTE-A system according to cross carrier scheduling used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a Doppler spectrum having a U shape.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the concept of Doppler spectrum and pinpoint beamforming.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the Doppler spectrum in pinpoint beamforming.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating Doppler spectrum in pinpoint beamforming as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a change in Doppler spread when compensating a frequency shift value k with a carrier frequency offset as an embodiment of the present invention. ⁇
  • FIG. 12 is a diagram illustrating one of methods for estimating the Doppler spectrum as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates an example of an AFC for estimating and / or mitigating Doppler spectrum as an embodiment of the present invention.
  • the apparatus described with reference to FIG. 14 is a means by which the methods described with reference to FIGS. 1 to 13 may be implemented.
  • Embodiments of the present invention described in detail below are used in a wireless access system supporting an ultra-high frequency band, and methods for mitigating an effective Doppler spread when performing pinpoint bump forming and supporting the same Provide devices.
  • the following embodiments combine the components and features of the present invention in a predetermined form. Each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated. Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. In addition, some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with other configurations or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention have been described with reference to data transmission / reception relations between a base station and a mobile station.
  • the base station is meant as a terminal node of a network that directly communicates with a mobile station. Certain operations described as being performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • 'base station 1 may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an advanced base station (ABS), or an access point.
  • eNB eNode B
  • ABS advanced base station
  • a terminal may be a user equipment (UE), a mobile station (MS), a subscriber station (SS), or a mobile subscriber station (MSS: Mobile). Subscriber Station, Mobile Terminal Or it may be replaced with terms such as Advanced Mobile Station (AMS).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • SS subscriber station
  • MSS mobile subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • the transmitting end refers to a fixed and / or mobile node that provides a data service or a voice service
  • the receiving end refers to a fixed and / or mobile node that receives a data service or a voice service. Therefore, in uplink, a mobile station may be a transmitting end and a base station may be a receiving end. Similarly, in downlink, a mobile station may be a receiving end and a base station may be a transmitting end.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the IEEE 802.11 system, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) system, the 3GPP LTE system, and the 3GPP2 system, which are wireless access systems.
  • embodiments of the present invention may be supported by 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321, and 3GPP TS 36.331 documents. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • the term 'synchronization signal' used in the embodiments of the present invention may be used in the same meaning as terms such as synchronization sequence, training symbol, or synchronization preamble.
  • the following techniques are code division multiple access (CDMA), frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), and single carrier frequency division multiple (SC-FDMA). It can be applied to various wireless access systems such as access).
  • CDMA may be implemented by radio technology such as UTRAOJniversal Terrestrial Radio Access) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in a wireless technology such as Global System for Mobile Communications (GSM) / Gener a 1 Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • GPRS Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • 0FDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecom TM Universal Systems (UMTS).
  • 3GPP LTE Long Term Evolution (Evolution) is part of Evolved IMTS (E-UMTS) using EHJTRA, and employs 0FDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • the LTE-A (Advanced) system is an improved system of the 3GPP LTE system. In order to clarify the description of the technical features of the present invention, embodiments of the present invention will be described based on the 3GPP LTE / LTE-A system, but can also be applied to IEEE 802.16e / m system.
  • a terminal receives information from a base station through downlink (DL) and transmits information to a base station through uplink (UL).
  • the information transmitted and received by the base station and the terminal includes general data information and various control information, and various physical channels exist according to the type / use of the information they transmit and receive.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining physical channels that can be used in embodiments of the present invention and a signal transmission method using the same.
  • the UE In the state in which the power is turned off, the UE is turned on again or enters a new cell, and performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station in step S11.
  • the terminal receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a floating channel (S—SCH: Secondary Synchronization Channel) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a Sal ID.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S—SCH Secondary Synchronization Channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel (PBCH) signal from the base station to acquire broadcast information in a cell.
  • PBCH physical broadcast channel
  • the UE may check a downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After completing the initial cell search, the UE performs a physical downlink control channel (PDCCH) according to physical downlink control channel (PDCCH) and physical downlink control channel information (PDSCH) in step S12. Received can be obtained a more specific system information.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel information
  • the terminal may perform a random access procedure such as steps S13 to S16 to complete the access to the base station.
  • the UE transmits a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S13), and a voice response message for the preamble through a physical downlink control channel and a physical downlink shared channel. Can be received (S14).
  • PRACH physical random access channel
  • the UE performs contention resolution such as transmitting an additional physical random access channel signal (S15) and receiving a physical downlink control channel signal and a corresponding physical downlink shared channel signal (S16). Procedure).
  • the UE may receive a physical downlink control channel signal and / or a physical downlink shared channel signal (S17) and a physical uplink shared channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • a PUSCH (physical uplink shared channel) signal and / or a physical uplink control channel (PUCCH) signal may be transmitted (S18).
  • UCI uplink control information
  • HARQ-ACK / NACK Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement / Negative-ACK
  • SR Scheduling Request
  • CQI Channel Quality Indication
  • PMI Precoding Matrix Indication
  • RI Rank Indication
  • UCI is generally transmitted periodically through a PUCCH, but may be transmitted through a PUSCH when control information and traffic data should be transmitted at the same time.
  • the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH by the network request / instruction.
  • FIG. 2 shows the structure of a radio frame used in embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 (a) shows a frame structure type 1.
  • the type 1 frame structure can be applied to both full duplex Frequency Division Duplex (FDD) systems and half duplex FDD systems.
  • FDD Frequency Division Duplex
  • One subframe is defined as two consecutive slots, and the i-th subframe includes slots corresponding to 2i and 2i + l. That is, a radio frame consists of 10 subframes.
  • the time taken to transmit one subframe is called a TTKtransmission time interval.
  • T s represents the sampling time
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols or SC-FDMA symbols in the time domain and a plurality of resource blocks in the frequency domain.
  • One slot includes a plurality of OFDMCorthogonal frequency division multiplexing) symbols in the time domain. Since 3GPP LTE uses C DMA in downlink, the OFDM symbol is for representing one symbol period. An OFDM symbol may be referred to as one SC— FDMA symbol or a symbol period.
  • a resource block is a resource allocation unit and includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • 10 subframes may be used simultaneously for downlink transmission and uplink transmission during each 10 ms period. At this time, uplink and downlink transmission are separated in the frequency domain.
  • the terminal cannot transmit and receive at the same time.
  • the structure of the radio frame described above is just one example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of 0FDM symbols included in the slot may be variously changed. have.
  • the type 2 frame includes a special subframe consisting of three fields: a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS is the initial cell search, synchronization or Used for channel estimation.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • Table 1 shows the structure of a special frame (length of DwPTS / GP / UpPTS).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a resource grid for a downlink slot that can be used in embodiments of the present invention.
  • one downlink slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain.
  • one downlink slot includes seven 0FDM symbols and one resource block includes 12 subcarriers in the frequency domain, but is not limited thereto.
  • Each element on the resource grid is a resource element, and one resource block includes 12 X 7 resource elements.
  • the number NDL of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • an uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • the control region is allocated a PUCCH carrying uplink control information.
  • the data area is allocated with a PUSCH carrying user data.
  • one UE does not simultaneously transmit a PUCCH and a PUSCH.
  • the PUCCH for one UE is allocated an RB pair in a subframe. RBs belonging to the RB pair occupy different subcarriers in each of the two slots. This RB pair allocated to the PUCCH is said to be frequency hopping at the slot boundary (slot boundary).
  • FIG. 5 shows a structure of a downlink subframe that can be used in embodiments of the present invention.
  • up to three OFDM symbols from the OFDM symbol index 0 are control regions to which control channels are allocated, and the remaining OFDM symbols are data regions to which a PDSCH is allocated. region).
  • Examples of downlink control channels used in 3GPP LTE include PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH (Physical Hybrid—ARQ Indicator Channel).
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information on the number of OFDM symbols (ie, the size of a control region) used for transmission of control channels in the subframe.
  • PHICH is a male answer channel for the uplink and a PHQ for hybrid automatic repeat request (HARQ).
  • DCI Downlink control information
  • the downlink control information includes uplink resource allocation information downlink resource allocation information or an uplink transmission (Tx) power control command for a certain terminal group.
  • Tx uplink transmission
  • the 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolut ion (Relel 8 or Rel— 9) system (hereinafter referred to as LTE system) is a multi-band using a single component carrier (CC) in multiple bands.
  • Carrier Modulation (MCM) is used.
  • MCM Carrier Modulation
  • a carrier aggregation (CA) is used in which one or more component carriers are combined to support a wider system bandwidth than the LTE system. It is possible to use the same method as Carrier Aggregat ion.
  • Carrier aggregation may be replaced with the words carrier aggregation, carrier matching, multi-component carrier environment (Multi-CC) or multicarrier environment.
  • the multi-carrier means the aggregation of carriers (or carrier aggregation), wherein the aggregation of carriers means not only merging between contiguous carriers but also merging between non-contiguous carriers.
  • the number of component carriers aggregated between downlink and uplink may be set differently.
  • a case in which the number of downlink component carriers (hereinafter referred to as 'DL CC') and the number of uplink component carriers (hereinafter referred to as 'UL CC') is the same is called symmetric merging. This is called asymmetric merging.
  • carrier aggregation may be commonly used with terms such as carrier aggregation, bandwidth aggregation, spectrum aggregation, and the like.
  • carrier aggregation in which two or more component carriers are combined, aims to support up to 100 MHz bandwidth.
  • the bandwidth of the combining carriers can be limited to the bandwidth used by the existing system to maintain backward compatibility with the existing IMT system.
  • the existing 3GPP LTE system supports ⁇ 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 ⁇ MHz bandwidth
  • the 3GPP LTE-advanced system ie, LTE-A
  • the carrier aggregation system used in the present invention may support carrier aggregation by defining a new bandwidth regardless of the bandwidth used in the existing system.
  • the carrier aggregation may be divided into an intra-band CA and an inter-band CA.
  • Intra-band carrier coalescing means that a plurality of DL CCs and / or UL CCs are located adjacent to or adjacent in frequency. In other words, it may mean that the carrier frequencies of the DL CCs and / or UL CCs are located in the same band.
  • an environment far from the frequency domain may be called an inter-band CA. In other words, it may mean that the carrier frequencies of the plurality of DL CCs and / or UL CCs are located in different bands.
  • the terminal may use a plurality of radio frequency (RF) terminals to perform communication in a carrier aggregation environment.
  • RF radio frequency
  • the LTE-A system uses the concept of a cell to manage radio resources.
  • the carrier aggregation environment described above may be referred to as a multiple cell environment.
  • a cell is defined as a combination of a downlink resource (DL CC) and an uplink resource (UL CC), but the uplink resource is not an essential element. Therefore, the cell may be configured with only downlink resources, or with downlink resources and uplink resources.
  • a specific UE when a specific UE has only one configured serving cell, it may have one DL CC and one UL CC, but when a specific UE has two or more configured serving cells Has as many DL CCs as the number of cells and the number of UL CCs may be less than or equal to that. Or, conversely, DL CC and UL CC may be configured. In other words, a specific terminal uses a plurality of configured serving cells. In case of having more carrier aggregation environment than the number of DL CC than the CC CC may be supported.
  • carrier merge may be understood as a merge of two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of the cell).
  • the term 'cell' should be distinguished from one cell as a geographic area covered by a commonly used base station.
  • intra-band multi-cell and inter-band carrier merging is referred to as inter-band multi-cell.
  • a cell used in the LTE-A system includes a primary cell (PCell) and a secondary cell (SCell).
  • PCell primary cell
  • SCell secondary cell
  • P cell and S cell may be used as a serving cell.
  • the UE which is in the RRC_C0NNECTED state but the carrier aggregation is not configured or does not support the carrier aggregation, there is only one serving cell composed of P cells.
  • one or more serving cells may exist, and the entire serving cell includes a P cell and one or more S cells.
  • the serving cells may be configured through an RRC parameter.
  • PhysCellld is the cell's physical layer identifier and has an integer value from 0 to 503.
  • SCell Index is a short identifier used to identify an S cell and has an integer value from 1 to 7.
  • the ServCell Index is a short identifier used to identify a serving cell (P cell or S cell) and has an integer value from 0 to 7. A value of 0 is applied to the P cell, and SCelllndex is given in advance to apply to the S cell. That is, the cell having the smallest cell ID (or cell index) in the ServCell Index becomes a P cell.
  • a P cell refers to a cell operating on a primary frequency (or primary CC).
  • the UE may be used to perform an initial connection establishment process or to perform a connection re-establishment process, it may refer to a cell indicated in the handover process.
  • the P cell refers to a cell serving as a center of control-related communication among serving cells configured in a carrier aggregation environment. That is, the terminal PUCCH may be allocated and transmitted only in its own P cell, and only P cell may be used to acquire system information or change a monitoring procedure.
  • E-UT AN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) uses a higher layer RRC ConnectionReconfigutaion message including mobility controlInfo to UEs supporting a carrier aggregation environment for handover procedure only. You can also change it.
  • An S cell may refer to a cell operating on a secondary frequency (or a secondary CO. Only one P cell may be allocated to a specific UE, and one or more S cells may be allocated. After this is done, it is configurable and can be used to provide additional radio resources PUCCH does not exist in the remaining cells except the pcell among the serving cells configured in the carrier aggregation environment, that is, the Scell.
  • the E-UTRAN may provide all system information related to the operation of a related cell in an RRC—CONNECTED state through a dedicated signal. .
  • the change of the system information can be controlled by the release and addition of the related S cell, and at this time, an RRC connection reconfigutaion message of a higher layer may be used.
  • the E-UTRAN may perform dedicated signaling with different parameters for each terminal, rather than broadcasting in an associated S cell.
  • the E-UTRAN may configure a network including one or more Scells in addition to the Pcells initially configured in the connection establishment process.
  • the P cell and the S cell can operate as respective component carriers.
  • the primary component carrier (PCC) may be used in the same sense as the P cell
  • the secondary component carrier (SCC) may be used in the same meaning as the S cell.
  • Cross Carrier Scheduling In a carrier aggregation system, there are two types of a self-scheduling method and a cross carrier scheduling method in terms of scheduling for a carrier (or carrier) or a serving cell.
  • Cross carrier scheduling may be referred to as Cross Component Carrier Scheduling or Cross Cell Scheduling.
  • a UL CC in which a PDCCH (DL Grant) and a PDSCH are transmitted to different DL CCs or a PUSCH transmitted according to a PDCCHOL Grant transmitted in a DL CC is linked to a DL CC having received an UL grant This means that it is transmitted through other UL CC.
  • cross-carrier scheduling may be activated or deactivated UE-specifically and may be known for each UE semi-statically through higher layer signaling (eg, RRC signaling). .
  • higher layer signaling eg, RRC signaling
  • a carrier indicator field (CIF: Carrier Indicator Field) indicating a PDSCH / PUSCH indicated by the corresponding PDCCH is transmitted to the PDCCH.
  • the PDCCH may allocate PDSCH resource or PUSCH resource to one of a plurality of component carriers using CIF. That is, CIF is set when the PDCCH on the DL CC allocates PDSCH or PUSCH resources to one of the multi-aggregated DL / UL CCs.
  • the DCI format of LTE Release-8 may be extended according to CIF.
  • the set CIF may be fixed as a 3-bit field or the position of the set CIF may be fixed regardless of the DCI format size.
  • the PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) of LTE Release-8 may be reused.
  • the PDCCH on the DL CC allocates PDSCH resources on the same DL CC or PUSCH resources on a single linked UL CC, CIF is not configured.
  • the same PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) and DCI format as in LTE Release-8 may be used.
  • the UE When cross carrier scheduling is possible, the UE needs to monitor PDCCHs for a plurality of DCIs in the control region of the monitoring CC according to the transmission mode and / or bandwidth for each X. Accordingly, a search space capable of supporting the same Configuration and PDCCH monitoring is required.
  • the terminal DL CC set represents a set of DL CCs scheduled for the terminal to receive a PDSCH
  • the terminal UL CC set represents a set of UL CCs scheduled for the UE to transmit a PUSCH.
  • a PDCCH monitoring set represents a set of at least one DL CC that performs PDCCH monitoring.
  • the PDCCH monitoring set may be the same as the UE DL CC set or may be a subset of the UE DL CC set.
  • the PDCCH monitoring set may include at least one of DL CCs in the terminal DL CC set. Alternatively, the PDCCH monitoring set may be defined separately regardless of the UE DL CC set.
  • the DL CC included in the PDCCH monitoring set may be configured to always enable self-scheduling for the linked UL CC.
  • the UE DL CC set, the UE UL CC set, and the PDCCH monitoring set may be configured UE-specifically, UE group-specifically, or cell-specifically.
  • cross carrier scheduling When cross carrier scheduling is deactivated, it means that the PDCCH monitoring set is always the same as the UE DL CC set. In this case, an indication such as separate signaling for the PDCCH monitoring set is not necessary.
  • a PDCCH monitoring set is defined in the terminal DL CC set. That is, in order to schedule the PDSCH or the PUSCH for the terminal, the base station transmits the PDCCH through only the PDCCH monitoring set. 6 illustrates a subframe structure of an LTE-A system according to cross carrier scheduling used in embodiments of the present invention.
  • DL CC 'A' represents a case in which a PDCCH monitoring DL CC is configured.
  • each DL CC may transmit a PDCCH that schedules its PDSCH without CIF.
  • the CIF is used through higher layer signaling, only one DL CC 'A' may transmit a PDCCH for scheduling its PDSCH or PDSCH of another CC using the CIF.
  • the DL CCs' B 1 and 'C' which are not set as the PDCCH monitoring DL CC do not transmit the PDCCH.
  • the terminal and the base station define an error value of the oscillator.
  • the terminal needs to have an accuracy within ⁇ 0.1 PPM compared to the carrier frequency received from the E-UTRA base station (node B) within one slot period.
  • the frequency error is defined as the difference between the allocated frequency and the transmission frequency transmitted by the actual base station.
  • Table 2 shows the accuracy of the oscillator according to the type of base station.
  • the maximum difference of the oscillator between the base station and the terminal is ⁇ 0.1ppm and may have an offset value of 0.2ppm maximum when an error occurs in one direction.
  • the equation for converting these PPM values in units of Hz for each center frequency is given by [Center Frequency x Frequency Offset (ppm)].
  • ppm Center Frequency x Frequency Offset
  • the actual CF0 value (absolute value) needs to be expressed as a relative value that affects the OFDM system, which is called a normalized CFO normalized CFO, and is expressed as a formula [Center Frequency Offset (Hz) / Subcarrier Spacing]. Can be.
  • Table 3 shows CF0 values and normalized CF0 values for the error values of each center frequency and oscillator.
  • the value in parentheses of each CF0 value means a normalized CFO value.
  • Table 3 we assume a subcarrier spacing of 15 kHz used in LTE Re 1-8 / 9/10 for a center frequency of 2 GHz, and a subcarrier spacing of 30 GHz and 60 GHz for a center frequency of 104.25 kHz to avoid performance degradation in consideration of the Doppler effect. Assume However, this is only a fragmentary example and different subcarrier spacing may be applied at each center frequency.
  • the CF0 value is a normalized CFO.
  • CF0 means normalized CF0.
  • CF0 may be classified into an integer multiple CF0 and a prime multiple CF0.
  • the integer multiple CF0 means CF0 having a magnitude greater than or equal to integer 1
  • the fractional multiple CF0 means CF0 having a magnitude less than integer 1.
  • the subcarriers corresponding to integer multiples are shifted (shi ft) in the 0FOM system for each integer, and in the case of prime multiplex CF0, each subcarrier is represented by a transition multiple of CF0.
  • P W ⁇ ⁇ se ⁇ .
  • ⁇ Means the angle between the received radio wave of the terminal and the moving direction of the terminal.
  • 6> is 0 in the present specification.
  • Coherence time 7 has a relationship of 7 to ⁇ " ⁇ .
  • the 67 fdoppler system uses the geometric mean of coherence time and uses the relationship between coherence time and Doppler diffusion as shown in Equation 1 below.
  • the Doppler power spectrum density (hereinafter, referred to as the Doppler spectrum) may have various shapes.
  • the Doppler spectrum appears as a U-shape if the received signal is received at the same power in all directions.
  • the center frequency is f c and the maximum Doppler spread is f d
  • the Doppler spectrum having a U shape is shown in FIG. 7. 7 is a diagram illustrating an example of a Doppler spectrum having a U shape.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is Power Spectrum Density (PSD).
  • PSD Power Spectrum Density
  • the ultra-high frequency wireless communication system has a small antenna size because it is located in a band where the center frequency is very high, and there is an advantage in that multiple antennas can be installed in a small space.
  • This advantage enables pin-point beamforming using dozens to hundreds of antennas.
  • the term pin point beamforming may be replaced with terms such as pencil beamforming, narrow beamforming, or sharp beamforimg. This pin point bump forming means that the received signal is received only at a constant angle, not in the back direction.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a concept of Doppler spectrum and pinpoint beamforming.
  • signals received by the terminal are received with isodirectionality.
  • the Doppler spectrum has a U shape (see FIG. 7).
  • pinpoint beamforming means that a signal received by the terminal is not received in the equal direction but is received only at a predetermined angle.
  • FIG. 8 (b) it shows that the base station performs pinpoint beamforming using a plurality of antennas, and the terminal receives a signal transmitted by pinpoint bump forming using a plurality of antennas.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents Power Spectrum Density (PSD).
  • PSD Power Spectrum Density
  • FIG. 9 illustrates the Doppler spectrum when a signal received by a receiver is not incident in the same direction and is incident only at a narrow angle during pinpoint bump forming.
  • Embodiments of the present invention are methods that can be applied when the incident signal has a small diffusion angle by performing pinpoint beamforming. For example, if the Doppler spectrum is not distributed over a wide range from -f d to + f d but only exists in a specific frequency band, a series of methods for estimating it and for moving the estimated Doppler spectrum to the sequential frequency It is about methods.
  • Equation 2 is one of algorithms for estimating the Doppler spectrum.
  • Equation 2 the Doppler spectrum for the received input signal X, the autocorrelation function for the signal X, 3 ⁇ means the Fourier transform (Fourier Transform) do.
  • the terminal and / or the base station may estimate the doppler spectrum using Equation 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a Doppler spectrum in pinpoint beamforming as an embodiment of the present invention.
  • the estimated Doppler spectrum as shown in Equation 2 may be shown as shown in FIG. 10.
  • f c denotes a center frequency
  • f d denotes a maximum Doppler spread value
  • k denotes a carrier shift value that allows the Doppler spectral to have a small effective effective Doppler spread.
  • the vertical axis represents PSD.
  • the terminal and / or the base station uses Equation 2 by using only a power spectrum density (PSD) having a value higher than a predetermined threshold.
  • PSD power spectrum density
  • the carrier transition value k can be determined by using Equation 3 below.
  • the method of Equation 3 means that the Doppler spectrum is averaged over a portion having a larger value than the threshold value, and the carrier transition value k is calculated by using the frequency having the average value at this time.
  • the terminal and / or the base station may calculate the k value using only the frequency as shown in Equation 4 below.
  • Equations 3 to 5 may be set using one of the following methods.
  • the threshold may be composed of a value relative to a maximum value of. For example, any relative value may be calculated and operated according to the performance among the numbers ranging from -3 dB to -20 dB relative to the maximum Doppler transition value.
  • the base station informs the terminal of the threshold value through higher layer signaling, and can adjust the threshold value semi-statically.
  • the frequency value with the maximum value at in the sections 4.1 and 4.2 can be set to k.
  • a frequency value corresponding to the maximum peak value in FIG. 10 may be set to k.
  • Equation 6 below shows another method of calculating the frequency shift value k.
  • FIG. 11 (a) shows a Doppler spread state of a received signal received by a terminal or a receiver. Arrows in FIG. 11A indicate maximum Doppler spread.
  • FIG. 11 (b) shows that the maximum Doppler spreading value of FIG. 11 (a) is compensated with the effective Doppler spreading value when the terminal or the receiving end compensates with the carrier frequency offset using k values calculated in Sections 4.1 to 4.3. Indicates that That is, the effect of decreasing the maximum Doppler diffusion value can be confirmed.
  • the horizontal axis is the frequency axis
  • the vertical axis is the power spectrum density (PSD) axis.
  • the detected k value may be used for the terminal to calculate the effective Doppler diffusion.
  • the base station can utilize the carrier transition value k to determine the transmission mode.
  • FIG. 12 is a view showing one of the methods for estimating the Doppler spectrum as an embodiment of the present invention.
  • the base station can use the transmission mode or channel state information (CSI) that can be used according to the carrier transition value k.
  • CSI channel state information
  • the base station transmits a reference signal (RS) and / or a downlink (DL) signal to the terminal.
  • RS reference signal
  • DL downlink
  • the UE may calculate a carrier transition value k based on the received RS and / or DL signals using the method described in Sections 4.1 to 4.4 (S1220). Thereafter, the UE may feed back the calculated carrier transition value k and / or Doppler spread value f d to the base station (S1230). '
  • a method for feeding back the carrier transition value k in step S1230 may be used.
  • the feedback of the carrier transition value k may be operated at the same time as feeding back the ram of the radio channel, or at the same time as feeding back the CQI (Channel Quality Indicator), or at the time of feeding back the PMKPrecoding Matrix Index. You can operate the same.
  • a method of feeding back the carrier transition value k is most preferably suitable for a time such as PMI.
  • the UE may periodically feed back the carrier transition value k through the PUCCH signal or may feed back the carrier transition value k aperiodically through the PUSCH signal when the base station requests.
  • the UE may quantize and transmit the carrier transition value k itself to feed back in step S1230, but normalizes the frequency value by dividing the carrier transition value k by subcarrier spacing. ) And quantize it for transmission.
  • the base station may adjust and / or compensate the RS density in order to estimate and compensate for the Doppler spectrum of the downlink signal using the information fed back in step S1230. That is, the base station may change the downlink transmission mode based on the feedback information (S1240).
  • the base station transmits the downlink signal to the terminal in the changed transmission mode, and the terminal may receive a downlink signal of which Doppler spreading is relaxed, thereby improving reception quality of the downlink signal.
  • the density of the RS for DL signal transmission is changed to 1 (of course, the density of the RS may be increased depending on the channel state) and transmitted (S1250).
  • AFC auto frequency controller
  • FIG. 13 illustrates an example of an AFC for estimating and / or mitigating Doppler spectrum as an embodiment of the present invention.
  • the AFC may be provided in the terminal or the receiver and may be configured as shown in FIG. 13.
  • the AFC performs the function of setting the optimum frequency to estimate and / or mitigate the Doppler spectrum by automatically controlling the frequency.
  • the AFC includes a phase rotator 1310 for changing a phase of a received signal, a phase detector 1320 for detecting a phase of the received signal, and a frequency detector for detecting a frequency of the received signal.
  • Frequency Detector (1330) Loop Filter (1340) to prevent abrupt changes in phase and adjust the rate of change with parameters
  • NCO Numerical Control Oscillator
  • the phase offset value estimated by the phase detector 1320 is equal to arctan (r.
  • the frequency offset value estimated by the frequency detector 1330 may be represented by / (" ⁇ arcta d / ).
  • phase offset and frequency offset values detected by the phase detector 1320 and the frequency detector 1330 pass through the loop filter 1340 to prevent a sudden change in phase and to adjust the change rate as a parameter of the NCXK1350. Enter the input. Therefore, NC0 can generate a signal whose frequency and phase are corrected.
  • the UE or the receiver may mitigate Doppler spreading by estimating and compensating a carrier transition value of the received signal using the AFC.
  • the apparatus described with reference to FIG. 14 is a means by which the methods described with reference to FIGS. 1 to 13 may be implemented.
  • a UE may operate as a transmitting end in uplink and a receiving end in downlink.
  • an e-Node B eNB
  • eNB e-Node B
  • the terminal and the base station include transmission modules (Tx module: 1440, 1450) and reception modules (Rx module: 1450, 1470) to control transmission and reception of information, data, and / or messages, respectively. And may include antennas 1400 and 1410 for transmitting and receiving information, data, and / or messages.
  • the terminal and the base station respectively, the processor (Processor: 1420, 1430) for performing the embodiments of the present invention and the memory (1480, 1490) that can temporarily or continuously store the processing of the processor Each may include.
  • Embodiments of the present invention can be performed using the components and functions of the terminal and the base station apparatus.
  • the processor of the terminal and / or the base station may combine the methods disclosed in the above-described sections 1 to 4, can mitigate Doppler spread in the radio access system supporting the ultra-high frequency band.
  • the UE can obtain a carrier transition value k in order to estimate the Doppler spectrum for the received signal using Equations 2 to 6.
  • the terminal may feed back the calculated carrier transition value to the base station so that the base station can correct and transmit downlink data.
  • the AFC may be provided in the processor or may be provided inside the terminal and outside the processor to operate together with the processor.
  • the transmission module and the reception module included in the terminal and the base station include a packet modulation / demodulation function, a high speed packet channel coding function, an orthogonal frequency division multiple access (0FDMA) packet scheduling, Time Division Duplex (TDD) packet scheduling and / or channel multiplexing may be performed.
  • the UE and the base station of FIG. 14 may further include low power RKRadio Frequency (IF) / IF (Intermediate Frequency) models.
  • IF Radio Frequency
  • the transmission modules and the reception modules may be called transmitter transmitters, respectively, and when used together, may be called transceivers.
  • the terminal is a personal digital assistant (PDA), a cell phone, a personal communication service (PCS) phone, a GSKGlobal System for Mobile (PC) phone, a DMAOVideband CDMA phone, and an MBS (Mobile).
  • PDA personal digital assistant
  • PCS personal communication service
  • MBS Mobile
  • Broadband system phones, hand-held PCs, notebook PCs, smart phones or multi-mode multi-band (MB-MB) terminals may be used.
  • the smart phone is a mobile communication terminal and a personal advantage of the portable terminal as a combined common terminal, the mobile communication 'device to function scheduling of the portable device, fax transmission and reception and the device incorporating the data communication functions such as Internet connection It may mean.
  • multimode multiband terminals have a built-in multi-modem chip that can operate in both portable Internet systems and other mobile communication systems (for example, Code Division Multiple Access (CDMA) 2000 systems, WCDMA (Wideband CDMA) systems, etc.). Speak the terminal.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • WCDMA Wideband CDMA
  • Embodiments of the present invention can be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the method according to the embodiments of the present invention may include one or more applicat ion specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), and FIDs. (programmable logic devices), FPGAs (f programmable programmable gate arrays), It may be implemented by a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
  • ASICs applicat ion specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • FIDs programmable logic devices
  • FPGAs f programmable programmable gate arrays
  • It may be implemented by a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, or functions for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in the memory units 1480 and 1490 and driven by the processors 1420 and 1430.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • Embodiments of the present invention can be applied to various wireless access systems.
  • various radio access systems include 3rd Generation Partnership Project (3GPP), 3GPP2 and / or IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) systems.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • 3GPP2 3rd Generation Partnership Project2
  • IEEE 802.xx Institute of Electrical and Electronic Engineers 802
  • Embodiments of the present invention can be applied not only to the various radio access systems, but also to all technical fields that use the various radio access systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 사용되는 것으로, 핀포인트 빔포밍을 수행하는 경우 유효 도플러 확산을 완화하기 위한 방법들 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다. 본 발명의 일 실시예로서 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화하기 위한 방법은 수신단에서 하향링크 신호를 수신하는 단계와 수신단에서 수신된 하향링크 신호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하는 단계와 수신단에서 추정된 도플러 스팩트럼을 기반으로 반송파 천이값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

【명세세
【발명의 명칭】 .
초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산 완화 방법 및 장치
【기술분야】
[1] 본 발명은 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 사용되는 것으 로, 핀포인트 빔포밍을 수행하는 경우 유효 도플러 확산을 완화하기 위한 방법들 및 이를 지원하는 장치들에 관한 것이다.
【배경기술】
[2] 무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비 스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원 (대역폭， 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속 (multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예 들로는 CDMA (code division multiple access) 시스템， FDMA( frequency division multiple access) 시스템， TDMA(time division multiple access) 入" |스템， 0FDMA( orthogonal frequency division multiple access) 入 1스템， SC一 FDMA( single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
[3] 초고주파 무선 접속 시스템은 기존의 무선 접속 시스템과는 다르게 중심 주파수 (center frequency)가 수 GHz 에서 수십 GHz 에서 동작하게 구성된다. 이러 한 중심 주파수의 초고주파 특성은 단말의 이동에 따라 나타나는 도플러 효과 (Doppler effect)나 단말과 기지국간 오실레이터 오차에 의해서 발생하는 반송파 주파수 오프셋 (CFO: Carrier Frequency Offset)의 영향을 더욱 심각하게 만든다. 예를 들어, 도플러 효과는 중심 주파수에 대하여 선형적으로 증가하는 특성을 가 지고 있으며 CF0 또한 중심 주파수에 대하여 선형적으로 증가하는 특성을 가지고 있다. 또한， 단말과 기지국간의 오실레이터 오차에 의해서 발생하는 CF0 는 ppm(=10-6) 단위의 큰 값으로 나타난다.
[4] 기존의 셀를러 네트워크 (eel hilar network)의 기지국은 동기 신호 검출시 발생하는 CF0 문제를 해결하기 위하여 동기 채널 (SCH: Synchronization Channel), 파일롯 신호 (pi lot signal) 및 /또는 참조 심볼 (RS: Reference Symbol)을 단말에 전송하고 "단말은 이를 이용하여 CF0 를 추정 및 /또는 보상한다. 그러나， 초고주 파 무선 접속 시스템에서는 기존 셀를러 네트워크보다 더욱 큰 CF0 값이 발생하므 로， CFO 를 추정 /보상하기 위해서 초고주파 대역에서는 동기 신호 /채널이 새로이 정의되어야 하며, 기존 네트워크와 다르게 전송될 필요가 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[5] 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 초고주파 대역에서 도플러 확산을 완화하는 방법을 제공하는 것이다.
[6] 본 발명의 다른 목적은 초고주파 대역에서 핀포인트 빔포밍을 수행하는 방 법을 제공하는 것이다.
[7] 본 발명의 또 다른 목적은 도플러 확산을 완화하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
[8] 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제 한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고 려될 수 있다.
【기술적 해결방법】
[9] 본 발명은 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 사용되는 것으 로， 핀포인트 빔포밍을 수행하는 경우 유효 도플러 확산을 완화하기 위한 방법들 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다.
[10] 본 발명의 일 양태로서 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화하기 위한 방법은 수신단에서 하향링크 신호를 수신하는 단계 와 수신단에서 수신된 하향링크 신호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하는 단계와 수신단에서 추정된 도플러 스팩트럼을 기반으로 반송파 천이값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
[11] 본 발명의 다른 양태로서 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화하기 위한 수신단은 송신기， 수신기 및 도플러 확산을 완화하 기 위한 프로세서를 포함할 수 있다.
[12] 이때, 프로세서는 수신기를 통해 하향링크 신호를 수신하고， 수신된 하향 링크 신호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하며， 추정된 도플러 스팩트럼을 기반으 로 반송파 천이값을 산출하도록 구성될 수 있다. [13] 도플러 스팩트럼 는 와 같이 추정되되，
[14] 상기 R ) 는 상기 하향링크 신호에 대한 자기상관 함수를 의미하며，
3{}은 퓨리어 변환을 의미한다.
[15] 이때， 반송파 천이값은 상기 도플러 스팩트럼이 소정의 임계값 (threshold) 보다 큰 값을 갖는 부분에 대한 평균값으로 산출될 수 있다.
[16] 예를 들어 , 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출될 수 있다.
[17] [수학식] fm.n =mHf) when Sx{f) > threshold
Figure imgf000005_0001
max = max (A) when SAf) > threshold
s; q) = k
[19] 또는， 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출될 수 있다.
[20] [수학식]
max - = min( ) when Sx(f) > threshold
2 ' fmax = maxi ) when Sx{f) > threshold
[22] 소정의 임계값은 시스템 상에서 고정된 상수값이거나， 도플러 스팩트럼이 갖는 최대값에 기반하여 결정되거나， 또는 상위 계층 시그널링을 통해 수신되는 값일 수 있다.
[23] 상기 방법은 수신단이 상기 반송파 천이값을 송신단으로 피드백하는 단계 와 반송파 천이값을 기반으로 보정된 하향링크 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[24] 본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확 하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉， 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과 들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의 해 도출될 수 있다. 【도면의 간단한 설명】
[25] 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고， 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한 첨부된 도면들은 상 세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다. [26] 도 1 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[27] 도 2 는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
[28] 도 3 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자 원 그리드 (resource grid)를 예시한 도면이다.
[29] 도 4 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
[30] 도 5 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
[31] 도 6 은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.
[32] 도 7은 U자 모양을 갖는 도플러 스팩트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
[33] 도 8 은 도플러 스팩트럼 및 핀포인트 빔포밍의 개념을 설명하는 도면이다.
[34] 도 9 는 핀포인트 빔포밍 시의 도플러 스팩트럼의 일례를 나타내는 도면이 다.
[35] 도 10 은 본 발명의 실시예로서 핀포인트 빔포밍 시 도플러 스팩트럼을 나 타내는 도면이다.
[36] 도 11 은 본 발명의 실시예로서 주파수 천이값 k 를 반송파 주파수 오프셋 으로 보상시 도플러 확산의 변화를 나타내는 도면이다. ^
[37] 도 12 는 본 발명의 실시예로서， 도플러 스팩트럼을 추정하기 위한 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
[38] 도 13 은 본 발명의 실시예로서 도플러 스팩트럼을 추정 및 /또는 완화하기 위한 AFC의 일례를 나타내는 도면이다.
[39] 도 14 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 13 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
[40] 이하에서 상세히 설명하는 본 발명의 실시예들은 초고주파 대역을 지원하 는 무선 접속 시스템에서 사용되는 것으로， 핀포인트 범포밍을 수행하는 경우 유 효 도플러 확산을 완화하기 위한 방법들 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다. [41] 이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한， 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
[42] 도면에 대한 설명에서， 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며， 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
[43] 본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서， 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 (terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
[44] 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들 (network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때， '기지국1은 고정국 (fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국 (ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트 (access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
[45] 또한， 본 발명의 실시예들에서 단말 (Terminal)은 사용자 기기 (UE: User Equipment), 이동국 (MS: Mobile Station), 가입자 단말 (SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말 (MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말 (Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말 (AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
[46] 또한， 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및 /또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및 /또는 이동 노드를 의미한다. 따라서， 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고， 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로ᅳ 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
[47] 본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802. XX 시스템， 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히， 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211， 3GPP TS 36.212， 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉， 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
[48] 이하， 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며， 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
[49] 또한， 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정 (特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
[50] 예를 들어, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 '동기 신호' 라는 용어는 동기 시뭔스， 훈련 심볼 또는 동기 프리엠블 등의 용어와 동일한 의미로 사용될 수 있다. . [51] 이하의 기술은 CDMA (code division multiple access) , FDMA( frequency division multiple access) , TDMA(t ime division multiple access) , OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA( single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.
[52] CDMA 는 UTRAOJniversal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 GSM(Global System for Mobile commun i cat i ons ) / GPRS(Gener a 1 Packet Radio Service )/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 0FDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA( Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.
[53] UTRA 는 UMTS(Universal Mobile Teleco麵 unicat ions System)의 일부이다. 3GPP LTE Long Term Evolution)은 EHJTRA 를 사용하는 E-UMTS( Evolved IMTS)의 일부로써 , 하향링크에서 0FDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A( Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해， 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다. [54] 1. 3GPP LTE/LTEJ\시스템
[55] 무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크 (DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크 (UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고， 이들이 송수신 하는 정보의 종류 /용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다. [56] 1.1 시스템 일반
[57] 도 1 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[58] 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나， 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S—SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고， 샐 ID 등의 정보를 획득한다.
[59] 그 후， 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.
[60] 한편， 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
[61] 초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Do皿 link Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
[62] 이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16 과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고 (S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대웅하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 웅답 메시지를 수신할 수 있다 (S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송 (S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신 (S16)과 같은 층돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다. [63] 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및 /또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신 (S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및 /또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송 (S18)을 수행할 수 있다.
[64] 단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보 (UCI: Uplink Control Informat ion)라고 지칭한다. UCI 는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negat ive-ACK) , SR (Scheduling Request) , CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.
[65] LTE 시스템에서 UCI 는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만， 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청 /지시에 의해 PUSCH 를 통해 UCI 를 비주기적으로 전송할 수 있다.
[66] 도 2 는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
[67] 도 2(a)는 타입 1 프레임 구조 (frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중 (full du lex) FDD (Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중 (half duplex) FDD시스템 모두에 적용될 수 있다.
[68] 하나의 무선 프레임 (radio frame)은 ^ = 3G72GG'rs = 10ms 의 길이를 가지고， lot =15360'TS =0'5ms의 균등한 길이를 가지며 0 부터 ι9 의 인덱스가 부여된 20 개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2 개의 연속된 슬롯으로 정의되며， i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+l 에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉， 무선 프레임 (radio frame)은 10 개의 서브프레임 (subfratne)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTKtransmission time interval)이라 한다. 여기서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts= 1/ ( 15kHz X 2048 )=3.2552X10— 8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록 (Resource Block)을 포함한다.
[69] 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDMCorthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE 는 하향링크에서 C DMA 를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간 (symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC— FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록 (resource block)은 자원 할당 단위이고， 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파 (subcarrier)를 포함한다.
[70] 전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10 개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면， 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.
[71] 상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며， 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 0FDM심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
[72] 도 2(b)는 타입 2 프레임 구조 (frame structure type 2)를 나타낸다. 타입
2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임 (radio frame)은 rf =30720으 rs =10mS 의 길이를 가지며， l53600.rs=5ms 길이를 가지는 2 개의 하프프레임 (half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 ^72。 ·? = 1 ms의 길이를 가지는 5 개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1 에 해당하는 각 7^ =1536으7 ：= 5015의 길이를 가지는 2 개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서， Ts 는 샘플링 시간을 나타내고， Ts=l/(15kHzX2048)=3.2552xi0-8(약 33ns)로 표시된다.
[73] 타입 2프레임에는 DwPTS (Down link Pilot Time Slot), 보호구간 (GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3 가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서， DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS 는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
[74] 다음 표 1는 특별 프레임의 구성 (DwPTS/GP/UpPTS의 길이 )을 나타낸다.
[75] 【표 1】
Figure imgf000013_0001
[76] 도 3 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드 (resource grid)를 예시한 도면이다.
[77] 도 3 을 참조하면， 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심볼을 포함한다. 여기서， 하나의 하향링크 슬롯은 7 개의 0FDM 심볼을 포함하고 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12 개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나， 이에 한정되는 것은 아니다.
[78] 자원 그리드 상에서 각 요소 (element)를 자원 요소 (resource element)하고， 하나의 자원 블록은 12 X 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL 은 하향링크 전송 대역폭 (bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
[79] 도 4 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다. [80] 도 4 를 참조하면， 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH 이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH 이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH 와 PUSCH 을 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH 에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB 들은 2 개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH 에 할당된 RB쌍은 슬롯 경계 (slot boundary)에서 주파수 도약 (frequency hopping)된다고 한다.
[81] 도 5 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
[82] 도 5 를 참조하면 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0 부터 최대 3 개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역 (control region)이고， 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH 이 할당되는 데이터 영역 (data region)이다. 3GPP LTE 에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid— ARQ Indicator Channel) 등이 있다.
[83] PCFICH 는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수 (즉， 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH 는 상향 링크에 대한 웅답 채널이고， HARQ( Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한
ACK (Acknow 1 edgement ) /NACK( Negat i ve-Acknow 1 edgement ) 신호를 나른다. PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보 (DCI: do皿 link control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 (Tx) 파워 제어 명령을 포함한다. [84] 2. 캐리어 병합 (CA: Carrier Aggregation) 환경
[85] 2.1 CA 일반
[86] 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolut ion; Relᅳ 8 또는 Rel— 9) 시스템 (이하， LTE 시스템)은 단일 컴포년트 캐리어 (CC: Component Carrier)를 여러 대역으로 분할하여 사용하는 다중 반송파 변조 (MCM: Multi- Carrier Modulation) 방식을 사용한다. 그러나， 3GPP LTE-Advanced 시스템 (e.g.ᅳ Rel— 10 또는 Rel-11; 이하， LTE—A 시스템) 에서는 LTE 시스템보다 광대역의 시스템 대역폭을 지원하기 위해서 하나 이상의 컴포넌트 캐리어를 결합하여 사용하는 캐리어 병합 (CA: Carrier Aggregat ion)과 같은 방법을 사용할 수 있다. 캐리어 병합은 반송파 집성, 반송파 정합, 멀티 컴포넌트 캐리어 환경 (Multi-CC) 또는 멀티캐리어 환경이라는 말로 대체될 수 있다.
[87] 본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합 (또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한 (contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한 (non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어 (이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어 (이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적 (symmetric) 병합이라고 하고， 그 수가 다른 경우를 비대칭적 (asymmetric) 병합이라고 한다.
[88] 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성， 대역폭 집성 (bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성 (spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 흔용되어 사용될 수 있다. LTE-A 시스템에서는 두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1 개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성 (backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다ᅳ [89] 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4， 3, 5， 10, 15， 20}MHz 대역폭을 지원하며， 3GPP LTE-advanced 시스템 (즉， LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz 보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.
[90] 또한， 위와 같은 캐리어 병합은 인트라 -밴드 CA(Intra-band CA) 및 인터- 밴드 CA(Inter-band CA)로 구분될 수 있다. 인트라 -밴드 캐리어 병합이란， 다수의 DL CC 및 /또는 UL CC 들이 주파수상에서 인접하거나 근접하여 위치하는 것을 의미한다. 다시 말해， DL CC 및 /또는 UL CC 들의 캐리어 주파수가 동일한 밴드 내에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 반면， 주파수 영역에서 멀리 떨어져 있는 환경을 인터 -밴드 CA(Inter-Band CA)라고 부를 수 있다. 다시 말해， 다수의 DL CC 및 /또는 UL CC 들의 캐리어 주파수가 서로 다른 밴드들에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 이와 같은 경우, 단말은 캐리어 병합 환경에서의 통신을 수행하기 위해서 복수의 RF(radio frequency)단을 사용할 수도 있다.
[91] LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀 (cell)의 개념을 사용한다. 상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀 (multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원 (DL CC)과 상향링크 자원 (UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서， 셀은 하향링크 자원 단독， 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다.
[92] 예를 들어, 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀 (configured serving cell)을 가지는 경우 1 개의 DL CC 와 1 개의 UL CC 를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2 개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC 를 가지며 UL CC 의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는， 그 반대로 DL CC 와 UL CC 가 구성될 수도 있다. 즉， 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC 의 수보다 UL CC 가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다.
[93] 또한， 캐리어 병합 (CA)은 각각 캐리어 주파수 (셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀 (Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 지리적 영역으로서의 1셀'과는 구분되어야 한다. 이하， 상술한 인트라 -밴드 캐리어 병합을 인트라 -밴드 다중 셀이라고 지칭하며, 인터 -밴드 캐리어 병합을 인터 -밴드 다중 셀이라고 지칭한다.
[94] LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀 (PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀 (SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P 셀과 S 셀은 서빙 셀 (Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_C0NNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우， P 셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면， RRC_C0NNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며， 전체 서빙 셀에는 P 셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.
[95] 서빙 셀 (P 셀과 S 셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellld 는 셀의 물리 계층 식별자로 0 부터 503 까지의 정수값을 가진다. SCell Index 는 S 셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한 (short) 식별자로 1 부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCell Index는 서빙 셀 (P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한 (short) 식별자로 0 부터 7 까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며， SCelllndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCell Index에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.
[96] P 셀은 프라이머리 주파수 (또는， primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정 (initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재 -설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으몌 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한， P 셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉， 단말은 자신의 P 셀에서만 PUCCH 를 할당 받아 전송할 수 있으며， 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P 셀만을 이용할 수 있다. E- UT AN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보 (mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P샐만을 변경할 수도 있다.
[97] S 셀은 세컨더리 주파수 (또는, Secondary CO 상에서 동작하는 샐을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P 셀은 하나만 할당되며, S 셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S 셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 p셀을 제외한 나머지 샐들 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다.
[98] E-UTRAN 은 S 셀을 캐리어 병합 환경올 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC— CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널 (dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S 셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며， 이 때 상위 .계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN 은 관련된 S 셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링 (dedicated signaling) 할 수 있다.
[99] 초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에 , E-UTRAN 은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P 셀 및 S 셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어 (PCC)는 P 셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며， 세컨더리 컴포넌트 캐리어 (SCC)는 S 셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
[100] 2.2 크로스 캐리어 스케줄링 (Cross Carrier Scheduling) [101] 캐리어 병합 시스템에서는 캐리어 (또는 반송파) 또는 서빙 셀 (Serving Cell)에 대한 스케줄링 관점에서 자가 스케즐링 (Self-Scheduling) 방법 및 크로스 캐리어 스케줄링 (Cross Carrier Scheduling) 방법의 두 가지가 있다. 크로스 캐리어 스케줄링은 크로스 컴포넌트 캐리어 스케줄링 (Cross Component Carrier Scheduling) 또는 크로스 셀 스케줄링 (Cross Cell Scheduling)으로 일컬을 수 있다.
[102] 자가 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 동일한 DL CC로 전송되거나， DL CC에서 전송된 PDCCHOL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL Grant를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC를 통해 전송되는 것을 의미한다.
[103] 크로스 캐리어 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 각각 다른 DL CC로 전송되거나， DL CC 에서 전송된 PDCCHOL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH 가 UL 그랜트를 수신한 DL CC 와 링크되어 있는 UL CC 가 아닌 다른 UL CC 를 통해 전송되는 것을 의미한다.
[104] 크로스 캐리어 스케줄링 여부는 단말 특정 (UE-specific)하게 활성화 또는 비활성화될 수 있으며, 상위계층 시그널링 (예를 들어， RRC 시그널링)을 통해서 반정적 (semi-static)으로 각 단말 별로 알려질 수 있다.
[105] 크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우, PDCCH 에 해당 PDCCH 가 지시하는 PDSCH/PUSCH 가 어느 DL/UL CC 를 통해서 전송되는지를 알려주는 캐리어 지시자 필드 (CIF: Carrier Indicator Field)가 필요하다. 예를 들어, PDCCH 는 PDSCH 자원 또는 PUSCH 자원을 CIF 를 이용하여 다수의 컴포넌트 캐리어들 중 하나에 할당할 수 있다. 즉, DL CC 상에서의 PDCCH 가 다중 집성된 DL/UL CC 중 하나에 PDSCH 또는 PUSCH 자원을 할당하는 경우 CIF 가 설정된다. 이 경우， LTE Release-8 의 DCI 포맷은 CIF 에 따라 확장될 수 있다. 이때 설정된 CIF 는 3bit 필드로 고정되거나ᅳ 설정된 CIF 의 위치는 DCI 포맷 크기와 무관하게 고정될 수 있다. 또한， LTE Release-8 의 PDCCH 구조 (동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)를 재사용할 수도 있다. [106] 반면, DL CC 상에서의 PDCCH 가 동일한 DL CC 상에서의 PDSCH 자원을 할당하거나 단일 링크된 UL CC 상에서의 PUSCH 자원을 할당하는 경우에는 CIF 가 설정되지 않는다. 이 경우, LTE Release-8 과 동일한 PDCCH 구조 (동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)와 DCI 포맷이 사용될 수 있다.
[107] 크로스 캐리어 스케줄링이 가능할 때， 단말은 (X 별 전송 모드 및 /또는 대역폭에 따라 모니터링 CC 의 제어영역에서 복수의 DCI 에 대한 PDCCH 를 모니터링하는 것이 필요하다. 따라서， 이를 지원할 수 있는 검색 공간의 구성과 PDCCH 모니터링이 필요하다.
[108] 캐리어 병합 시스템에서, 단말 DL CC 집합은 단말이 PDSCH 를 수신하도록 스케줄링된 DL CC 의 집합을 나타내고， 단말 UL CC 집합은 단말이 PUSCH 를 전송하도록 스케줄링된 UL CC 의 집합을 나타낸다. 또한, PDCCH 모니터링 집합 (monitoring set)은 PDCCH 모니터링을 수행하는 적어도 하나의 DL CC 의 집합을 나타낸다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합과 같거나， 단말 DL CC 집합의 부집합 (subset)일 수 있다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합내의 DL CC 들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합에 상관없이 별개로 정의될 수 있다. PDCCH 모니터링 집합에 포함되는 DL CC 는 링크된 UL CC 에 대한 자기-스케줄링 (self-scheduling)은 항상 가능하도록 설정될 수 있다. 이러한, 단말 DL CC 집합， 단말 UL CC 집합 및 PDCCH 모니터링 집합은 단말 특정 (UE-specific), 단말 그룹 특정 (UE group-specific) 또는 셀 특정 (Cell-specific)하게 설정될 수 있다.
[109] 크로스 캐리어 스케줄링이 비활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 항상 단말 DL CC 집합과 동일하다는 것을 의미하며， 이러한 경우에는 PDCCH 모니터링 집합에 대한 별도의 시그널링과 같은 지시가 필요하지 않다. 그러나, 크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 단말 DL CC 집합 내에서 정의되는 것이 바람직하다. 즉， 단말에 대하여 PDSCH 또는 PUSCH 를 스케줄링하기 위하여 기지국은 PDCCH 모니터링 집합만을 통해 PDCCH를 전송한다. [110] 도 6 은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.
[111] 도 6 을 참조하면， LTE-A 단말을 위한 DL 서브프레임은 3 개의 하향링크 컴포넌트 캐리어 (DL CC)가 결합되어 있으며 , DL CC 'A'는 PDCCH 모니터링 DL CC로 설정된 경우를 나타낸다. CIF가사용되지 않는 경우， 각 DL CC는 CIF 없이 자신의 PDSCH 를 스케즐링하는 PDCCH 를 전송할 수 있다. 반면， CIF 가 상위 계층 시그널링을 통해 사용되는 경우, 단 하나의 DL CC 'A'만이 CIF 를 이용하여 자신의 PDSCH 또는 다른 CC 의 PDSCH 를 스케줄링하는 PDCCH 를 전송할 수 있다. 이때， PDCCH 모니터링 DL CC 로 설정되지 않은 DL CC 'B1 와 'C'는 PDCCH 를 전송하지 않는다.
[112] 3. 초고주파수 대역에서의 동기 채널 [113] 3.1반송파 주파수 오프셋 (CF0)
[114] LTE-A 시스템에서는 단말과 기지국에서 오실레이터의 오차값을 규정하고 있다. 예를 들어, 3GPP TS 36.101 규격 문서에서 단말은 하나의 슬롯 기간 주기 내에서 E-UTRA 기지국 (node B)으로부터 수신한 반송파 주파수와 비교하여 ±0.1 PPM 이내의 정확도를 가질 것을 요구한다. 또한， 3GPP TS 36.104 규격 문서에서 주파수 오류는 할당된 주파수와 실제 기지국이 전송한 전송 주파수 간의 차이로 규정하고 있다.
[115] 다음 표 2는 기지국의 종류에 따른 오실레이터의 정확도를 나타낸다.
[116] 【표 2】
Figure imgf000021_0001
[117] 따라서 기지국과 단말간의 오실레이터의 최대 차이는 ±0.1ppm 으로 한쪽 방향으로 오차가 발생하였올 경우 최대 0.2ppm 의 오프셋 (offset) 값을 가질 수 있다. 이러한 PPM 값을 각 중심 주파수에 맞게 Hz 단위로 변환하는 수학식은 [중심주파수 (Center Frequency) x주파수오프셋 (Frequency Offset, ppm)]으로 주어진다. 한편， OFDM 시스템에서는 CF0 값이 부반송파 간격 (subcarrier spacing)에 의하여 영향이 다르게 나타난다.
[118] 예를 들어, 일반적으로 큰 CF0 값이라고 하더라도 큰 부반송파 간격을 갖는 OFDM 시스템에서는 영향이 적게 나타난다. 따라서， 실제 CF0 값 (절대값)은 OFDM 시스템에 영향을 주는 상대적인 값으로 표현 할 필요가 있으며 이를 정규화된 CFO normalized CFO)라고 명칭하고 수학식 [중심주파수 오프셋 (Hz)/부반송파 간격]으로 표현 할 수 있다.
[119] 다음 표 3 은 중심 주파수 및 오실레이터 오프셋 값에 따라 CF0 값을 정리한 표이다.
[120] 【표 3】
Figure imgf000022_0001
[121] 표 3 은 각 중심 주파수와 오실레이터의 오차값에 대한 CF0 값과 정규화된 CF0 값을 나타낸다. 이때, 각 CF0 값의 괄호 내의 값이 정규화된 CFO 값을 의미한다. 표 3 에서 중심주파수가 2GHz 의 경우 LTE Re 1-8/9/10 에서 사용하는 부반송파 간격 15kHz 를 가정하였으며， 중심주파수가 30GHz 와 60GHz 대역의 부반송파 간격은 도플러 효과를 고려하여 성능 열화가 없도록 104.25kHz 를 가정하였다. 그러나 이는 단편적인 예시일 뿐 각 중심 주파수에서 다른 부반송파 간격이 적용될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 CF0 값은 정규화된 CFO 을 기준으로 설명을 하며， 별다른 언급이 없는 이상 CF0 값은 정규화된 CF0 값을 의미한다.
[122] 본 발명의 실시예들에서 CF0 는 정수배 CF0 와 소수배 CF0 로 분류할 수 있다. 이때， 정수배 CF0 는 정수 1 이상의 크기를 갖는 CF0 를 의미하고, 소수배 CF0는 정수 1 미만의 소수의 크기를 갖는 CF0를 의미한다. 정수배 CF0의 경우는 각 정수당 0FOM 시스템에서 정수배에 해당하는 부반송파만큼 천이 (shi ft)된 형태로 나타나며, 소수배 CF0 의 경우는 각 부반송파들이 소수배 CF0 만큼 천이된 형태로 표현된다. [123] 3.2 초고주파 대역의 도플러 효과
[124] 단말이 고속으로 움직이는 상황이나 고주파 대역에서 저속으로 움직이는 상황에서는 도플러 확산 현상이 크게 작용할 수 있다. 도플러 확산은 주파수영역에서 확산을 유발하몌 결과적으로 신호의 왜곡을 발생시킨다. 도플러 확산은 fdi>P =W^∞se쫘 같이 표현 할 수 있다. 이때， 는 단말의 이동속도를 의미하며， 는 기지국이 송신하는 혹은 단말이 송신하는 전파의 중심 주파수의 파장을 의미한다 . ^는 단말의 수신 전파와 단말의 이동방향 사이의 각도를 의미한다. 다만， 초고주파 환경에서 단말과 기지국간의 거리가 짧은 경우가 많으므로 , 본 명세서에서는 6>이 0임을 가정하고 설명한다.
[125] 이때， 코히런스 시간 (Coherence time) 7；은 7 ~^ "ᅳ의 관계를 갖는다.
fdoppler 만약 시간영역에서 채널웅답의 상관 (correlation) 값이 5OT 이상인 시간 간격을 코히런스 시간으로 정의 할 경우 7； ᅳᅳ - ~~와 같이 표현할 수 있다. 무선 통신
l 67fdoppler 시스템에서는 코히런스 시간의 기하평균 (geometric mean)을 사용하여 다음 수학식 1과 같이 코히런스 시간과 도플러 확산의 관계를 많이 사용한다.
[126] 【수학식 1】 f ~ f
doppler J doppler
[127] 이러한 도플러 전력 스팩트럼 밀도 (Doppler power spectrum density; 이하 도플러 스팩트럼)은 여러 가지 모양을 가질 수 있다. 도심지와 같은 리치 스케터링 (rich scattering) 환경에서 , 수신되는 신호가 모든 방향으로 동일 파워로 수신 된다면 도플러 스팩트럼은 U 자 모양 (U-shape)으로 나타난다. 중심 주파수를 fc 라고 하고 최대 도플러 확산값을 fd 라고 할 때 U 자 모양을 갖는 도플러 스팩트럼은 도 7 과 같다. 도 7 은 U 자 모양을 갖는 도플러 스팩트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
[128] 도 7 에서 가로축은 주파수이며, 세로축은 전력 스팩트럼 밀도 (PSD: Power Spectrum Density)이다.
[129] 초고주파 무선 통신 시스템은 중심 주파수가 매우 높은 대역에 위치하기 때문에 안테나의 크기가 작고， 작은 공간 내에 여러 개의 안테나를 설치할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점은 수십 개에서 수백 개의 안테나를 이용하여 핀포인트 빔포밍 (pin-point beamforming)을 가능하게 한다. 핀 포인트 빔포밍이라는 용어는 팬슬 빔포밍 (pencil beamforming), 네로우 빔포밍 (narrow beamforming) 또는 샤프 범포밍 (sharp beamforimg) 등과 같은 용어로 대체될 수 있다. 이러한 핀 포인트 범포밍은 수신되는 신호가 등 방향으로 수신 되지 않고 일정한 각도로만 수신된다는 것을 의미한다.
[130] 도 8 은 도플러 스팩트럼 및 핀포인트 빔포밍의 개념을 설명하는 도면이다.
[131] 도 8(a)를 참조하면， 단말에 수신되는 신호들은 등 방향성을 갖고 수신된다. 이러한 경우， 도플러 스팩트럼은 U 자 모양을 갖게 된다 (도 7 참조). 이에 반해， 핀포인트 빔포밍은 단말에 수신되는 신호가 등 방향으로 수신되지 않고, 일정한 각도로만 수신된다는 것을 의미한다. [132] 도 8(b)를 참조하면, 기지국이 다수 개의 안테나를 이용하여 핀포인트 빔포밍을 수행하고， 단말은 다수 개의 안테나를 이용하여 핀포인트 범포밍으로 전송된 신호를 수신하는 것을 나타낸다.
[133] 도 9 는 핀포인트 빔포밍 시의 도플러 스팩트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
[134] 도 9 에서 가로축은 주파수을 나타내며， 세로축은 전력 스팩트럼 밀도 (PSD: Power Spectrum Density)를 나타낸다.
[135] 단말 및 /또는 기지국에서 핀포인트 빔포밍을 수행하였을 경우， 줄어든 확산 각도 (angular spread)로 인하여 도플러 스팩트럼도 U 자 모양을 갖지 않고 일정 대역에서만 도플러 확산을 가지게 된다. 도 9 는 핀포인트 범포밍시 수신기에 수신되는 신호가 등방향으로 입사되지 않고， 좁은 각도로만 입사되었을 경우의 도플러 스팩트럼을 나타낸다. '
[136] 본 발명의 실시예들은 핀포인트 빔포밍을 수행하여 입사되는 신호가 작은 확산 각도를 가질 경우 적용할 수 있는 방법들이다. 예를 들어， 도플러 스팩트럼이 -fd ~ +fd 까지 넓은 범위에 걸쳐서 분포하지 않고 특정 주파수 대역에서만 존재하는 경우에， 이를 추정하기 위한 일련의 방법들과 추정된 도플러 스팩트럼을 증심 주파수로 옮기기 위한 방법들에 관한 것이다.
[137] 4. 도플러 확산 완화 방법
[138] 4.1 도플러 스팩트럼 추정 방법 -1
[139] 도플러 확산을 완화하기 위해 도플러 스팩트럼을 추정하는 방법에는 여러 가지 알고리즘들이 사용될 수 있다. 다음 수학식 2 는 도플러 스팩트럼을 추정하기 위한 알고리즘의 하나이다.
[140] 【수학식 2】
Sx(f) = 3{Rxx(T)} [141] 수학식 2 에서 은 수신된 입력 신호 X 에 대한 도플러 스팩트럼을 의미하고， 는 신호 X 에 대한 자기상관 함수 (autocorrelation function)를 의미하며， 3{}은 퓨리어 변환 (Fourier Transform)을 의미한다. 단말 및 /또는 기지국은 수학식 2를 이용하여 도폴러 스팩트럼을 추정할 수 있다.
[142] 도 10 은 본 발명의 실시예로서 핀포인트 빔포밍 시 도플러 스팩트럼을 나타내는 도면이다.
[143] 수학식 2와 같이 추정된 도플러 스팩트럼은 도 10과 같이 도시될 수 있다. 도 10에서 fc는 중심 주파수를 나타내고， fd는 최대 도플러 확산 값을 나타내며， k는 도플러 스맥트럼이 실제 작은 값의 유효 도플러 확산을 가질 수 있도록 하는 반송파 천이 값을 나타낸다. 이때， 세로축은 PSD를 나타낸다.
[144] 도 10 에서， 단말 및 /또는 기지국은 일정 임계값 (threshold) 보다 높은 값을 갖는 전력 스팩트럼 밀도 (PSD) 만을 이용하여 수학식 2 의
Figure imgf000026_0001
를 재구성하고， 이를 이용하여 반송파 천이 값 k 는 다음 수학식 3 을 이용하여 결정할 수 있다.
[145] 【수학식 3】 in = min( ) when Sx{f) > threshold
Figure imgf000026_0002
, f醒 = max(/) when Sx{f) > threshold S; Q) = k
[146] 수학식 3 의 방법은 도플러 스팩트럼이 임계값보다 큰 값을 갖는 부분에 대해서 평균을 구하고， 이때의 평균값을 갖는 주파수만큼을 반송파 천이 값 k 로 산정하는 것을 의미한다.
[147] 또는 단말 및 /또는 기지국은 다음 수학식 4 와 같이 주파수만을 이용하여 k값을 산출할 수 있다.
[148] 【수학식 4】 '
= H = min( ) when Sx(f) > threshold
ᅳ 2 ^ax = max( ) when Sx{f) > threshold [149] 또는 단말 및 /또는 기지국은 다음 수학식 5 와 같이 주파수의 최대값 또는 최소값만을 이용하여 k값을 산출할 수 있다. [150] 【수학식 5】 f = min( ) when SAf) > threshold
= f or f
隱 匪 = max( ) when Sx{f) > threshold [151] 수학식 3 내지 5 에서 사용되는 임계값은 다음 방법들 중 하나를 이용하여 설정될 수 있다.
[152] 1. 시스템 상에서 일정 상수 값을 고정하여 사용할 수 있다. [153] 2. 임계값은 가 갖는 최대값 대비 상대적인 값으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 최대 도플러 천이값 대비 -3dB 내지 -20dB 까지의 숫자 중 성능에 따라 임의의 상대적인 값이 산출되어 운영될 수 있다.
[154] 3. 기지국이 상위 계층 시그널링을 통해 임계값을 단말에 알려주는 방식으로서， 반 정적으로 임계값을 조정할 수 있다.
[155] 4.2 도플러 스팩트럼 추정 방법 -2 [156] 4.1 절에서 설명한 방법과 달리 단말은 산출된 모든 값들을 이용하여 반송파 천이값 k를 산출할 수 있다. 이때에는 수학식 3 내지 5가 사용될 수 있다.
[157] 4.3 도플러 스팩트럼 추정 방법 -3
[158] 4.1 절 및 4.2 절에서 산출된 에서 최대값을 갖는 주파수 값을 k 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어， 도 10 에서 의 최대 피크값에 해당하는 주파수 값을 k로 설정할 수 있다. 다음 수학식 6은 주파수 천이값 k를 산출하는 또 다른 방법을 나타낸다. [159] 【수학식 6】 k = f when maxiSAf)) [160] 도 11 은 본 발명의 실시예로서 주파수 천이값 k 를 반송파 주파수 오프셋으로 보상시 도플러 확산의 변화를 나타내는 도면이다.
[161] 도 11(a)는 단말 또는 수신단에서 수신한 수신 신호의 도플러 확산 모습을 나타낸다. 도 11(a)에서 화살표는 최대 도플러 확산을 나타낸다.
[162] 도 11(b)는 단말 또는 수신단에서 4.1 절 내지 4.3 절에서 산출한 k 값을 이용하여 반송파 주파수 오프셋으로 보상시, 도 11(a)의 최대 도플러 확산 값이 유효 도플러 확산 값으로 보상된 것을 나타낸다. 즉, 최대 도플러 확산 값이 작아지는 효과를 확인할 수 있다. 이때， 도 11 에서 가로축은 주파수축이며, 세로축은 전력 스팩트럼 밀도 (PSD) 축이다.
[163] 4.4도플러 스팩트럼 추정 방법 -4
[164] 4.1 절 내지 4.3 절과 같이 검출된 k 값은 단말이 유효 도플러 확산올 산출하기 위한 용도로 활용할 수 있다. 그러나， 이하에서는 이와 다른 용도로서， 단말이 산출한 반송파 천이값 k 를 기지국으로 피드백함으로써， 기지국은 반송파 천이값 k를 전송모드를 결정하는데 활용할 수 있다.
[165] 도 12 는 본 발명의 실시예로서， 도플러 스팩트럼을 추정하기 위한 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
[166] 반송파 천이값 k가 클 경우는 기존보다 도플러 확산을 많이 줄일 수 있는 환경이므로, 코히런스 시간이 기존보다 많이 길어질 수 있다. 따라서， 기지국은 반송파 천이값 k 에 따라 사용할 수 있는 전송모드 또는 채널상태정보 (CSI:
Channel Status Information) 피드백 시간 (feedback duration)을 결정 할 수 있다.
[167] 도 12 를 참조하면， 기지국은 참조 신호 (RS: Reference Signal) 및 /또는 하향링크 (DL: Downlink) 신호를 단말에 전송한다. 이때， RS 또는 DL 신호에 포함되는 RS의 밀도는 3이라 가정한다 (S1210).
[168] 단말은 수신한 RS 및 /또는 DL 신호를 기반으로， 4.1 절 내지 4.4 절에서 설명한 방법을 이용하여 반송파 천이값 k를 산출할 수 있다 (S1220). [169] 이후， 단말은 산출한 반송파 천이값 k 및 /또는 도플러 확산값 (fd)을 기지국으로 피드백할 수 있다 (S1230). '
[170] S1230 단계에서 반송파 천이값 k 를 피드백하는 방법은 LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 피드백 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어， 반송파 천이값 k 의 피드백은 무선 채널의 램크를 피드백하는 시간과 동일하게 운영되거나， CQI (Channel Quality Indicator)를 피드백하는 시간과 동일하게 운영되거나, PMKPrecoding Matrix Index)를 피드백하는 시간과 동일하게 운영할 수 있다. 그러나， 도플러 확산은 빔 패턴에 따라 달라질 수 있으므로, 반송파 천이값 k 를 피드백하는 방법은 가장 바람직하게는 PMI와 같은 시간이 적합하다.
[171] 따라서， 단말은 PUCCH 신호를 통해 주기적으로 반송파 천이값 k 를 피드백하거나, 기지국 요청시 PUSCH 신호를 통해 비주기적으로 반송파 천이값 k를 피드백할 수 있다.
[172] 또는， 단말은 S1230 단계에서 피드백하기 위해 반송파 천이값 k 자체를 양자화 하여 송신할 수 있지만， 반송파 천이값 k 를 서브캐리어 스패이싱 (subcarrier spacing)으로 나눠서 정규화된 주파수 값 (normal ized frequency value)으로 정의 하고 이를 양자화 하여 송신할 수 있다.
[173] 다시 도 12 를 참조하면, 기지국은 S1230 단계에서 피드백받은 정보를 이용하여, 하향링크 신호의 도플러 스팩트럼을 추정하고 이를 보상하기 위해 RS 밀도를 조정 및 /또는 보상할 수 있다. 즉， 기지국은 피드백 정보를 기반으로 하향링크 전송 모드를 변경할 수 있다 (S1240).
[174] 이후, 기지국은 변경된 전송모드로 하향링크 신호를 단말에 전송하며, 단말은 도풀러 확산이 완화된 하향링크 신호를 수신함으로써 하향링크 신호의 수신 품질이 향상될 수 있다. 예를 들어， DL신호 전송을 위한 RS 의 밀도가 1 로 변경되어 (물론， 채널상태에 따라 RS 의 밀도는 높아질 수 있다) 전송된다 (S1250). [175] 4.5 도플러 스팩트럼 추정 방법 -5
[176] 이하에서는 반송파 천이 값 k 를 추정 및 /또는 보상하기 위해 자동 주파수 제어기 (AFC: Auto Frequency Controller)를 사용하는 방법에 대해서 설명한다.
[177] 도 13 은 본 발명의 실시예로서 도플러 스팩트럼을 추정 및 /또는 완화하기 위한 AFC의 일례를 나타내는 도면이다.
[178] AFC 는 단말 또는 수신기에 구비될 수 있으며, 도 13 과 같이 구성될 수 있다. AFC 는 자동으로 주파수를 제어함으로써 도플러 스팩트럼을 추정 및 /또는 완화하기 위해 최적의 주파수를 설정하는 기능을 수행한다.
[179] AFC 는 수신 신호의 위상을 변경하기 위한 위상 회전기 (Phase Rotator; 1310)， 수신 신호의 위상을 검출하기 위한 위상 검출기 (Phase Detector; 1320) , 수신 신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출기 (Frequency Detector; 1330) , 위상의 급격한 변화를 방지하고 변화 속도를 파라미터로 조정하기 위한 루프 필터 (Loop Filer; 1340)， 주파수 및 위상이 보정된 신호를 생성하기 위한 수치 제어 오실레이터 (NCO: Numerical Control Oscillator; 1350)를 포함할 수 있다.
[180] 도 13 에서 수신된 신호를 r„이라 하고 자기 신호 (desired signal) 또는 참조 신호 (RS: Reference Signal)를 이라고 할 때에， 위상 검출기 (1320}에서 추정되는 위상 오프셋 값은 = arctan(r„ )으로 표현할 수 있다. 또한, 주파수 검출기 (1330)에서 추정되는 주파수 오프셋 값은 /("^arcta d/ )으로 표현할 수 있다.
[181] 위상 검출기 (1320) 및 주파수 검출기 (1330)에서 검출되는 위상 오프셋 및 주파수 오프셋 값은 루프 필터 (1340)를 통과하여 위상의 급격한 변화를 방지 하고 변화 속도를 파라미터로 조정하기 위해 NCXK1350)의 입력으로 들어간다. 따라서， NC0 는 주파수 및 위상이 보정된 신호를 생성 할 수 있다.
[182] 따라서， 단말 또는 수신단은 AFC 를 이용하여 수신 신호의 반송파 천이값을 추정 및 보상함으로써 도플러 확산을 완화할 수 있다. [183] 4. 구현 장치
[184] 도 14 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 13 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.
[185] 단말 (UE: User Equipment)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고， 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한， 기지국 (eNB: e-Node B)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고， 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.
[186] 즉， 단말 및 기지국은 정보， 데이터 및 /또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신모들 (Tx module: 1440， 1450) 및 수신모들 (Rx module: 1450, 1470)을 포함할 수 있으며， 정보， 데이터 및 /또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나 (1400， 1410) 등을 포함할 수 있다.
[187] 또한， 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 프로세서 (Processor: 1420, 1430)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리 (1480， 1490)를 각각 포함할 수 있다.
[188] 상술한 단말 및 기지국 장치의 구성성분 및 기능들을 이용하여 본원 발명의 실시예들이 수행될 수 있다. 예를 들어， 단말 및 /또는 기지국의 프로세서는 상술한 제 1 절 내지 제 4 절에 개시된 방법들을 조합하여 , 초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화시킬 수 있다.
[189] 특히 단말은 수학식 2 내지 6 을 이용하여 수신 신호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하기 위해 반송파 천이값 k 를 구할 수 있다. 또한， 단말은 산출한 반송파 천이값을 기지국에 피드백하여 기지국에서 하향링크 데이터를 보정하여 전송할 수 있도록 할 수 있다. 만약， 단말이 제 4.5 절을 이용하여 도플러 스팩트럼을 추정하는 경우에는 AFC 는 프로세서 내에 구비되거나 또는 단말 내부 및 프로세서 외부에 구비되어 프로세서와 함께 동작할 수 있다.
[190] 단말 및 기지국에 포함된 송신모들 및 수신모듈은 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능， 고속 패킷 채널 코딩 기능， 직교주파수분할다중접속 (0FDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링， 시분할듀플렉스 (TDD: Time Division Du lex) 패킷 스케줄링 및 /또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한， 도 14 의 단말 및 기지국은 저전력 RKRadio Frequency)/IF( Intermediate Frequency) 모들을 더 포함할 수 있다. 이때， 송신모들 및 수신모들은 각각 송신기 수신기로 불릴 수 있으며, 함께 사용되는 경우 트랜시버로 불릴 수 있다.
[191] 한편， 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기 (PDA: Personal Digital Assistant), 셀를러폰, 개인통신서비스 (PCS: Personal Communication Service) 폰 GSKGlobal System for Mobile) 폰， DMAOVideband CDMA) 폰， MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트 (Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드 (匪 -MB: Multi Mode-Mult i Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.
[192] 여기서， 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 흔합한 단말기로서, 이동통신'단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한， 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템 (예를 들어ᅳ CDMA (Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA( Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.
[193] 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
[194] 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(appl icat ion specific integrated circuits) , DSPs(digital signal processors) , DSPDs(digital signal processing devices) , FIDs (programmable logic devices) , FPGAs(f ield programmable gate arrays) , 프로세서， 콘트를러， 마이크로 콘트롤러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[195] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들， 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (1480， 1490)에 저장되어 프로세서 (1420， 1430)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
[196] 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서， 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
【산업상 이용가능성】 '
[197] 본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서， 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및 /또는 IEEE 802. xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아 니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 웅용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화하기 위한 방법에 있어서，
수신단에서 하향링크 신호를 수신하는 단계;
상기 수신단에서 수신된 상기 하향링크 신호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하는 단계 ; 및
상기 수신단에서 추정된 상기 도플러 스팩트럼을 기반으로 반송파 천이값 을 산출하는 단계를 포함하는， 도폴러 확산 완화 방법.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 도플러 스팩트럼 는 3{^(r)}와 같이 추정되되，
상기 는 상기 하향링크 신호에 대한 자기상관 함수를 의미하며,
3{}은 퓨리어 변환을 의미하는， 도플러 확산 완화 방법 .
【청구항 3】
―、,
제 2항에 있어서，
상기 반송파 천이값은 상기 도플러 스팩트럼이 소정의 임계값 (threshold) 보다 큰 값을 갖는 부분에 대한 평균값으로 산출되는， 도플러 확산 완화방법.
【청구항 4】
제 3항에 있어서 ,
상기 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출되는，
[수학식] q = -fᅳ ᅳ J o = min( when Sx(f) > threshold
瞧 ， max = max( ) when Sx{f) > threshold
s; q) = k
도플러 확산 완화방법 .
【청구항 5】
제 3항에 있어서,
상기 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출되는，
[수학식] f -f . min = min(A) when Sx{f) > threshold
〈― 'wax 'min 111111 Λ
ᅳᅳ 2ᅳᅳ ' f讓 max( ) when Sx{f) > threshold
도플러 확산 완화방법 .
【청구항 6】
제 3항에 있어서，
상기 소정의 임계값은 시스템 상에서 고정된 상수값이거나， 상기 도플러 스팩트럼이 갖는 최대값에 기반하여 결정되거나, 또는 상위 계층 시그널링을 통해 수신되는 값인， 도플러 확산 완화방법.
【청구항 7]
제 3항에 있어서 ,
상기 수신단은 상기 반송파 천이값을 송신단으로 피드백하는 단계 ; 및 상기 반송파 천이값을 기반으로 보정된 하향링크 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는， 도플러 확산 완화방법.
【청구항 8】
초고주파 대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 도플러 확산을 완화하기 위한 수신단에 있어서,
수신기; 및
상기 도플러 확산을 완화하기 위한 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는:
상기 수신기를 통해 하향링크 신호를 수신하고, 수신된 상기 하향링크 신 호에 대한 도플러 스팩트럼을 추정하며, 추정된 상기 도플러 스팩트럼을 기반으로 반송파 천이값을 산출하도록 구성되는 수신단.
【청구항 9】
제 8항에 있어서 ,
상기 도플러 스팩트럼 ^(/)는 (2")}와 같이 추정되되，
상기
Figure imgf000035_0001
하향링크 신호에 대한 자기상관 함수를 의미하며，
3{}은 퓨리어 변환올 의미하는， 수신단.
【청구항 10]
제 9항에 있어서 ,
상기 반송파 천이값은 상기 도플러 스팩트럼이 소정의 임계값 (threshold) 보다 큰 값을 갖는 부분에 대한 평균값으로 산출되는， 수신단.
【청구항 11】
제 10항에 있어서 ,
상기 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출되는,
[수학식]
Q = -ᅳ― min = min( ) when Sx{f) > threshold
'max ~ 'min
Figure imgf000036_0001
fmax = max( ) when Sx{f) > threshold
S q) = k
수신단.
【청구항 12】
제 10항에 있어서，
상기 반송파 천이값은 다음 수학식을 이용하여 산출되는,
[수학식]
k m„ -f^ min = min( ) when Sx{f) > threshold
2 匪 = max( ) when Sx{f) > threshold
수신단.
【청구항 13】
제 10항에 있어서，
상기 소정의 임계값은 시스템 상에서 고정된 상수값이거나， 상기 도플러 스팩트럼이 갖는 최대값에 기반하여 결정되거나， 또는 상위 계층 시그널링을 통해 수신되는 값인， 수신단.
【청구항 14】
제 10항에 있어서,
상기 수신단은 송신기를 더 포함하고，
상기 프로세서는 상기 송신기를 제어하여 상기 반송파 천이값을 송신단으 로 피드백하고，
상기 수신기를 제어하여 상기 반송파 천이값을 기반으로 보정된 하향링크 신호를 수신하도록 더 구성되는, 수신단.
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