WO2015065113A1 - 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 위한 수행하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 위한 수행하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2015065113A1
WO2015065113A1 PCT/KR2014/010382 KR2014010382W WO2015065113A1 WO 2015065113 A1 WO2015065113 A1 WO 2015065113A1 KR 2014010382 W KR2014010382 W KR 2014010382W WO 2015065113 A1 WO2015065113 A1 WO 2015065113A1
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WO
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discovery
resource
discovery resource
terminal
transmission
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PCT/KR2014/010382
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English (en)
French (fr)
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김학성
박승일
최성현
김병훈
서한별
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엘지전자(주)
서울대학교산학협력단
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/542—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using measured or perceived quality
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup

Definitions

  • the present specification relates to a method and apparatus for performing a discovery procedure for direct communication between terminals in a wireless communication system, in particular, direct communication between terminals.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data services.
  • the explosive increase in traffic causes a shortage of resources and the demand for faster services. Being.
  • Direct communication between terminals that is, device-to-device (D2D) communication, establishes a direct link between a plurality of devices (for example, user equipments (UEs)), thereby establishing an evolved NodeB (eNB); It is a communication method that directly sends and receives voice, data, etc. without going through).
  • D2D device-to-device
  • UEs user equipments
  • eNB evolved NodeB
  • the D2D communication may include a scheme such as UE-to-UE communication, peer-to-peer communication, and the like.
  • the D2D communication method may be applied to machine-to-machine (M2M) communication, machine type communication (MTC), and the like.
  • M2M machine-to-machine
  • MTC machine type communication
  • D2D communication has been considered as a way to solve the burden on the base station due to the rapidly increasing data traffic.
  • network overload can be reduced because data is transmitted between devices without passing through a base station.
  • the introduction of D2D communication can be expected to reduce the procedure of the base station, decrease the power consumption of the devices participating in the D2D, increase the data transmission speed, increase the capacity of the network, load balancing, cell coverage.
  • An object of the present specification is to provide a resource determination (or selection) method for transmitting a discovery message in discovery of direct communication between terminals.
  • An object of the present invention is to provide a method for solving a resource conflict problem that may occur due to the same resource selection between terminals by measuring a received energy level.
  • an object of the present disclosure is to provide a method for solving a resource conflict problem that may occur due to the same resource selection between terminals through clustering (or grouping) and random selection of discovery resources in the discovery of direct communication between terminals.
  • the present disclosure provides a method for performing a discovery procedure in a wireless communication system supporting direct communication between terminals, the method performed by a first terminal comprising: monitoring a discovery resource region; Selecting a discovery resource for transmitting a discovery message in the discovery resource region; And transmitting the discovery message to a second terminal through the selected discovery resource, wherein the selected discovery resource includes a discovery resource whose received energy level is equal to or less than or equal to a threshold; It is characterized by that.
  • the discovery resource region is composed of 64 subframes.
  • the discovery message is transmitted through the selected discovery resource in a first discovery period, and thereafter, the discovery message is changed according to a predefined hopping pattern . It is characterized by being transmitted through the discovery resource is changed.
  • the selected discovery resource may be randomly selected from resources having a reception energy level equal to or less than a threshold.
  • the selected discovery resource may be a unit resource unit.
  • selecting the discovery resource may include selecting one discovery resource group among at least one discovery resource group; Random selection between sub-discovery resource groups in the selected discovery resource group. Selecting one sub discovery resource group through; And selecting one unit resource unit through random selection between unit resource units in the selected sub-discovery resource group.
  • the discovery resource group may include at least two unit resource units, and the discovery resource group may include at least one sub discovery resource group.
  • the discovery resource group may be determined by using channel state information of RSRP (Reference Signal received power) or RSRQ (Reference Signal Received Quality) or location information of the UE. Gong.
  • RSRP Reference Signal received power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality
  • the present disclosure is characterized in that based on the results of monitoring to monitor the discovery resource region to the discovery resource group unit, and determining whether dozen cover Li methoxy "transmission of messages in a particular discovery resource group further do.
  • the present specification is characterized by determining whether to transmit a discovery message in the specific discovery resource group in consideration of the high and low ratio of the energy level of the unit resource units in the specific discovery resource group.
  • the present disclosure also provides a first terminal for performing a discovery procedure in a wireless communication system supporting direct communication between terminals, the first terminal including: a communication unit configured to transmit and / or receive a radio signal with an external device; And a processor, operatively coupled with the communication unit, the processor monitoring a discovery resource region; Select a discovery resource for transmitting a discovery message in the discovery resource region; And control to transmit the discovery message to a second terminal through the selected discovery resource, wherein the selected discovery resource is a discovery resource whose received energy level is equal to or less than or equal to a threshold. It features.
  • the processor selects one discovery resource group from at least one discovery resource group;
  • the selected discovery resource Select one sub-discovery resource group through random selection between sub-discovery resource groups in a group; And selecting one unit resource unit through random selection between unit resource units in the selected sub discovery resource group.
  • the processor monitors the discovery resource region in a discovery resource group unit, and controls to determine whether to transmit a discovery message in a specific discovery resource group based on the monitoring result. do.
  • the present specification is characterized by controlling to determine whether to transmit a discovery message in the specific discovery resource group in consideration of the high and low ratio of the energy level of the unit resource units in the specific discovery resource group.
  • the present specification provides a method of determining a resource region capable of transmitting a discovery message in the discovery of direct communication between terminals, thereby enabling an effective direct communication between terminals.
  • the present specification measures the received energy level of the discovery resources to change the transmission resources of the discovery message between terminals, thereby preventing the resource stratification that may occur due to the same resource selection between the terminals.
  • FIG. 1 shows a structure of a radio frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 shows a downlink subframe structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows an uplink subframe structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 shows an example of a form in which PUCCH formats are mapped to a PUCCH region of an uplink physical resource block in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 shows a structure of a CQI channel in the case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 7 shows a structure of an ACK / NACK channel in case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 illustrates an example of generating and transmitting five SC-FDMA symbols during one slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 shows an example of a component carrier and carrier aggregation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 shows an example of a subframe structure according to cross-carrier scheduling in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 shows an example of transmission channel processing of a UL—SCH in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • Figure 12 shows an example of signal processing of the transmission channel, the uplink shared channel (transport channel) in a wireless communication system to which the present invention may be applied.
  • Fig. 13 is a configuration of a general multiple-input multiple-output antenna (MIMO) communication system, It is also.
  • MIMO multiple-input multiple-output antenna
  • FIG. 14 illustrates a channel from a plurality of transmit antennas to one receive antenna.
  • FIG. 15 illustrates a reference signal pattern mapped to a downlink resource block pair in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 16 illustrates an uplink subframe including a sounding reference signal symbol in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 17 illustrates a relay node resource in a wireless communication system to which an embodiment of the present invention may be applied.
  • 20 illustrates an example of a discovery procedure between terminals.
  • 21 is a flowchart illustrating an example of a discovery resource selection method in a discovery procedure proposed herein.
  • . 22 is a diagram illustrating an example of a discovery resource selection method in a discovery procedure proposed herein.
  • FIG. 23 is a view of discovery resource selection in a discovery procedure proposed herein.
  • Figure shows another example of the method.
  • FIG. 24 illustrates that a resource collision occurs by selecting a predefined (or predefined) same hopping pattern after initial discovery resource selection.
  • 25 is a flowchart illustrating an example of a method for preventing a resource conflict problem that may occur in the discovery procedure proposed herein.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a method for preventing a resource stratification problem in a discovery procedure proposed herein.
  • 27 is a diagram illustrating another example of a method for preventing resource collision in a discovery procedure proposed herein.
  • 28 is a diagram illustrating another example of a method for preventing resource collision in a discovery procedure proposed herein.
  • 29 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a terminal and a base station in which the methods proposed herein may be implemented.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal. 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. That is, various operations performed for communication with a terminal in a network consisting of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station. It is self-evident.
  • a base station (BS) may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an access point (AP).
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE),
  • M2M Machine-to-machine
  • D2D device-to-device
  • downlink means communication from the base station to the terminal
  • uplink means communication from the terminal to the base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA code division multiple access
  • Various radios such as frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA), and non-orthogonal multiple access (NOMA) It may be used to access the system.
  • CDMA may be implemented in a radio technology S. such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in a wireless technology such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • OFDMA may be implemented by a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, e-UTRA (evolved UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, which employs OFDMA in downlink and SC—FDMA in uplink.
  • LTE ⁇ A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, step stones or parts that are not described in order to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • System general 1 shows a structure of a radio frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 3GPP LTE / LTE-A supports a type 1 radio frame structure applicable to FDD (requency division duplex) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • a radio frame consists of 10 subframes.
  • One subframe consists of two slots in the time domain.
  • One more time for transmitting one subframe is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • RBs resource blocks
  • 3GPP LTE provides OFDMA ⁇ 1 "in downlink.
  • the OFDM symbol is used to represent one symbol period, and the OFDM symbol may be referred to as one SC-FDMA symbol or symbol period, and a resource block is a resource allocation unit. It includes a plurality of consecutive subcarriers in a slot.
  • FIG. 1B illustrates a frame structure type 2.
  • FIG. Type 2 radio frame consists of two half frames, each half The frame consists of five subframes, a Downlink Pilot Time Slot (DwPTS), a Guard Period (GP), and an Uplink Pilot Time Slot (UpPTS), of which one subframe consists of two slots.
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization, or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at base station and synchronization of uplink transmission of user equipment.
  • ⁇ A guard interval is used to remove interference caused by uplink due to multipath delay of downlink signal between uplink and downlink. It is a section.
  • an uplink-downlink configuration is a rule indicating whether uplink and downlink are allocated (or reserved) for all subframes.
  • Table 1 shows the uplink-downlink configuration.
  • 'D' represents a subframe for downlink transmission
  • 'U' represents a subframe for uplink transmission
  • 'S' represents DwPTS
  • GP Special subframe consisting of three fields
  • the uplink ⁇ downlink configuration may be classified into seven types, and positions and / or numbers of downlink subframes, special subframes, and uplink subframes are different for each configuration.
  • a point of switching from downlink to uplink or a point of switching from uplink to downlink is called a switching point.
  • Switch-point periodicity means a period in which an uplink subframe and a downlink subframe are repeatedly switched in the same manner, and both 5ms or 10ms are supported.
  • the special subframe S exists in every half-frame, and in case of having a period of 5ms downlink-uplink switching time, it exists only in the first half-frame. .
  • subframes 0 and 5 and DwPTS are intervals for downlink transmission only.
  • Subframes immediately following the up PT S and subframe subframes are always intervals for uplink transmission.
  • the uplink-downlink configuration may be known to both the base station and the terminal as system information.
  • the base station may inform the terminal of the change of the uplink-downlink allocation state of the radio frame by transmitting only the index of the configuration information.
  • the configuration information is a kind of downlink control information and can be transmitted through PDCCH (Physical Downlink Control Channel) like other scheduling information, and is common to all terminals in a cell through a broadcast channel as broadcast information. May be sent.
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • the structure of the radio frame is only one example, and the number of subcarriers included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • one downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • one downlink slot includes seven OFDM symbols, and one resource block includes 12 subcarriers in a frequency domain, but is not limited thereto.
  • Each element on the resource grid is a resource element, and one resource block (RB) includes 12 X 7 resource elements.
  • the number 1 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.
  • FIG. 3 shows a downlink subframe structure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • up to three OFDM symbols in the first slot in a subframe are control regions to which control channels are allocated, and the remaining OFDM symbols are data regions to which a Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) is allocated. (data region).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • data region Example of Downlink Control Channel Used in 3GPP LTE PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH (Physical Downlink Control Channel), PHICH (Physical Hybrid One ARQ Indicator Channel).
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of the sieve frame and carries information on the number of OFDM symbols (ie, the size of the control region) used for transmission of control channels in the subframe.
  • PHICH is a male answer channel for the uplink and a PHQ for a hybrid automatic repeat request (HARQ).
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • the downlink control information includes uplink resource allocation information, downlink resource allocation information, or an uplink transmission (Tx) power control command for an arbitrary terminal group.
  • PDCCH is a resource allocation and transmission format of DL-SCH (Downlink Shared Channel) (also called a downlink grant), resource allocation information of UL-SCH (Uplink Shared Channel) (also called an uplink grant), and PCH Resource allocation for upper-layer control messages such as paging information in paging channel, system information in DL-SCH, random access response transmitted in PDSCH, random It can carry a set of transmission power control commands, activation of Voice over IP (VoIP), etc. for individual terminals in the terminal group of the UE.
  • the plurality of PDCCHs may be transmitted in a control region, and the terminal monitors the plurality of PDCCHs. You can ring.
  • the PDCCH consists of a collection of one or a plurality of consecutive CCEs.
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate according to the state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the format of the PDCCH and the number of bits of the usable PDCCH are determined according to the correlation between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and attaches a CRC (Cyclic Redundancy Check) to the control information.
  • a unique identifier (referred to as a Radio Network Temporary Identifier (RNTI)) is masked according to the owner or use of the PDCCH.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • a unique identifier of the terminal for example, C-RNTI (Cell-RNTI) may be masked to the CRC.
  • C-RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the system information more specifically, the PDCCH for the system information block (SIB), the system information identifier and the system information RNTI (SI-RNTI) may be masked to the CRC.
  • SI-RNTI system information RNTI
  • a RA-RNTI random access-RNTI
  • the uplink subframe may be divided with the control region in the frequency domain.
  • Data area A physical uplink control channel (PUCCH) carrying uplink control information is allocated to the control region.
  • the data area is allocated PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) ° 1 carrying user data.
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • a PUCCH for one UE is allocated a resource block (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 t undary).
  • Physical Uplink Control Channel (PUCCH) PUCCH
  • the uplink control information (UCI) transmitted through the PUCCH may include a scheduling request (SR), HARQ ACK / NACK information, and downlink channel measurement information.
  • SR scheduling request
  • HARQ ACK / NACK information HARQ ACK / NACK information
  • HARQ ACK / NACK information may be generated according to whether the decoding of the downlink data packet on the PDSCH is successful.
  • 1 bit is transmitted as ACK / NACK information for downlink single codeword transmission, and 2 bits are transmitted as ACK / NACK information for downlink 2 codeword transmission.
  • Channel measurement information refers to feedback information related to a multiple input multiple output (MIMO) technique, and channel quality indicator (CQI). Indicator), precoding matrix index (PMI) and tank indicator (RI). These channel measurement information may also be referred to as CQI.
  • MIMO multiple input multiple output
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoding matrix index
  • RI tank indicator
  • 20 bits per subframe may be used for transmission of the CQI.
  • PUCCH can be modulated using Binary Phase Shift Keying (BPSK) and Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • Control information of a plurality of terminals may be transmitted through the PUCCH, and a constant amplitude zero autocorrelation (CAZAC) sequence having a length of 12 when code division multiplexing (CDM) is performed to distinguish signals of respective terminals Mainly used.
  • the CAZAC sequence has a characteristic of maintaining a constant amplitude in the time domain and the frequency domain, thereby reducing the PAP (Peak-to—Average Power Ratio) or CM (Cubic Metric) of the UE. It has a property suitable for increasing coverage.
  • ACK / NACK information for downlink data transmission transmitted through the PUCCH is covered using an orthogonal sequence (03: 1: 01 31 sequence) or an orthogonal cover (OC).
  • the control information transmitted on the PUCCH may be distinguished using a cyclically shifted sequence having different cyclic shift (CS) values.
  • the cyclically shifted sequence may be generated by cyclically shifting the base sequence by a specific cyclic shift amount.
  • the specific CS amount is indicated by the cyclic shift index (CS index).
  • the number of cyclic shifts available may vary depending on the delay spread of the channel.
  • Various kinds of sequences may be used as the base sequence, and the aforementioned CAZAC sequence is an example.
  • the amount of control information that the UE can transmit in one subframe is the number of SC-FDMA symbols available for transmission of control information (that is, RS transmission for coherent detection of PUCCH). SC-FDMA symbols other than the SC-FDMA symbol used in the "
  • PUCCH is defined in seven different formats according to transmitted control information, modulation scheme, amount of control information, and the like.
  • Uplink control information (UCI) is transmitted according to each PUCCH format. ) Can be summarized as in Table 2 below.
  • PUCCH format 1 is used for single transmission of SR.
  • an unmodulated waveform is applied, which will be described in detail later.
  • PUCCH format la or lb is used for transmission of HARQ ACK / NACK. If HARQ ACK / NACK is transmitted alone in any subframe, the PUCCH format la or Can use lb. Or, HARQ ACK / NACK and SR may be transmitted in the same subframe using PUCCH format la or lb.
  • PUCCH port 1 3 ⁇ 4 2 is used for transmission of CQI
  • PUCCH port 1 3 ⁇ 4 2a or 2b is used for transmission of CQI and HARQ ACK / NACK. "Is used.
  • the CP For expansion 3 ⁇ 4 "the CP, it may be used for transmission of PUCCH capsule 1 3 ⁇ 4 27 ⁇ CQI and HARQ ACK / NACK.
  • FIG. 5 shows an example of a form in which PUCCH formats are mapped to a PUCCH region of an uplink physical resource block in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • W R U B L represents the number of resource blocks in the uplink, 0, 1,. . ⁇ , Means number of physical resource block.
  • the PUCCH is mapped to both edges of the uplink frequency block.
  • PUCCH in the PUCCH region indicated by m 0 and l .
  • Format 2 / 2a / 2b is mapped, which can be expressed as PUCCH format 2 / 2a / 2b mapped to resource blocks located at the band-edge.
  • the number of PUCCH RBs available by PUCCH format 2 / 2a / 2b ( ⁇ ) may be indicated to terminals in a cell by broadcasting signaling.
  • PUCCH format 2 / 2a / 2b is a control channel for transmitting channel measurement feedback (CQI, PMI, RI).
  • CQI information channel measurement feedback
  • Periodic and aperiodic CQI reporting in the time domain. Can be supported.
  • PUCCH format 2 may be used only for periodic reporting and PUSCH may be used for aperiodic reporting. In the case of aperiodic reporting, the base station may instruct the terminal to transmit a separate CQI report on a resource scheduled for uplink data transmission.
  • FIG. 6 shows a structure of a CQI channel in the case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • SC-FDMA symbols 0 to 6 of one slot SC-FDMA symbols 1 and 5 (-2nd and 6th symbols) are used for demodulation reference signal (DMRS) transmission, and in the remaining SC-FDMA symbols CQI information may be transmitted. Meanwhile, in the case of an extended CP, one SC—FDMA symbol (SC-FDMA symbol 3) is used for DMRS transmission.
  • SC-FDMA symbol 3 SC-FDMA symbol 3
  • DMRS Reference signal
  • CQI information is carried on the remaining five SC-FDMA symbols.
  • CS cyclic shift
  • the number of symbols that can be transmitted in one TTI is 10, and modulation of CQI information is determined up to QPSK.
  • QPSK mapping is used for an SC-FDMA symbol, a 2-bit CQI value may be carried, and thus a 10-bit CQI value may be loaded in one slot. Therefore, up to 20 bits of CQI can be loaded in one subframe.
  • the frequency domain spreading code is used to spread the CQI information in the frequency domain.
  • a CAZAC sequence of length -12 (eg, ZC sequence) can be used.
  • Each control channel can be distinguished by applying a CAZAC sequence having a different cyclic shift value.
  • IFTT is performed on the frequency domain spread CQI information.
  • 12 different terminals may be orthogonally multiplexed on the same PUCCH RB by means of 12 equally spaced cyclic shifts.
  • the SO FDMA symbol process and the DMRS sequence (on the SC-FDMA symbol 3 in the case of the extended CP case) of 5 are similar to the CQI signal sequence in the frequency domain, but modulation such as CQI information is not applied.
  • the UE transmits higher layer signal to report different CQI, PMI and RI types periodically on PUCCH resource indicated by PUCCH resource index ("' ⁇ : ⁇ ," Sera, "P 3 UCCH)) It can be set semi-statically by the ring.
  • PUCCH resource index is information indicating a PUCCH region used for PUCCH format 2 / 2a / 2b transmission and a cyclic shift (CS) value to be used.
  • the PUCCH formats la and lb will be described.
  • a symbol modulated using a BPSK or QPSK modulation scheme is multiply multiplied by a length 12 CAZAC sequence.
  • y (0),..., y (Nl) symbols may be referred to as a block of symbols.
  • FIG. 7 shows a structure of an ACK / NACK channel in case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 illustrates an example of a PUCCH channel structure for transmitting HARQ ACK / NACK without CQI. Poetically indicated.
  • a reference signal is carried on three consecutive SC-FDMA symbols in the middle of seven SC-FDMA symbols included in one slot, and an ACK / NACK signal is carried on the remaining four SC-FDMA symbols.
  • RS may be carried on two consecutive symbols in the middle.
  • the number and position of symbols used for the RS may vary depending on the control channel, and the number and position of symbols used for the ACK / NACK signal associated therewith may also be changed accordingly.
  • Acknowledgment information (unscrambled state) of 1 bit and 2 bits may be represented by one HARQ ACK / NACK modulation symbol using BPSK and QPSK modulation techniques, respectively.
  • the positive acknowledgment (ACK) may be encoded as '1'
  • the negative acknowledgment (NACK) may be encoded as '0'.
  • two-dimensional spreading is applied to increase the multiplexing capacity. That is, frequency domain spreading and time domain spreading are simultaneously applied to increase the number of terminals or control channels that can be multiplexed.
  • the frequency domain sequence is used as the base sequence to spread the ACK / NACK signal in the frequency domain.
  • one of the CAZAC sequences may be a Zadoff-Chu (ZC) sequence.
  • ZC Zadoff-Chu
  • CS cyclic shifts
  • HARQ ACK / NACK transmission The number of CS resources supported in an SC-FDMA symbol for PUCCH RBs for is set by the sal-specific higher-learning signaling parameter ().
  • the frequency domain spread ACK / NACK signal is spread in the time domain using an orthogonal spreading code.
  • orthogonal spreading codes Walsh-Hadamard sequences or DFT sequences can be used.
  • the ACK / NACK signal can be spread using an orthogonal sequence of length 4 (wO, wl, w2, w3) for 4 symbols.
  • RS also spreads through orthogonal sequences of length 3 or length 2. This is called orthogonal covering (OC).
  • a plurality of terminals may be multiplexed using a code division multiplexing (CDM) scheme using the CS resource in the frequency domain and the OC resource in the time domain as described above. That is, ACK / NACK information and RS of a large number of terminals may be multiplexed on the same PUCCH RB.
  • CDM code division multiplexing
  • the number of spreading codes supported for ACK / NACK information is limited by the number of RS symbols. That is, since the number of RS transmission SC-FDMA symbols is smaller than the number of ACK / NACK information transmission SC-FDMA symbols, the multiplexing capacity of the RS is smaller than the multiplexing capacity of the ACK / NACK information.
  • ACK / NACK information may be transmitted in four symbols.
  • ACK / NACK information three orthogonal spreading codes are used instead of four, and the number of RS transmission symbols is 3 Limited to three orthogonal spreads for RS Only code can be used.
  • HARQ acknowledgments from a total of 18 different terminals can be multiplexed in one PUCCH RB.
  • HARQ acknowledgments from a total of 12 different terminals can be multiplexed in one PUCCH RB.
  • the scheduling request is transmitted in such a way that the terminal requests or does not request to be scheduled.
  • the SR channel reuses the ACK / NACK channel structure in the PUCCH format la / lb and is configured in an on-off keying (OOK) scheme based on the ACK / NACK channel design. Reference signals are not transmitted on SR channels. Accordingly, a sequence of length 7 is used for a general CP, and a sequence of length 6 is used for an extended CP. Different cyclic shifts or orthogonal covers may be assigned for SR and ACK / NACK. That is, for positive SR transmission, the UE transmits HARQ ACK / NACK through resources allocated for SR. UE transmits ACK / NACK for negative SR transmission HARQ ACK / NACK is transmitted through a resource allocated for use.
  • the improved -PUCCH (e-PUCCH) format will be described.
  • the e-PUCCH may speak to PUCCH format 3 of the LTE-A system.
  • Block spreading can be applied to ACK / NACK transmission using PUCCH format 3.
  • the block spreading scheme modulates control signal transmission using the SC-FDMA scheme.
  • a symbol sequence may be spread and transmitted on a time domain using an orthogonal cover code (OCC).
  • OCC orthogonal cover code
  • control signals of a plurality of terminals may be multiplexed on the same RB.
  • one symbol sequence is transmitted over a time domain, and control signals of a plurality of terminals are multiplexed using a CAZAC sequence and a cyclic shift (CS), whereas a block spread-based PUCCH format (e.g., For example, in the PUCCH format 3), one symbol sequence is transmitted over a frequency domain, and control signals of a plurality of terminals are multiplexed using time-domain spreading using an OCC.
  • CS cyclic shift
  • FIG. 8 shows an example of generating and transmitting five SC-FDMA symbols during one slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • two RS symbols may be used for one slot.
  • the RS symbol is a CAZAC sequence to which a specific cyclic shift value is applied. It may be generated from and may be transmitted in a form in which a predetermined OCC is applied (or multiplied) over a plurality of RS symbols.
  • control information having an extended size can be transmitted as compared to the PUCCH format 1 series and 2 series.
  • the communication environment considered in the embodiments of the present invention includes a multi-carrier support environment. That is, a multi-carrier system or a carrier aggregation (CA) system used in the present invention refers to broadband. In order to support, it refers to a system that aggregates and uses one or more component carriers (CC) having a bandwidth smaller than the target band when configuring a target broadband.
  • CA carrier aggregation
  • 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 the downlink and the uplink may be set differently.
  • Downlink The case where the number of 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 aggregation, and the case where the number is different is asymmetrical It is called asymmetric aggregation.
  • Such carrier aggregation may be commonly used with terms such as carrier aggregation, bandwidth aggregation, and spectrum aggregation.
  • Carrier aggregation in which two or more component carriers are combined, aims to support up to 100 MHz bandwidth in LTE-A systems.
  • the bandwidth of the joining carrier should be limited to the bandwidth used by the existing system for backward compatibility with existing IT buy1 systems.
  • 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 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 required. Accordingly, the cell may be configured with only downlink resources or with downlink resources and uplink resources. Only one particular terminal In case of having a 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, it may have as many DL CCs as the number of cells. The number of CCs may be equal to or less than that.
  • the DL CC and the UL CC may be configured on the contrary. That is, when a specific UE has a plurality of configured serving cells, a carrier aggregation environment in which a UL CC is larger than the number of DL CCs may be supported. That is, carrier aggregation may be understood as merging two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of a cell).
  • carrier aggregation may be understood as merging two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of a cell).
  • the term 'cell' should be distinguished from 'sal' as a region covered by a commonly used base station.
  • Cells used in the LTE-A system include a primary cell (PCell: Primary Cell) and a secondary cell (SCell: Secondary Cell).
  • 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_CONNECTED state but the carrier aggregation is not configured or does not support the carrier aggregation, there is only one serving cell consisting of the PCell.
  • one or more serving cells may exist, and the entire serving cell includes a P cell and one or more S cells.
  • Serving cells may be configured through an RRC parameter.
  • PhysCellld is the cell's physical layer identifier and has an integer from ⁇ to 503.
  • SCelllndex is a short identifier used to identify an S cell. It is an integer value from 1 to 7.
  • Have ServCelllndex 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 pre-assigned to apply to the S cell. That is, a cell having the smallest cell ID (or cell index) in ServCelllndex becomes a P cell.
  • P cell means 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 and may also refer to a cell indicated in a 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 may receive and transmit a PUCCH only in its own Pcell, and may use only the Pcell to acquire system information or change a monitoring procedure.
  • E-UTRAN Evolved Universal .
  • Terrestrial Radio Access is a P cell for a handover procedure using an RRC connection reconfigutaion message of a higher layer including mobility control information to a terminal supporting a carrier aggregation environment. It can only be changed, and.
  • the S cell may refer to a cell operating on a secondary frequency (or, secondary CC). Only one pcell is allocated to a specific terminal, and one or more SCells may be allocated.
  • the SCell is configurable after the RRC connection is established and can be used to provide additional radio resources.
  • PUCCH does not exist in the remaining cells except the P cell, that is, the S cell, among the serving cells configured in the carrier aggregation environment.
  • E-UTRAN When adding to the terminal supporting the carrier aggregation environment, all system information related to the operation of the associated cell in the RRC_CONNECTED state may be provided through a specific signal (dedicated signal).
  • the change of the system information can be controlled by the release and addition of the related SCell, and at this time, an RRCConnect ionReconf igutaion message of a higher layer can be used.
  • the E-UTRAN may perform dedicated signaling with different parameters for each terminal, rather than broadcasting in the associated Scell.
  • 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 Pcell and the SCell may operate as respective component carriers.
  • the primary component carrier (PCC) may be used in the same sense as the Pcell
  • the secondary component carrier (SCC) may be used in the same meaning as the SCell.
  • FIG. 9 shows an example of a component carrier and carrier aggregation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • Component carriers include a DL CC and an UL CC.
  • One component carrier may have a frequency range of 20 MHz.
  • FIG. 9B shows a carrier aggregation structure used in LTE—A system.
  • three component carriers having a frequency size of 20 MHz are combined.
  • the UE may simultaneously monitor three CCs, receive downlink signals / data, and transmit uplink signals / data.
  • the network may allocate M (M ⁇ N) DL CCs to the UE.
  • the UE may monitor only M limited DL CCs and receive a DL signal.
  • the network may assign L (L ⁇ M ⁇ N) DL CCs to allocate a main DL CC to the UE, in which case the UE must monitor the L DL CCs. This method can be equally applied to uplink transmission.
  • the linkage between the carrier frequency (or DL CC) of the downlink resource and the carrier frequency (or UL CC) of the uplink resource may be indicated by a higher layer message such as an RRC message or system information.
  • a combination of DL resources and UL resources may be configured by a linkage defined by System Information Block Type 2 (SIB2).
  • SIB2 System Information Block Type 2
  • the linkage may mean a mapping relationship between a DL CC carrying a PDCCH carrying a UL grant and a UL CC using the UL grant, and a DL CC (or UL CC) and a HARQ ACK in which data for HARQ is transmitted. It may mean a mapping relationship between UL CCs (or DL CCs) through which a / NACK signal is transmitted.
  • Cross carrier scheduling may be referred to as Cross Component Carrier Scheduling or Cross Cell Scheduling.
  • a DL CC in which a PDCCH (DL Grant) and a PDSCH are transmitted to different DL CCs or a UL CC in which a PUSCH transmitted according to a PDCCH (UL 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, when the PDCCH on the DL CC allocates PDSCH or PUSCH resources to one of the multi-aggregated DL / UL CC, CIF is set. in this case, The DC I format of LTE-A Release-8 can be extended according to CI F.
  • the configured CIF may be fixed as a 3-bit field or the position of the configured CI F may be fixed regardless of the DCI format size.
  • the PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) of LTE-A Release-8 may be reused.
  • the CI F is not set.
  • the same PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) and DCI format as in LTE-A Release-8 may be used.
  • the UE When cross carrier scheduling is possible, the UE needs to monitor the PDCCHs for the plurality of DCIs in the control region of the monitoring CC according to the transmission mode and / or bandwidth of each CC. Therefore, it is necessary to configure the search space and PDCCH monitoring to support this.
  • 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.
  • the 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 terminal DL CC set.
  • a DL CC may be configured to always enable self-scheduling for a 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. However, when cross-carrier scheduling is activated, it is preferable that the PDCCH monitoring set is defined in the terminal DL CC set. That is, in order to schedule PDSCH or PUSCH for the UE, the base station transmits the PDCCH through only the PDCCH monitoring set.
  • FIG. 10 shows an example of a subframe structure according to cross-carrier scheduling in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a DL subframe for LTE—A UE is a combination of three DL CCs, and a DL CC is configured as a PDCCH monitoring DL CC. If CIF is not used, each DL CC may transmit a PDCCH for scheduling its PDSCH without CIF. On the other hand, when the CIF is used through higher layer signaling, only one DL CC may transmit a PDCCH for scheduling its PDSCH or PDSCH of another CC using the CIF. At this time, DL CCs ' ⁇ ' and 'C' that are not set as PDCCH monitoring DL CCs do not transmit the PDCCH. Common ACK / NACK Multiplexing Methods
  • An ACK / NACK multiplexing method based on PUCCH resource selection may be considered.
  • the contents of ACK / NACK responses for multiple data units are identified by the combination of the PUCCH resource and the resource of QPSK modulation symbols used for the actual ACK / NACK transmission.
  • ACK / NACK result may be identified from the eNB, such as the following table 3.
  • DTX Discontinuous Transmission
  • 'PUCCH, 3 , and b (0), b (l) are two bits transmitted using the selected PUCCH.
  • the terminal transmits two bits (1, 1) using ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ .
  • the terminal transmits bits (1 , 0) using "PUCCH. 3 ".
  • ACK / NACK channel selection if there is at least one ACK, the NACK and DTX are coupled. This is a combination of reserved PUCCH resources and QPSK symbols. This is because it cannot indicate all ACK / NACK states. However, in the absence of an ACK, the DTX decouples from the NACK.
  • the PUCCH resource linked to the data unit corresponding to one explicit NACK may also be reserved for transmitting signals of multiple ACK / NACKs.
  • SPS Semi-Persistent Scheduling
  • the SPS method can reduce the waste of control information because there is no need to transmit control information every data transmission interval for resource allocation.
  • SPS semi-persistent scheduling
  • a time resource region allocated to a specific terminal may be set to have periodicity. Then, the time-frequency resource allocation is completed by allocating a frequency resource region as needed. This allocation of frequency resource regions may be referred to as so-called activation.
  • activation By using the ring allocation method, since the resource allocation is maintained for a certain period of time by one signaling, the resource overhead does not need to be repeatedly allocated, thereby reducing the signaling overhead. Thereafter, when the resource allocation for the terminal is no longer needed, signaling for releasing frequency resource allocation may be transmitted from the base station to the terminal. This release of the frequency resource domain can be referred to as deactivation.
  • the UE first informs the UE of which subframes to perform SPS transmission / reception through RRC (Radio Resource Control) signaling. That is, a time resource is first designated among time-frequency resources allocated for SPS through RRC signaling. In order to inform the subframe that can be used, for example, the period and offset of the subframe can be informed. However, since the terminal receives only the time resource region through RRC signaling, even if it receives the RRC signaling, the UE does not immediately transmit and receive by SPS, and completes the time-frequency resource allocation by allocating the frequency resource region as necessary. .
  • the allocation of the frequency resource region may be referred to as activation, and the release of the allocation of the frequency resource region may be referred to as deactivation.
  • the UE allocates a frequency resource according to the RB allocation information included in the received PDCCH, and according to MCS (Modulation and Coding Scheme) information, 3 ⁇ 4 2: Modulation and code rate. Applying (Code Rate), it starts to perform the transmission and reception according to the subframe period and offset allocated through the RRC signaling. Then, the terminal stops transmitting and receiving when receiving the PDCCH indicating the deactivation from the base station. If a PDCCH indicating activation or reactivation is received after stopping transmission and reception, RRC signaling using the RB allocation, MCS, etc. specified in the PDCCH is performed . Transmission and reception resumes with the allocated subframe period and offset.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the time resource allocation is performed through RRC signaling, but the transmission and reception of the actual signal may be performed after receiving the PDCCH indicating the activation and reactivation of the SPS, and the interruption of the transmission and reception indicates the deactivation of the S PS. This is done after receiving the PDCCH.
  • the UE may check the PDCCH including the SPS indication when all of the following conditions are satisfied. Firstly, the CRC parity bit added for the PDCCH payload should be scrambled to S PS C-RNT I, and second, the New Data Indicator (NDI) field should be set to zero.
  • NDI New Data Indicator
  • Table 4 shows fields for PDCCH confirmation indicating SPS activation.
  • Cyclic shift DM RS set to N / A N / A
  • Modulation and MSB is N / A N / A coding scheme and set to
  • MSB is set to ⁇ 0 '
  • the TPC command value for the PUCCH field may be used as an index indicating four PUCCH resource values set by a higher layer.
  • FIG. 11 shows an example of transmission channel processing of a UL-SCH in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the (Cubic Metric) property is designed to maintain good single carrier transmission. That is, in case of PUSCH transmission of the existing LTE system, the data to be transmitted is maintained by single carrier through DFT-precoding-S-, and in the case of PUCCH transmission, information is transmitted by carrying information in a sequence having a single carrier characteristic. Carrier characteristics can be maintained. However, when the DFT-precoding data is discontinuously allocated on the frequency axis or when PUSCH and PUCCH are simultaneously transmitted, this single carrier characteristic is broken. Accordingly, as shown in FIG. 11, when PUSCH is transmitted in the same subframe as PUCCH transmission, uplink control information (UCI) information to be transmitted in PUCCH is transmitted along with data through PUSCH in order to maintain a single carrier characteristic. .
  • UCI uplink control information
  • the uplink control information (UCI) (CQI / PI, HARQ-ACK, RI, etc.) is multiplexed * ⁇ in the PUSCH region in the subframe transmitted PUSCH71 " ⁇ How Use ,
  • the UL-SCH data performs rate-matching in consideration of CQI / PMI resources.
  • control information such as HARQ ACK, RI, and the like is multiplexed in the PUSCH region by puncturing UL-SCH data.
  • UL-SCH a signal processing procedure of an uplink shared channel which is a transport channel in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • UL-SCH a signal processing procedure of an uplink shared channel
  • the UL-SCH transmits data to a coding unit in the form of a transport block (TB) once every transmission time interval (TTI).
  • TB transport block
  • TTI transmission time interval
  • A is the size of the transport block
  • L is the number of parity bits.
  • Input bits with a CRC attached are ⁇ 2 ' ⁇ ' ⁇ , ⁇ ni ' ⁇ , where B represents the number of bits of the transport block including the CRC .
  • channel coding is performed (S122).
  • the output bit after channel coding is equal to... I) i) where i is the encoded stream index and may have a value of 0, 1 or 2.
  • i is the encoded stream index and may have a value of 0, 1 or 2.
  • Each code block may be encoded by turbo coding, respectively.
  • Rate matching is performed (S123). Bits after rate matching are equivalent to o ' e ' ⁇ 2 ⁇ 3 '"" e .
  • E r represents the number of rate matched bits of the r th code block.
  • concatenation between the code blocks ⁇ is performed again (S124).
  • the bit after the concatenation of the code blocks is performed is equal to / ⁇ ' ⁇ '' ⁇ ; — i.
  • G represents the total number of encoded bits for transmission, and when the control information is multiplexed with the UL-SCH transmission, the number of bits used for transmission of the control information is not included.
  • channel coding is independently performed on the control information CQI / PMI, RI, and ACK / NACK (S126, S127, and S128). Since different coded symbols are allocated for transmission of each control information, each control information has a different coding rate.
  • the ACK / NACK information bit is composed of 1 bit or 2 bits
  • the ACK / NACK multiplexing is composed of 1 to 4 bits.
  • the coded bits of the UL-SCH data / ⁇ '/ ⁇ ' ⁇ , / 3 ,. ⁇ ' ./ ⁇ — 1 and the coded bits of CQI / PMI,,, ⁇ , ,... , ⁇ ⁇ ⁇ multiplexing is performed (S125).
  • the multiplexed result of data and CQI / PMI is equivalent to ⁇ ' ⁇ ' ⁇ ' ⁇ ' '''' ' ⁇ /.
  • the multiplexed data, CQI / PMI, separately channel-coded RI, and ACK / NACK are channel interleaved to generate an output signal (S129).
  • MIMO Multi-Input Multi -Output
  • MIO technology generally uses multiple transmit (Tx) antennas and multiple receive (Rx) antennas, away from those that typically use one transmit antenna and one receive antenna.
  • the MIMO technology is a technique for increasing capacity or individualizing performance by using multiple input / output antennas at a transmitting end or a receiving end of a wireless communication system.
  • MIMO will be referred to as "multi-input / output antenna”.
  • the multi-input / output antenna technology does not rely on one antenna path to receive one total message, but collects a plurality of pieces of data received through several antennas to complete the complete data. .
  • the multiple input / output antenna technology can increase the data rate within a certain system range, and can also increase the system range through a specific data rate.
  • MIMO communication technology is the next generation mobile communication technology that can be widely used in mobile communication terminals and repeaters, and attracts attention as a technology that can overcome the transmission limit of other mobile communication depending on the limit situation due to the expansion of data communication. have.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of a general multiple input / output antenna (MIMO) communication system.
  • the number of transmission antennas ⁇ ⁇ dogs received when increased the number of antennas of the open-circuit N R at the same time, the transmitter or only a large number of theoretical channel transmission in proportion to the number of antennas, unlike in the case that will be served by the antenna receiver Since the capacity is increased, the trans fer rate can be improved and the frequency efficiency can be significantly improved.
  • the transmission rate according to the increase in the channel transmission capacity may theoretically increase as the maximum transmission rate (R) multiplied by the following rate increase rate () when using one antenna.
  • Equation 1 For example, in a MIMO communication system using four transmit antennas and four receive antennas, a transmission rate four times higher than a single antenna system may be theoretically obtained.
  • the technique of the multiple input / output antennas uses a spatial diversity scheme that improves transmission reliability by using symbols that pass through various channel paths, and transmits a plurality of data symbols simultaneously by using a plurality of transmit antennas. It can be divided into spatial multiplexing method which improves. In addition, researches on how to appropriately combine these two methods to obtain the advantages of each are being studied in recent years. The following is a more detailed description of each method.
  • the spatial diversity scheme there is a space-time block code sequence and a space-time trellis (Trel 1S ) code sequence system that simultaneously uses diversity gain and coding gain.
  • the bit error rate improvement performance and the code generation freedom are excellent in the Tetris coding method, but the operation complexity is simple in space-time block code.
  • Such a spatial diversity gain can be obtained by an amount corresponding to a product (NT X NR) of the number of transmit antennas NT and the number of receive antennas NR .
  • the spatial multiplexing technique is a method of transmitting different data strings at each transmitting antenna, and at the receiver, mutual interference occurs between data transmitted simultaneously from the transmitter.
  • the receiver removes this interference using an appropriate signal processing technique and receives it.
  • the noise cancellation schemes used here include: maximum likelihood detection (MLD) receivers, zero-forcing (ZF) receivers, minimum mean square error (MMSE) receivers, Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time (D-BLAST), V- Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time (BLAST) and the like, and in particular, when a transmitter can know channel information, a SVD (singular value decomposition) method can be used.
  • MLD maximum likelihood detection
  • ZF zero-forcing
  • MMSE minimum mean square error
  • D-BLAST Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time
  • BLAST V- Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time
  • SVD singular value decomposition
  • the transmission signal when there are ⁇ ⁇ transmit antennas, the maximum transmittable information is ⁇ ⁇ , so this can be represented by the following vector.
  • the transmission power can be different for each of the transmission information Sl , s 2 , S NT , wherein when the transmission power, P 2 , P NT , the transmission information is adjusted to the following vector It can be represented as.
  • the information vector with the adjusted transmission power is then multiplied by the weight matrix w to form ⁇ ⁇ transmission signals Xl , x 2 ,..., Xnt which are actually transmitted.
  • the weight matrix plays a role of appropriately distributing transmission information to each antenna according to a transmission channel situation.
  • Such transmission signals Xl , X 2 , 1 can be expressed as follows using vector X.
  • W represents this as a matrix.
  • Such a matrix W is called a weight matrix or a precoding matrix.
  • the above-described transmission signal (X) can be considered divided into the case of using the spatial diversity and the case of using the spatial multiplexing.
  • a method of combining spatial multiplexing and spatial diversity is also conceivable. That is, for example, it may be considered that the same signal is transmitted by using spatial diversity through three transmission antennas, and the remaining signals are spatially multiplexed by different signals.
  • the reception signal is represented by the vector y of the reception signals y 2 and y NR of each antenna.
  • each channel may be classified according to a transmit / receive antenna index, and a channel passing through the receive antenna i from the transmit antenna j will be denoted as hi j .
  • the index of hi j is received antenna index first, and the index of transmit antenna is leprosy.
  • These channels can be grouped together and displayed in vector and matrix form. An example of the vector display is described below.
  • FIG. 14 illustrates a channel from a plurality of transmit antennas to one receive antenna.
  • a channel from the total N T transmit antennas to the reception antenna i may be expressed as follows.
  • the white noise ⁇ , n 2 , and n NR added to each of the R reception antennas is expressed as a vector. Is as follows.
  • each of the multiple input / output antenna communication systems may be represented through the following relationship.
  • the number of rows and columns of the channel matrix H indicating the state of the channel is determined by the number of transmit and receive antennas.
  • Channel matrix H is the number of rows, as we have seen the number of receive antennas is equal to the number of My 3 ⁇ 4, column becomes equal to the number of transmit antennas 3 ⁇ 4. That is, the channel matrix H becomes an N R XN R matrix.
  • rank (ranMH) of channel matrix H is:
  • rank when Eigen value decomposition is performed on a matrix, 3 ⁇ 4 can be defined as the number of nonzero eigenvalues among eigen values. In a similar way, the rank can be defined as the number of non-zero singular values when SVD (singular value decomposition). Therefore, the physical meaning of rank in the channel matrix is the maximum number of different information that can be sent in a given channel.
  • 'rank' for MIMO transmission refers to the number of paths capable of transmitting signals independently at a specific time point and a specific frequency resource, and 'number of layers' refers to each path. This indicates the number of signal streams transmitted. In general, since the transmitting end transmits a number of layers corresponding to the number of layers used for signal transmission, unless otherwise specified, a tank has the same meaning as the number of layers.
  • Reference Signal RS
  • the signal Since data is transmitted over a wireless channel in a wireless communication system, the signal may be distorted during transmission. In order to correctly receive the distorted signal at the receiving end, the distortion of the received signal must be corrected using the channel information. And detecting the channel information ': it is primarily used for a method of detecting the channel information using the distortion degree when they are transmitted over the transmitting side and the receiving side both known a signal transmission method and a signal in the channel in order.
  • the above-mentioned signal is called a pilot signal or a reference signal RS.
  • each transmit antenna When transmitting and receiving data using multiple input / output antennas, the channel state between the transmitting antenna and the receiving antenna must be detected in order to receive the signal accurately. Therefore, each transmit antenna must have a separate reference signal.
  • the downlink reference signal includes a common reference signal (CRS: common RS) shared by all terminals in one cell and a dedicated reference signal (DRS) for only a specific terminal. Demodulation and channel measurement using these reference signals Information can be provided for measurement.
  • CRS common reference signal
  • DRS dedicated reference signal
  • the receiving side measures the channel state from the CRS and transmits an indicator related to the channel quality such as the channel quality indicator (CQI), the precoding matrix index ( ⁇ ) and / or the rank indicator (RI). Feed back to the base station.
  • CRS is also called cell-specific RS.
  • the reference signal associated with the feedback of the channel state information may be defined as CSI-RS.
  • the DRS may be transmitted through resource elements when data demodulation on the PDSCH is needed.
  • the UE may receive the presence or absence of a DRS through a higher layer and is valid only when the PDSCH is mapped.
  • the DRS may be referred to as a UE-specific RS or a demodulation RS (DMRS).
  • FIG. 15 illustrates a reference signal pattern mapped to a downlink resource block pair in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a downlink resource block pair may be represented by 12 subcarriers in one subframe X frequency domain in a time domain in a unit in which a reference signal is mapped. That is, one resource block pair on the time axis (X axis) has a length of 14 OFDM symbols in case of normal cyclic prefix (CP) (FIG. 15A), and extended cyclic prefix (extended CP: extended). Cyclic Prefix) has a length of 12 OFDM symbols (FIG. 15B). , 0 ', in the resource block grid
  • the resource elements (REs) described as '2' and '3' are the antenna port index '0',
  • the CRS is used to estimate a channel of a physical antenna and is distributed in all frequency bands as a reference signal that can be commonly received by all terminals located in a cell.
  • CRS may be used for channel quality information (CSI) and data demodulation.
  • CSI channel quality information
  • the CRS is defined in various formats depending on the antenna arrangement at the transmitting side (base station).
  • the 3GPP LTE system (eg, Release-8) supports various antenna arrangements, and the downlink signal transmitting side has three types of antenna arrangements such as three single transmit antennas, two transmit antennas, and four transmit antennas. .
  • the base station uses a single transmit antenna, the reference signal for the single antenna port is arranged.
  • the base station uses two !: Transmit antennas
  • the reference signals for the two transmit antenna ports may be time-division multiplexed (TDM) and / or FDM frequency division multiplexed (FDM). Are arranged. That is, the reference signals for the two antenna ports are assigned different time resources and / or different frequency resources so that each is distinguished.
  • TDM time-division multiplexed
  • FDM frequency division multiplexed
  • reference signals for the four transmit antenna ports are arranged using the TDM and / or FDM scheme.
  • Channel information measured by the receiving side (terminal) of the downlink signal is transmitted by a single transmit antenna, transmit diversity, closed-loop spatial multiplexing, It can be used to demodulate data transmitted using a transmission scheme such as open-loop spatial multiplexing or multi-user MIMO.
  • a reference signal when multiple input / output antennas are supported, when a reference signal is transmitted from a specific antenna port, the reference signal is transmitted to a location of resource elements specified according to a pattern of the reference signal, and the location of resource elements specified for another antenna port. It is not sent to. That is, reference signals between different antennas do not overlap each other.
  • mapping CRSs to resource blocks are defined as follows.
  • Equation 12 k and 1 represent a subcarrier index and a symbol index, respectively, and p represents an antenna port. Denotes the number of OFDM symbols in one downlink slot, and N ⁇ represents the number of radio resources allocated to the downlink. n s is eel I
  • reference signals in one cell are allocated to the 3k th subcarrier, and reference signals in the other cell are allocated to the 3k + l th subcarrier.
  • the reference signals are arranged at six resource element intervals in the frequency domain, and are separated at three resource element intervals from the reference signal allocated to another antenna port.
  • the reference signals are arranged at constant intervals starting from symbol index 0 of each slot.
  • the time interval is defined differently depending on the cyclic prefix length.
  • the reference signal is a symbol index of
  • the reference signals are located at symbol indices 0 and 3 of the slot.
  • the reference signal for the antenna port having the maximum value of two antenna ports is defined in one OFDM symbol.
  • the reference signals for reference signal antenna ports 0 and 1 are located at symbol indices 0 and 4 (symbol indexes 0 and 3 for extended cyclic prefix) of slots,
  • the reference signal for is located at symbol index 1 of the slot.
  • Reference for antenna ports 2 and 3 The position in the frequency domain of the signal is swapped with each other in the second slot.
  • DRS is used to demodulate data.
  • the precoding additive value used for a specific terminal is used without change to estimate the corresponding channel by combining with the transmission channel transmitted from each transmission antenna when the terminal receives the reference signal. .
  • the 3GPP LTE system (eg, Release-8) supports up to four transmit antennas, and a DRS for tank 1 beamforming is defined.
  • the DRS for rank 1 wideforming also indicates the reference signal for antenna port index 5.
  • Equation 13 shows a case of general cyclic transposition
  • Equation 14 shows a case of extended cyclic transposition.
  • Equations 12 to 14 k and p are respectively Subcarrier index and antenna port.
  • the position of RS depends on the value of ⁇ in terms of frequency domain. Different.
  • Equations 13 and 14 k and 1 represent the subcarrier index and the symbol index, respectively.
  • P represents an antenna port.
  • ⁇ sc represents the resource block size in the frequency domain and is expressed as the number of subcarriers.
  • PRB is the PDSPH representing the number of physical resource blocks
  • RB represents the frequency band of the resource block for pDSC H transmission.
  • ns represents the slot index, and represents the Sal ID. mod stands for modulo operation.
  • the position of the reference signal depends on the value of v shi «in the frequency domain. Since "'is dependent on the cell ID, the position of the reference signal has various frequency shift values depending on the cell.
  • Sounding Reference Signal (SRS) SRS is mainly used for measuring channel quality in order to perform frequency-selective scheduling of uplink and is not related to transmission of uplink data and / or control information. However, the present invention is not limited thereto, and the SRS may be used for various other purposes for improving power control or supporting various start-up functions of terminals which are not recently scheduled.
  • start-up functions include early modulation and coding scheme (MCS), initial power control for data transmission, timing advance and frequency semi-selective scheduling. This may be included.
  • frequency semi-selective scheduling refers to scheduling in which frequency resources are selectively allocated to the first slot of a subframe and pseudo-randomly leaps to other frequencies in the second slot to allocate frequency resources. .
  • the SRS may be used to measure downlink channel quality under the assumption that the radio channel is reciprocal between uplink and downlink. This assumption is particularly valid for time division duplex (TDD) systems where uplink and downlink share the same frequency spectrum and are separated in the time domain.
  • TDD time division duplex
  • Subframes of the SRS transmitted by any terminal in the cell may be represented by a cell-specific broadcast signal. 4-bit cell-specific
  • the 'srsSubframeConfiguration' parameter indicates an array of 15 possible subframes that the SRS can transmit on each radio frame.
  • the 16th arrangement completely switches off the SRS in the cell, which is mainly suitable for serving cells serving high-speed terminals.
  • FIG. 16 illustrates an uplink subframe including a sounding reference signal symbol in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the SRS is always transmitted on the last SC- FDMA symbol on the arranged subframe.
  • the SRS and DMRS are located in different SC- FDMA symbols.
  • PUSCH data transmissions are not allowed in certain SC-FDMA symbols for SRS transmissions, resulting in sounding overhead even when the sounding overhead is the highest, that is, even when all subframes contain SRS symbols. Does not exceed about 7 3 ⁇ 4.
  • Each SRS symbol is generated by a basic sequence (a set of sequences based on a random sequence or Zadof f— Ch (ZC)) for a given time unit and frequency band, and all terminals in the same cell use the same basic sequence.
  • SRS transmissions from a plurality of terminals in the same cell at the same frequency band and at the same time are orthogonal by different cyclic shifts of the basic sequence and are distinguished from each other.
  • Different sals are assigned to each sal by assigning different default sequences SRS sequences from can be distinguished, but orthogonality between different basic sequences is not guaranteed.
  • CoMP transmission has been proposed to improve system performance.
  • CoMP is also called co-MIMO, collaborative MIO, and network IM0.
  • CoMP is expected to improve the performance of the terminal located at the cell boundary, and improve the efficiency (throughput) of the average cell (sector).
  • inter-cell interference reduces performance and average cell (sector) efficiency of a UE located at a cell boundary in a multi-cell environment having a frequency reuse index of 1.
  • a simple passive method such as fractional frequency reuse (FTR) is used in an LTE system so that a terminal located at a cell boundary has an appropriate performance efficiency in an interference-limited environment. This was applied.
  • FTR fractional frequency reuse
  • a method of reusing inter-cell interference or mitigating inter-cell interference as a signal that the terminal needs to receive is more advantageous.
  • CoM p transmission scheme can be applied to achieve the above object.
  • CoMP schemes applicable to downlink may be classified into JP (Joint Processing) and CS / CB (Coordinated Scheduling / Beamf orming).
  • CoMP unit means a set of base stations used in the CoMP scheme.
  • the JP method can be classified into a buy 1 joint transmission method and a dynamic cell selection method.
  • the associated transmission scheme refers to a scheme in which a signal is simultaneously transmitted through a PDSCH from a plurality of points, which are all or part of a CoMP unit. That is, data transmitted to a single terminal may be simultaneously transmitted from a plurality of transmission points.
  • a cooperative transmission scheme the quality of a signal transmitted to a terminal can be improved regardless of whether it is coherently or non-coherent ly and actively remove interference with another terminal. It's fun.
  • the dynamic cell selection method refers to a method in which a signal is transmitted through a PDSCH from a single point in a CoMP unit. That is, data transmitted to a single terminal at a specific time is transmitted from a single point, and data is not transmitted to the terminal at another point in the CoMP unit.
  • the point for transmitting data to the terminal may be dynamically selected.
  • the CoMP unit performs cooperatively forming for data transmission to a single terminal. That is, although only the serving cell transmits data to the terminal, user scheduling / beamforming may be determined through cooperation between a plurality of cells in a CoMP unit.
  • CoMP reception means receiving a signal transmitted by cooperation between a plurality of geographically separated points.
  • the CoMP scheme may be classified into a Joint Reception (JR) scheme and a Coordinated Scheduling / Beamforming (CS / CB) scheme.
  • JR Joint Reception
  • CS / CB Coordinated Scheduling / Beamforming
  • the JR method refers to a method in which a plurality of points, which are all or part of CoMP units, receive a signal transmitted through a PDSCH.
  • the CS / CB scheme receives a signal transmitted through the PDSCH only at a single point, but user scheduling / beamforming may be determined through cooperation between a plurality of cells in a CoMP unit.
  • Relay Node (RN) Relay Node
  • the relay node transmits data transmitted and received between the base station and the terminal through two different links (backhaul link and access link).
  • the base station may comprise a donor cell.
  • the relay node is wirelessly connected to the radio access network through the donor cell.
  • the band (or spectrum) of the relay node the case in which the backhaul link operates in the same frequency band as the access link is called 'in-band', and the backhaul link and the access link are different.
  • the case of operating in the frequency band is called an 'out-band'.
  • terminals operating according to an existing LTE system eg, release-8) (hereinafter, referred to as legacy terminals) should be able to access the donor cell.
  • the relay node may be a transparent relay node or a non-transparent relay node. Can be classified as a node.
  • a transparent means a case where a terminal does not recognize whether it communicates with a network through a relay node
  • a year-transant means a case where a terminal recognizes whether a terminal communicates with a network through a relay node.
  • the relay node may be divided into a relay node configured as part of a donor cell or a relay node controlling a cell by itself.
  • the relay node configured as part of the donor cell may have a relay node identifier (re lay I D) but does not have its own cell identifier (ce l l identity).
  • a relay node configured as part of the donor cell even though the remaining parts of the RRM are located in the relay node.
  • a relay node can support the legacy terminal.
  • Smart repeaters decode-and-forward relay nodes ' and various types and types of L2 (layer 2) relay nodes. It is.
  • the relay node controls one or a plurality of cells, and a unique physical layer cell identifier is provided to each of the cells controlled by the relay node.
  • each of the cells controlled by the relay node may use the same RRM mechanism. From a terminal perspective, there is a difference between accessing a cell controlled by a relay node and accessing a cell controlled by a general base station. There is no The cell controlled by the relay node may support the legacy terminal. For example, self-backhauling relay nodes, L3 (third layer) relay nodes, type-1 relay nodes and type-la relay nodes are such relay nodes.
  • the type-1 relay node is an in-band relay node that controls a plurality of cells, each of which appears to be a separate cell from the donor cell from the terminal's point of view.
  • the plurality of cells have their own physical cell IDs (which are defined in LTE release-8), and the relay node may transmit its own synchronization channel, reference signal, and the like.
  • the terminal may receive scheduling information and HARQ feedback directly from the relay node and transmit its control channel (scheduling request (SR), CQI, ACK / NACK, etc.) to the relay node.
  • SR scheduling request
  • CQI CQI
  • ACK / NACK etc.
  • the type-1 relay node is seen as a legacy base station (base station operating according to the LTE Release-8 system). That is, backward compatibility. Meanwhile, for terminals operating according to the LTE-A system, the type-1 relay node may be seen as a base station different from the legacy base station, thereby providing performance improvement.
  • the type-la relay node has the same characteristics as the type-1 relay node described above in addition to operating out-band.
  • the operation of the type-la relay node may be configured to minimize or eliminate the impact on L1 (first layer) operation.
  • Type-2 relay nodes are in-band relay nodes that have separate physical cell IDs. Do not form new sal. The type 2 relay node is transparent to the legacy terminal, and the legacy terminal does not recognize the existence of the type-2 relay node.
  • a type-2 relay node may transmit a PDSCH, but not at least CRS and PDCCH.
  • the backhaul downlink and the access downlink may be multiplexed in a time division multiplexed (TDM) manner on one carrier frequency (ie, only one of the backhaul links or the access downlink is active at a particular time).
  • TDM time division multiplexed
  • the backhaul uplink and access uplink may be multiplexed in a TDM manner on one carrier frequency (ie, only one of the backhaul uplink or access uplink is activated in a particular space).
  • the backhaul downlink transmission may be performed in the downlink frequency band, and the backhaul uplink transmission may be performed in the uplink frequency band.
  • backhaul link multiplexing in TDD backhaul downlink transmission may be performed in a downlink subframe of a base station and a relay node, and backhaul uplink transmission may be performed in an uplink subframe of a base station and a relay node.
  • signal interference may occur at the receiving end of the relay node by a signal transmitted from the transmitting end of the relay node. That is, signal interference or RF jamming may occur at the front end of the relay node.
  • signal interference may also occur when backhaul uplink transmission to a base station and access uplink reception from a terminal are simultaneously performed in the same frequency band.
  • One solution to this problem of signal interference is to operate the relay node so that it does not transmit a signal to the terminal while receiving a signal from the donor cell. That is, a gap may be created in the transmission from the relay node to the terminal, and the terminal (including the legacy terminal) may be configured not to expect any transmission from the relay node during this gap.
  • This gap can be set by configuring a MBSFN (Mult icast Broadcast Single Frequency Network) subframe.
  • MBSFN Modult icast Broadcast Single Frequency Network
  • FIG. 17 illustrates relay node resource partitioning in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a first subframe is a general subframe and a downlink (ie, access downlink) control signal and data are transmitted from a relay node to a terminal, and a second subframe is transmitted.
  • the subframe is an MBSFN subframe and a control signal is transmitted from the relay node to the terminal in the control region of the downlink subframe, but no transmission is performed from the relay node to the terminal in the remaining region of the downlink subframe.
  • the relay node since the PDCCH is expected to be transmitted in all downlink subframes (in other words, the relay node allows the legacy UEs in its area to receive the PDCCH in every subframe to perform a measurement function).
  • the relay node may receive a transmission from the base station while no transmission is performed from the relay node to the terminal. Accordingly, through this resource partitioning scheme, access downlink transmission and backhaul downlink reception at the in-band relay node may not be performed at the same time.
  • Relay node non-listening interval means the relay node backhaul downlink It means a period for transmitting the access downlink signal without receiving a signal. This interval may be set to 1, 2 or 3 OFDM length as described above.
  • the relay node may perform access downlink transmission to the terminal and receive a backhaul downlink from the base station in the remaining areas. At this time, since the relay node cannot simultaneously transmit and receive in the same frequency band, it takes time for the relay node to switch from the transmission mode to the reception mode.
  • a guard time needs to be set to allow the relay node to transmit / receive mode switching in the first partial section of the backhaul downlink reception region.
  • a guard time for switching the reception / transmission mode of the relay node may be set.
  • the length of this guard time can be given as the value of the time domain, for example, k (k> l) of time samples: can be given as (Ts t ime sample) values have or be set to one or more OFDM symbol length It may be.
  • the guard time of the last part of the subframe may not be defined or set. have. In order to maintain backward compatibility, such guard time may be defined only in a frequency domain configured for backhaul downlink subframe transmission (when a guard time is set in an access downlink period, legacy terminals cannot be supported). .
  • the relay node may receive the PDCCH and the PDSCH from the base station. Relay it R-PDCCH (Relay-PDCCH) and R-PDSCH (Relay-PDSCH) ⁇ in the sense of a node dedicated physical channel. You can also express it.
  • CSI Channel State Information
  • the MIMO method can be divided into an open-loop method and a closed-loop method.
  • the open-loop MIM0 scheme means that the transmitter performs MIM0 transmission without feedback of the channel state information from the MIMO receiver.
  • the closed-loop MIM0 scheme means that the transmitter performs MIMO transmission by receiving the channel state information from the MIMO receiver.
  • each of the transmitter and the receiver may perform beamforming based on channel state information in order to obtain a multiplexing gain of the MIM0 transmit antenna.
  • the transmitting end eg, the base station
  • the channel state information (CSI) fed back may include a tank indicator (RI), a precoding matrix index (PMI) and a channel quality indicator (CQI).
  • RI tank indicator
  • PMI precoding matrix index
  • CQI channel quality indicator
  • RI is information about channel rank.
  • the rank of a channel means the maximum number of layers (or streams) that can transmit different information through the same time-frequency resource. Since the rank value is determined primarily by the long term fading of the channel, it can generally be fed back over longer periods (ie less frequently) compared to PMI and CQI.
  • PMI is information about a precoding matrix used for transmission from a transmitter and is a value reflecting spatial characteristics of a channel. Precoding means mapping a transmission layer to a transmission antenna, and a layer-antenna mapping relationship may be determined by a precoding matrix.
  • the PMI corresponds to a precoding matrix index of a base station preferred by the terminal based on metrics such as signal-to-interference plus noise ratio (SINR).
  • SINR signal-to-interference plus noise ratio
  • a scheme in which the transmitting end and the receiving end share a codebook including various precoding matrices in advance, and a method of feeding back only an index indicating a specific precoding matrix in the corresponding codebook may be used.
  • CQI is information indicating channel quality or channel strength.
  • CQI can be expressed as a predetermined CS combination.
  • the fed back CQI index indicates a corresponding modulation scheme and code rate.
  • the CQI is a value that reflects the received SINR obtained when the base station configures a spatial channel using the PMI.
  • MU-IMO multiuser-MIMO
  • a base station uses channel state information fed back by one of multiple users in a base station to perform downlink transmission. It is necessary to prevent interference from occurring in other terminals.
  • MU-MIMO In order for the operation to be performed correctly, the channel state information with higher accuracy than the single user-MIMO method must be fed back.
  • the precoding information fed back by the receiver may be indicated by a combination of two PMIs.
  • One of the two PMIs (first PMI) has a long term and / or wideband attribute and may be referred to as W1.
  • the other one of the two PMIs (second PMI) has a short term and / or subband attribute and may be referred to as W2.
  • W1 reflects the average frequency and / or time characteristics of the channel.
  • W1 reflects the characteristics of a long term channel in time, reflects the characteristics of a wideband channel in frequency, or reflects the characteristics of a wideband channel in frequency while being long term in time. It can be defined as status information.
  • W1 is referred to as channel state information (or long term-wideband PMI) of the long term-wideband attribute.
  • W2 reflects relatively instantaneous channel characteristics compared to W1.
  • W2 reflects the characteristics of a short term channel in time, or reflects the characteristics of a subband channel in frequency. Alternatively, it may be defined as channel state information reflecting the characteristics of the subband channel in frequency while being short in time.
  • W2 is referred to as channel state information (or short-term-subband PMI) of short-term-subband attributes.
  • precoding matrices representing the channel information of each attribute.
  • the form of the codebook configured as described above may be referred to as a hierarchical codebook.
  • determining a codebook to be finally used by using a cyclic codebook may be referred to as hierarchical codebook transformation (hierarchical codebook t rans f ormat ion).
  • hierarchical codebook transformation hierarchical codebook t rans f ormat ion
  • the transmission techniques such as MU-MIMO and the CoMP have been proposed for "to achieve a high data rate in the next generation communication standard such as LTE-A.
  • the UE needs to feed back a more complex and diverse CS I to the base station.
  • PMI next generation communication standard
  • a CS I feedback scheme that raises a PMI (hereinafter referred to as a best companion PMI) of a UE to be scheduled with itself is considered.
  • a co-scheduled UE when used as a precoder in a precoding matrix c xlebook, it calculates a BCPMI that causes less interference to UE-A and feeds it back to an eNB.
  • the base station uses this information to schedule MU-MIM0 UEs that prefer UE-A and BCPM (best companion precoding matrix (BCPM): precoding matrix corresponding to BCPMI).
  • BCPM best companion precoding matrix
  • BCPMI feedback methods are classified into two categories, expl icit feedback and implicit feedback, depending on the presence or absence of feedback payload.
  • the UE-A determines the BCPMI in the precoding matrix codebook and then feeds back to the base station through the control channel. In one way, UE-A selects an interference signal precoding matrix in the codebook that maximizes the estimated S INR and feeds it back to the BCPM ⁇ value.
  • the advantage of explicit feedback is that you can choose to send BCPMI more effectively for interference cancellation. This is because the UE assumes one interference beam for every codeword in the codebook, and compares metrics such as S INR to determine the most effective value for interference cancellation. But as the codebook increases, the candidates for BCPMI As it grows, larger feedback payload sizes are needed.
  • the UE-A does not search for codewords with low interference in the codebook and selects BCPM Engineering. Instead, the BCPMI that statically determines the desired PMI is determined. In this case, it may be preferable that BCPM is composed of vectors orthogonal to the determined desired PMI. Because the desired PM is set in such a way as to maximize the channel gain of the channel H in order to maximize the reception SINR, the interference signal is effectively selected for avoiding the direction of the PM.
  • the analysis of channel H as a plurality of independent channels through singular value decomposition (SVD) makes this BCPMI decision more justified.
  • the 4x4 channel H can be resolved through SVD as shown in Equation 15 below.
  • U ' V is a unitary matrix
  • u and Vi represent a 4x1 left singular vector, a 4x1 right singular vector, and a singular value of channel H, respectively, and are arranged in descending order as ⁇ > ⁇ '.
  • the transmission beamf orming vector ⁇ ⁇ and the reception beamf orming vector ul can obtain the channel gain I 1 ⁇ to obtain the optimal performance in terms of SNR.
  • UE-A when UE-A is rank 1, it is advantageous to select PM most similar to ⁇ .
  • the reception beam is set to Ul and the transmission beam of the interference signal is set in the orthohonal direction to the PM to completely eliminate the interference signal without losing the desi red signal.
  • the transmission beam of the interference signal set in the orthogonal direction to the PM is no longer identical to the orthogonal beam at ⁇ , so that the interference signal is not lost to the desired signal. Can not be completely eliminated, but if the quantization error is small, it can help control the interference signal.
  • the BCPMI when using an LTE codebook, can be determined statistically as an orthogonal vector index for the PMI.
  • reception rank of the UE which has four transmit antennas and feedbacks PM PM is 1, and three vectors orthogonal to the deseded PMI are represented by three BCPM engineers.
  • PMI 3
  • BCPMI 0, 1, 2.
  • PMI and BCPM are the indexes of the 4x1 vector codewords in the codebook.
  • Implicit PMI is desired PMI and BCPMI set 0 l ⁇ 1: 1 mapping because've been that there is no additional feedback overhead.
  • the BCPM subordinate to it may have an optimal interference cancellation beam direction and error. If there is no quantization error, all three BCPMs show an interference beam (ideal interference beam) that completely eliminates interference, but if there is an error, each BCPM is different from the ideal interference beam . In addition, the difference from the ideal interference beam of each BCPM is the same on average, but may be different at a particular moment.
  • BCPMI 0,1, 2 may be effective in canceling the interference signal, and the base station that does not know the relative error of BCPMI 0,1, 2 is the ideal interference beam and the largest error BCPMI 2 It is possible to communicate in a state in which strong interference exists between co-scheduled UEs by designating a beam as an interference signal.
  • D2D communication is a term used to refer to communication between things or things intelligent communication, but D2D communication in the present invention, as well as a simple device equipped with a communication function, such as smart phones or personal computers It may include all communication between various types of devices having a communication function.
  • FIG. 18A illustrates an existing eNB-based communication scheme.
  • UE1 may transmit data to a base station on uplink, and the base station may transmit data to UE2 on downlink.
  • This communication method may be referred to as an indirect communication method through a base station.
  • an unlink a link between base stations or a link between a base station and a repeater, which may be referred to as a backhaul link
  • a Uu link a link or a repeater between a base station and a terminal
  • FIG. 18B illustrates a UE-to-UE communication scheme as an example of D2D communication, and data exchange between UEs may be performed without passing through a base station.
  • a communication method may be referred to as a direct communication method between devices.
  • the D2D direct communication method has advantages such as reduced latency and less radio resources compared to the indirect communication method through the existing base station.
  • the scenario of D2D communication is largely based on (1) Out of Coverage Network, (2) and Partial-depending on whether UE1 and UE2 are located in cell coverage / out-of-one coverage. It can be divided into Coverage Network and (3) In-One Coverage Network.
  • In— For Coverage Network the cell that corresponds to the coverage of the base station It can be divided into In— Coverage— Single— Cell and In-Coverage Mult i-Cell.
  • 19A illustrates an example of an out-of-coverage network scenario of D2D communication.
  • Out-of-coverage network scenario refers to performing D2D communication between D2D terminals without control of the base station.
  • FIG. 19A only UE1 and UE2 exist, and it can be seen that UE1 and UE2 communicate directly.
  • 19B illustrates an example of a partial-coverage network scenario of D2D communication.
  • Partial-Coverage Network scenario refers to performing D2D communication between a D2D UE located in network coverage and a D2D UE located outside network coverage.
  • FIG. 19B it can be seen that UE1 located within network coverage and UE2 located outside network coverage communicate.
  • FIG. 19C illustrates one example of an In-Coverage-Single-Cell scenario
  • FIG. 19D illustrates an example of an In-Coverage-Multi-Cell scenario.
  • In-Coverage Network scenario refers to D2D UEs performing D2D communication under the control of a base station within network coverage.
  • UE1 and UE2 are located within the same network coverage (or sal). D2D communication is performed under the control of the base station.
  • UE1 and UE2 are located within network coverage, but located within different network coverage. And UE1 and UE2 perform D2D communication under the control of the base station which manages each network coverage.
  • D2D communication may operate in the scenario illustrated in FIG. 19, but may generally operate in network coverage and out-of-coverage.
  • a link used for D2D communication (direct communication between terminals) may be referred to as a D2D link, a directlink, or a sidelink, but is collectively referred to as a side link for convenience of description. Will be explained.
  • Side link transmission may operate in the uplink spectrum in the case of FDD and operate in an uplink (black is downlink) subframe in the case of TDD.
  • Time division multiplexing TDM may be used for multiplexing of side link transmission and uplink transmission.
  • the structure of a physical resource used for sidelink transmission is that of an uplink physical resource. May be used equally. However, the last symbol of the side link subframe consists of a guard period and is not used for side link transmission.
  • the side link subframe may be configured by extended CP or normal CP.
  • D2D communication can be broadly classified into discovery, direct communication, and synchronization.
  • D2D discovery may be applied within network coverage. (Including Inter-cell, Intra-cell). Both synchronous or asynchronous cell placement in inter-cell discovery can be considered. D2D discovery may include advertisements, coupon issuances, friend finder, etc. to UEs in proximity. '' It can be used for various commercial purposes.
  • UE 1 When UE 1 has a role of transmitting a discovery message (ro i e) , UE 1 transmits a discovery message and UE 2 receives a discovery message. The transmission and reception roles of UE 1 and UE 2 may be changed. The transmission from UE 1 may be received by one or more UE (s), such as UE 2.
  • UE UE
  • the discovery message may include a single MAC PDU, where the single MAC PDU may include a UE ID and an application ID.
  • a physical sidelink discovery channel may be defined as a channel for transmitting a discovery message.
  • the structure of the PSDCH channel may reuse the PUSCH structure.
  • Type 1 and Type 2 Two types of types (Type 1 and Type 2) may be used as a resource allocation method for D2D discovery.
  • the eNB may allocate resources for discovery message transmission in a non-UE specific manner.
  • a radio resource pool for discovery transmission and reception consisting of a plurality of subframes is allocated at a specific period, and the discovery transmission UE randomly selects a specific resource within the radio resource pool and then transmits a discovery message. do.
  • This periodic discovery resource pool may be allocated for discovery signal transmission in a semi-static manner.
  • Setting information of the di hibiscus discard resource pool (pool) for transmitting discovery is discovery period, my discovery cycle D ': The number of sub-frames that are available for transmission of hibiscus discard signal (that is, sub-configuring the radio resource pool Frame number).
  • a discovery resource pool for discovery transmission may be set by the eNB and inform the UE using RRC signaling (eg, a system information block (SIB)).
  • RRC signaling eg, a system information block (SIB)
  • a discovery resource pool allocated for discovery in one discovery period may be multiplexed with TDM and / or FDM as a time-frequency resource block having the same size, and may include a time-frequency resource block having the same size. It may be referred to as a 'discovery resource'.
  • the discovery resource may be used for transmission of discovery MAC PDU by one UE. Transmission of a MAC PDU transmitted by one UE may be repeated (eg, four times) in a discovery period (ie, radio resource pool) continuously or noncontiguous in a contiguous manner. have.
  • the UE arbitrarily selects a first discovery resource from a discovery resource set that can be used for repeated transmission of the MAC PDU, and other discovery resources may be determined in relation to the first discovery resource.
  • a predetermined pattern may be set in advance, and the next discovery resource may be determined according to the preset pattern according to the location of the discovery resource first selected by the UE.
  • the UE may arbitrarily select each discovery resource within a set of discovery resources that can be used for repeated transmission of the MAC PDU.
  • a resource for transmitting a discovery message is allocated to be UE specific.
  • Type 2 is further subdivided into Type 2A and Type-2B.
  • Type 2A is a method in which an eNB allocates resources for each instance of a discovery message transmission within a discovery period
  • type 2B is a method in which resources are allocated in a semi-persistent manner.
  • the RRC_CONNECTED UE requests allocation of resources for transmission of the D2D discovery message to the eNB through RRC signaling.
  • the eNB may allocate resources through RRC signaling.
  • the UE transitions to the RRC ⁇ IDLE state or when the eNB withdraws resource allocation via RRC signaling, the UE is most recently Releases the transmission resource allocated to.
  • radio resources are allocated by RRC signaling, and activation / deactivation of radio resources allocated by PDCCH may be determined.
  • the radio resource pool for receiving the discovery message may be set by the eNB and inform the UE using RRC signaling (eg, a system information block (SIB)).
  • RRC signaling eg, a system information block (SIB)
  • the UE monitors both the discovery resource pools of Type 1 and Type 2 described above for receiving discovery messages.
  • the coverage area of D2D direct communication includes not only network in-coverage, out-of-one coverage, but also network coverage area.
  • D2D direct communication can be used for purposes such as PS (Public Safety).
  • UE 1 When UE 1 has a role of direct communication data transmission, UE 1 transmits direct communication data, and UE 2 receives direct communication data. The transmission and reception roles of UE 1 and UE 2 may be changed.
  • the direct communication transmission from UE 1 may be received by one or more UE (s), such as UE 2.
  • D2D discovery and D2D communication may be independently defined without being associated with each other. That is, D2D discovery is not required for groupcast and broadcast direct communication. As such, when D2D discovery and D2D direct communication are defined independently, UEs do not need to be aware of neighboring UEs. again In other words, for groupcast and broadcast direct communication, it does not require all receiving UEs in the group to be in close proximity to each other.
  • a physical sidelink shared channel may be defined as a channel for transmitting D2D direct communication data.
  • a physical sidelink control channel (PSCCH: Physical Sidelink) is a channel for transmitting control information (eg, scheduling assignment (SA), transmission format, etc.) for D2D direct communication. Control Channel) can be defined.
  • PSSCH and PSCCH may reuse the PUSCH structure.
  • the resource allocation method for D2D direct communication may be available in two modes (mode 1 and mode 2).
  • Mode 1 is the eNB that the UE transmission ", the data or control information for D2D communication directly: refers to a method for scheduling resources used to. In coverage, mode 1 is applied.
  • the eNB sets up a resource pool required for D2D direct communication.
  • a resource pool required for D2D communication may be divided into a control information pool and a D2D data pool.
  • the eNB schedules the control information and the D2D data transmission resource within the pool configured for the transmitting D2D UE using the PDCCH or the ePDCCH, the transmitting D2D UE transmits the control information and the D2D data using the allocated resources.
  • the transmitting UE requests transmission resources from the eNB, and the eNB schedules resources for transmission of control information and D2D direct communication data. That is, in the case of mode 1, the transmitting UE is D2D In order to perform direct communication, it must be in RRC ⁇ CONNECTED state.
  • the transmitting UE sends a scheduling request to the eN B, and then a BSR (Buffer Status Report) procedure is performed so that the eNB can determine the amount of resources requested by the transmitting UE.
  • Receiving UEs can monitor the control information pool and decode the control information associated with it to selectively decode the D2D data transmission associated with the control information. The receiving UE may not decode the D2D data pool according to the control information decoding result.
  • Mode 2 refers to a method in which a UE arbitrarily selects a specific resource from a resource pool to transmit data or control information for D2D direct communication. Mode 2 applies in out-of-coverage and / or edge-of-coverage.
  • Resource pool (pool) and / or D2D direct communication ", the resource data transfer pool (pool) for control information transmitted in mode 2 is set in advance (pre-configured) or may be set to a semi-statically (semi-statically) .
  • the UE is provided with a set resource pool (time and frequency) and selects a resource for D2D communication transmission from the resource pool. That is, the UE may select a resource for transmitting control information from the control information resource pool to transmit the control information. In addition, the UE may select a resource from the data resource pool for D2D direct communication data transmission.
  • control information is sent by the broadcasting UE.
  • the control information explicitly and / or implicitly indicates the location of the resource for data reception in relation to the physical channel (ie PSSCH) that carries the D2D direct communication data.
  • the D2D synchronization signal (or side link synchronization signal) may be used for the UE to obtain time-frequency synchronization.
  • the eNB since the eNB is impossible to control when it is out of network coverage, new signals and procedures for establishing synchronization between UEs may be defined.
  • a UE that periodically transmits a D2D synchronization signal may be referred to as a D2D synchronization source.
  • the D2D synchronization source is an eNB
  • the structure of the transmitted D2D synchronization signal may be the same as that of the PSS / SSS. If the D2D synchronization source is not the eNB (eg, UE or Global Navigation Satellite System (GNSS), etc.), the structure of the D2D synchronization signal transmitted may be newly defined.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the D2D synchronization signal is periodically transmitted with a period not smaller than 40ms.
  • Each UE may have multiple physical-layer sidelink synchronization identity.
  • the D2D synchronization signal includes a primary D2D synchronization signal (or primary side link synchronization signal) and a secondary D2D synchronization signal (or secondary side link synchronization signal).
  • the UE Before transmitting the D2D synchronization signal, the UE may first search for a D2D synchronization source. When the D2D synchronization source is found, the UE may acquire time-frequency synchronization through the D2D synchronization signal received from the found D2D synchronization source. The UE may transmit a D2D synchronization signal.
  • One of the D2D discovery methods is a method (hereinafter, referred to as distributed discovery ') in which all UEs perform discovery in a distributed manner.
  • the method of performing D2D discovery in a distributed manner does not determine resource selection in one place (for example, an eNB, UE, or D2D scheduling apparatus, etc.) like a centralized method, and all UEs manage to select discovery resources by decentralizing themselves. It means the method of transmitting and receiving discovery message.
  • a signal (or message) periodically transmitted by terminals for D2D discovery may be referred to as a discovery message, a discovery signal, a beacon, and the like.
  • a discovery message a signal (or message) periodically transmitted by terminals for D2D discovery
  • a discovery message a signal (or message) periodically transmitted by terminals for D2D discovery
  • a discovery signal a discovery signal
  • a beacon a beacon
  • a dedicated resource may be periodically allocated as a resource for transmitting and receiving a UE7l-discovery message separately from the cell resource resource.
  • 20 illustrates an example of a discovery procedure between terminals.
  • the distributed discovery method includes three steps: (1) beacon resource sensing procedure (S2010), (2) resource selection procedure (S2020), and (3) beacon transmission and reception procedure (S2030). Can be.
  • S2010 beacon resource sensing procedure
  • S2020 resource selection procedure
  • S2030 beacon transmission and reception procedure
  • all the terminals performing discovery may receive all the resources of the discovery resource region for one period corresponding to the discovery resource region in a distributed manner.
  • the number (N) of resources received by all the terminals may be 44 RB (10 MHz).
  • the reason for selecting a resource with a low energy level is because it is highly likely that neighboring terminals do not use much discovery resources in resources of a low energy level. That is, it indicates that there are not many UEs that perform the discovery procedure that may cause interference in the surroundings.
  • the probability that interference may occur during beacon transmission may be low.
  • the reason for randomly selecting a resource within a predetermined lower x% is that if a resource of the lowest energy level is selected, it is highly likely that multiple terminals simultaneously select the same resource corresponding to the lowest energy level. (It constitutes a po of a kind of selectable resource.) Randomly selects a resource.
  • the x value may be variably set according to the implementation of the D2 D system. Further, di scovery procedure the base station and the connection 0] RRC (Radio Resource Control ) connected state, as well as a base station and a connect ion 0] that is to be still performed in the RRC-I DLE state.
  • the beacon transmission and reception procedure refers to a procedure of transmitting and receiving a dis covery signal through a randomly selected resource.
  • a process of selecting a discovery resource in the discovery procedure in the distributed D2 D communication proposed in this specification will be described in more detail with reference to FIGS. 21 to 28.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating an example of a discovery resource selection method in a discovery procedure proposed herein.
  • a discovery resource for transmitting a discovery message (or discovery signal) is fixedly allocated among all resources, and the fixed discovery resource is periodically available every hour.
  • the discovery message includes data, and when the discovery message does not include data, it may be represented by a discovery signal.
  • the terminal In order for a terminal to use a discovery resource for transmitting a discovery message, the terminal must select a discovery resource to be used by the terminal.
  • the terminal when the terminal performs the first discovery procedure, the terminal is a cycle (for example, 64 (received energy) is measured in all discovery resource regions during the subframes, that is, during the discovery period (S2110).
  • a cycle for example, 64 (received energy) is measured in all discovery resource regions during the subframes, that is, during the discovery period (S2110).
  • the terminal selects a discovery resource to use for transmitting a discovery message based on the measured received energy (S2120).
  • the terminal selects a resource whose measured reception energy level is equal to or less than a predetermined value or more than a predetermined value.
  • the terminal when the terminal selects the resource with the smallest received energy, since the terminals in similar (or proximate) locations are more likely to select the same discovery resource, the terminal receives the received energy lower than x% (x Randomly selects a resource for transmitting a discovery message from among resources corresponding to a natural number).
  • a resource for transmitting a discovery message in a next discovery period may be obtained through a pattern equation or a rule.
  • the terminal randomly selects a specific discovery resource from among resources corresponding to a received energy level equal to or less than a predetermined value in the first discovery period (S2120), and transmits a discovery message through the selected discovery resource (S2130).
  • a discovery message is transmitted through a discovery resource allocated according to a predefined hopping pattern.
  • 22 is a diagram illustrating an example of a discovery resource selection method in a discovery procedure proposed herein.
  • the terminal A and the B located in the distant place randomly select a specific resource among resources corresponding to the lower x% of the received signal energy.
  • the terminal A and the terminal B located in the far distance can simultaneously measure the received energy of the entire resource (or discovery resource region, discovery resource interval, discovery radio resource pool) in order to select a discovery resource. All ⁇
  • one rectangle 2210 represents one resource unit
  • a blue area 2220 represents a received energy value
  • a red line 2230 represents a threshold value x of received energy.
  • resources having a received energy value lower than a red line represent a resource 2240 belonging to a lower x%.
  • the similarity between the received energies measured by each terminal may not be high.
  • a total of 16 resources exist and a resource for selecting a discovery resource is selected from the lower 253 ⁇ 4.
  • Terminals A and B select one resource randomly from four resources with low received energy and perform transmission from the next discovery period.
  • UE A and B select the lower four resources, since there is only one overlapping resource, the probability that UE A and B select the same resource corresponds to 1/16.
  • FIG. 23 illustrates another example of a discovery resource selection method in the discovery procedure proposed herein.
  • UEs A and B located in a short distance randomly select a specific resource from resources corresponding to a lower x% of received signal energy.
  • UEs A and B located near each other measure the received energy of an entire resource (discovery resource region) in order to simultaneously select a discovery resource.
  • terminals A and B are located close to each other, it can be seen that the similarity of the received energies measured by each terminal is very high.
  • one rectangle 2310 represents one resource unit
  • a blue area 2320 represents a received energy value
  • a red line 2330 represents a threshold value x of received energy.
  • resources having a received energy value lower than a red line represent a resource 2340.
  • terminals A and B cannot find each other, and secondly, terminals A and B are near each other. The other terminals located in can not find the terminals A and B.
  • the resource stratification of FIG. 24 may cause a big problem.
  • a method for solving the discovery resource layer of FIG. 24 will be described in detail with reference to FIGS. 25 to 28.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating an example of a method for preventing a resource stratification problem that may occur in a discovery procedure proposed herein.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating an example of a method for preventing a resource stratification problem that may occur in a discovery procedure proposed herein.
  • FIG. 25 proposes a resource clustering (or group) based hopping method based on a hopping scheme to prevent a problem of resource stratification that may occur in a discovery procedure.
  • the resource clustering based on the hopping method refers to a method of grouping a plurality of discovery resource units (mult iple units) and defining a hopping pattern in group units instead of defining a hopping pattern for each discovery resource unit. do.
  • each UE first selects which group's discovery resource is to be used for discovery (S2510), and each cycle within the selected group again, 3 ⁇ 47 time point 1 " at the designated time, and the number of designated subfranae indexes or 3 ⁇ 4 sub frames.
  • the UEs belonging to the group or selecting the group each select a random discovery resource (ie, discovery unit unit selection) (S2520).
  • the size of the group and The size of the discovery resource unit at the time of random selection in the group may be set in various ways.
  • the determination of the group may use channel information such as a Radio Resource Management (RRM) report (RSRP, RSRQ, etc.) or positioning information of the terminal.
  • RRM Radio Resource Management
  • terminals having the same signal-to-interference ratio, the same signal-to-interference / noise ratio, or the same signal quality value may be determined as the same group.
  • the location-based information such as GPS may be a terminal grouping 0] of the proximity-based.
  • a resource is allocated to the terminal group determined through this, and the terminal may select a discovery resource through random selection in the allocated group.
  • the specific terminal may randomly select a resource (resource unit or resource group) within the group resource and use the resource for discovery.
  • the higher trade-off is to allocate a group resource region to a terminal through a terminal specific RRC signal, so that the terminal randomly selects one resource block among the allocated group resource regions.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a method for preventing a resource conflict problem in a discovery procedure proposed herein.
  • 26 shows that two resource units form one group. In other words, the size of the resource group is 2.
  • resource collision due to the same discovery resource selection may be performed by hopping in the selected discovery resource group and selecting different resources through random selection of the resources in the group. Can be prevented.
  • the blue group 2610 is also changed in position by a hopping pattern every discovery period.
  • terminals A and B are diskers for transmitting a discovery message. Instead of selecting one discard resource unit, one discovery resource group is selected.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating another example of a method for preventing resource collision in a discovery procedure proposed herein.
  • FIG. 27 shows four resource units forming one group 2710. That is, the case where the resource group s i ze is 4 is shown.
  • the group size can be increased.
  • the number of resources is smaller than the number of users, the number of resources is smaller than the number of users. It may be advantageous to prevent the selection.
  • the size of the group size may be variably determined according to the number of resources and the number of users.
  • 28 is a diagram illustrating another example of a method for preventing resource collision in a discovery procedure proposed herein.
  • each UE selects a plurality of groups, performs random selection among a plurality of small groups in the selected group, and selects 1 resource for D2D discovery by performing random selection at a resource unit level in a randomly selected group. Can be selected.
  • a discovery resource for transmitting a discovery message can be selected through a random select ion at the resource unit level.
  • the resource is grouped with a hierarchical structure for discovery, and random selection is applied again at the group level and the resource unit level to prevent resource collisions, thereby ensuring an appropriate gain for transmitting a discovery message. can do.
  • the method proposed in FIG. 28 is used in a situation where the number of discoverable terminals around the terminal is smaller than N / M. It may be desirable to.
  • a different level of energy ( Or interference) components can be detected.
  • a group transmission unit is M
  • tie M transmission unit resources It can be defined as a group.
  • the terminal should determine whether it is advantageous to send a signal or packet to a small amount of energy level.
  • the group resource may be determined whether to start transmission to the group resource by using a low energy level and a high ratio.
  • the terminal D2 D selects one of the three transmission unit resources to define a rule for starting transmission. can do.
  • one of the two transmission unit resources may be selected to initiate transmission.
  • the terminal may be difficult for the terminal to reliably detect that the interference or energy level is low or high in the corresponding resource unit region by one scanning.
  • a plurality of subframes may be defined as a scanning window.
  • the scanning window may be set to various values in consideration of the situation for each system.
  • Another rule is to use the same rule for all transmission unit resources in the group.
  • D2 D UEs share the result of sensing resources on a group basis, that is, take an average of energy levels detected in a group unit or refer to transmission in consideration of other parameters (such as in-band emission).
  • a metric may be created and it may be determined whether to transmit to a corresponding group resource based on the metric.
  • an operation according to a metric may be defined in advance such that transmission is impossible when the metric is 0, potential transmission is 1 when the metric is 1, and transmission is always required when the metric is 2.
  • the metric may be calculated based on a predetermined parameter, and whether or not the actual transmission may be performed by the terminal individually and arbitrarily interpreting resource allocation.
  • random al locat i on is used for allocating resources in a group, it may be advantageous to perform a sensing / energy detection on resources in a group and select and transmit a value having the largest energy level.
  • the resource unit with a higher energy level among the transmission resource units in the group may mean that the transmission has now been made, so it is highly likely that the transmission unit will not be transmitted to the resource unit at the next transmission opportunity. Therefore, when considering the probabilistic approach, selecting a resource unit with a large current energy level and transmitting it to the next transmission opportunity through the selected unit can minimize the collision of resources between the terminals.
  • 29 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a terminal and a base station in which the methods proposed herein may be implemented.
  • the base station 2910 and the terminal 2920 include a communication unit (transmission and reception unit, an RF unit, 2913, 2923), a processor 2911, 2921, and a memory 2912, 2922.
  • a communication unit transmission and reception unit, an RF unit, 2913, 2923
  • a processor 2911, 2921 and a memory 2912, 2922.
  • the base station and the terminal may further include an input unit and an output unit.
  • the communication units 2913 and 2923, the processors 2911 and 2921, the input unit, the output unit and the memory 2912 and 2922 are functionally connected to perform the method proposed in the present specification.
  • the communication unit transmitter / receiver unit or RF unit, 2913, 2923
  • the communication unit receives the information generated from the PHY protocol (Physical Layer Protocol)
  • it receives the received information from the RF spectrum Transfer to Radio-Frequency Spectrum and perform filtering, amplification, etc. to transmit to antenna.
  • the communication unit functions to move the RF signal (Radio Frequency Signal) received from the antenna to the band that can be processed by the PHY protocol, and to perform filtering.
  • the communication unit may also include a switch function for switching the transmission and reception functions.
  • Processors 2911 and 2921 implement the functions, processes, and / or methods proposed herein. Layers of the air interface protocol may be implemented by a processor.
  • the processor may be represented by a controller, a controller, a control unit, a computer, or the like.
  • the memory 2912 and 2922 are connected to a processor and store protocols or parameters for performing D2D discovery.
  • Processors 2911 and 2921 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the communication unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) that performs the above-described function.
  • Models may be stored in memory and executed by a processor.
  • Memory pro It can be inside or outside of the library, well. It can be connected to the processor by various known means.
  • the output unit (display unit or display unit) is controlled by a processor and outputs information output from the processor together with a key input signal generated from the key input unit and various information signals from the processor.
  • D2 D Dicovery according to the present disclosure is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments are all or part of each embodiment is optional so that various modifications can be made It may be configured in combination.
  • the D2 D discovery of the present specification may be implemented as processor readable codes on a processor readable recording medium provided in a network device.
  • the processor-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like, and also in the form of carrier wave such as transmission over the Internet. It includes what is implemented.
  • the processor-readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the processor-readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • the present specification provides a direct communication method between terminals in a wireless communication system.

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Abstract

본 명세서는 단말간 직접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 디스커버리 (Discovery) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, 제 1 단말에 의해 수행되는 상기 방법은 디스커버리 자원 영역을 모니터링 (monitoring)하는 단계; 상기 디스커버리 자원 영역에서 디스커버리 메시지 (Discovery message) 전송을 위한 디스커버리 자원 (Discovery Resource)을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 디스커버리 자원을 통해 제 2 단말로 상기 디스커버리 메시지를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨 (received energy level) 이 임계값 이하 또는 임계값 이상에 해당하는 디스커버리 자원인 것을 특징으로 한다.

Description

【명세세
【발명의 명칭】
무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 위한 수행하기 위한 방법 및 장치
【기술분야】
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신 특히， 단말 간 직접 통신을 위해 디스커버리 절차를 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영 역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상 이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로 , 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다 .
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연 (End-to-End Latency) , 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한 다. 이를 위하여 이중 연결성 (Dual Connectivity) , 대규모 다중 입출력 (Massive MI O: Massive Multiple Input Multiple Output) , 전이중 (Inᅳ band Full Duplex) , 비직교 다중접속 (NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access) , 초광대역 (Super wideband) 지원, 단말 너 1트워킹 (Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
단말 간 직접 통신 즉, 단말 대 단말 (Device-to-Device; D2D) 통신이란 복수의 장치 (예를 들어 , 단말 (User Equipment; UE) )들 간에 직접적인 링크를 설정하여 , 기지국 (evolved NodeB; eNB)을 거치지 않고 음성 , 데이터 등을 직접 주고 받는 통신 방식을 말한다.
D2D 통신은 단말-대 -단말 (UE-to-UE) 통신, 피어-대 -피어 (Peer-to-Peer) 통신 등의 방식을 포함할 수 있다. 또한, D2D 통신 방식은 M2M(Machine-to- Machine) 통신, MTC (Machine Type Communication) 등에 응용될 수 있다.
D2D 통신은 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 해결 할 수 있는 하나의 방안으로서 고려되고 있다. 예를 들어, D2D 통신에 의하면 기 존의 무선 통신 시스템과 달리 기지국을 거치지 않고 장치 간에 데이터를 주고 받 기 때문에 네트워크의 과부하를 줄일 수 있게 된다.
또한, D2D 통신을 도입함으로써 , 기지국의 절차 감소, D2D에 참여하는 장 치들의 소비 전력 감소, 데이터 전송 속도 증가, 네트워크의 수용 능력 증가, 부하 분산, 셀 커버리지 확대 등의 효과를 기대할 수 있다.
【발명의 내용】
【기술적 과제】
본 명세서는 단말 간 직접 통신의 디스커버리에서 디스커버리 메시지를 전송 하기 위한 자원 결정 (또는 선택) 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 단말 간 직접 통신의 다스커버리에서 디스커버리 자원의 수신 에너지 레벨을 측정함으로써, 단말 간 동일 자원 선택으로 인해 발생할 수 있 는 자원 충돌 문제를 해결하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 단말 간 직접 통신의 디스커버리에서 디스커버리 자원들 의 클러스터링 (또는 그룹핑) 및 랜덤 선택을 통해 단말 간 동일 자원 선택으로 인 해 발생할 수 있는 자원 충돌 문제를 해결하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다. 본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제 들로 제한되지 않으며 , 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있 을 것이다.
【기술적 해결방안】
본 명세서는 단말간 직접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 디스커버리 ( Discovery) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, 제 1 단말에 의해 수행되는 상기 방법은 디스커버리 자원 영역을 모니터링 (monitoring )하는 단계; 상기 디스 커버리 자원 영역에서 디스커버리 메시지 ( Discovery mes sage ) 전송을 위한 디스 커버리 자원 ( Di scovery Resource )을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 디스커버 리 자원을 통해 제 2 단말로 상기 디스커버리 메시지를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨 ( received energy level ) 이 임계값 이하 또는 임계값 이상에 해당하는 디스커버리 자원인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서 상기 디스커버리 자원 영역은 64개의 서브프래임들로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서 상기 디스커버리 메시지는 첫 디스커버리 주기 ( Di scovery Period )에서 상기 선택된 디스커버리 자원을 통해 전송되고, 이후 디스커버리 주기부터는 기 정의된 호핑 패턴 ( hopping pattern )에 따라 변.경되는 디스커버리 자원을 통해 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨이 임 계값 이하인 자원들 중 랜덤하게 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 선택된 디스커버리 자원은 단위 자원 유닛인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 디스커버리 자원을 선택하는 단계는 적어도 하나 의 디스커버리 자원 그룹들 중 하나의 디스커버리 자원 그룹을 선택하는 단계; 상 기 선택된 디스커버리 자원 그룹 내 서브 디스커버리 자원 그룹들 간 랜덤 선택을. 통해 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 서브 디 스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 단위 자원 유닛을 선택하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 2개의 단위 자원 유닛으로 구성되며, 상기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 디스커버리 자원 그룹은 RSRP ( Reference s ignal received power ) 또는 RSRQ ( Reference Signal Received Quality)의 채널 상태 정보 또는 단말의 위치 정보를 이용하여 결정되는 것을 특 징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 디스커버리 자원 영역을 디스커버리 자원 그룹 단위 로 모니터링하며 , 상기 모니터링 결과에 기초하여 , 특정 디스커버리 자원 그룹에서 다스커버리 메"시지의 전송 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한 다.
또한, 본 명세서는 상기 특정 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들의 에너지 레벨의 높고 낮은 비율을 고려하여 상기 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디 스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 단말간 직접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 디스 커버리 ( Discovery ) 절차를 수행하는 제 1 단말에 있어서, 상기 제 1 단말은 외부 와 무선 신호를 송신 및 /또는 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합 되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 디스커버리 자원 영역을 모니터 링 (monitoring )하고; 상기 디스커버리 자원 영역에서 디스커버리 메시지 ( Di scovery mes sage ) 전송을 위한 디스커버리 자원 ( Discovery Resource )을 선택하고; 및 상기 선택된 디스커버리 자원을 통해 제 2 단말로 상기 디스커버리 메시지를 전송하도록 제어하며, 상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨 ( received energy level )이 임계값 이하 또는 임계값 이상에 해당하는 디스커 버리 자원인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 프로세서는 적어도 하나의 디스커버리 자원 그룹 들 중 하나의 디스커버리 자원 그룹을 선택하고; 상기 선택된 디스커버리 자원 그 룹 내 서브 디스커버리 자원 그룹들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 선택하고; 및 상기 선택된 서브 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 단위 자원 유닛을 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 프로세서는 상기 디스커버리 자원 영역을 디스커 버리 자원 그룹 단위로 모니터링하며, 상기 모니터링 결과에 기초하여, 특정 디스 커버리 자원 그룹에서 디스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 특정 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들의 에너지 레벨의 높고 낮은 비율을 고려하여 상기 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디 스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
【유리한 효과】
본 명세서는 단말 간 직접 통신의 디스커버리에서 디스커버리 메시지를 전송 할 수 있는 자원 영역을 결정하는 방법을 제공함으로써, 단말들 간 직접 통신을 원 활하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 디스커버리 자원들의 수신 에너지 레벨을 측정하여 단말 간 디스커버리 메시지의 전송 자원을 다르게 함으로써, 단말 간 동일 자원 선택으 로 인해 발생할 수 있는 자원 층돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 디스커버리 자원들의 클러스터링 (또는 그룹핑) 및 랜덤 선택을 통해 단말 간 디스커버리 메시지의 전송 자원을 다르게 함으로써, 단말 간 동일 자원 선택으로 인해 발생할 수 있는 자원 층돌을 방지할 수 있는 효과가 있다. 본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으 며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분 야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【도면의 간단한 설명】
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도 면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특 징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조 를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬 롯에 대한 자원 그리드 ( resource grid )를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레 임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레 임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상 향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우의 CQI 채널의 구조를 나타낸다. 도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 슬롯 동안 5 개의 SC- FDMA 심볼을 생성하여 전송하는 일례를 나타낸다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 크로스 캐리어 스 케줄링에 따른 서브 프레임 구조의 일례를 나타낸다.
도 11은 본 .발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 UL— SCH의 전송 채 널 프로세싱의 일례를 나타낸다.
도 12는' 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 전송 채널 , ( transport channel )인 상향링크 공유채널의 신호 처리 과정의 일례를 나타낸다.. 도 13은 일반적인 다중 입출력 안테나 (MIMO ) 통신 시스템의 구성도이다.
도 14는 다수의 송신 안테나에서 하나의 수신 안테나로의 채널을 나타낸 도 이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 자원 블 록 쌍에 매핑된 참조 신호 패턴을 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 사운딩 참조 신호 심볼을 포함한 상향링크 서브 프레임을 예시한다 .
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드 자원 분할을 예시한다 .
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 D2 D 통신을 개념적 으로 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 D2 D 통신의 다양한 시나리오들의 일례를 나타낸다.
도 20은 단말 간 디스커버리 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 21은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 선택 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
. 도 22는 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 선택 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 23은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 선택. 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 24는 처음 Discovery 자원 선택 이후에 사전에 정의된 (또는 기 정의된) 동일한 hopping pattern을 선택함으로써 자원 충돌이 발생하는 것을 나타낸다. 도 25는 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 발생할 수 있는 자원 충돌 문제를 방지하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 26은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 층돌 문제를 방 지하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 27은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 충돌을 방지하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다. 도 28은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 층돌을 방지하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 29는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하 게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적 인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형 태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해 를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이 러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우', 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으 로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 ( terminal node )로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되 는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 ( upper node ) 에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들 ( network nodes )로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다 양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국 (BS: Base Station) '은 고정국 (fixed station) , Node B, eNB (evolvedᅳ NodeB) , BTS (base transceiver system) , 액세스 포인트 (AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말 (Terminal) '은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE (User Equipment) ,
MS (Mobile Station) , UT (user terminal) , SS (Mobile Subscriber Station) , SS (Subscriber Station) , AMS (Advanced Mobile Station) , WT (Wireless terminal) , MTC (Machine-Type Communication) 장치, M2M (Machine一 to— Machine) 장치 , D2D ( Device-to-Device ) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서 , 하향링크 (DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하 며 , 상향링크 (UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크 에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공 된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범 위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA (code division multiple access ) ,
FDMA (frequency division multiple access ) , TDMA (time division multiple access ) , OFDMA (orthogonal frequency division multiple access ) , SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access) , NOMA (non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다,. CDMA는 UTRA (universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology) S. 구현될 수 있다. TDMA는 GSM (global system for mobile communications) /GPRS (general packet radio service) /EDGE (enhanced data rates for GSM evolution) 와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi) , IEEE 802.16 (WiMAX) , IEEE 802-20, E-UTRA ( evolved UTRA) 등과 같은 무선 기 술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS (universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP ( 3rd generation partnership project) LTE (long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS (evolved UMTS)의 일부로써 , 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC— FDMA를 채용한다 . LTE一 A (advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계돌 또 는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발 명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 시스템 일반 도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조 를 나타낸다.
3GPP LTE/LTE—A에서는 FDD ( requency Division Duplex)에 적용 7능 한 타입 1 무선 프레임 (radio frame) 구조와 TDD (Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 '구조를 지원한다.
도 1 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 무선 프레임 (radio frame)은 10개의 서브프레임 (subf rame)으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 시 간 영역 (time domain)에서 2개의 슬롯 (slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임 을 전송하는 더 1 걸리는 시간을 TTI (transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록 (RB: Resource Block)을 포함한다.. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 Λ1 "용 하므로 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.
도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조 (frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot) , 보호구간 (GP: Guard Period) , UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며 , 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다 . DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색 , 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상 향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다ᅳ 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위 한 구간이다.
TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성 (uplink- downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당 (또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다. 표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나 타낸다.
【표 1】
Figure imgf000016_0001
표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송 을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타 내며 , ' S'는 DwPTS, GP, UpPTS 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임 ( special subframe )을 나타낸다. 상향링크ᅳ하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프 레임의 위치 및 /또는 개수가 다르다.
하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향랑크에서 하향링크로 전환 되는 시점을 전환 시점 ( switching point )이라 한다. 전환 시점의 주기성
( Switch-point periodicity )은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원 된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프 레임 ( S )은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기 를 가지는 경우에는 첫번째 하프 -프레임에만 존재한다.
모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을,」 위한 구간이다ᅳ Up PT S 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.
이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정 보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경 을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH ( Phys ical Downlink Control Channel )를 통해 전송될 수 있으며 , 방송 정보로서 브로드캐스트 채널 ( broadcast channel ) 을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다. 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며 , 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼 의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬 롯에 대한 자원 그리드 (resource grid)를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 을 포함한다. 여기서 , 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나 의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기 술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자원 그리드 상에서 각 요소 (element)를 자원 요소 (resource element) 하고, 하나의 자원 블록 (RB: resource block)은 12 X 7 개의 자원 요소를 포 함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 1은 하향링크 전송 대역폭 (bandwidth)에 종속한다.
상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레 임의 구조를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역 (control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이 터 영역 (data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례 로 PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel) , PDCCH (Physical Downlink Control Channel) , PHICH ( Physical Hybrid一 ARQ Indicator Channel) 등이 있다.
PCFICH는 시브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내 에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수 (즉, 제어 영역의 크 기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 웅답 채널이고, HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한
ACK (Acknowledgement) /NACK (Not-Ackno ledgement ) 신호를 나른다. PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보 (DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링 크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 (Tx) 파워 제어 명 령을 포함한다.
PDCCH는 DL-SCH (Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷 (이를 하향링크 그랜트라고도 한다. ) , UL-SCH (Uplink Shared Channel)의 자 원 할당 정보 (이를 상향링크 그랜트라고도 한다. ) , PCH (Paging Channel)에서의 페이징 (paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액 세스 웅답 (random access response)과 같은 상위 레이어 (upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제 어 명령들의 집합, VoIP (Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터 링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE (control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율 (coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 원 요소 그룹 (resource element group)들에 대응된다. PDCCH 의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.
기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정 보에 CRC (Cyclic Redundancy Check)를 붙인다 . CRC에는 PDCCH의 소유只} (owner)나 용도에 따라 고유한 식별자 (이를 RNTI (Radio Network Temporary Identifier)라고 한다. )가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI (Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 .수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P- RNTI (Paging-RNTI) 7 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 불록 (SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스 템 정보 식별자, SI-RNTI (system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 웅답인 랜덤 액세스 웅답을 지 시하기 위하여 , RA-RNTI (random access-RNTI )가 CRC에 마스킹될 수 있다. 도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레 임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데 이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH( Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용 자 데이터를 나르는 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) °1 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송 하지 않는다.
하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록 (RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다 른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계 (slot t undary)에서 주파수 도약 (frequency hopping)된다고 한다. 물리상향링크제어채널 (PUCCH)
PUCCH를 통하여 전송되는 상향링크 제어 정보 (UCI)는, 스케줄링 요청 (SR: Scheduling Request) , HARQ ACK/NACK 정보 및 하향링크 채널 측정 정보를 포 함할 수 있다.
HARQ ACK/NACK 정보는 PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷의 디코딩 성공 여부에 따라 생성될 수 있다. 기존의 무선 통신 시스템에서, 하향링크 단일 코드워 드 (codeword) 전송에 대해서는 ACK/NACK 정보로서 1 비트가 전송되고, 하향링 크 2 코드워드 전송에 대해서는 ACK/NACK 정보로서 2 비트가 전송된다.
채널 측정 정보는 다중입출력 (MIMO: Multiple Input Multiple Output) 기법과 관련된 피드백 정보를 지칭하며 , 채널품질지시자 (CQI: Channel Quality Indicator) , 프리코딩매트릭스인덱스 ( PMI : Precoding Matrix Index) 및 탱 크 지시자 (RI: Rank Indicator)를 포함할 수 있다. 이들 채널 측정 정보를 통 칭하여 CQI 라고 표현할 수도 있다.
CQI 의 전송을 위하여 서브프레임 당 20 비트가 사용될 수 있다.
' PUCCH는 BPSK (Binary Phase Shift Keying)과 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 기법을 사용하여 변조될 수 있다. PUCCH를 통하여 복수 개의 단말의 제어 정보가 전송될 수 있고, 각 단말들의 신호를 구별하기 위하여 코 드분할다중화 (CDM: Code Division Multiplexing)을 수행하는 경우에 길이 12 의 CAZAC (Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스를 주로 사용한다. CAZAC 시퀀스는 시간 영역 (time domain) 및 주파수 영역 (frequency domain)에서 일정한 크기 (amplitude)를 유지하는 특성을 가지므로 단말의 PAPR (Peak-to— Average Power Ratio) 또는 CM (Cubic Metric)을 낮 추어 커버리지를 증가시키기에 적합한 성질을 가진다. 또한, PUCCH를 통해 전송되 는 하향링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보는 직교 시¾스(03：1: 01 31 sequence) 또는 직교 커버 (OC: orthogonal cover)를 이용하여 커버링된다. 또한, PUCCH 상으로 전송되는 제어정보는 서로 다른 순환 시프트 (CS: cyclic shift) 값을 가지는 순환 시프트된 시퀀스 ( cyclically shifted sequence)를 이용하여 구별될 수 있다. 순환 시프트된 시퀀스는 기본 시퀀스 (base sequence)를 특정 CS 양 (cyclic shift amount) 만큼 순환 시프트시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 시프트 인덱스 (CS index)에 의해 지시된다. 채널의 지연 확산 ( delay spread )에 따라 사용 가능한 순환 시프트의 수는 달라질 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있으며, 전술한 CAZAC 시뭔스는 그 일례이다.
또한, 단말이 하나의 서브프레임에서 전송할 수 있는 .제어 정보의 양은 제어 정보의 전송에 이용가능한 SC- FDMA 심볼의 개수 (즉, PUCCH 의 코히어런트 ( coherent ) 검출올 위한 참조신호 ( RS ) 전송에 이용되는 SC- FDMA 심볼을 제외한 SC-FDMA 심볼들 )에 따라 결정될 수 있다 .
3GPP LTE 시스템에서 PUCCH 는, 전송되는 제어 정보, 변조 기법, 제어 정 보의 양 등에 따라 총 7 가지 상이한 포맷으로 정의되며, 각각의 PUCCH 포맷에 따 라서 전송되는 상향링크 제어 정보 ( UCI : uplink control information )의 속 성은 다음의 표 2와 같이 요약할 수 있다.
【표 2 ]
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PUCCH 포맷 1은 SR의 단독 전송에 사용된다. SR 단독 전송의 경우에는 변 조되지 않은 파형이 적용되며, 이에 대해서는 후술하여 자세하게 설명한다.
PUCCH 포맷 la 또는 lb는 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 임의의 서 브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 la 또 는 lb를 사용할 수 있다. 또는, PUCCH 포맷 la 또는 lb를 사용하여 HARQ ACK/NACK 및 SR이 동일 서브프레임에서 전송될 수도 있다 .
PUCCH 포1 ¾ 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포1 ¾ 2a 또는 2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 人! "용된다.
확 ¾"된 CP 의 경우에는 PUCCH 포1 ¾ 27} CQI 및 HARQ ACK/NACK 의 전송에 사용될 수도 있다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상 향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 5에서 WR UBL는 상향링크에서의 자원블록의 개수를 나타내고, 0, 1, . . · , 는 물리자원블록의 번호를 의미한다. 기본적으로, PUCCH는 상향링크 주파수 블록의 양쪽 끝단 (edge)에 매핑된다. 도 5에사 도시하는 바와 같이, m=0, l로 표 시되는 PUCCH 영역에 PUCCH .포맷 2/2a/2b 가 매핑되며 , 이는 PUCCH 포맷 2/2a/2b가 대역 -끝단 (bandedge)에 위치한 자원블록들에 매핑되는 것으로 표현할 수 있다. 또한, m=2 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 및 PUCCH 포맷 1/la/lb 가 함께 (mixed) 매핑될 수 있다. 다음으로, m=3, 4, 5 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 1/la/lb 가 매핑될 수 있다. PUCCH 포맷 2/2a/2b 에 의해 사용가능한 PUCCH RB들의 개수 ( ^ )는 브로드캐스팅 시그널링에 의해서 셀 내의 단말들에게 지시될 수 있다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b에 대하여 설명한다. PUCCH 포맷 2/2a/2b는 채널 측 정 피드백 (CQI, PMI, RI)을 전송하기 위한 제어 채널이다. 채널측정피드백 (이하에서는, 통칭하여 CQI 정보라고 표현함)의 보고 주기 및 측정 대상이 되는 주파수 단위 (또는 주파수 해상도 (resolution) )는 기지국에 의하여 제어될 수 있다ᅳ 시간 영역에서 주기적 및 비주기적 CQI 보고가 지원될 수 있다 . PUCCH 포맷 2 는 주기적 보고에만 사용되고, 비주기적 보고를 위해서는 PUSCH가 사용될 수 있다 . 비주기적 보고의 경우에 기지국은 단말에게 상향링크 데 이터 전송을 위하여 스케줄링된 자원에 개별 CQI 보고를 실어서 전송할 것을 지시 할 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.
하나의 슬롯의 SC-FDMA 심볼 0 내지 6 중에서, SC-FDMA 심볼 1 및 5 (-2 번째 및 6 번째 심볼)는 복조참조신호 (DMRS: Demodulation Reference Signal) 전송에 사용되고, 나머지 SC-FDMA 심볼에서 CQI 정보가 전송될 수 있다. 한편, 확장된 CP 의 경우에는 하나의 SC— FDMA 심볼 (SC-FDMA 심볼 3) 이 DMRS 전송에 사용된다.
PUCCH 포맷 2/2a/2b 에서는 CAZAC 시퀀스에 의한 변조를 지원하고, QPSK 변조된 심볼이 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산된다. 시퀀스의 순환 시프트 (CS) 는 심볼 및 슬롯 간에 변경된다. DMRS에 대해서 직교 커버링이 사용된다.
하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 3개의 SC-FDMA 심볼 간 격만큼 떨어진 2개의 SC-FDMA 심볼에는 참조신호 (DMRS)가 실리고, 나머지 5개의 SC-FDMA 심볼에는 CQI 정보가 실린다. 한 슬롯 안에 두 개의 RS가 사용된 것은 고속 단말을 지원하기 위해서이다. 또한, 각 단말은 순환 시프트 (CS) 시퀀스를 사 용하여 구분된다. CQI 정보 심볼들은 SC-FDMA 심볼 전체에 변조되어 전달되고, SC-FDMA 심볼은 하나의 시퀀스로 구성되어 있다. 즉, 단말은 각 시퀀스로 CQ工를 변조해서 전송한다.
하나의 TTI에 전송할 수 있는 심볼 수는 10개이고, CQI 정보의 변조는 QPSK까지 정해져 있다. SC-FDMA 심볼에 대해 QPSK 매큉을 사용하는 경우 2비트 의 CQI 값이 실릴 수 있으므로, 한 슬롯에 10비트의 CQI 값을 실을 수 있다. 따 라서, 한 서브프레임에 최대 20비트의 CQI 값을 실을 수 있다. CQI 정보를 주파 수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 확산 부호를 사용한다.
주파수 영역 확산 부호로는 길이 -12 의 CAZAC 시퀀스 (예를 들어 , ZC 시뭔 스)를 사용할 수 있다. 각 제어채널은 서로 다른 순환 시프트 (cyclic shift) 값 을 갖는 CAZAC 시뭔스를 적용하여 구분될 수 있다. 주파수 영역 확산된 CQI 정보 에 IFTT가수행된다.
12 개의 동등한 간격을 가진 순환 시프트에 의해서 12 개의 상이한 단말들이 동일한 PUCCH RB 상에서 직교 다중화될 수 있다. 일반 CP 경우에 SO FDMA 심볼 工 및 5 상의 (확장된 CP 경우에 SC-FDMA 심볼 3 상의) DMRS 시퀀스는 주파수 영 역 상의 CQI 신호 시퀀스와 유사하지만 CQI 정보와 같은 변조가 적용되지는 않는 다.
단말은 PUCCH 자원 인덱스 ( "'ύ :Η , "Sera , "P3UCCH )로 지시되는 PUCCH 자원 상에서 주기적으로 상이한 CQI, PMI 및 RI 타입을 보고하도록 상위 계층 시그널 링에 의하여 반-정적으로 (semi-statically) 설정될 수 있다. 여기서 , PUCCH 자원 인덱스 는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송에 사용되는 PUCCH 영역 및 사 용될 순환 시프트 (CS) 값을 지시하는 정보이다.
PUCCH 채널 구조
PUCCH 포맷 la 및 lb에 대하여 설명한다.
PUCCH 포맷 la/lb에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변조된 심볼은 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산 (multiply)된다. 예를 들어 , 변조 심볼 d(0)에 길이 N 의 CAZAC 시뭔스 r(n) (n=0, 1, 2, ... , N-l) 가 승산된 결 과는 y(0) , y (1) , y(2) , y (N-l) 이 된다. y(0) , · .. , y (N-l) 심볼들 을 심볼 블록 (block of symbol)이라고 칭할 수 있다. 변조 심볼에 CAZAC 시퀀 스를 승산한 후에 , 직교 시퀀스를 이용한 블록 -단위 (block-wise)확산이 적용된다. 일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 하다마드 (Hadamard) 시퀀스가 사용되고, 짧은 (shortened) ACK/NACK 정보'및 참조신호 (Reference Signal) 에 대해서는 길이 3≤1- DFT (Discrete Fourier Transform) 시 ¾스가 사용된다. 확장된 CP의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시퀀스가 사용 된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 7에서는 CQI 없이 HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 채널 구조를 예 시적으로 나타낸다.
하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 중간 부분의 3개의 연속되 는 SC-FDMA 심볼에는 참조신호 (RS)가 실리고, 나머지 4 개의 SC-FDMA 심볼에는 ACK/NACK 신호가 실린다.
한편, 확장된 CP 의 경우에는 중간의 2 개의 연속되는 심볼에 RS 가 실릴 수 있다. RS에 사용되는 심볼의 개수 및 위치는 제어채널에 따라 달라질 수 있으며 이와 연관된 ACK/NACK 신호에 사용되는 심볼의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.
1 비트 및 2 비트의 확인응답 정보 (스크램블링되지 않은 상태 )는 각각 BPSK 및 QPSK 변조 기법을 사용하여 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심볼로 표현될 수 있 다. 긍정확인웅답 (ACK)은 '1' 로 인코딩될 수 있고, 부정확인웅답 (NACK)은 '0' 으로 인코딩될 수 있다.
할당되는 대역 내에서 제어신호를 전송할 때, 다중화 용량을 높이기 위해 2 차원 확산이 적용된다. 즉, 다중화할 수 있는 단말 수 또는 제어 채널의 수를 높이 기 위해 주파수 영역 확산과 시간 영역 확산을 동시에 적용한다.
ACK/NACK 신호를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용한다 . 주파수 영역 시퀀스로는 CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadoff-Chu (ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기본 시퀀스인 ZC 시퀀 스에 서로 다른 순환 시프트 (CS: Cyclic Shift)가 적용됨으로써 , 서로 다른 단 말 또는 서로 다론 제어 채널의 다중화가 적용될 수 있다. HARQ ACK/NACK 전송 을 위한 PUCCH RB 들을 위한 SC-FDMA 심볼에서 지원되는 CS 자원의 개수는 샐- 특정 상위 -계충 시그널링 파라미터 ( )에 의해 설정된다.
주파수 영역 확산된 ACK/NACK 신호는 직교 확산 (spreading) 코드를 사용 하여 시간 영역에서 확산된다. 직교 확산 코드로는 월시-하다마드 (Walsh- Hadamard) 시퀀스 또는 DFT 시뭔스가 사용될 수 있다 . 예를 들어 , ACK/NACK 신 호는 4 심볼에 대해 길이 4의 직교 시퀀스 (wO, wl, w2, w3)를 이용하여 확산될 수 있다. 또한, RS도 길이 3 또는 길이 2의 직교 시¾스를 통해 확산시킨다. 이를 직교 커버링 (OC: Orthogonal Covering)이라 한다.
전술한 바와 같은 주파수 영역에서의 CS 자원 및 시간 영역에서의 OC 자원을 이용해서 다수의 단말들이 코드분할다중화 (CDM: Code Division Multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 즉, 동일한 PUCCH RB 상에서 많은 개수의 단말들의 ACK/NACK 정보 및 RS 가 다중화될 수 있다.
이와 같은 시간 영역 확산 CDM 에 대해서, ACK/NACK 정보에 대해서 지원되 는 확산 코드들의 개수는 RS 심볼들의 개수에 의해서 제한된다. 즉, RS 전송 SC- FDMA 심볼들의 개수는 ACK/NACK 정보 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수보다 적기 때 문에 , RS 의 다중화 용량 (capacity)이 ACK/NACK 정보의 다중화 용량에 비하여 적게 된다.
예를 들어, 일반 CP 의 경우에 4 개의 심볼에서 ACK/NACK 정보가 전송될 수 있는데, ACK/NACK 정보를 위하여 4 개가 아닌 3개의 직교 확산 코드가 사용되 며, 이는 RS 전송 심볼의 개수가 3 개로 제한되어 RS 를 위하여 3 개의 직교 확산 코드만이 사용될 수 있기 때문이다.
일반 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 3 개의 심볼이 RS 전송을 위해 서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어 , 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트 (CS) 및 시간 영역에서 3개의 직교커버 (OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 18 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답 이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다. 만약, 확장된 CP 의 서브프레임에 서 하나의 슬롯에서 2 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에 , 예를 들어 , 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트 (CS) 및 시간 영역에서 2 개의 직교커버 (OC) 자원을 사용할 수 있 다면, 총 12 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인웅답이 하나의 PUCCH RB 내에 서 다중화될 수 있다.
다음으로, PUCCH 포맷 1에 대하여 설명한다. 스케줄링 요청 (SR)은 단말이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송된다. SR 채널은 PUCCH 포맷 la/lb 에서의 ACK/NACK 채널 구조를 재사용하고, ACK/NACK 채널 설계에 기초하여 OOK(On-Off Keying) 방식으로 구성된다. SR 채널에서는 참조 신호가 전송되지 않는다 . 따라서 , 일반 CP 의 경우에는 길이 7 의 시퀀스가 이용 되고, 확장된 CP 의 경우에는 길이 6 의 시퀀스가 이용된다. SR 및 ACK/NACK 에 대하여 상이한 순환 시프트 또는 직교 커버가 할당될 수 있다. 즉, 긍정 (positive) SR 전송을 위해 단말은 SR용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송한다. 부정 (negative) SR 전송을 위해서는 단말은 ACK/NACK 용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송한다.
다음으로 개선된 -PUCCH(e-PUCCH) 포맷에 대하여 설명한다. e-PUCCH는 LTE-A 시스템의 PUCCH 포맷 3에 대웅할 수 있다. PUCCH 포맷 3을 이용한 ACK/NACK 전송에는 블록 확산 (block spreading) 기법이 적용될 수 있다.
블록 확산 기법은, 기존의 PUCCH 포맷 1 계열 또는 2 계열과는 달리, 제어 신호 전송을 SC-FDMA 방식을 이용하여 변조하는 방식이다. 도 8에서 나타내는 바 와 같이 , 심볼 시퀀스가 OCC (Orthogonal Cover Code)를 이용하여 시간 영역 (domain) 상에서 확산되어 전송될 수 있다. OCC를 이용함으로써 동일한 RB 상에 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화될 수 있다. 전술한 PUCCH 포맷 2의 경우 에는 하나의 심볼 시퀀스가 시간 영역에 걸쳐서 전송되고 CAZAC 시퀀스와 CS (cyclic shift)를 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화되는 반 면 , 블록 확산 기반 PUCCH 포맷 (예를 들어 , PUCCH 포맷 3)의 경우에는 하나의 심볼 시퀀스가 주파수 영역에 걸쳐서 전송되고, OCC를 이용한 시간 영역 확산을 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화된다 .
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 슬롯 동안 5 개의 SC-FDMA 심볼을 생성하여 전송하는 일례를 나타낸다.
도 8에서는 1 슬롯 동안에 하나의 심볼 시퀀스에 길이 =5 (또는 SF=5)의 OCC를 이용하여 5 개의 SC-FDMA 심볼 (즉, 데이터 부분)을 생성하여 전송하는 예 시를 나타낸다. 이 경우, 1 슬롯 동안 2 개의 RS 심볼이 사용될 수 있다.
도 8의 예시에서, RS 심볼은 특정 순환 시프트 값이 적용된 CAZAC 시퀀스로 부터 생성될 수 있으며, 복수개의 RS 심볼에 걸쳐 소정의 OCC가 적용된 (또는 곱 해진) 형태로 전송될 수 있다. 또한, 도 8의 예시에서 각각의 OFDM 심볼 (또는 SC-FDMA 심볼) 별로 12 개의 변조 심볼이 사용되고, 각각의 변조 심볼은 QPSK에 의해 생성되는 것으로 가정하면 , 하나의 슬롯에서 전송할 수 있는 최대 비트 수는 12x2=24 비트가 된다. 따라서, 2개의 슬롯으로 전송할 수 있는 비트수는 총 48비 트가 된다. 이와 같이 블록 확산 방식의 PUCCH 채널 구조를 사용하는 경우 기존의 PUCCH 포맷 1계열 및 2 계열에 비하여 확장된 크기의 제어 정보의 전송이 가능해 진다. 캐리어 병합 일반
본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어 (Multi— carrier 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합 (CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서 , 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭 (bandwidth) 을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어 (CC: Component Carrier)를 병합 (aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.
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 상향링 크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴 포넌트 캐리어 (이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어 (이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적 (symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적 (asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병 합은 반송파 집성, 대역폭 집성 (bandwidth aggregation) , 스펙트럼 집성 (spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 흔용되어 사용될 수 있다.
두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시 스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 工개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기 존 I T 入1스템과의 호환성 (backward compatibility) 유 ^를 위해서 기존 ^스 템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스 템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE- advanced 시스템 (즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭 들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에 서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.
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 정 의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서 , 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀 (configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개 의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경 우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.
또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다 수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병 합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합 (carrier aggregation )은 각각 캐 리어 주파수 (셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀 (Cell) '은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영 역으로서의 '샐'과는 구분되어야 한다.
LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀 (PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀 (SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀 (Serving Cell)로 용될 수 있다. RRC_CONNECTED 태에 있지만 캐리어 병합 이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면 , RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P 셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.
서빙 셀 (P셀과 S샐)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellld 는 셀의 물리 계층 식별자로 ◦부터 503까지의 정수값을 가진다. SCelllndex는 S 셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한 (short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCelllndex는 서빙 셀 (P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한 (short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며 , SCelllndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCelllndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.
P셀은 프라이머리 주파수 (또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한 다. 단말이 초기 연결 설정 (initial connection establishment) 과정을 수 행하거나 연결 재 -설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN (Evolved Universal., Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경올 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보 (mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P 셀만을 변경할 수도 있,다.
S셀은 세컨더리 주파수 (또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미 할 수 있다. 특정 단말에 p셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있 다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원 을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀 을 제외한 나머지 샐들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 샐의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널 ( dedicated s ignal ) 을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하 여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 ( RRCConnect ionReconf igutaion ) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련 된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링 ( dedicated s ignaling ) 할 수 있다.
초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에 , E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초 기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어 ( PCC )는 P셀과 동일한 의 미로 사용될 수 있으며 , 세컨더리 컴포넌트 캐리어 ( SCC )는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 9a는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.
도 9b는 LTE— A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 9b의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3 개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나 타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한 이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호 /데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호 /데이터를 송신할 수 있다.
만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 UE는 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑 같이 적용될 수 있다.
하향링크 자원의 반송파 주파수 (또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주 파수 (또는, UL CC) 사이의 링키지 (linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메 시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어 , SIB2 (System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH 가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며 , HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC (또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC (또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있 다. 크로스 캐리어 스케줄링 (Cross Carrier Scheduling)
캐리어 병합 시스템에서는 캐리어 (또는 반송파) 또는 서빙 셀 (Serving Cell)에 대한 스케줄링 관점에서 자가 스케줄링 (Self-Scheduling) 방법 및 크 로스 캐리어 스케줄링 (Cross Carrier Scheduling) 방법의 두 가지가 있다. 크 로스 캐리어 스케줄링은 크로스 컴포넌트 캐리어 스케줄링 (Cross Component Carrier Scheduling) 또는 크로스 셀 스케줄링 (Cross Cell Scheduling)으 로 일컬을 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 각각 다른 DL CC 로 전송되거나, DL CC에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL 그랜트를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC가 아닌 다른 UL CC를 통해 전 송되는 것을 의미한다.
크로스 캐리어 스케줄링 여부는 단말 특정 (UE-specific)하게 활성화 또는 비활성화될 수 있으며 , 상위계층 시그널링 (예를 들어, RRC signaling)을 통해서 반정적 (semi-static)으로 각 단말 별로 알려질 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우, PDCCH에 해당 PDCCH가 지시하는 PDSCH/PUSCH가 어느 DL/UL CC를 통해서 전송되는지를 알려주는 캐리어 지시자 필드 (CIF: Carrier Indicator Field)가 필요하다. 예를 들어 , PDCCH는 PDSCH 자원 또는 PUSCH 자원을 CIF를 이용하여 다수의 컴포넌트 캐리어들 중 하 나에 할당할 수 있다. 즉, DL CC 상에서의 PDCCH가 다중 집성된 DL/UL CC 중 하나에 PDSCH 또는 PUSCH 자원을 할당하는 경우 CIF가 설정된다. 이 경우, LTE-A Release- 8의 DC I 포맷은 CI F에 따라 확장될 수 있다. 이때 설정된 C I F 는 3bit 필드로 고정되거나, 설정된 CI F의 위치는 DCI 포맷 크기와 무관하게 고 정될 수 있다. 또한, LTE-A Release— 8의 PDCCH 구조 (동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑 )를 재사용할 수도 있다.
반면, DL CC 상에서의 PDCCH가 동일한 DL CC 상에서의 PDSCH 자원을 할 당하거나 단일 링크된 UL CC 상에서의 PUSCH 자원을 할당하는 경우에는 CI F가 설 정되지 않는다. 이 경우, LTE-A Release- 8과 동일한 PDCCH 구조 (동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑 )와 DCI 포맷이 사용될 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링이 가능할 때, 단말은 CC별 전송 모드 및 /또는 대역 폭에 따라 모니터링 CC의 제어영역에서 복수의 DCI에 대한 PDCCH를 모니터링하는 것이 필요하다. 따라서 , 이를 지원할 수 있는 검색 공간의 구성과 PDCCH 모니터링 이 필요하다.
캐리어 병합 시스템에서, 단말 DL CC 집합은 단말이 PDSCH를 수신하도록 스케줄링된 DL CC의 집합을 나타내고, 단말 UL CC 집합은 단말이 PUSCH를 전송 하도록 스케줄링된 UL CC의 집합을 나타낸다. 또한, PDCCH 모니터링 집합 (monitoring set )은 PDCCH 모니터링을 수행하는 적어도 하나의 DL CC의 집합 을 나타낸다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합과 같거나, 단말 DL CC 집 합의 부집합 ( subset )일 수 있다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합내의 DL CC들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 PDCCH 모니터링 집합은 단 말 DL CC 집합에 상관없이 별개로 정의될 수 있다. PDCCH 모니터링 집합에 포함 도 1는 DL CC는 링크된 UL CC에 대한 자기-스케즐링 (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.
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 캐리 어 스케줄링이 활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 단말 DL CC 집합 내에 서 정의되는 것이 바람직하다. 즉, 단말에 대하여 PDSCH 또는 PUSCH를 스케줄링 하기 위하여 기지국은 PDCCH 모니터링 집합만을 통해 PDCCH를 전송한다 .
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 크로스 캐리어 스 케줄링에 따른 서브 프레임 구조의 일례를 나타낸다.
도 10을 참조하면, LTE— A 단말을 위한 DL 서브프레임은 3개의 DL CC가 결 합되어 있으며 , DL CC 는 PDCCH 모니터링 DL CC로 설정된 경우를 나타낸다. CIF가 사용되지 않는 경우, 각 DL CC는 CIF 없이 자신의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 반면, CIF가 상위 계층 시그널링을 통해 사용되는 경우, 단 하나의 DL CC 만이 CIF를 이용하여 자신의 PDSCH 또는 다른 CC의 PDSCH 를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 이때, PDCCH 모니터링 DL CC로 설정 되지 않은 DL CC 'Β' 와 'C'는 PDCCH를 전송하지 않는다. 일반적인 ACK/NACK 멀티플렉싱 방법
단말이 eNB로부터 수신되는 다수의 데이터 유닛들에 해당하는 다수의 ACK/NACK들을 동시에 전송해야 하는 상황에서, ACK/NACK 신호의 단일-주파수 특 성을 유지하고, ACK/NACK 전송 전력을 줄이기 위해, PUCCH 자원 선택에 기초한 ACK/NACK 다중화 방법이 고려될 수 있다.
ACK/NACK 다증화와 함께, 다수의 데이터 유닛들에 대한 ACK/NACK 응답들 의 콘텐츠들은 실제 ACK/NACK 전송에 사용되는 PUCCH 자원과 QPSK 변조 심볼들 의 자원의 결합에 의해 식별된다.
예를 들어, 만일 하나의 PUCCH 자원이 4 비트를 전송하고 4개의 데이터 유 닛들이 최대 전송될 수 있는 경우, ACK/NACK 결과는 아래 표' 3과 같이 eNB 에서 식별될 수 있다.
【표 3】
Figure imgf000041_0001
Figure imgf000042_0001
유닛 (data unit)에 대한 ACK/NACK 결과를 나타낸다. 상기 표 3에서 DTX (DTX (Discontinuous Transmission)는 해당되는 HARQ-ACK(i)을 위해 전송될 데이터 유닛이 없거나 단말이 HARQ-ACK(i)에 대응하는 데이터 유닛을 검출하지 못함을 의미한다. (1) (1) 상기 표 3에 의하면, 최대 4개의 PUCCH 자원 (η i'pUCCH'O' nPUCCH,l ' nPUCCH,2 and n (i)
'PUCCH,3 이 있고, b(0) , b(l)은 선택된 PUCCH을 이용하여 전송되는 2개의 비트이다.
예를 들어, 단말이 4개의 데이터 유닛들을 모두 성공적으로 수신하면, 단말 은 ηί¾ ΗΛ을 이용하여 2 비트 (1,1)을 전송한다ᅳ
단말이 첫번째 및 세번째 데이터 유닛에서 디코딩에 실패하고, 두번째 및 네
(1)
번째 데이터 유닛에서 디코딩에 성공하면, 단말은 "PUCCH.3을 이용하여 비트 (1,0) 을 전송한다.
ACK/NACK 채널 선택에서, 적어도 하나의 ACK이 있으면, NACK과 DTX는 짝 지워진다 (couple) . 이는 예약된 (reserved) PUCCH 자원과 QPSK 심벌의 조합으 로는 모든 ACK/NACK 상태를 나타낼 수 없기 때문이다. 하지만, ACK이 없으면, DTX는 NACK과 분리된다 (decouple) .
이 경우, 한 개의 명확한 NACK에 해당하는 데이터 유닛에 링크된 PUCCH 자 원은 다수의 ACK/NACK들의 신호를 전송하기 위해 또한 예약될 수 있다. 반지속적 스케줄링 (Semi一 Persistent Scheduling)을 위한 PDCCH 확인 (validation)
반지속적 스케줄링 (SPS: Semi-Persistent Scheduling)은 특정 단말에 게 자원을 특정 시구간 동안 지속적으로 유지되도록 할당하는 스케줄링 방식이다.
VoIP (Voice over Internet Protocol)와 같이 특정 시간 동안 일정량 의 데이터가 전송되는 경우에는 자원할당을 위해 매 데이터 전송 구간 마다 제어정 보를 전송할 필요가 없기 때문에 SPS 방식을 사용하여 제어정보의 낭비를 줄일 수 있다. 소위 반지속적 스케줄링 (SPS: Semi-Persistent Scheduling) 법에서 는 단말에게 자원이 할당될 수 있는 시간 자원 영역을 우선 할당한다.
이때, 반지속적 할당 방법에서는 특정 단말에게 할당되는 시간 자원 영역이 주기성을 갖도록 설정할 수 있다. 그 다음, 필요에 따라 주파수 자원 영역을 할당 함으로써 시간-주파수 자원의 할당을 완성한다 . 이렇게 주파수 자원 영역을 할당하 는 것을 소위 활성화 (Activation)라고 지칭할 수 있다. 반지속적 할당 방법을 사 용하면, 한 번의 시그널링에 의해 일정 기간 동안 자원 할당이 유지되기 때문에 반 복적으로 자원할당을 할 필요가 없어 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다. 그 후, 상기 단말에 대한 자원할당이 필요 없어지게 되면 주파수 자원 할당 을 해제하기 위한 시그널링을 기지국에서 단말로 전송할 수 있다. 이렇게 주파수 자원 영역의 할당을 해제 (release)하는 것을 비활성화 ( Deactivation)라고 지 칭할 수 밌다.
현재 LTE에서는 상향링크 및 /또는 하향링크에 대한 SPS를 위해 우선 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 어느 서브프레임들에서 SPS 송신 / 수신을 해야 하는지를 단말에게 알려준다. 즉, RRC 시그널링을 통해 SPS를 위해 할당되는 시간-주파수 자원 중 시간 자원을 우선 지정해준다. 사용될 수 있는 서브 프레임을 알려주기 위해, 예컨대 서브프레임의 주기와 오프셋을 알려줄 수 있다. 그러나, 단말은 RRC 시그널링을 통해서는 시간 자원 영역만 할당 받기 때문에, RRC 시그널링을 받았다고 하더라도 바로 SPS에 의한 송수신을 수행하지는 않으며 , 필요에 따라 주파수 자원 영역을 할당함으로써 시간-주파수 자원의 할당을 완성한 다. 이렇게 주파수 자원 영역을 할당하는 것을 활성화 (Activation)라고 지칭할 수 있으며 , 주파수 자원 영역의 할당을 해제 (release)하는 것을 비활성화 (Deactivation)라고 지칭할 수 있다.
따라서, 단말은 활성화를 지시하는 PDCCH를 수신한 뒤에, 그 수신된 PDCCH 에 포함된 RB 할당 정보에 따라 주파수 자원을 할당하고 MCS (Modulation and Coding Scheme) 정보에 따른 ¾ 2： (Modulation) 및 부호율 (Code Rate)을 적 용하여, 상기 RRC 시그널링을 통해 할당 받은 서브프레임 주기와 오프셋에 따라 송 수신을 수행하기 시작한다. 그 다음, 단말은 기지국으로부터 비활성화를 알리는 PDCCH를 수신하면 송수 신을 중단한다. 만일 송수신을 중단한 이후에 활성화 또는 재활성화를 지시하는 PDCCH를 수신하면 그 PDCCH에서 지정한 RB 할당, MCS 등을 사용하여 RRC 시그 널링으로. 할당 받은 서브프레임 주기와 오프셋을 가지고 다시 송수신을 재개한다. 즉, 시간 자원의 할당은 RRC 시그널링을 통해 수행되지만, 실제 신호의 송수신은 SPS의 활성화 및 재활성화를 지시하는 PDCCH를 수신한 후에 수행될 수 있으며, 신 호 송수신의 중단은 S PS의 비활성화를 지시하는 PDCCH를 수신한 후에 이루어진다. 단말은 다음과 같은 조건이 모두 만족하는 경우에 SPS 지시를 포함하는 PDCCH를 확인할 수 있다. 첫째로 PDCCH 페이로드를 위해 추가된 CRC 패리티 비트 가 S PS C-RNT I로 스크램블되어야 하고, 둘째로 새로운 데이터 지시자 ( NDI : New Data Indicator ) 필드가 0으로 셋팅되어야 한다. 여기서, DCI 포맷 2 , 2A, 2B 및 2C의 경우, 새로운 데이터 지시자 필드는 활성화된 전송 블록의 하나를 나타낸다.
그리고, DCI 포맷에 사용되는 각 필드가 아래 표 4 및 표 5에 따라 셋팅되 면 확인이 완료된다. 이러한 확인이 완료되면, 단말은 수신한 DCI 정보를 유효한 S PS 활성화 또는 비활성화 (또는 해제 )임을 인식한다. 반면, 확인이 완료되지 않으 면, 단말은 수신한 DC I 포맷에 비매칭 (non— matching ) CRC가 포함된 것으로 인 식한다.
표 4는 SPS 활성화를 지시하는 PDCCH 확인을 위한 필드를 나타낸다.
【표 4】 DCI DCI format DCI format 2/2A/2B format 0 1/lA
TPC command for set to N/A N/A scheduled PUSCH Λ00'
Cyclic shift DM RS set to N/A N/A
λ000'
Modulation and MSB is N/A N/A coding scheme and set to
redundancy version 、0'
HARQ process number N/A FDD: set to FDD: set to 000'
、議 ' TDD: set to 0000' TDD: set to
ΌΟΟΟ'
Modulation and N/A MSB is set For the enabled coding scheme to 、0' transport block :
MSB is set to Λ0'
Redundancy version N/A set to 00' For the enabled transport block : set to λ00' 표 5는 SPS 비활성화 (또는 해제)를 지시하는 PDCCH 확인을 위한 필드를 나 타낸다.
【표 5】
Figure imgf000046_0001
DCI 포맷이 SPS 하향링크 스케줄링 활성화를 지시하는 경우, PUCCH 필드를 위한 TPC 명령 값은 상위 계층에 의해 설정된 4개의 PUCCH 자원 값올 나타내는 인 덱스로 사용될 수 있다. PUCCH piggybacking in Rel-8 LTE
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 UL-SCH의 전송 채 널 프로세싱의 일례를 나타낸다.
3GPP LTE 시스템 (=E-UTRA, Rel. 8)에서는 UL의 경우, 단말기의 파워앰 프의 효율적인 활용을 위하여, 파워 앰프의 성능에 영향을 미치는 PAPR(Peak-to- Average Power Ratio) 특성이나 CM (Cubic Metric) 특성이 좋은 single carrier 전송을 유지하도록 되어 있다. 즉, 기존 LTE 시스템의 PUSCH 전송의 경 우, 전송하고자 하는 데이터를 DFT-precoding-S- 통해 single carrier 특성을 유지하고, PUCCH 전송의 경우는 single carrier 특성을 가지고 있는 sequence 에 정보를 실어 전송함으로써 single carrier 특성을 유지할 수 있다. 그러나 DFT-precoding을 한 데이터를 주파수축으로 비연속적으로 할당하거나 PUSCH와 PUCCH가 동시에 전송하게 되는 경우에는 이러한 single carrier 특성이 깨지게 된다. 따라서, 도 11과 같이 PUCCH 전송과 동일한 subframe에 PUSCH 전송이 있 을 경우, single carrier 특성을 유지하기 위해 PUCCH로 전송할 UCI (uplink control information)정보를 PUSCH를 통해 데이터와 함께 전송 ( Piggyback) 하도록 되어 있다.
앞서 설명했듯이 기존의 LTE 단말은 PUCCH와 PUSCH가 동시에 전송될 수 없 기 때문에 PUSCH71" 전송되는 subframe에서는 Uplink Control Information (UCI) (CQI/P I, HARQ-ACK, RI등)를 PUSCH 영역에 multiplexing*}^ 방법 을 사용한다. ,
일례로, PUSCH를 전송 도록 allocation 된 subframe에서 Channel Quality Indicator (CQI ) and/or Precoding Matrix Indicator ( PMI )를 전송해야 할 경우 UL-SCH data와 CQI/PMI를 DFT = spreading 이전에 舰 ltiplexing하여 control 정보와 data를 함께 전송할 수 있다. 이 경우 UL- SCH data는 CQI/PMI resource를 고려하여 rate— matching을 수행하거 1 된다. 또한 HARQ ACK, RI등의 control 정보는 UL-SCH data를 puncturing 하여 PUSCH 영역에 multiplexing되는 방식이 사용되고 있다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 전송 채널 (transport channel)인 상향링크 공유채널의 신호 처리 과정의 일례를 나타낸다. 이하, 상향링크 공유채널 (이하, "UL-SCH"라 한다. )의 신호 처리 과정은 하 나 이상의 전송 채널 또는 제어정보 타입에 적용될 수 있다.
도 12를 참조하면, UL-SCH은 전송 시간 구간 (TTI: transmission time interval)마다 한번씩 데이터를 전송 블록 (TB: Transport Block)의 형태로 부호화 유닛 (conding unit)에 전달된다.
상위 계층으로부터 전달 받은 전송 블록의 비트 "。， ，"2，"3'…， - '에 CRC 패 리티 비트 (parity bit) )Ά ^2' "··Ά-ι를 부착한다 (Si20) . 이때, A는 전 송 블록의 크기이며, L은 패리티 비트의 개수다. CRC가 부착된 입력 비트는 ^^2'^ 'ᅳ， ^니과 같다ᅳ 이때 , B는 CRC를 포함한 전송 블록의 비트 수를 나타낸 다. °'0ι'θ2'θ3'···' ―1는 TB 크기에 따라 여러 개의 코드 블록 (CB: Code block) 으로 분할 (segmentation)되고, 분할된 여러 개의 CB들에 CRC가 부착된다 (S121) . 코드 블록 분할 및 CRC 부착 후 비트는 ^ο'^'^2 3'···'에 0과 같다ᅳ 여기서 r은 코드 블록의 번호 (r=0, ..., C-l)이고, ^은 코드 블록 r에 따른 비트 수이다. 또한, C는 코드 블록의 총 개수를 나타낸다.
이어 , 채널 부호화 (channel coding)가 수행된다 (S122) . 채널 부호화 후 의 출력 비트는 。^'' i)과 같다ᅳ 이때, i는 부호화된 스트림 인덱스 이며, 0, 1 또는 2 값을 가질 수 있다. 은 코드 블록 r을 위한 ί번째 부호화된 스트림의 비트 수를 나타낸다. r은 코드 블록 번호 (r=0, ..., C— l)이고, C는 코드 블록의 총 개수를 나타낸다. 각 코드 블록은 각각 터보 코딩에 의하여 부호화될 수 있다.
이어 , 레이트 매칭 (Rate Matching)이 수행된다 (S123) . 레이트 매칭을 거 친 이후의 비트는 o'e '^2^3'""e 과 같다. 이때, r은코드 블록의 번호이고 (r=0,..., C-l) , C는 코드 블록의 총 개수를 나타낸다. Er은 r번째 코드 블록의 레 이트 매칭된 비트의 개수를 나타낸다.
이어 , 다시 코드 블록들ᅵ 간의 결합 (concatenation)이 수행된다 (S124) . 코드 블록의 결합이 수행된 후의 비트는 /οΊΛ'Λ' 'Λ;— i과 같다. 이때, G는 전 송을 위한 부호화된 비트의 총 개수를 나타내며, 제어정보가 UL-SCH 전송과 다중 화될 때, 제어정보 전송을 위해 사용되는 비트 수는 포함되지 않는다. 한편, PUSCH에서 제어정보가 전송될 때, 제어정보인 CQI/PMI, RI, ACK/NACK은 각각 독립적으로 채널 부호화가 수행된다 (S126, S127, S128) . 각 제어정보의 전송을 위해 각각 서로 다른 부호화된 심볼들이 할당되기 때문에 각각 의 제어정보는 서로 다른 코딩 레이트 (coding rate)를 가진다.
TDD (Time Division Duplex)에서 ACK/NACK 피드백 ( feedback) 모드는 상위 계층 설정에 의해 ACK/NACK 번들링 (bundling) 및 ACK/NACK 다중화 (multiplexing) 두 가지 모드가 지원된다. ACK/NACK 번들링을 위해 ACK/NACK 정보 비트는 1비트 또는 2비트로 구성되고, ACK/NACK 다중화를 위해 ACK/NACK 정보 비트는 1비트에서 4비트 사이로 구성된다 .
S134 단계에서 코드 블록 간 결합 단계 이후에, UL-SCH 데이터의 부호화된 비트 /ο'/ι'Λ,/3,.··'./σ— 1와 CQI/PMI의 부호화된 비트 ， ，^， ，…，^^ 厂 ι의 다중 화가 수행된다 (S125) . 데이터와 CQI/PMI의 다중화된 결과는 ^'^'^'^'''''^/ 과 같다. 이때, ' = o H'_i )는 길이를 가지는 컬럼 (column) 백터를 나타낸다. H = (p + NL.Qc j이고, H' = H/(N^ j이다. 은 UL-SCH 전송 블록 이 매핑된 레이어의 개수를 나타내고, H는 전송 블록이 매핑된 씨개 전송 레이어 에 UL-SCH 데이터와 CQI/PMI 정보를 위해 할당된 부호화된 총 비트의 개수를 나 타낸다.
이어, 다중화된 데이터와 CQI/PMI, 별도로 채널 부호화된 RI, ACK/NACK 은 채널 인터리빙되어 출력 신호가 생성된다 (S129) . MIMO (Multi-Input Multi -Output)
MI O 기술은 지금까지 일반적으로 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나 를 사용했던 것에서 탈피하여 , 다중 송신 ( Tx ) 안테나와 다중 수신 ( Rx ) 안테나를 사용한다. 다시 말해서, MIMO 기술은 무선 통신 시스템의 송신단 또는 수신단에서 다중 입출력 안테나를 사용하여 용량 증대 또는 성능 개성을 꾀하기 위한 기술이다. 이하에서는 "MIMO"를 "다중 입출력 안테나 "라 칭하기로 한다.
더 구체적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 하나의 완전한 메시지 ( total mes sage )를 수신하기 위하여 한 개의 안테나 경로에 의존하지 않으며 , 여러 개의 안테나를 통해 수신한 복수의 데이터 조각올 수집하여 완전한 데이터를 완성시킨다. 결과적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 특정 시스템 범위 내에서 데이터 전송율을 ' 증가시킬 수 있으며, 또한 특정 데이터 전송율을 통해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.
차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하 므로 효율적인 다중 입출력 안테나 기술이 반드시 필요할 것으로 예상된다. 이와 같은 상황에서 MIMO 통신 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 따라 다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로서 관심을 모으고 있다.
한편, 현재 연구되고 있는 다양한 전송효율 향상 기술 중 다중 입출력 안테 나 (MIMO ) 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다. 도 13은 일반적인 다중 입출력 안테나 (MIMO ) 통신 시스템의 구성도이다. 도 13을 참조하면, 송신 안테나의 수를 Ντ개로, 수신 안테나의 수를 NR개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우 와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이 트 ( trans fer rate )를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이 경우, 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트 ( R 에 다음과 같은 레이트 증가율 ( )이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다.
【수 1】 즉, 예를 들어 , 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다.
이와같은 다중 입출력 안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티 ( spatial divers ity ) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱 ( spatial multiplexing ) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다. 각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다 .
첫째로, 공간 다이버시티 방식의 경우에는 시공간 블록 부호 계열과, 다이버 시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스 (Trel1S) 부호 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능과 부호 생성 자유도는 트텔리스 부호 방식이 우수하지만, 연산 복잡도는 시공간 블록 부호가 간단하다. 이와 같은 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수 (NT)와 수신 안테나 수 (NR)의 곱 (NT X NR)에 해당되는 양을 얻을 수 있다.
둘째로, 공간 멀티플렉싱 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 열을 송신하는 방법인데, 이때 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 적절한 신호처리 기법을 이용 하여 제거한 후 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식은 MLD (maximum likelihood detection) 수신기, ZF ( zero- forcing) 수신기, MMSE (minimum mean square error) 수신 기, D一 BLAST (Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time) , V- BLAST (Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time) 등이 있으며 , 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD (singular value decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.
셋째로, 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 결합된 기법을 들 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이 득이 점차 포화되며, 공간 멀티플렉싱 이득만을 취하면 무선 채널에서 전송 신뢰도 가 떨어진다. 이를 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식들이 연구되어 왔으 며, 이 증 시공간 블록 부호 (Double-STTD) , 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식 이 있다.
상술한 바와 같은 다중 입출력 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.
먼저, 도 13에 도시된 바와 같이 Ντ개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나 가 존재하는 것을 가정한다 .
먼저 , 송신 신호에 대해 살펴보면 , 이와 같이 Ντ개의 송신 안테나가 있는 경 우 최대 전송 가능한 정보는 Ντ개 이므로, 이를 다음과 같은 백터로 나타낼 수 있
【수 2】
S二 S * S ^ · * * * · ι5*
한편, 각각의 전송 정보 Sl, s2, SNT에 있어 전송 전력을 달리 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 , P2, PNT라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같은 백터로 나타낼 수 있다.
【수 3】
Figure imgf000054_0001
또한, 를 전송 전력의 대각 행렬 P로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
【수 4]
Figure imgf000055_0001
한편, 전송 전력이 조정된 정보 백터 는 그 후 가중치 행렬 w가 곱해져 실 제 전송되는 Ντ개의 전송 신호 Xl, x2, ..., Xnt를 구성한다. 여기서, 가중치 행 렬은 전송 채널 상황 등에 따라 전송 정보를 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할 을 수행한다. 이와 같은 전송 신호 Xl, X2 , 1를 백터 X를 이용하여 다음 과 같이 나타낼 수 있다.
【수 5】
Figure imgf000055_0002
여기서, W i번째 송신 안테나와 j번째 전송 정보간의
W는 이를 행렬로 나타낸 것이다. 이와 같은 행렬 W를 가중치 행렬 (Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)라 부른다.
한편, 상술한 바와 같은 전송 신호 (X)는 공간 다이버시티를 사용하는 경우와 공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우로 나누어 생각해 볼 수 있다.
공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우는 서로 다른 신호를 다중화하여 보내게 되 므로, 정보 백터 s의 원소들이 모두 다른 값을 가지게 되는 반면, 공간 다이버시티 를 사용하게 되면 같은 신호를 여러 채널 경로를 통하여 보내게 되므로 정보 백터 s의 원소들이 모두 같은 값을 갖게 된다.
물론, 공간 멀티플랙싱과 공간 다이버시티를 흔합하는 방법도 고려 가능하다. 즉, 예를 들어 3 개의 송신 안테나를 통하여 같은 신호를 공간 다이버시티를 이용 하여 전송하고, 나머지는 각각 다른 신호를 공간 멀티플랙싱하여 보내는 경우도 고 려할 수 있다.
다음으로, 수신신호는 NR개의 수신 안테나가 있는 경우, 각 안테나의 수신신 호 y2 , yNR을 백터 y로 다음과 같이 나타내기로 한다.
【수 6】
Figure imgf000056_0001
한편, 다중 입출력 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링하는 경우, 각각의 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j로부 터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 hij로 표시하기로 한다. 여기서, hij의 인텍스 의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인텍스가 나증임에 유의한다. 이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 백터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 백터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 14는 다수의 송신 안테나에서 하나의 수신 안테나로의 채널을 나타낸 도 이다.
도 14에 도시된 바와 같이 총 Ντ개의 송신 안테나로부터 수신안테나 i로 도 착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.
【수 7】
Figure imgf000057_0001
또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 Ντ개의 송신 안테나로부터 NR 개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있 다.
【수 8】
Figure imgf000057_0002
한편, 실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H를 거친 후에 백색 잡음 (AWGN: Additive White Gaussian Noise )가 더해지게 되므로, NR개의 수신 안테나 각 각에 더해지는 백색 잡음 ηι, n2, nNR을 백터로 표현하면 다음과 같다.
【수 9】
Figure imgf000057_0003
상술한 바와 같은 전송 신호, 수신 신호, 채널, 및 백색 잡음의 모델링을 통 해 다중 입출력 안테나 통신 시스템에서의 각각은 다음과 같은 관계를 통해 나타낼 수 있다.
【수 10]
Figure imgf000058_0001
한편, 채널의 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행과 열의 수는 송수신 안테나 수에 의해서 결정된다 . 채널 행렬 H는 앞서 살펴본 바와 같이 행의 수는 수신 안테 나의 수 ¾과 같아지고, 열의 수는 송신 안테나의 수 ¾와 같아 지게 된다. 즉, 채 널 행렬 H는 NRXNR 행렬이 된다.
일반적으로, 행렬의 랭크 (rank)는 서로 독립인 ( independent ) 행 또는 열 의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크 (ranMH) )는: 다음과 같이 제한된다.
【수 11】
rank(u)≤ m(Nr,NR)
또한, 행렬을 고유치 분해 (Eigen value decomposition)를 하였을 때, ¾크는 고유치 (eigen value)들 중에서 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있 다. 비슷한 방법으로, 랭크를 SVD (singular value decomposition) 했을 때 0이 아닌 특이값 (singular value)들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서 , 채널 행 렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 본 명세서에 있어, MIMO 전송에 대한 '랭크 (Rank) '는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이 어 (layer)의 개수'는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 ¾크 수에 대웅하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 탱크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진 다. 참조 신호 (RS: Reference Signal)
무선 통신 시스템에서 데이터는 무선 채널을 통해 전송되기 때문에, 신호는 전송 중에 왜곡될 수 있다. 수신단에서 왜곡된 신호를 정확하게 수신하기 위하여, 수신된 신호의 왜곡은 채널 정보를 이용하여 보정되어야 한다. 채널 정보를 검출하 ': 기 위하여 송신측과 수신측 모두 알고 있는 신호 전송 방법과 신호가 채널을 통해 전송될 때 왜곡된 정도를 이용하여 채널 정보를 검출하는 방법을 주로 이용한다. 상술한 신호를 파일럿 신호 또는 참조 신호 (RS)라고 한다.
다중 입출력 안테나를 이용하여 데이터를 송수신할 때, 신호를 정확하게 수 신하기 위하여 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 상태가 검출되어야 한다. 따 라서 각 송신 안테나는 개별적인 참조 신호를 가져야 한다.
하향 참조 신호는 하나의 셀 내 모든 단말이 공유하는 공통 참조 신호 (CRS: common RS)와 특정 단말만을 위한 전용 참조 신호 (DRS: dedicated RS)가 있다. 이와 같은 참조 신호들을 이용하여 복조 (demodulation)와 채널 측정 (channel measurement)을 위한 .정보를 제공할 수 있다.
수신 측 (즉, 단말)은 CRS로부터 채널 상태를 측정하고, CQI (Channel Quality Indicator) , ΡΜΙ (Precoding Matrix Index) 및 /또는 RI (Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신 측 (즉, 기지국)으로 피드 백한다. CRS는 샐 특정 기준신호 (cell-specific RS)라고도 한다. 반면, 채널 상태 정보 (CSI: Channel State Inf ormat i ι )의 피드백과 관련된 참조 신호를 CSI-RS라고 정의할 수 있다.
DRS는 PDSCH 상의 데이터 복조가 필요한 경우 자원 요소들을 통해 전송될 수 있다. 단말은 상위 계층을 통하여 DRS의 존재 여부를 수신할 수 있으며, 상웅 하는 PDSCH가 매핑되었을 때만 유효하다 . DRS를 단말 특정 참조 신호 (UE- specific RS) 또는 복조 참조 신호 (DMRS: Demodulation RS)라고 할 수,있다. 도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 자원 블 록 쌍에 매핑된 참조 신호 패턴을 예시한다.
도 15를 참조하면, 참조 신호가 매핑되는 단위로 하향링크 자원 블록 쌍은 시간 영역에서 하나의 서브 프레임 X 주파수 영역에서 12개의 부 반송파로 나타낼 수 있다. 즉, 시간 축 (X축) 상에서 하나의 자원 블록 쌍은 일반 순환 전치 (normal CP: normal Cyclic Prefix) 인 경우 14개의 OFDM 심볼의 길이를 가 지고 (도 15a) , 확장 순환 전치 (extended CP: extended Cyclic Prefix)인 경우 12개의 OFDM 심볼의 길이를 가진다 (도 15b) . 자원 블록 격자에서 ，0' ,
'2' 및 '3'으로 기재된 자원 요소들 (REs)은 각각 안테나 포트 인덱스 '0' , 'Ι' , '2' 및 '3'의 CRS의 위치를 의미하며, 'D'로 기재된 자원 요소들은 DRS의 위치를 의미한다.
이하 CRS에 대하여 좀 더 상세하게 기술하면, CRS는 물리적 안테나의 채널 을 추정하기 위해 사용되고, 셀 내에 위치한 모든 단말에 공통적으로 수신될 수 있 는 참조 신호로써 전체 주파수 대역에 분포된다. 또한, CRS는 채널 품질 정보 (CSI) 및 데이터 복조를 위해 이용될 수 있다.
CRS는 전송 측 (기지국)에서의 안테나 배열에 따라 다양한 포맷으로 정의된다. 3GPP LTE 시스템 (예를 들어 , 릴리즈 -8)에서는 다양한 안테나 배열을 지원하고, 하향링크 신호 송신 측은 3개의 단일의 송신 안테나, 2개의 송신 안테나 및 4개의 송신 안테나와 같이 3 종류의 안테나 배열을 가진다. 기지국이 단일의 송신 안테나 를 사용하는 경우, 단일 안테나 포트를 위한 참조 신호가 배열된다. 기지국이 2개 !: 의 송신 안테나를 사용하는 경우, 2개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 시 분할 다중화 (TDM: Time Division Multiplexing) 및 /또는 주파수 분할 다중화 (FDM Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하여 배열된다. 즉, 2 개의 안테나 포트를 위한 참조 신호는 각각이 구별되기 위해 서로 다른 시간 자원 및 /또는 서로 다른 주파수 자원이 할당된다.
게다가, 기지국이 4개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 4개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 TDM 및 /또는 FDM 방식을 이용하여 배열된다. 하향링크 신호의 수신 측 (단말)에 의하여 측정된 채널 정보는 단일의 송신 안테나 전송, 송 신 다이버시티 , 폐쇄 루프 공간 다중화 (closed-loop spatial multiplexing) , 개방 루프 공간 다중화 ( open-loop spat ial mult iplexing ) 또는 다중 사용자- 다중 입출력 안테나 (Mult i-User MIMO )와 같은 전송 방식을 이용하여 전송된 데 이터를 복조하기 위하여 사용될 수 있다.
다중 입출력 안테나가 지원되는 경우 참조 신호가 특정의 안테나 포트로부터 전송될 때, 상기 참조 신호는 참조 신호의 패턴에 따라 특정된 자원 요소들의 위치 에 전송되며, 다른 안테나 포트를 위해 특정된 자원 요소들의 위치에 전송되지 않 는다. 즉, 서로 다른 안테나 사이의 참조 신호는 서로 겹치지 않는다.
자원 블록에 CRS를 맵핑하는 규칙은 다음과 같이 정의된다.
【수 12 ] k = 6m + (v + vshm )mod6
Figure imgf000062_0001
m = m + NZ^OL - Nl
0 if p = 0 and / = 0
3 if ^ = 0 and /≠ 0
3 if p = 1 and / = 0
0 if /? = 1 and /≠ 0
3(«s mod 2) \i p = 2
3 + 3(«s mod 2) if p = 3
Figure imgf000062_0002
수학식 12에서, k 및 1 은 각각 부반송파 인덱스 및 심볼 인덱스를 나타내 고 , p 는 안테나 포트를 나타낸다. 은 하나의 하향링크 슬롯에서의 OFDM 심 볼의 수를 나타내고, N ^은 하향링크에 할당된 무선 자원의 수를 나타낸다. ns 는 eel I
슬롯 인덱스를 나타내고, o 은 샐 ID를 나타낸다. mod 는 모들로 (modulo) 연 산을 나타낸다. 참조 신호의 위치는 주파수 영역에서 ift값에 따라 달라진다. vs ifi 는 셀 ID에 종속되므로, 참조 신호의 위치는 셀에 따라 다양한 주파수 편이 (frequency shift) 값을 가진다.
보다 구체적으로, CRS를 통해 채널 추정 성능을 향상시키기 위해 CRS의 위 치는 셀에 따라 주파수 영역에서 편이될 수 있다. 예를 들어 , 참조 신호가 3개의 부 반송파의 간격으로 위치하는 경우, 하나의 셀에서의 참조 신호들은 3k 번째 부 반송파에 할당되고, 다른 셀에서의 참조 신호는 3k+l 번째 부반송파에 할당된다. 하나의 안테나 포트의 관점에서 참조 신호들은 주파수 영역에서 6개의 자원 요소 간격으로 배열되고, 또 다른 안테나 포트에 할당된 참조 신호와는 3개의 자원 요소 간격으로 분리된다.
시간 영역에서 참조 신호는 각 슬롯의 심볼 인덱스 0 에서부터 시작하여 동 일 간격 (constant interval)으로 배열된다. 시간 간격은 순환 전치 길이에 따 라 다르게 정의된다. 일반 순환 전치의 경우 참조 신호는 슬롯의 심볼 인텍스 ◦ 과
4에 위치하고, 확장 순환 전치의 경우 참조 신호는 슬롯의 심볼 인덱스 0 과 3에 위치한다. 2개의 안테나 포트 중 최대값을 가지는 안테나 포트를 위한 참조 신호는 하나의 OFDM 심볼 내에 정의된다. 따라서, 4개의 송신 안테나 전송의 경우, 참조 신호 안테나 포트 0 과 1을 위한 참조 신호는 슬롯의 심볼 인덱스 0 과 4 (확장 순환 전치의 경우 심볼 인텍스 0 과 3)에 위치하고, 안테나 포트 2 와 3을 위한 참조 신호는 슬롯의 심볼 인덱스 1에 위치한다. 안테나 포트 2 와 3을 위한 참조 신호의 주파수 영역에서의 위치는 2번째 슬롯에서 서로 맞바꿔진다.
이하 DRS에 대하여 좀 더 상세하게 기술하면, DRS는 데이터를 복조하기 위 하여 사용된다. 다중 입출력 안테나 전송에서 특정의 단말을 위해 사용되는 선행 부호화 (preceding ) 가증치는 단말이 참조 신호를 수신하였을 때 각 송신 안테나 에서 전송된 전송 채널과 결합되어 상응하는 채널을 추정하기 위하여 변경 없이 사 용된다.
3GPP LTE 시스템 (예를 들어 , 릴리즈 - 8 )은 최대로 4개의 전송 안테나를 지 원하고, 탱크 1 빔포밍 (beamforming )을 위한 DRS가 정의된다. 랭크 1 범포밍을 위한 DRS는 또한 안테나 포트 인덱스 5 를 위한 참조 신호를 나타낸다.
자원 블록에 DRS를 맵핑하는 규칙은 다음과 같이 정의된다. 수학식 13은 일 반 순환 전치인 경우를 나타내고, 수학식 14는 확장 순환 전치인 경우를 나타낸다. > [수 13】
k = ( mod + JVS B ■ "PRB
Figure imgf000064_0001
vshlft = ' mod 3
【수 14】 c = (A:')mod^B -«PRB
k, 3W+vshifl if/ = 4
~ [3m'+(2 + vstlift)mod3 if / = 1
/ = {4 /' e {0,2}
_ |l /' = 1
,,— (0 if ns mod 2 = 0 w'=0,l,...,4^™SCH -l vshi« = N^mod3 상기 수학식 12내지 수학식 14에서, k 및 p는 각각 부반송파 인덱스 및 안 테나 포트를 나타낸다. B , ns, "는 각각 하향링크에 할당된 RB의 수, 슬롯 인덱스의 수, 셀 ID의 수를 나타낸다. RS의 위치는 주파수 도메인 관점에서 ^ 값 에 따라 달라진다.
수학식 13 및 14에서, k 및 1 은 각각 부반송파 인덱스 및 심볼 인덱스를
RB
나타내고, p 는 안테나 포트를 나타낸다. ^sc 은 주파수 영역에서 자원 블록 크기 를 나타내고, 부반송파의 수로써 표현된다. "PRB 은 물리 자원 블록의 수를 나타낸 PDSPH
다. RB 은 pDSCH 전송을 위한 자원 블록의 주파수 대역올 나타낸다. ns 는 슬 롯 인덱스를 나타내고, 는 샐 ID를 나타낸다. mod 는 모들로 (modulo) 연산 을 나타낸다. 참조 신호의 위치는 주파수 영역에서 vshi«값에 따라 달라진다. "'는 셀 ID에 종속되므로, 참조 신호의 위치는 셀에 따라 다양한 주파수 편이 ( frequency shift ) 값을 가진다. 사운딩 참조 신호 (SRS: Sounding Reference Signal) SRS는 주로 상향링크의 주파수-선택적 스케줄링을 수행하기 위하여 채널 품 질 측정에 사용되며, 상향링크 데이터 및 /또는 제어 정보의 전송과 관련되지 않는 다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 SRS는 전력 제어의 향상 또는 최근에 스케줄되 어 있지 않은 단말들의 다양한 스타트-업 (start-up) 기능을 지원하기 위한 다양 한 다른 목적들을 위해 사용될 수 있다. 스타트-업 기능의 일례로, 초기의 변조 및 부호화 방식 (MCS: Modulation and Coding Scheme) , 데이터 전송을 위한 초 기의 전력 제어 , 타이밍 전진 (timing advance) 및 주파수 반-선택적 (semi- selective) 스케줄링이 포함될 수 있다. 이때, 주파수 반-선택적 스케줄링은 서 브 프레임의 처음의 슬롯에 선택적으로 주파수 자원을 할당하고, 두번째 슬롯에서 는 다른 주파수로 의사 랜덤 (pseudo-randomly)하게 도약하여 주파수 자원을 할 당하는 스케즐링을 말한다.
또한, SRS는 상향링크와 하향링크 간에 무선 채널이 상호적 (reciprocal) 인 가정하에 하향링크 채널 품질을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 가정 은 상향링크와 하향링크가 동일한 주파수 스펙트럼을 공유하고, 시간 영역에서는 분리된 시분할 뮤플레스 (TDD: Time Division Duplex) 시스템에서 특히 유효하 다
셀 내에서 어떠한 단말에 의하여 전송되는 SRS의 서브 프레임들은 셀 -특정 방송 신호에 의하여 나타낼 수 있다. 4비트 셀 -특정
' srsSubframeConfiguration' 파라미터는 SRS가 각 무선 프레임을 통해 전송될 수 있는 15가지의 가능한 서브 프레임의 배열을 나타낸다. 이러한 배열들에 의하여, 운용 人")나리오 ( deployment scenario )어 1 따라 SRS 오버헤드 ( overhead)의 조정 에 대한 유동성을 제공하게 된다.
이 중 16번째 배열은 셀 내에서 완전하게 SRS의 스위치를 오프하며, 이는 주로 고속 단말들을 서빙하는 서빙 샐에 적합하다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 사운딩 참조 신호 심볼을 포함한 상향링크 서브 프레임을 예시한다 .
도 16을 참조하면, SRS는 배열된 서브 프레임 상에서 항상 마지막 SC- FDMA 심볼을 통해 전송된다. 따라서 , SRS와 DMRS는 다른 SC- FDMA 심볼에 위치하게 된 다.
PUSCH 데이터 전송은 SRS 전송을 위한 특정의 SC-FDMA 심볼에서는 허용되 지 않으며, 결과적으로 사운딩 ( sounding ) 오버헤드가 가장 높은 경우 즉, 모든 서브 프레임에 SRS 심볼이 포함되는 경우라도 사운딩 오버헤드는 약 7 ¾를 초과하 지 않는다.
각 SRS 심볼은 주어진 시간 단위와 주파수 대역에 관한 기본 시뭔스 (랜덤 시 퀀스 또는 Zadof f— Ch ( ZC )에 기초한 시퀀스 세트)에 의하여 생성되고, 동일 샐 내의 모든 단말들은 동일한 기본 시퀀스를 사용한다. 이때, 동일한 주파수 대역과 동일한 시간에서 동일 셀 내의 복수의 단말로부터의 SRS 전송은 기본 시뭔스의 서 로 다른 순환 이동 ( cyclic shi ft )에 의해 직교 ( orthogonal )되어 서로 구별된 다.
각각의 샐 마다 서로 다른 기본 시뭔스가 할당되는 것에 의하여 서로 다른 샐 로부터의 SRS 시퀀스가 구별될 수 있으나, 서로 다른 기본 시뭔스 간에 직교성은 보장되지 않는다.
GOMP (Goordinated ul t:i - Point Transmission- and Reception)
LTE— advanced의 요구에 발맞춰, 시스템의 성능 향상을 위하여 CoMP 전송 이 제안되었다. CoMP는 co-MIMO, collaborative MI O, network IM0 등으 로도 불린다. CoMP는 셀 경계에 위치한 단말의 성능을 향상시키고, 평균 셀 (섹터 ) 의 효율 (throughput)을 향상시킬 것으로 예상된다.
일반적으로, 셀 간 간섭 (Inter-Cell Interference )은 주파수 재사용 지 수가 1 인 다중-셀 환경에서 셀 경계에 위차한 단말의 성능 및 평균 셀 (섹터 ) 효율 을 떨어뜨린다. 셀 간 간섭을 완화시키기 위해, 간섭 제한적인 (interference-, limited) 환경에서 셀 경계에 위치한 단말이 적정한 성능 효율을 가지도록 LTE 시스템에서는 부분 주파수 재사용 (FTR: Fractional Frequency Reuse)과 같은 단순한 수동적인 방법이 적용되었다. 그러나, 각 셀 당 주파수 자원의 사용을 감소 시키는 대신, 단말이 수신해야 하는 신호 (desired signal)로써 샐 간 간섭을 재 사용하거나 셀 간 간섭을 완화시키는 방법이 보다 이익이 된다. 상술한 목적을 달 성하기 위하여 CoMp 전송 방식이 적용될 수 있다ᅳ
하향링크에 적용될 수 있는 CoMP 방식은 JP (Joint Processing) 방식과 CS/CB (Coordinated Scheduling/Beamf orming) 방식으로 분류할 수 있다.
JP 방식에서 , 데이터는 CoMP 단위의 각 포인트 (기지국)에서 사용될 수 있다. CoMP 단위는 CoMP 방식에서 이용되는 기지국들의 집합을 의미한다 . JP 방식은 다 入 1 연합 전송 (joint transmission) 방식과 동적 셀 선택 (dynamic cell selection) 방식으로 분류할 수 있다.
연합 전송 방식은 CoMP 단위에서 전체 또는 일부분인 복수의 포인트로부터 PDSCH를 통해 신호가 동시에 전송되는 방식을 의미한다. 즉, 단일의 단말에 전송 되는 데이터는 복수의 전송 포인트로부터 동시에 전송될 수 있다. 이와 같은 연합 전송 방식을 통해 가간섭적 (coherently) 내지 비간섭적 (non-coherent ly)이든 무관하게 단말에 전송되는 신호의 품질을 높일 수 있으며, 또 다른 단말과의 간섭 을 적극적으로 제거할 수밌다.
동적 셀 선택 방식은 CoMP 단위에서 단일의 포인트로부터 PDSCH를 통해 신 호가 전송되는 방식을 의미한다. 즉, 특정 시간에 단일의 단말에 전송되는 데이터 는 단일의 포인트로부터 전송되고, CoMP 단위 내 다른 포인트에서는 상기 단말로 데이터를 전송하지 않는다 . 단말로 데이터를 전송하는 포인트는 동적으로 선택될 수 있다.
CS/CB 방식에 따르면, CoMP 단위는 단일의 단말로의 데이터 전송을 위하여 협력하여 범포밍을 수행하게 된다. 즉, 서빙 셀에서만 단말로 데이터를 전송하지만, 사용자 스케줄링 /빔포밍은 CoMP 단위 내의 복수의 셀 간의 협력을 통해 결정될 수 있다.
상향링크의 경우, CoMP 수신은 지리적으로 분리된 복수의 포인트 간의 협력 에 의하여 전송된 신호를 수신하는 것을 의미한다 . 상향링크에 적용될 수 있는 CoMP 방식은 JR (Joint Reception) 방식과 CS/CB ( Coordinated Scheduling/Beamforming) 방식으로 분류할 수 있다.
JR 방식은 CoMP 단위에서 전체 또는 일부분인 복수의 포인트가 PDSCH를 통 해 전송된 신호를 수신하는 방식을 의미한다. CS/CB 방식은 단일의 포인트에서만 PDSCH를 통해 전송된 신호를 수신하게 되나, 사용자 스케줄링 /빔포밍은 CoMP 단 위 내의 복수의 셀 간의 협력을 통해 결정될 수 있다. 릴레이 노드 (RN: Relay Node)
릴레이 노드는 기지국과 단말 간의 송수신되는 데이터를 두 개의 다른 링크 (백홀 링크 및 액세스 링크)를 통해 전달한다. 기지국은 도너 (donor) 셀을 포함 할 수 있다. 릴레이 노드는 도너 셀을 통해 무선으로 무선 액세스 네트워크에 연결 된다.
한편, 릴레이 노드의 대역 (또는 스펙트럼) 사용과 관련하여, 백홀 링크가 액 세스 링크와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '인 -밴드 (in-band) '라고 하고, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '아웃- 밴드 (out-band) '라고 한다. 인 -밴드 및 아웃 -벤드 경우 모두 기존의 LTE 시스템 (예를 들어 , 릴리즈 -8)에 따라 동작하는 단말 (이하, 레거시 (legacy) 단말이라 한다. )이 도너 셀에 접속할 수 있어야 한다.
단말에서 릴레이 노드를 인식하는지 여부에 따라 릴레이 노드는 트랜스패런트 (transparent) 릴레이 노드 또는 넌一트랜스패런트 (non— transparent ) 릴레이 노드로 분류될 수 있다. 트랜스패런트는 단말이 릴레이 노드를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하지 못하는 경우를 의미하고, 년-트랜스패런트는 단말이 릴레이 노드를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하는 경우를 의미한다. 릴레이 노드의 제어와 관련하여, 도너 셀의 일부로 구성되는 릴레이 노드 또 는 스스로 셀을 제어하는 릴레이 노드로 구분될 수 있다.
도너 셀의 일부로 구성되는 릴레이 노드는 릴레이 노드 식별자 ( re lay I D )를 가질 수는 있지만, 릴레이 노드 자신의 셀 식별자 ( ce l l identity )를 가지지 않 는다.
도너 샐이 속하는 기지국에 의하여 RRM ( Radio Resource Management )의 적어도 일부가 제어되면, RRM의 나머지 부분들이 릴레이 노드에 위치하더라도 도 너 샐의 일부로서 구성되는 릴레이 노드라 한다. 바람직하게, 이러한 릴레이 노드 는 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 스마트 리피터 ( Smart repeaters ) 디코드 -앤—포워드 릴레이 노드 ( decode— and- forward relays') , L2 (제 2계층) 릴레이 노드들의 다양한 종류들 및 타입— 2 릴레이 노드가 이러한 릴레이 노드에 해 당한다.
스스로 샐을 제어하는 릴레이 노드의 경우에 릴레이 노드는 하나 또는 복수 개의 셀들을 제어하고, 릴레이 노드에 의해 제어되는 셀들 각각에 고유의 물리계층 셀 식별자가 제공된다. 또한, 릴레이 노드에 의해 제어되는 셀들 각각은 동일한 RRM 메커니즘을 이용할 수 있다. 단말 관점에서는 릴레이 노드에 의하여 제어되는 셀에 액세스하는 것과 일반 기지국에 의해 제어되는 샐에 액세스하는 것에 차이점 이 없다. 이러한 릴레이 노드에 의해 제어되는 셀은 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 셀프-백홀링 (Self-backhauling) 릴레이 노드, L3(제 3계층) 릴레이 노드, 타입 -1 릴레이 노드 및 타입 -la 릴레이 노드가 이러한 릴레이 노드에 해당 한다.
타입 -1 릴레이 노드는 인 -밴드 릴레이 노드로서 복수개의 셀들을 제어하고, 이들 복수개의 셀들의 각각은 단말 입장에서 도너 셀과 구별되는 별개의 셀로 보인 다. 또한, 복수개의 샐들은 각자의 물리 셀 ID (이는 LTE 릴리즈 -8에서 정의됨 )를 가지고, 릴레이 노드는 자신의 동기화 채널, 참조신호 등을 전송할 수 있다. 단일- 셀 동작의 경우에, 단말은 릴레이 노드로부터 직접 스케줄링 정보 및 HARQ 피드백 을 수신하고 릴레이 노드로 자신의 제어 채널 (스케즐링 요청 (SR) , CQI, ACK/NACK 등)을 전송할 수 있다. 또한, 레거시 단말 (LTE 릴리즈 -8 사스템에 따 라 동작하는 단말)들에게 타입 -1 릴레이 노드는 레거시 기지국 (LTE 릴리즈 -8 시스 템에 따라 동작하는 기지국)으로 보인다. 즉, 역방향 호환성 (backward compatibility)을 가진다. 한편, LTE-A 시스템에 따라 동작하는 단말들에게는, 타입 -1 릴레이 노드는 레거시 기지국과 다른 기지국으로 보여 , 성능 향상을 제공할 수 있다.
타입 -la 릴레이 노드는 아웃-밴드로 동작하는 것 외에 전술한 타입 -1 릴레 이 노드와 동일한 특징들을 가진다. 타입 -la 릴레이 노드의 동작은 L1 (제 1계층) 동작에 대한 영향이 최소화 또는 없도록 구성될 수 있다.
타입 -2 릴레이 노드는 인 -밴드 릴레이 노드로서, 별도의 물리 셀 ID를 가지 지 않으며, 이에 따라 새로운 샐을 형성하지 않는다. 타입ᅳ 2 릴레이 노드는 레거시 단말에 대해 트랜스패런트하고, 레거시 단말은 타입 -2 릴레이 노드의 존재를 인지 하지 못한다. 타입 -2 릴레이 노드는 PDSCH를 전송할 수 있지만, 적어도 CRS 및 PDCCH는 전송하지 않는다.
한편, 릴레이 노드가 인-밴드로 동작하도록 하기 위하여, 시간-주파수 공간 에서의 일부 자원이 백홀 링크를 위해 예비되어야 하고 이 자원은 액세스 링크를 위해서 사용되지 않도록 설정할 수 있다. 이를 자원 분할 ( resource partitioning ) °} ^} 한다.
릴레이 노드에서의 자원 분할에 있어서의 일반적인 원리는 다음과 같이 설명 할 수 있다. 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크가 하나의 반송파 주파수 상에서 시 간분할다중화 ( TDM) 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 하¾¾링크 또는 액세스 하향링크 중 하나만이 활성화된다) . 유사하게, 백홀 상향링크 및 액세 스 상향링크는 하나의 반송파 주파수 상에서 TDM 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 사간에서 백홀 상향링크 또는 액세스 상향링크 중 하나만이 활성화된다) .
FDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 하향링크 주파수 대 역에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 상향링크 주파수 대역에서 수행될 수 있다. TDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 기지국과 릴레이 노드의 하 향링크 서브프레임에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 기지국과 릴레이 노드의 상향링크 서브프레임에서 수행될 수 있다.
인 -밴드 릴레이 노드의 경우에, 예를 들어, 동일한 주파수 대역에서 기지국 으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어 지면, 릴레이 노드의 송신단으로부터 전송되는 신호에 의하여 릴레이 노드의 수신 단에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 즉, 릴레이 노드의 전단 ( f ront-end)에 서 신호 간섭 또는 RF 재밍 ( j amming )이 발생할 수 있다. 유사하게, 동일한 주파 수 대역에서 기지국으로의 백홀 상향링크 전송과 단말로부터의 액세스 상향링크 수 신이 동시에 이루어지는 경우도 신호 간섭이 발생할 수 있다.
따라서, 릴레이 노드에서 동일한 주파수 대역에서의 동시에 신호를 송수신하 기 위해서 , 수신 신호와 송신 신호간에 충분한 분리 (예를 들어, 송신 안테나와 수 신 안테나를 지상 /지하에 설치하는 것과 같이 지리적으로 충분히 이격시켜 설치함) 가 제공되지 않으면 구현하기 어렵다.
이와 같은 신호 간섭의 문제를 해결하는 한 가지 방안은, 릴레이 노드가 도 너 셀로부터 신호를 수신하는 동안에 단말로 신호를 전송하지 않도록 동작하게 하 는 것이다. 즉, 릴레이 노드로부터 단말로의 전송에 갭 ( gap )을 생성하고, 이 갭 동안에는 단말 (레거시 단말 포함)이 릴레이 노드로부터의 어떠한 전송도 기대하지 않도록 설정할 수 있다. 이러한 갭은 MBSFN (Mult icast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임을 구성함으로써 설정할 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드 자원 분할을 예시한^.
도 17에서, 첫번째 서브프레임은 일반 서브프레임으로서 릴레이 노드로부터 단말로 하향링크 (즉, 액세스 하향링크) 제어신호 및 데이터가 전송되고, 두번째 서브프레임은 MBSFN 서브프레임으로서 하향링크 서브프레임의 제어 영역에서는 릴 레이 노드로부터 단말로 제어 신호가 전송되지만 하향링크 서브프레임의 나머지 영 역에서는 릴레이 노드로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는다. 여기서, 레거 시 단말의 경우에는 모든 하향링크 서브프레임에서 PDCCH의 전송을 기대하게 되므 로 (다시 말하자면, 릴레이 노드는 자신의 영역 내의 레거시 단말들이 매 서브프레 임에서 PDCCH를 수신하여 측정 기능을 수행하도록 지원할 필요가 있으므로) , 레거 시 단말의 올바른 동작을 위해서는 모든 하향링크 서브프레임에서 PDCCH를 전송할 필요가 있다. 따라서, 기지국으로부터 릴레이 노드로의 하향링크 (즉, 백홀 하향링 크) 전송을 위해 설정된 서브프레임 (두번째 서브프레임 )상에서도, 서브프레임의 처음 N ( N=l , 2 또는 3 ) 개의 OFDM 심볼구간에서 릴레이 노드는 백홀 하향링크 를 수신하는 것이 아니라 액세스 하향링크 전송을 해야 할 필요가 있다. 이에 대하 여 , 두번째 서브프레임의 제어 영역에서 PDCCH가 릴레이 노드로부터 단말로 전송 되므로 릴레이 노드에서 서빙하는 레거시 단말에 대한 역방향 호환성이 제공될 수 있다. 제 2 서브프레임의 나머지 영역에서는 릴레이 노드로부터 단말로 아무런 전 송이 수행되지 않는 동안에 릴레이 노드는 기지국으로부터의 전송을 수신할 수 있 다. 따라서, 이러한 자원 분할 방식을 통해서, 인ᅳ밴드 릴레이 노드에서 액세스 하 향링크 전송과 백홀 하향링크 수신이 동시에 수행되지 않도록 할 수 있다.
MBSFN 서브프레임을 이용하는 두번째 서브프레임에 대하여 구체적으로 설명 한다. 두번째 서브프레임의 제어 영역은 릴레이 노드 비 -청취 ( non-hearing ) 구 간이라고 할 수 있다. 릴레이 노드 비 -청취 구간은 릴레이 노드가 백홀 하향링크 신호를 수신하지 않고 액세스 하향링크 신호를 전송하는 구간을 의미한다. 이 구간 은 전술한 바와 같이 1 , 2 또는 3 OFDM 길이로 설정될 수 있다. 릴레이 노드 비ᅳ 청취 구간에서 릴레이 노드는 단말로의 액세스 하향링크 전송을 수행하고 나머지 영역에서는 기지국으로부터 백홀 하향링크를 수신할 수 있다. 이 때, 릴레이 노드 는 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신을 수행할 수 없으므로, 릴레이 노드가 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 데에 시간이 소요된다. 따라서, 백홀 하향링 크 수신 영역의 처음 일부 구간에서 릴레이 노드가 송신 /수신 모드 스위칭을 하도 록 가드 시간 ( GT : guard t ime )이 설정될 필요가 있다. 유사하게 릴레이 노드가 기지국으로부터의 백홀 하향링크를 수신하고 단말로의 액세스 하향링크를 전송하도 록 동작하는 경우에도, 릴레이 노드의 수신 /송신 모드 스위칭을 위한 가드 시간이 설정될 수 있다. 이러한 가드 시간의 길이는 '시간 영역의 값으로 주어질 수 있고, 예를 들어 , k ( k>l ) 개의 시간 샘플 ( Ts : t ime sample ) 값으로 주어질 수 있고 또는 하나 이상의 OFDM 심볼 길이로 설정될 수도 있다. 또는, 릴레이 노드 백홀 하향링크 서브프레임이 연속으로 설정되어 있는 경우에 또는 소정의 서브프레임 타 이밍 정렬 ( t iming al ignment ) 관계에 따라 서브프레임의 마지막 부분의 가드시 간은 정의되거나 설정되지 않을 수 있다. 이러한 가드 시간은 역방향 호환성을 유 지하기 위하여, 백홀 하향링크 서브프레임 전송을 위해 설정되어 있는 주파수 영역 에서만 정의될 수 있다 (액세스 하향링크 구간에서 가드 시간이 설정되는 경우에는 레거시 단말을 지원할 수 없다) . 가드 시간을 제외한 백홀 하향링크 수신 구간에서 릴레이 노드는 기지국으로부터 PDCCH 및 PDSCH를 수신할 수 있다. 이를 릴레이 노드 전용 물리 채널이라는 의미에서 R-PDCCH (Relay-PDCCH) 및 R-PDSCH (Relay-PDSCH)≤. 표현할 수도 있다. 채널상태정보 (CSI: Channel State Information) 피드백
MIMO 방식은 개一루 ΐ (open-loop) 방식과 폐一루프 (closed-loop) 방식으 로 구분될 수 있다. 개 -루프 MIM0 방식은 MIMO 수신단으로부터의 채널상태정보의 피드백이 없이 송신단에서 MIM0 전송을 수행하는 것을 의미한다. 폐 -루프 MIM0 방식은 MIMO 수신단으로부터의 채널상태정보를 피드백 받아 송신단에서 MIMO 전송 을 수행하는 것을 의미한다. 폐 -루프 MIMO 방식에서는 MIM0 송신 안테나의 다중 화 이득 (multiplexing gain)을 얻기 위해서 송신단과 수신단의 각각이 채널 상 태정보를 바탕으로 빔포밍을 수행할 수 있다. 수신단 (예를 들어 , 단말)이 채널상태 정보를 피드백할 수 있도록 송신단 (예를 들어 , 기지국)은 수신단 (예를 들어 , 단말) 에게 상향링크 제어 채널 또는 상향링크 공유 채널을 할당할 수 있다.
피드백되는 채널상태정보 (CSI)는 탱크 지시자 (RI) , 프리코딩 행렬 인덱스 (PMI) 및 채널품질지시자 (CQI)를 포함할 수 있다.
RI는 채널 랭크에 대한 정보이다. 채널의 랭크는 동일한 시간-주파수 자원을 통해서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 레이어 (또는 스트림 )의 최대 개수를 의미한 다. 랭크 값은 채널의 장기간 (long term) 페이딩에 의해서 주로 결정되므로, PMI 및 CQI 에 비하여 일반적으로 더 긴 주기에 따라 (즉, 덜 빈번하게 ) 피드백될 수 있다. PMI는 송신단으로부터의 전송에 이용되는 프리코딩 행렬에 대한 정보이며, 채널의 공간 특성을 반영하는 값이다. 프리코딩이란 전송 레이어를 송신 안테나에 매핑시키는 것을 의미하며, 프리코딩 행렬에 의해 레이어-안테나 매핑 관계가 결정 될 수 있다. PMI 는 신호대잡음및간섭비 (SINR: Signal—to-Interference plus Noise Ratio) 등의 측정값 (metric)을 기준으로 단말이 선호하는 (preferred) 기지국의 프리코딩 행렬 인덱스에 해당한다. 프리코딩 정보의 피드 백 오버헤드를 줄이기 위해서 , 송신단과 수신단이 여러 가지 프리코딩 행렬을 포함 하는 코드북을 미리 공유하고 있고, 해당 코드북에서 특정 프리코딩 행렬을 지시하 는 인덱스만을 피드백하는 방식이 사용될 수 있다.
CQI는 채널 품질 또는 채널 세기를 나타내는 정보이다. CQI는 미리 결정된 CS 조합으로서 표현될 수 있다. 즉, 피드백되는 CQI 인텍스는 해당하는 변조기법 (modulation scheme) 및 코드 레이트 (code rate)를 나타낸다. 일반적으로, CQI 는 기지국이 PMI 를 이용하여 공간 채널을 구성하는 경우에 얻을 수 있는 수 신 SINR 을 반영하는 값이 된다.
확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템 (예를 들어 , LTE-A 시스템)에서는 다 중사용자 -MIMO (MU- IMO) 방식을 이용하여 추가적인 다중사용자 다이버시티를 획득하는 것을 고려하고 있다. MU-MIMO 방식에서는 안테나 영역 (domain)에서 다 중화되는 단말들 간의 간섭 채널이 존재하므로, 다중사용자 중 하나의 단말이 피드 백하는 채널 상태정보를 기지국에서 이용하여 하향링크 전송을 수행하는 경우에 다 른 단말에 대해서 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 필요하다. 따라서, MU-MIMO 동작이 올바르게 수행되기 위해서는 단일사용자 -MIMO (SU-MIMO) 방식에 비하여 보다 높은 정확도의 채널상태정보가 피드백되어야 한다.
이와 같이 보다 정확한 채널상태정보를 측정 및 보고할 수 있도록 , 기존의 RI, PMI 및 CQI 로 구성되는 CSI 를 개선한 새로운 CSI 피드백 방안이 적용될 수 있다. 예를 들어, 수신단이 피드백하는 프리코딩 정보가 2 개의 PMI 의 조합에 의해서 지시될 수 있다. 2 개의 PMI 중 하나 (제 1 PMI)는, 장기간 및 /또는 광대 역 (long term and/or wideband)의 속성을 가지고, W1으로 지칭될 수 있다. 2 개의 PMI 중 다른 하나 (제 2 PMI)는, 단기간 및 /또는 서브대역 (short term and/or subband)의 속성을 가지고, W2으로 지칭될 수 있다. W1 및 W2의 조합 (또는 함수)에 의해서 최종적인 PMI가 결정될 수 있다. 예를 들어, 최종 PMI 를 W 라 하면, W=W1*W2 또는 W=W2*W1 과 같이 정의될 수 있다.
여기서 , W1 은 채널의 주파수 및 /또는 시간상 평균적인 특성을 반영한다. 다시 말하자면, W1 은 시간 상에서 장기간 (long term) 채널의 특성을 반영하거 나, 주파수 상에서 광대역 (wideband) 채널의 특성을 반영하거나, 또는 시간상에 서 장기간인 동시에 주파수 상에서 광대역 채널의 특성을 반영하는 채널 상태 정보 로서 정의될 수 있다. W1 의 이러한 특성을 간략하게 표현하기 위해서, W1 를 장 기간-광대역 속성의 채널 상태 정보 (또는, 장기간-광대역 PMI)라고 한다.
한편, W2 는 W1 에 비하여 상대적으로 순간적인 (instantaneous) 채널 특 성을 반영한다. 다시 말하자면, W2 는 시간 상에서 단기간 (short term) 채널의 특성을 반영하거나, 주파수 상에서 서브대역 (subband) 채널의 특성을 반영하거나 또는 시간상에서 단기간인 동시에 주파수 상에서 서브대역 채널의 특성을 반영하는 채널 상태 정보로서 정의될 수 있다 . W2 의 이러한 특성을 간략하게 표현하기 위해 서 , W2 를 단기간-서브대역 속성의 채널 상태 정보 (또는, 단기간—서브대역 PMI ) 라고 한다.
채널 상태를 나타내는 2 개의 서로 다른 속성의 정보 (예를 들어 , W1 및 W2 ) 로부터 하나의 최종 프리코딩 행렬 (W )을 결정할 수 있도록 하기 위해서 , 각각의 속 성의 채널 정보를 나타내는 프리코딩 행렬들로 구성되는 별도의 코드북 (즉, W1에 대한 제 1 코드북 및 W2 에 대한 제 2 코드북)을 구성할 필요가 있다. 이와 같이 구성되는 코드북의 형태를 계층적 코드북 ( hierarchical codebook )이라 할 수 있다. 또한, 계춤적 코드북을 이용하여 최종 사용될 코드북을 결정하는 것을, 계층 적 코드북 변환 ( hierarchical codebook t rans f ormat ion )이라 할 수 있다. 이러한 코드북을 이용하는 경우에 단일 코드북을 이용하는 경우에 비하여 높 은 정확도의 채널 피드백이 가능해진다 . 이와 같이 높은 정확도의 채널 피드백을 이용하여 단일-셀 MU-MIMO 및 /또는 다중-셀 협력 통신 둥을 지원할 수도 있다.
Enhanced PMI for MU-MIMO 또는 CoMP
LTE-A와 같은' 차세대 통신표준에서 높은 전송률을 달성하기 위해 MU-MIMO 및 CoMP 등의 송신 기법이 제안되었다. 이러한 향상된 송신 기법을 구현하기 위해 서 UE는 보다 복잡하고 다양한 CS I 를 기지국으로 피드백 해야 할 필요가 있다. 일 예로, MU-MIMO에서는 UE-A 가 PMI를 선택할 때, 자신의 최적 PMI ( des ired PMI )뿐만이 아니라 자신과 함께 스케줄링 받을 UE의 PMI (이하 BCPMI ( best companion PMI )라 지칭한다. )도 함께 올리는 CS I 피드백 방식이 고려되고 있다.
즉, precoding matrix c xlebook내어 1서 co-scheduled UE가 precoder 로 사용했을 때 UE— A에게 간섭을 덜 주는 BCPMI를 계산하여 추가적으로 기지국에 게 피드백 한다.
기지국은 이 정보를 이용하여 , UE— A와 BCPM ( BCPM (best companion precoding matrix )： BCPMI에 해당하는 precoding matrix ) precodin을 선 호하는 또 다론 UE를 MU-MIM0 스케줄 한다.
BCPMI 피드백 방식은 피드백 payload의 유무에 따라 크게 expl icit 피드 백과 implicit 피드백 두 가지로 분류된다.
첫 번째로 피드백 payload가 있는 expl icit 피드백 방식이 있다.
Explicit 피드백 방식은 UE-A가 precoding matrix codebook내 에서 BCPMI를 결정한 뒤, control channel을 통해 기지국으로 피드백 한다. 한가지 방식으로 UE-A는 추정 S INR이 최대가 되게 하는 간섭신호 precoding matrix를 codebook내에서 선택하고 이를 BCPM工 값으로 피드백 한다.
Explicit 피드백의 장점은 간섭 제거에 보다 효과적인 BCPMI를 선택하여 보낼 수 있다. UE는 codebook내의 모든 codeword에 대해 하나씩 간섭 beam으로 가정하고 S INR등의 metric을 비교하여 간섭 제거에 가장 효과적인 값을 BCPM工로 결정하기 때문이다 . 하지만 codebook si ze가 커질수록 BCPMI의 candidate이 늘어나기 때문에 더 큰 피드백 payload size가 필요하다.
두 번째로 피드백 payload가 없는 implicit 피드백 방식이 있다.
Implicit 피드백 방식은 UE-A가 codebook 내에서 간섭을 적게 받는 codeword를 search하여 BCPM工로 선택하는 것이 아니라, desired PMI가 결정 되면 그에 상웅하는 BCPMI가 static하게 결정하는 방식이다. 이때 BCPM는 결정 된 desired PMI에 orthogonal한 vector들로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 왜냐하면 desired PM는 수신 SINR을 최대화 하기 위해서 채널 H의 채널 gain을 최대화 할 수 있는 방향으로 설정되었기 때문에 간섭신호는 이 PM의 방향 을 회피하여 선택하는 것이 간섭 완화에 효과적이기 때문이다. 채널 H를 singular value decomposition (SVD)을 통해 복수개의 independent channel로 분석해 보면 이러한 BCPMI 결정 방식은 더욱 정당화된다. 4x4 채널 H 는 아래 수학식 15와 같이 SVD를 통해 분해할 수 있다.
【수 15】
Figure imgf000082_0001
수학식 15에서 U'V는 unitary 행렬이며, u , Vi, 는 각각 채널 H의 4x1 left singular vector, 4x1 right singular vector, singular value를 나타내며, ^〉^' 로 내림차순으로 정렬되어 있다. 송신 단에서 beamf orming matrix V와 수신 단에서 beamf orming matrix U 를 사용할 경 우 이론적으로 얻을 수 있는 모든 채널 ^^을 손실 없이 얻을 수 있다.
Rank 1인 경우는 송신 beamf orming vector \^과 수신 beamf orming vector u l을 사용하는 것이 채널 gain I 1 ^을 얻어 SNR 관점에서 최적의 성능을 얻을 수 있다. 예를 들어 UE-A는 rank 1인 경우 ^과 가장 유사한 PM를 선택하는 것이 유리하다. 이상적으로 des ired PM가 ^과 완전히 일치하는 경우 수신 beam 을 Ul으로 설정하고 간섭 신호의 송신 beam은 PM에 orthohonal한 방향으로 설정 하여 desi red 신호에 손실 없이 간섭 신호를 완벽히 제거할 수 있다. 현실적으로 양자화 오류로 인해 des ired PM가 ^과 약간의 차이가 있는 경우, PM에 orthogonal한 방향으로 설정된 간섭 신호의 송신 beam은 ^에 orthogonal한 beam과 더 이상 동일하지 않기 때문에 desired 신호에 손실 없이 간섭 신호를 완 벽히 제거 할 수 없지만, 양자화 오차가 작은 경우 간섭 신호 제어에 도움을 줄 수 있다.
Implicit 피드백의 일 예로 LTE codebook을 사용하는 경우 BCPMI는 PMI 에 대해 orthogonal한 vector index로 stat ic하게 결정될 수 있다.
송신 안테나가 4개 이고 PM工를 피드백 한 UE의 수신 rank를 1로 가정하였 고 des ired PMI에 대해 orthogonal한 3개의 vector는 3개의 BCPM工로 표현된 다.
예를 들어 PMI=3인 경우, BCPMI=0 , 1 , 2로 결정된다. PMI와 BCPM工는 codebook내에 있는 4x1 vector codeword의 인덱스를 나타낸다. 기지국은 상기 BCPMI set ( BCPMI = 0 , 1 , 2 )을 간섭 제거어 1 유효한 precoding index로 간주하여 일부 또는 전부를 co-schedule UE의 precoder로 사용한다.
Implicit PMI의 장점은 desired PMI와 BCPMI set0l ·1： 1로 mapping되 어 있으므로 추가적인 피드백 overhead가 없다는 것이다. 하지만 desired PM (PM: . PM工에 해당하는 precoding matrix) ^"화 오ᄎ I"로 인해 그에 종속된 BCPM 역시 최적의 간섭제거 beam 방향과 오차가 있을 수 있다. 양자화 오차가 없 다면 3개의 BCPM는 모두 간섭을 완벽히 제거하는 간섭 beam (ideal 간섭 beam) 을 나타내지만, 오차가 있을 경우 각 BCPM는 ideal 간섭 beam과 차이가 발생한다. 또한, 각 BCPM 가 갖는 ideal 간섭 beam과의 차이는 평균적으로 같지만, 특정 순간에는 다를 수 있다. 예를 들어 desired PMI=3일 경우 BCPMI 0,1, 2의 순서로 간섭 신호 제거에 효과적일 수 있으며 , BCPMI 0,1, 2의 상대적인 오차를 모르는 기지국은 ideal 간섭 beam과 오차가 가장 큰 BCPMI 2를 간섭 신호의 beam으로 정하여 co-scheduled UE간 강한 간섭이 존재하는 상태로 통신 할 가능 성이 있다.
D2D통신 일반
일반적으로 D2D 통신은 사물과 사물 간의 통신이나 사물 지능 통신을 지칭하 는 용어로 제한적으로 사용되기도 하지만, 본 발명에서의 D2D 통신은 통신 기능이 장착된 단순한 장치는 물론, 스마트폰이나 개인용 컴퓨터와 같이 통신 기능을 갖춘 다양한 형태의 장치 간의 통신을 모두 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 개념적 으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18a는 기존의 기지국 (eNB) 중심의 통신 방식을 나타내는 것으로, UE1은 상향링크 상에서 기지국으로 데이터를 전송할 수 있고, 기지국은 하향링크 상에서 UE2으로 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 통신 방식은 기지국을 통한 간접 통신 방식이라고 할 수 있다. 간접 통신 방식에서는 기존의 무선 통신 시스템에서 정의 된 링크인 Un 링크 (기지국들 간의 링크 또는 기지국과 중계기 간의 링크로서 , 백홀 링크라고 칭할 수 있음) 및 /또는 Uu 링크 (기지국과 단말 간의 링크 또는 증계기와 단말 간의 링크로서, 액세스 링크라고 칭할 수 있음)가 관련될 수 있다.
도 18b는 D2D 통신의 일례로서 UE-to-UE 통신 방식을 나타내는 것으로, UE 간의 데이터 교환이 기지국을 거치지 않고 수행될 수 있다. 이러한 통신 방식은 장치 간의 직접 통신 방식이라고 할 수 있다. D2D 직접 통신 방식은 기존의 기지 국을 통한 간접 통신 방식에 비하여 지연 (latency)이 줄어들고, 보다 적은 무선 자원을 사용하는 등의 장점을 가진다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 D2D 통신의 다양한 시나리오들의 일례를 나타낸다.
D2D 통신의 시나리오는 UE1과 UE2가 셀 커버리지 내 (in-coverage) /셀 커 버리지 밖 (out-of一 coverage)에 위치하는지에 따라 크게 (1) Outᅳ ofᅳ Coverage Network, (2 ) Partial -Coverage Network 및 (3) In一 Coverage Network으로 나뉠 수 있다.
In— Coverage Network의 경우, 기지국의 커버리지에 해당하는 셀 (Cell) 의 개수에 따라 In— Coverage— Single— Cell 및 In-Coverage一 Mult i-Cell로 나뉠 수 있다.
도 19a는 D2D 통신의 Out— of—Coverage Network 시나리오의 일 예를 나 타낸다.
. Out— of— Coverage Network 시나리오는 기지국의 제어 없이 D2D 단말들 간 D2D 통신을 수행하는 것을 말한다.
도 19a에서, UE1과 UE2만 존재하며, UE1과 UE2는 직접 통신을 하는 것을 볼 수 있다.
도 19b는 D2D 통신의 Partial-Coverage Network 시나리오의 일 예를 나 타낸다.
Partial-Coverage Network 시나리오는 네트워크 커버리지 내에 위치하는 D2D 단말과 네트워크 커버리지 밖에 위치하는 D2D 단말 간에 D2D 통신을 수행하는 것을 말한다.
도 19b에서 , 네트워크 커버리지 내 위치하는 UE1과 네트워크 커버리지 밖에 위치하는 UE2가 통신하는 것을 볼 수 있다.
도 19c는 In-Coverage-Single-Cell 시나리오의 일 ^를, 도 19d는 Inᅳ Coverage-Multi-Cell 시나리오의 일 예를 나타낸다.
In-Coverage Network 시나리오는 D2D 단말들이 네트워크 커버리지 내에 서 기지국의 제어를 통해 D2D 통신을 수행하는 것을 말한다.
도 19c에서, UE1과 UE2는 동일한 네트워크 커버리지 (또는 샐) 내에 위치하 며, 기지국의 제어 하에 D2D 통신을 수행한다.
도 19d에서, UE1과 UE2는 네트워크 커버리지 내에 위치하기는 하나, 서로 다른네트워크 커버리지 내에 위치한다. 그리고, UE1과 UE2는 각 네트워크 커버리 지를 관리하는 기지국의 제어 하에 D2D 통신을 수행한다.
이하, D2D 통신에 관하여 보다 상세히 살펴본다 .
D2D 통신은 도 19에 도시된 시나리오에서 동작할 수 있으나, 일반적으로 네 트워크 커버리지 내 ( in— coverage )와 네트워크 커버리지 밖 (out -of- coverage ) 에서 동작할 수 있다. D2D 통신 (단말들 간 직접 통신)을 위해 이용되는 링크를 D2D 링크 (D2D link) , 다이렉트 링크 (directlink) 또는 사이드 링크 (sidelink) 등으로 지칭할 수 있으나, 이하 설명의 편의를 위해 사이드 링크로 통칭하여 설명한다.
사이드 링크 전송은 FDD의 경우 상향링크 스펙트럼에서 동작하고, TDD의 경 우 상향링크 (흑은 하향링크) 서브프레임에서 동작할 수 있다. 사이드 링크 전송과 상향링크 전송의 다중화를 위하여 TDM (Time Division Multiplexing)이 이용 될 수 있다.
사이드 링크 전송과 상향링크 전송은 동시에 일어나지 않는다. 상향링크 전 송을 위해 사용되는 상향링크 서브프레임 또는 UpPTS와 부분적으로 혹은 전체적으 로 겹쳐'지는 사이드 링크 서브프레임에서는 사이드 링크 전송이 일어나지 않는다. 또한, 사이드 링크의 전송 및 수신 또한 동시에 일어나지 않는다.
사이드 링크 전송에 이용되는 물리 자원의 구조는 상향링크 물리 자원의 구조 가 동일하게 이용될 수 있다. 다만, 사이드 링크 서브프레임의 마지막 심볼은 보호 구간 (guard period)으로 구성되어 사이드 링크 전송에 이용되지 않는다.
사이드 링크 서브프레임은 확장 순환 전치 (extended CP) 또는 일반 순환 전치 (normal CP)에 의해 구성될 수 있다.
D2D 통신은 크게 디스커버리 (discovery) , 직접 통신 (direct communication) , 동기화 (Synchronization)로 구분될 수 있다.
1) 디스커버리 (discovery)
D2D 디스커버리는 네트워크 커버리지 내에서 적용될 수 있다. (Inter- cell, Intra— cell 포함) . 인터 셀 ( inter— cell ) 디스커버리에서 동기화된 (synchronous) 또는 동기화되지 않은 (asynchronous) 셀 배치 모두 고려될 수 있다. D2D 디스커버리는 근접 영역 내의 UE에게 광고, 쿠폰 발행, 친구 찾기 등의. '' 다양한 상용 목적으로 활용될 수 있다.
UE 1이 디스커버리 메시지 전송의 역할 (roie)을 가지는 경우, UE 1은 디 스커버리 메시지를 전송하고, UE 2는 디스커버리 메시지를 수신한다. UE 1과 UE 2의 전송 및 수신 역할은 바뀔 수 있다. UE 1으로부터의 전송은 UE 2와 같은 하 나 이상의 UE (들)에 의해 수신될 수 있다.
디스커버리 메시지는 단일의 MAC PDU를 포함할 수 있으며, 여기서 단일의 MAC PDU는 UE ID 및 application ID를 포함할 수 있다.
디스커버리 메시지를 전송하는 채널로 물리 사이드 링크 디스커버리 채널 (PSDCH: Physical Sidelink discovery Channel)이 정의될 수 있다. PSDCH 채널의 구조는 PUSCH 구조를 재이용할 수 있다 .
D2D 디스커버리를 위한 자원 할당 방법은 두 가지의 타입 (Type 1, Type 2) 이 이용될 수 있다.
타입 1의 경우, eNB는 단말 특정하지 않은 (non-UE specific) 방식으로 디스커버리 메시지 전송을 위한 자원을 할당할 수 있다.
구체적으로, 특정 주기로 복수의 서브프레임으로 구성된 디스커버리 전송 및 수신을 위한 무선 자원 풀 (pool)이 할당되고, 디스커버리 전송 UE는 이 무선 자원 풀 (pool) 내에서 특정 자원을 임의로 선택한 다음 디스커버리 메시지를 전송한다. 이러한 주기적인 디스커버리 자원 풀 (pool)은 반정적 (semi-static)인 방 식으로 디스커버리 신호 전송을 위해 할당될 수 있다. 디스커버리 전송을 위한 디 스커버리 자원 풀 (pool)의 설정 정보는 디스커버리 주기 , 디스커버리 주기 내 디 '：: 스커버리 신호의 전송을 위해 사용할 수 있는 서브프레임의 개수 (즉, 무선 자원 풀 을 구성하는 서브프레임 개수)를 포함한다.
In-coverage UE의 경우, 디스커버리 전송을 위한 디스커버리 자원 풀 (pool)은 eNB에 의해 설정되고, RRC 시그널링 (예를 들어, SIB(System Information Block) )을 이용하여 UE에게 알려줄 수 이다.
하나의 디스커버리 주기 내에 디스커버리를 위해 할당된 디스커버리 자원 풀 (pool)은 동일한 크기를 가지는 시간-주파수 자원 블록으로 TDM 및 /또는 FDM으로 다중화될 수 있으며, 이러한 동일한 크기를 가지는 시간-주파수 자원 블록을 、디스 커버리 자원 (discovery resource) '으로 지칭할 수 있다. 디스커버리 자원은 하나의 UE에 의해 디스커버리 MAC PDU의 전송을 위해 사 용될 수 있다. 하나의 UE에 의해 전송되는 MAC PDU의 전송은 디스커버리 주기 내 (즉, 무선 자원 풀 (pool) )에서 연속적으로 (contiguous) 혹은 비연속적 (noncontiguous )으로 반복 (예를 들어 , 4회 반복)될 수 있다. UE는 MAC PDU의 반복 되는 전송을 위해 사용될 수 있는 디스커버리 자원 세트 (discovery resource set)에서 첫 번째 디스커버리 자원을 임의로 선택하고, 그 이외의 디스커버리 자 원은 첫 번째 디스커버리 자원과 관련하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 일정 패턴 이 미리 설정되고, UE가 첫 번째로 선택한 디스커버리 자원의 위치에 따라 그 다음 의 디스커버리 자원이 미리 설정된 패턴에 따라 결정될 수 있다. 또한, UE가 MAC PDU의 반복되는 전송을 위해 사용될 수 있는 디스커버리 자원 세트 내에서 각각의 디스커버리 자원을 임의로 선택할 수도 있다. i 타입 2는 디스커버리 메시지 전송을 위한 자원이 단말 특정 (UE specific)하 게 할당된다. 타입 2는 다시 타입 2A(Type— 2A) , 타입 2B (Type-2B)로 세분화된다. 타입 2A는 eNB가 디스커버리 주기 내에서 UE가 디스커버리 메시지의 전송 시점 (instance)마다 자원을 할당하는 방식이고, 타입 2B는 반정적인 (semi- persistent) 방식으로 자원을 할당하는 방식이다.
타입 2B의 경우, RRC_CONNECTED UE는 RRC 시그널링을 통해 eNB에 D2D 디스커버리 메시지의 전송을 위한 자원의 할당을 요청한다. 그리고, eNB는 RRC 시 그널링을 통해 자원을 할당할 수 있다. UE는 RRCᅳ IDLE 상태로 천이할 때 또는 eNB이 RRC 시그널링을 통해 자원 할당을 철회 (withdraw)할 때, UE는 가장 최근 에 할당된 전송 자원을 해제한다. 이와 같이 타입 2B의 경우, RRC 시그널링에 의 해 무선 자원이 할당되고, PDCCH에 의해 할당된 무선 자원의 활성 (activation) /비활성 (deactivation)이 결정될 수 있다.
다스커버리 메시지 수신을 위한 무선 자원 풀 (pool)은 eNB에 의해 설정되고 RRC 시그널링 (예를 들어 , SIB (System Information Block) )을 이용하여 UE에 게 알려줄 수 있다.
디스커버리 메시지 수신 UE는 디스커버리 메시지 수신을 위하여 상술한 타입 1 및 타입 2의 디스커버리 자원 풀 (pool) 모두 모니터링한다.
2 ) 직접 통신 (direct communication)
D2D 직접 통신의 적용 영역은 네트워크 커버리지 안깎 (in-coverage, out— of一 coverage)은 물론 네트워크 커버리지 경계 영역 ( edge一 of— coverage )도 포함한다. D2D 직접 통신은 PS (Public Safety) 등의 목적으로 이용될 수 있다.
UE 1이 직접 통신 데이터 전송의 역할을 가지는 경우, UE 1은 직접 통신 데 이터를 전송하고, UE 2는 직접 통신 데이터를 수신한다. UE 1과 UE 2의 전송 및 수신 역할은 바뀔 수 있다. UE 1으로부터의 직접 통신 전송은 UE 2와 같은 하나 이상의 UE (들)에 의해 수신될 수 있다.
D2D 디스커버리와 D2D 통신은 서로 연계되지 않고 독립적으로 정의될 수 있 다. 즉, 그룹캐스트 (groupcast) 및 브로드캐스트 (broadcast ) 직접 통신에서는 D2D 디스커버리가 요구되지 않는다. 이와 같이, D2D 디스커버리와 D2D 직접 통신 이 독립적으로 정의되는 경우, UE들은 인접하는 UE를 인지할 필요가 없다. 다시 말해, 그룹캐스트 및 브로드캐스트 직접 통신의 경우, 그룹 내 모든 수신 UE가 서 로 근접할 것을 요구하지 않는다.
D2D 직접 통신 데이터를 전송하는 채널로 물리 사이드 링크 공유 채널 (PSSCH: Physical Sidelink Shared Channel)이 정의될 수 있다. 또한, D2D 직접 통신을 위한 제어 정보 (예를 들어 , 직접 통신 데이터 전송을 위한 스케 줄링 승인 (SA: scheduling assignment) , 전송 형식 등)를 전송하는 채널로 물 리 사이드 링크 제어 채널 (PSCCH: Physical Sidelink Control Channel)이 정의될 수 있다. PSSCH 및 PSCCH는 PUSCH 구조를 재이용할 수 있다.
D2D 직접 통신을 위한 자원 할당 방법은 두 가지의 모드 (mode 1, mode 2) 가미용될 수 있다.
모드 1은 eNB가 UE가 D2D 직접 통신을 위한 데이터 또는 제어 정보를 전송 ',: 하기 위하여 사용하는 자원을 스케줄링 하는 방식을 말한다. in— coverage에서는 모드 1이 적용된다.
eNB은 D2D 직접 통신에 필요한 자원 풀 (pool)을 설정한다. 여기서 , D2D 통신에 필요한 자원 풀 (pool)은 제어 정보 풀과 D2D 데이터 풀로 구분될 수 있다. eNB가 PDCCH 또는 ePDCCH를 이용하여 송신 D2D UE에게 설정된 풀 내에서 제어 정보 및 D2D 데이터 전송 자원을 스케줄링하면 송신 D2D UE는 할당된 자원을 이용 하여 제어 정보 및 D2D 데이터를 전송한다.
전송 UE는 eNB에 전송 자원을 요청하고, eNB는 제어 정보와 D2D 직접 통신 데이터의 전송을 위한 자원을 스케줄링한다. 즉, 모드 1의 경우, 전송 UE는 D2D 직접 통신을 수행하기 위하여 RRCᅳ CONNECTED 상태에 있어야 한다. 전송 UE는 스 케즐링 요청을 eNB에 전송하고, 이어 eNB가 전송 UE에 의해 요청되는 자원의 양을 결정할 수 있도록 BSR(Buffer Status Report) 절차가 진행된다. 수신 UE들은 제어 정보 풀을 모니터링하고, 자신과 관련된 제어 정보를 디코 딩하면 해당 제어 정보와 관련된 D2D 데이터 전송을 선택적으로 디코딩할 수 있다. 수신 UE는 제어 정보 디코딩 결과에 따라 D2D 데이터 풀을 디코딩하지 않을 수도 있다. 모드 2는 UE가 D2D 직접 통신을 위한 데이터 또는 제어 정보를 전송하기 위 하여 자원 풀 (pool)에서 특정 자원을 임의로 선택하는 방식을 말한다. out— of- coverage 및 /또는 edge一 of -coverage에서 모드 2가 적용된다. 모드 2에서 제어 정보 전송을 위한 자원 풀 (pool) 및 /또는 D2D 직접 통신', 데이터 전송을 자원 풀 (pool)은 미리 설정 (pre-configured)되거나 반정적으로 (semi-statically) 설정될 수 있다. UE는 설정된 자원 풀 (시간 및 주파수)를 제공 받고, 자원 풀에서 D2D 통신 전송올 위한 자원을 선택한다. 즉, UE는 제어 정보를 전송하기 위하여 제어 정보 자원 풀에서 제어 정보 전송을 위한 자원을 선 택할 수 있다. 또한, UE는 D2D 직접 통신 데이터 전송을 위해 데이터 자원 풀에서 자원을 선택할 수 있다.
D2D 브로드캐스트 통신에서, 제어 정보는 브로드캐스팅 UE에 의해 전송된다. 제어 정보는 D2D 직접 통신 데이터를 운반하는 물리 채널 (즉, PSSCH)과 관련하여 데이터 수신을 위한 자원의 위치를 명시적으로 (explicit) 및 /또는 묵시적으로
) (implicit) 지시한다.
D2D 동기 신호 (또는 사이드 링크 동기 신호)는 UE 가 시간-주파수 동기를 획득하기 위하여 이용될 수 있다. 특히, 네트워크 커버리지 밖의 경우 eNB의 제어 가 불가능하므로 UE 간 동기 확립을 위한 새로운 신호 및 절차가 정의될 수 있다.
D2D 동기 신호를 주기적으로 전송하는 UE를 D2D 동기 소스 (D2D Synchronization Source)로 지칭할 수 있다. D2D 동기 소스가 eNB인 경우, 전송되는 D2D 동기 신호의 구조는 PSS/SSS와 동일할 수 있다. D2D 동기 소스가 eNB가 아닌 경우 (예를 들어 , UE 또는 GNSS (Global Navigation Satellite System) 등) 전송되는 D2D 동기 신호의 구조는 새롭게 정의될 수 있다.
D2D 동기 신호는 40ms 보다 작지 않은 주기를 가지고 주기적으로 전송된다.. '： 단말 별로 다중의 물리 계층 사이드 링크 동기화 식별자 (physical-layer sidelink synchronization identity)를 가질 수 있다. D2D 동기 신호는 프 라이머리 D2D 동기 신호 (또는 프라이머리 사이드 링크 동기 신호)와 세컨더리 D2D 동기 신호 (또는 세컨더리 사이드 링크 동기 신호)를 포함한다.
D2D 동기 신호를 전송하기 전에, 먼저 UE는 D2D 동기 소스를 탐색할 수 있 다. 그리고, D2D 동기 소스가 탐색되면, UE는 탐색된 D2D 동기 소스로부터 수신 된 D2D 동기 신호를 통해 시간—주파수 동기를 획득할 수 있다. 그리고, 해당 UE는 D2D 동기 신호를 전송할 수 있다.
이하에서는 명료성을 위해 D2D 통신에 있어서 2개의 장치들 간의 직접 통신 을 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니고, 2 이상의 복수의 장치들 간의 D2D 통신에 대해서도 본 발명에서 설명하는 동일한 원리가 적 •용될 수 있다.
D2D discovery 방식 중에 하나로 모든 UE가 분산적인 방식에 의해서 discovery를 수행하도록 하는 방식 (이하, 、분산적 discovery'라고 지칭한다. ) 이 있다. 분산적으로 D2D discovery를 수행하는 방식은 centralized 방식처럼 한곳에서 (예를 들어, eNB, UE 또는 D2D 스케줄링 장치 등) 자원 선택을 결정하는 것이 아니며, 모든 UE들이 분산적으로 스스로 관단해서 discovery 자원을 선택하 고 discovery 메시지를 송신 및 수신을 하는 방식을 의미한다 .
이하, 본 명세서에서는 D2D discovery를 위해서 단말들이 주기적으로 보내 , 는 신호 (또는 메시지 )를 discovery 메시지 , discovery 신호, 비콘 (beacon) 등으로 지칭할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 discovery 메시지로 통칭한다. 분산적 discovery에서는 UE7l- discovery 메시지를 송신 및 수신하기 위한 자원으로서 셀를러 자원과는 별도로 전용 자원이 주기적으로 할당될 수 있다. 도 20은 단말 간 디스커버리 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 분산적 discovery 방식은 (1) 비콘 자원 sensing 절차 (S2010) , (2) 자원 선택 절차 (S2020) 및 (3) 비콘 송신 및 수신 절차 (S2030)의 3단계로 이루어질 수 있다. 먼저, 비콘 자원 sensing 절차에서, discovery를 수행하는 모든 단말들은 분산적인 방식으로 discovery자원 영역에 해당하는 1 주기 (period) 동안 상기 Discovery 자원 영역의 자원들을 전부 수신할 수 있다.
" 여기서, 상기 1 주기는 K로 표시될 수 있고, 일 예로, K=64 msec 즉, 64 subframes일 수 있다.
또한, 상기 단말들이 전부 수신하는 자원의 개수 (N)는 44RB(10MHz)일 수 있다.
다음, 자원 선택 절차는 상기 sensing한 비콘 자원들 중에서 낮은 에너지 레벨의 자원들올 분류하고, 분류된 자원들 중 하위 x% (x=임의의 정수, 5, 7, 10, …)내에서 비콘 자원을 랜덤하게 선택하는 절차를 말한다.
여기서, 에너지 레벨이 낮은 자원을 선택하는 이유는 낮은 에너지 레벨의 자 원에서는 주위 단말들이 discovery 자원을 많이 사용하지 않을 가능성이 높기 때 문이다. 즉, 주위에서 간섭을 유발할 수 있는 discovery절차를 진행하는 단말들 이 많지 않다는 것을 나타낸다.
따라서, 단말이 Discovery를 위해 에너지 레벨이 낮은 자원을 사용할 경우, 비콘 송신 시에 간섭이 발생할 확률이 낮을 수 있다.
또한, 정해진 하위 x% 내에서 랜덤하게 자원을 선택하는 이유는 가장 낮은 에너지 레벨의 자원을 선택하면 여러 개의 단말들이 동시에 가장 낮은 에너지 레벨 에 해당하는 동일한 자원을 선택할 확률이 높기 때문에, 정해진 % 내에서 (일종의 선택 가능한 자원의 po이을 구성) 랜덤하게 자원을 선택하도톡 한다. 여기서, x값은 D2 D 시스템의 구현에 따라서 가변적으로 설정될 수 있다. 또한, di scovery 절차는 기지국과 connection0] 있는 RRC ( Radio Resource Control ) connected 상태에서뿐만 아니라 기지국과 connect ion0] 는 RRC—I DLE 상태에서도 계속 수행되어야 한다.
다음으로, 비콘 송신 및 수신 절차는 랜덤하게 선택된 자원을 통해 Dis covery 신호를 송신하고 수신하는 절차를 말한다. 다음으로, 본 명세서에서 제안하는 분산적 D2 D 통신에서 디스커버리 절차에 서 디스커버리 자원을 선택하는 과정에 대해 도 21 내지 도 28을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다 .
도 21은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 .선택 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
분산적 discovery 방식은 전체 자원 중에 디스커버리 메시지 (또는 디스커버 리 신호) 전송을 위한 디스커버리 자원이 고정적으로 할당되고, 상기 고정적으로 할당되는 디스커버리 자원은 매 시간마다 주기적으로 사용 가능하게 된다 .
여기서, 상기 디스커버리 메시지는 데이터를 포함하며, 상기 디스커버리 메 시지가 데이터를 포함하지 않을 경우, 디스커버리 신호로 표현될 수도 있다.
처음 단말이 디스커버리 메시지 전송을 위해 디스커버리 자원을 사용하기 위 해서는 단말이 사용하고자 하는 디스커버리 자원을 선택해야 한다.
먼저, 단말이 .처음 디스커버리 절차를 수행할 경우, 단말은 한 주기 (예: 64 subframes) 동안 즉, 디스커버리 주기 동안 모든 디스커버리 자원 영역에서 수신 에너지 (received energy)를 측정한다 (S2110) .
이후, 단말은 상기 측정된 수신 에너지를 기초로 하여 디스커버리 메시지 전 송을 위해 사용할 디스커버리 자원을 선택한다 (S2120) .
여기서 , 상기 단말은 측정된 수신 에너지 레벨이 일정값 이하 또는 일정값 이상에 해당하는 자원을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
즉, 상기 단말이 received energy가 가장 작은 자원을 선택하는 경우, 비 슷한 (또는 근접 ) 위치에 있는 단말들끼리 서로 동일한 Discovery 자원을 선택할 확를이 높아지기 때문에 , 상기 단말은 received energy가 하위 x% (x는 자연수) 에 해당하는 자원 중에서 랜덤하게 디스커버리 메시지 전송을 위한 자원을 선택한 다'
또한, 사전에 정해진 hopping 패턴을 이용하여 한번 디스커버리 메시자를 전송할 자원이 선택되는 경우, 다음 디스커버리 주기에서 디스커버리 메시지 전송 을 위한 자원은 패턴 수식 또는 규칙을 통해 얻을 수 있다.
따라서, 상기 단말은 첫 디스커버리 주기에 수신 에너지 레벨이 일정값 이하 에 해당하는 자원들 중에서 랜덤하게 특정 디스커버리 자원을 선택하고 (S2120) , 선택된 디스커버리 자원을 통해 디스커버리 메시지를 전송한다 (S2130) .
그리고, 다음 디스커버리 주기부터는 기 정의된 호핑 패턴 등에 따라 할당되 는 디스커버리 자원을 통해 디스커버리 메시지를 전송한다 (S2140) . 도 22는 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 선택 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 22의 경우, 원거리에 위치한 단말 A와 B가 received signal energy 가 하위 x%에 해당하는 자원들 중에서 특정 자원을 random하게 선택하는 경우를 나타내고 있다. 도 22를 참조하면, 원거리에 위치한 단말 A와 단말 B가 동시에 discovery 자원을 선택하기 위해 전체적인 자원 (또는 디스커버리 자원 영역, 디스커버리 자원 구간, 디스커버리 무선 자원 풀)의 received energy를 측정한 결과를 볼 수 있 다 ·
여기서 , 하나의 사각형 (2210)은 하나의 자원 유닛을 나타내고, 파란색 면적 (2220)은 received energy 값을 나타내며 , 빨간색 선 (2230)은 received energy의 임계값 (x)을 나타낸다.
즉, 도 22에서 빨간색 선보다 낮은 received energy값을 가진 자원들이 하위 x%에 속하는 자원 (2240)을 나타낸다.
도 22에 도시된 바와 같이, 단말 A와 단말 B가 충분히 떨어져 있는 경우, 각 단말에서 측정한 received energy 들의 유사도는 높지 않음을 알 수 있다. 도 22의 경우, 총 16개의 자원이 존재하고, Discovery 자원을 선택하기 위한 자원을 하위 25¾에서 선택하는 경우를 나타낸다.
단말 A와 B는 received energy가 낮은 4개의 자원 중에서 random하게 하 나의 자원을 골라 다음 디스커버리 주기부터 송신을 수행한다. 단말 A와 B가 하위 4개의 자원을 선택할 때, 서로 겹치는 자원이 한 개 밖쎄 존재하지 않으므로, 단말 A와 B가 서로 동일한 자원을 선택할 확률은 1/16에 해당 한다. 도 23은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 디스커버리 자원 선택 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 23의 경우, 근거리에 위치한 단말 A와 B가 received signal energy 가 하위 x%에 해당하는 자원들 증에서 특정 자원을 random하게 선택하는 경우를 나타내고 있다.
도 23을 참조하면, 근거리에 위치한 단말 A와 B가 동시에 디스커버리 자원을 선택하기 위해 전체적인 자원 (디스커버리 자원 영역)의 received energy를 측정 : 한 결과를 볼 수 있다.
단말 A와 B는 서로 가까이 위치해 있기 때문에, 각 단말에서 측정한 received energy 들의 유사도는 매우 높은 것을 볼 수 있다.
마찬가지로, 하나의 사각형 (2310)은 하나의 자원 유닛을 나타내고, 파란색 면적 (2320)은 received energy 값을 나타내며 , 빨간색 선 (2330)은 received energy의 임계값 (x)을 나타낸다.
즉, 도 23에서 빨간색 선보다 낮은 received energy값을 가진 자원들이 하위 에 속하는 자원 (2340)을 나타낸다.
도 23의 경우도 총 16개의 자원이 존재하고, Discovery 자원을 선택하기 위한 자원을 하위 25 %에서 선택하는 경우를 나타낸다.
. 따라서, 하위 4개의 자원을 선택할 때 단말 A와 단말 B가 동일한 자원을 선 택할 확률은 도 22의 경우보다 높아진다. 도 23의 경우, 선택된 4개 자원 모두 동 일한 자원을 하위 4개로 지정한 경우로서, 단말 A와 B가 최종적으로 디스커버리 메 시지 전송을 위해 동일한 디스커버리 자원을 선택할 확률은 1 / 4에 해당한다. 다음으로, 단말 A와 단말 B가 동일한 hopping pat tern을 선택함으로 인해 발생하는 자원 층돌의 문제점과 이의 해결 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한 다.
도 24는 처음 Discovery 자원 선택 ( in the i -th discovery period ) 이후에 사전에 정의된 (또는 기 정의된) 동일한 hopping pattern을 선택함으로써 '; 자원 충돌이 발생하는 것을 나타낸다.
도 24는 단말 A와 B가 계속해서 동일한 Discovery 자원을 선택했을 때의 문제점을 나타내고 있다.
즉, 도 24에 도시된 바와 같이, i -번째 D2 D di scovery 주기에서 단말 A 와 B가 동일한 디스커버리 자원을 선택하면, 그 이후의 discovery 주기들에서는 사용할 디스커버리 자원이 hopping 패턴에 의해 정해지기 때문에, 단말 A와 B는 계속해서 동일한 디스커버리 자원을 선택하여 사용하게 된다. 이 경우, 크게 두 가 지 문제점이 발생할 수 있다.
첫째로, 단말 A와 B는 서로 발견할 수 없으며, 두 번째로, 단말 A와 B 근처 에 위치한 다른 단말들이 단말 A와 B를 발견할 수 없다는 점이다.
비록 도 24에서의 자원 층돌이 발생할 확률이 많지 않다고 하더라도 도 24의 자원 충돌이 발생하였을 경우 디스커버리 절차 운영에 큰 지장을 초래할 수 있게 된다.
또한, 디스커버리 절차 운영의 시작이 더 잦아지는 환경 (예를 들어, 실제 D2 D 통신을 할 때에 단말들이 di scovery operation을 중지하고 D2 D 통신이 끝 나고 다시 di scovery를 새롭게 시작하는 환경 또는 단말들이 D2 D 통신 기능을 자 주 on-of f 할 수 있는 환경)을 고려할 경우, 도 24의 자원 층돌은 큰 문제를 야 기시킬 수 있다. 이하에서, 도 24의 디스커버리 자원 층돌을 해결하기 위한 방안에 대해 도 25 내지 도 28을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 25는 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 발생할 수 있는 자원 층돌 문제를 방지하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 25에서는 Discovery 절차에서 발생할 수 있는 자원 층돌의 문제를 방지 하기 위해 Hopping 방식에 기반한 자원 클러스터링 (또는 자원 그룹핑) ( resource clustering ( or group ) based hopping ) 방법을 제안한다 .
상기 Hopping 방식에 기반한 자원 클러스터링은 각 디스커버리 자원 unit 마다 hopping 패턴을 정하는 것이 아닌 여러 디스커버리 자원 유닛 (mult iple units )을 grouping을 하고, group단위로 hopping 패턴을 정의하는 방법을 말 한다.
구체적으로, 각 단말들은 디스커버리를 위해 어떤 group의 디스커버리 자원 을 사용할지를 먼저 선택하고 (S2510) , 다시 선택된 그룹 내에서 매 주기 , 지정된 시 ¾7 시점口 1"다, 지정된 subfranae index 또 ¾ sub frame 수 다 group에 속하 거나 group을 선택한 단말들이 각자 랜덤 디스커버리 자원 (i.e. discovery resource unit 단위 선택 )을 선택한다 (S2520) .
이후, 선택된 디스커버리 자원을 통해 Discovery 메시지를 전송 (S2530)함 으로써 Discovery 절차에서 발생 가능한 자원 충돌의 문제를 해결할 수 있다. 여기서, 상기 group의 크기 및
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group내에서의 random selection할 때의 디스커버리 resource unit의 크기는 다양하게 설정될 수 있다.
또한, 상기 그룹의 결정은 RRM (Radio Resource Management) report (RSRP, RSRQ 등)와 같은 채널 정보 또는 단말의 위치 정보 (positioning) 등을 이용할 수 있다.
예를 들어 , 동일한 신호 대 간섭비 , 동일한 신호 대 간섭 /잡음비 또는 동일 한 신호 품질 값을 갖는 단말들을 동일한 그룹으로 결정할 수 있다.
특히, GPS와 같은 위치기반 정보를 통해 proximity 기반의 단말 grouping0] 가능할 수 있다.
이를 통해 결정된 단말 group에 자원을 할당하고, 단말은 할당된 그룹 내에 서 random selection을 통해 Discovery 자원을 선택할 수 있다.
여기서 , 상위 계층에서 특정 단말에게 RRC signal을 통해서 그룹 자원을 할당하고, 상기 특정 단말은 상기 그룹 자원 내에서 랜덤하게 자원 (자원 유닛 또는 자원 그룹)을 선택하여 Discovery를 위한 자원을 사용할 수도 있다.
즉, 상위 계충은 단말 specific RRC signal을 통해 그룹 자원 영역을 단 말로 할당하여, 단말이 할당받은 그룹 자원 영역 중에 하나의 자원 블럭을 random 하게 선택하도록 하는 것이다.
하나 이상의 자원 블럭이 semi-static하게 단말로 할당되고, 그 중에서 특 정 자원 블럭을 사용하는 것은 단말의 randomness에 의존하게 한다. 도 26은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 충돌 문제를 방 지하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 26은 두 개의 자원 유닛이 하나의 그룹을 형성하는 것을 나타낸다. 즉, 자원 Group의 size가 2인 경우를 나타낸다.
즉, 단말 A와 B가 동일한 디스커버리 자원 group을 선택하여도 선택된 디스 커버리 자원 그룹 내에서 hopping 하면서 group 내 자원에 대한 random selection을 통해 서로 다른 자원을 선택할 수 있어 동일한 디스커버리 자원 선택 으로 인한 자원 충돌 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 26에서 , 파란색으로 빗금 친 2개의 자원 (group size = 2 resource units, 2610)의 묶음이 하나의 그룹에 해당한다.
파란색 그룹 (2610)도 매 discovery 주기마다 hopping 패턴에 의해 그 위 치가 바뀌게 된다. 여기서 , 단말 A와 B는 Discovery 메시지 전송을 위해 디스커 버리 자원 유닛 1개를 선택하는 것이 아니라 디스커버리 자원 그룹 1개를 선택하게 된다.
결과적으로, 단말 A와 B가 동일한 그룹을 선택한 경우라 하더라도, 단말 A와 B는 선택"한 그룹 안에서 매 di scovery 주기마다 사용할 자원을 임의로 ( randoml y ) 선택할 것이다.
따라서, i번째와 i + 1번째 주기에서 비록 같은 자원을 선택하였다고 하더라 도 i + 2 번째 주기에서는 다른 자원을 선택할 수 있어 단말 A와 B 간의 자원 충돌 을 피할 수 있게 된다.
즉, 상기 자원 그룹은 determini st ic 하게 유지되지만, 그룹 내에서 자원 선택의 randomnes s를 추가하게 되는 경우, 단말 A와 B가 동시에 동일한 자원을 선택한 경우에 discovery가 불가능한 상황을 해결할 수 있다. 도 27은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 층돌을 방지하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 27은 네 개의 자원 유닛이 하나의 그룹 ( 2710 )을 형성하는 것을 나타낸다. 즉, 자원 Group의 s i ze가 4인 경우를 나타낸다.
도 27에 도시된 바와 같이, 단말 A와 B가 비록 같은 패턴을 선택했다고 하더 라도 각 Di scovery 주기마다 같은 디스커버리 자원을 사용할 확률이 group s i ze 가 2인 경우에 비해 더 낮다는 것을 알 수 있다.
하지만, group si ze가 크다는 것은 결국 같은 group을 선택하는 유저의 수가 많아지는 것을 뜻하기도 한다.
따라서, 자원의 수가 유저의 수에 비해 충분히 많은 상황이라면 group size를 크게 하여 위와 같은 이득을 취할 수 있지만, 자원의 수가 유저의 수에 비 해 적은 상황이라면 group size를 작게 하여 많은 유저가 같은 group을 선택하 는 것을 방지하는 것이 유리할 수 있다.
따라서, 자원의 수 및 유저의 수에 따라 group size의 크기는 가변적으로 결정될 수 있다. 도 28은 본 명세서에서 제안하는 디스커버리 절차에서 자원 충돌을 방지하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 28은 자원 group이 다수의 그룹 개념으로 확장되는 것을 나타내는 것으/ 로, 하나의 자원 그룹이 다시 다수의 작은 그룹으로 나뉘어지는 것을 나타낸다 . 즉, 각 단말들은 다수의 group을 선택하고, 다시 선택된 그룹 내 다수의 작 은 group간 random selection을 수행하고, 다入 1 랜덤하게 선택된 group 내 resource unit level에서 random selection을 수행하여 D2D Discovery를 위한 자원을 선택할 수 있다.
도 28을 참조하면 , 각 단말들은 먼저 자원 그룹 1 (group size=8 , 2810)을 선택하고, 상기 그룹 1 내 그룹 2 (group size=4 , 2820 )들 간에 random selection을 수행하여 그룹 2를 선택하고, 다시 선택된 그룹 2내 그룹 3 (group size=2, 2830) 들 간 random selection을 수행하여 그룹 3을 선택하고, 다시 선택된 그룹 3에서 자원 유닛 레벨에서 random select ion을 통해 di scovery 메시지 전송을 위한 디스커버리 자원을 선택할 수 있다.
즉, 도 28과 같이, Di scovery를 위해 hierarchical 구조를 가지고 자원 을 grouping^卜고, random selection을 다시 그룹 레벨 및 resource unit 레 벨에서 적용함으로써 자원 충돌을 방지하여 Discovery 메시지 전송을 위해 적절한 이득을 보장할 수 있다.
바람직한 실시의 일 예로서, 전체 자원의 수를 N , group s i ze를 M이라고 하였을 때 (M≤N ) , 단말 주변에 discoverable 단말의 수가 N /M보다 작은 상황에 서 도 28에서 제안한 방법을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
그 이유는 네트워크 입장에서 전체 단말의 수를 파악할 수 있기 때문에 확률 적인 접근에 의해 자원의 수와 면적 당 단말의 수를 이용해 적절한 M의 값을 conf igure 할 수 있기 때문이다.
여기서, 단말 수가 아주 많은 환경에서는 자원 클러스터링을 수행하지 않는 것이 더 유리할 수 있기 때문에, 자원 클러스터링의 enable 또는 disable 할 수 있는 parameter와 M을 parameter로 추가하여 시스템을 운용하는 경우, 더욱 효 율적인 discovery 을 수행할 수 있다.
도 25 내지 도 28에서 살펴본 것처럼, 다수의 전송 단위 자원 (또는 전송 자 원 유닛 )을 묶어서 하나의 그룹 전송 단위로 확장하여 정의하는 경우, 그룹 내 각 각의 전송 단위 자원에서 서로 다른 레벨의 에너지 (또는 간섭) 성분이 검출될 수 있다. 일 예로, 그룹 전송 단위의 크기가 M인 경우, M개의 전송 단위 자원을 묶어. 서 하나의 그룹으로 정의할 수 있다.
단말이 상기 하나의 그룹 자원을 scan하여 에너지 레벨을 검출한 결과, 1번 전송 단위 자원에서는 적은 양의 에너지가, 2번 전송 단위 자원에서는 많은 양의 에너지가 검출되었다고 가정하자.
이런 상황에서 단말은 에너지 레벨이 적은 양의 자원에 신호 또는 패킷을 전 송하는 것이 유리한지 아닌지를 결정해야 한다.
만약, 그룹 자원 내 일부 자원이 에너지 레벨이 낮고, 일부 자원은 에너지 레벨이 높은 경우, 에너지 레벨이 낮고 높은 비율을 활용하여 상기 그룹 자원에 전 송을 개시할지 여부를 결정할 수 있다.
M=4라고 하면, 4개 중에 3개의 전송 단위 자원에서 에너지가 검출되지 않거: 나 그 레벨이 낮을 때, D2 D 단말은 상기 3개의 전송 단위 자원 중에 하나를 선택 하여 전송을 개시하는 규칙을 정의할 수 있다.
물론, 에너지 레벨의 낮고 높은 비율이 50 : 50 규칙으로 2개만 간섭 또는 에 너지 레벨이 적을 경우, 상기 2 개의 전송 단위 자원 중에 하나를 선택해서 전송을 개시하도록 할 수도 있다.
또한, 단말은 한 번의 scanning으로 해당 자원 단위 영역에 간섭 또는 에너 지 레벨이 적다 또는 높다를 확실하게 알아내기 어려울 수도 있다.
이 경우에는 다수의 서브프레임 또는 주기에 거쳐서 D2 D 단말의 scanning 절차가 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서 , 다수의 서브프레임을 scanning window로 정의할 수 있다. 상기 Scanning window는 시스템마다 상황을 고려해서 다양한 값으로 설정될 수 있다. 또 다른 규칙으로, 그룹 내 모든 전송 단위 자원에 대해서 동일한 규칙을 사 용하는 것이다.
결국, 그룹 단위로 자원을 sens ing 결과를 D2 D 단말들이 공유하고 즉, 그 룹 단위에서 검출된 에너지 레벨의 평균을 취하거나 다른 파라미터 ( in-band emis sion등)등을 고려하여 전송에 참조할 metric를 만들고, 상기 metric을 기 준으로 해당 그룹 자원에 전송 여부를 결정할 수도 있다.
일 예로, 상기 Metric이 、0 '이면 전송 불가, 상기 metric이 、1 '이면 potential 전송, 상기 met ric이 、2 '이면 반드시 전송 등과 같이 사전에 metric에 따른 동작을 정의할 수도 있다.
또는, 상기 metric은 사전에 지정된 파라미터를 기반으로 계산을 하되, 실 제 전송 여부는 단말이 개별적, 자의적으로 해석해서 자원을 할당할 수 있도록 할 수도 있다.
그룹 내 자원 할당에 random al locat i on 방식을 사용하는 경우는 그룹 내 자원에 대한 sens ing/ energy detection을 수행하여 그 중에서 energy level이 가장 큰 값을 선택하여 전송하는 방법이 유리할 수 있다.
그룹 내 전송 자원 유닛 중에서 energy level이 큰 자원 유닛은 지금 전송 을 했음을 의미할 수 있어, 확를적으로 다음 전송 기회에서는 해당 자원 유닛에 전 송을 하지 않을 가능성이 높다. 따라서, 확률적인 접근 방식을 고려할 경우, 현재 에너지 레벨이 큰 자원 유 닛을 선택하여, 선택된 유닛을 통해 다음 전송 기회에 전송하는 것이 단말들 간 자 원의 충돌을 최소화할 수 있다.
앞서 살펴본 도 21 내지 도 28은 discovery 메시지 전송을 중심으로 설명 하였으나, D2D co醒 unication을 위한 D2D communication channel의 전송 자원을 결정하거나 synchronization channel 및 signal의 전송 자원을 결정하 는데도 동일하게 적용할 수도 있다. 단말 및 기지국 내부 블록도
도 29는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
도 29에 도시된 바와 같이 , 기지국 (2910) 및 단말 (2920)은 통신부 (송수신 부., RF 유닛, 2913, 2923) , 프로세서 ( 2911 , 2921 ) 및 메모리 ( 2912 , 2922 )를 포 함한다.
이외에도 상기 기지국 및 단말은 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다. 상기 통신부 (2913, 2923) , 프로세서 ( 2911 , 2921 ) , 입력부, 출력부 및 메모 리 (2912, 2922)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결 되어 있다.
통신부 (송수신부 또는 RF，유닛 , 2913, 2923)는 PHY 프로토콜 ( Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼 (Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링 ( Filtering) , 증폭 (Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호 (Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.
그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치 (Switch) 기능도 포함할 수 있다.
프로세서 (2911, 2921)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및 /또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.
메모리 (2912, 2922)는 프로세서와 연결되어, D2D Discovery를 수행'하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
프로세서 (2911, 2921)는 ASIC (application-specific integrated circuit) , 다른 칩셋, 논리 회로 및 /또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM (read-only memory) , RAM (random access memory) , 플래쉬 메 모리, 메모리 카드, 저장 매체 및 /또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 통신부 는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프 트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈 (과정 , 기능 등) 로 구현될 수 있다.
모들은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로 세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘. 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결 될 수 있다.
출력부 (디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키입력부에 서 발생되는 키입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로 세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.
나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위 한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 명세서에 따른 D2 D Di scovery는 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변 형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서의 D2 D Discovery는 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서 가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가 능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데 이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM , 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스 템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
【산업상 이용가능성】
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신 방법을 이용하는 것에 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
단말간 직접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 디스커버리 (Discovery) 절차를 수행하기 위한 방법에 있어서, 게 1 단말에 의해 수행되는 상기 방법은,
디스커버리 자원 영역을 모니터링 (monitoring)하는 단계;
상기 디스커버리 자원 영역에서 디스커버리 메시지 (Discovery message) 전송을 위한 디스커버리 자원 (Discovery Resource)을 선택하는 단계 ; 및
상기 선택된 디스커버리 자원을 통해 제 2 단말로 상기 디스커버리 메시지를 전송하는 단계를 포함하며,
상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨 (received energy level) 이 임계값 이하 또는 임계값 이상에 해당하는 디스커버리 자원인 것을 특; 징으로 하는 방법 .
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
상기 디스커버리 자원 영역은 64개의 서브프래임들로 구성되어 있는 것올 특 징으로 하는 방법 .
【청구항 3】
게 1항에 있어서, 상기 디스커버리 메시지는,
첫 디스커버리 주기 (Discovery Period)에서 상기 선택된 디스커버리 자원 을 통해 전송되고, 이후 디스커버리 주기부터는 기 정의된 호핑 패턴 (hopping pattern )에 따라 변경되는 디스커버리 자원을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
【청구항 4】
게 1항에 있어서, 상기 선택된 디스커버리 자원은,
수신 에너지 레벨이 임계값 이하인 자원들 중 랜덤하게 선택되는 것을 특징으 로 하는 방법 .
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
상기 선택된 디스커버리 자원은 단위 자원 유닛인 것을 특징으로 하는 방법.
【청구항 6】
제 5항에 있어서, · 상기 디스커버리 자원올 선택하는 단계는,
적어도 하나의 디스커버리 자원 그룹들 중 하나의 디스커버리 자원 그룹을 선 택하는 단계;
상기 선택된 디스커버리 자원 그룹 내 서브 디스커버리 자원 그룹들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 서브 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 단위 자원 유닛을 선택하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으 로 하는 방법 .
【청구항 7】 제 6항에 있어서,
상기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 2개의 단위 자원 유닛으로 구성되며, 상기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 포 함하는 것을 특징으로 하는 방법 . ,
【청구항 8】
제 6항에 있어서, 상기 디스커버리 자원 그룹은,
RSRP ( Reference s ignal received power ) 또는 RSRQ ( Ref erence Signal Received Qual ity)의 채널 상태 정보 또는 단말의 위치 정보를 이용하 여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
【청구항 9]
제 1항에 있어서,
상기 디스커버리 자원 영역을 디스커버리 자원 그룹 단위로 모니터링하며, 상기 모니터링 결과에 기초하여, 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
【청구항 10】
제 9항에 있어서, ·
상기 특정 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들의 에너지 레벨의 높고 낮은 비율을 고려하여 상기 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
【청구항 11】 단말간 직접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 디스커버리 (Discovery) 절차를 수행하는 제 1 단말에 있어서, 상기 제 1 단말은,
외부와 무선 신호를 송신 및 /또는 수신하는 통신부; 및ᅵ
상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세 서는,
디스커버리 자원 영역을 모니터링 (monitoring)하고;
상기 디스커버리 자원 영역에서 디스커버리 메시지 (Discovery message) 전송을 위한 디스커버리 자원 (Discovery Resource)을 선택하고; 및
상기 선택된 디스커버리 자원을 통해 제 2 단말로 상기 디스커버리 메시지를 전송하도록 제어하며 ,
상기 선택된 디스커버리 자원은 수신 에너지 레벨 (received energy level) 이 임계값 이하 또는 임계값 이상에 해당하는 디스커버리 자원인 것을 특 징으로 하는 단말.
【청구항 12】
제 11항에 있어서,
상기 디스커버리 자원 영역은 64개의 서브프래임들로 구성되어 있는 것을 특 징으로 하는 단말.
【청구항 13]
제 11항에 있어서, 상기 디스커버리 메시지는,
첫 디스커버리 주기 (Discovery Period)에서 상 7ᅵ 선택된 디스커버리 자원 을 통해 전송되고, 이후 디스커버리 주기부터는 기 정의된 호핑 패턴 ( hopping pattern )에 따라 변경되는 디스커버리 자원을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 14】
제 1항에 있어서, 상기 선택된 디스커버리 자원은,
수신 에너지 레벨이 임계값 이하인 자원들 중 랜덤하게 선택되는 것을 특징으 로 하는 단말.
【청구항 15】
제 11항에 었어서, ,
상기 선택된 디스커버리 자원은 단위 자원 유닛인 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 16】
제 15항에 있어서, 상기 프로세서는,
적어도 하나의 디스커버리 자원 그룹들 중 하나의 디스커버리 자원 그룹을 선 택하고;
상기 선택된 디스커버리 자원 그룹 내 서브 디스커버리 자원 그룹들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 선택하고; 및
상기 선택된 서브 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들 간 랜덤 선택을 통해 하나의 단위 자원 유닛을 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 17]
제 16항에 있어서, 싱ᅳ기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 2개의 단위 자원 유닛으로 구성되며, 상기 디스커버리 자원 그룹은 적어도 하나의 서브 디스커버리 자원 그룹을 포 함하는 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 18】
제 1 6항에 있어서, 상기 디스커버리 자원 그룹은,
RSRP ( Re ference s igna l rece ived power ) 또는 RSRQ ( Re ference Signal Received Qua lity )의 채널 상태 정보 또는 단말의 위치 정보를 이용하 여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 19】
제 11항에 있어서, 상기 프로세서는,
상기 디스커버리 자원 영역을 디스커버리 자원 그룹 단위로모니터링하며', 상기 모니터링 결과에 기초하여, 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
【청구항 20】
제 19항에 있어서, 상기 프로세서는,
상기 특정 디스커버리 자원 그룹 내 단위 자원 유닛들의 에너지 레벨의 높고 낮은 비율을 고려하여 상기 특정 디스커버리 자원 그룹에서 디스커버리 메시지의 전송 여부를 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
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