WO2016089087A1 - 무선 통신 시스템에서 송신 자원 및 송신 전력을 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 송신 자원 및 송신 전력을 결정하는 방법 및 장치 Download PDF

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채성호
정철
김재원
박정호
조재원
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method and apparatus for determining uplink transmission resources and transmission power in a wireless communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) or a system after an LTE system (Post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (e.g., 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • MIMI massive multi-input multi-output
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM and QAM Modulation
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA NOMA
  • SAP Non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • the Internet is evolving from a human-centered network in which humans generate and consume information, and an Internet of Things (IoT) network that exchanges and processes information among distributed components such as things.
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • IoT Internet Technology
  • IoT Internet Technology
  • a sensor network a communication of things, an MTC, and the like are 5G communication technologies implemented by techniques such as beamforming, MIMO, and array antennas.
  • the application of cloud radio access network as the big data processing technology described above may be an example of convergence of 5G technology and IoT technology.
  • Machine Type Communication is a technology that intelligently collects and communicates information by giving sensor / communication functions to all things.
  • Machine-to-Machine (M2M) communication or Internet-of-Things (IoT) may be used in the same sense as MTC.
  • a short range communication method and a long range communication method may be used.
  • Local area communication methods for MTC include non-coverage communication methods such as Bluetooth (or Bluetooth Low Energy, Near Field Communication, Wi-Fi, etc.) MTC with wide coverage
  • cellular MTC a technique for implementation
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE Long Term Evolution
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining frequency resources and transmission power for MTC communication when an MTC communication system and a cellular communication system coexist.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining a frequency resource and a transmission power for MTC communication when one MTC base station and one cellular base station coexist and the MTC terminal does not perform power control.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining a frequency resource and a transmission power for MTC communication when one MTC base station and one cellular base station coexist and the MTC terminal performs power control.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining frequency resources and transmission power for MTC communication when one MTC base station and a plurality of cellular base stations coexist and the MTC terminal does not perform power control.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining a frequency resource and a transmission power for MTC communication when one MTC base station and a plurality of cellular base stations coexist and the MTC terminal performs power control.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for an MTC terminal to obtain distance information with base stations.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for an MTC terminal to determine candidate frequency resources and / or transmit power based on distance information with base stations.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for determining a frequency resource and a transmission power when an MTC communication system and a cellular communication system coexist and a terminal accesses the MTC communication system by random access.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for coexisting an MTC communication system and a cellular communication system and allocating frequency resources and transmission power for MTC communication to a terminal by base station scheduling.
  • a method for determining an uplink transmission resource of a wireless communication system includes a first distance value between a first base station supporting a first communication system and a terminal supporting a first communication system, and a second communication system. Acquiring at least one of a second distance value between the second base station and the terminal supporting the at least one; and based on at least one of the obtained first distance value and the second distance value, an uplink of the terminal Determining a frequency resource for signal transmission.
  • An apparatus for determining an uplink transmission resource of a wireless communication system includes a first distance value between a first base station supporting a first communication system and a terminal supporting a first communication system, and a second communication system.
  • a transceiver for acquiring at least one of a second distance value between the second base station and the terminal supporting the terminal; and based on at least one of the obtained first distance value and the second distance value, And a control unit for determining a frequency resource for link signal transmission.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a main band and an adjacent band for an MTC system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an uplink transmission signal of an MTC system and an MTC terminal coexisting with an LTE system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a diagram illustrating in-band interference experienced by the LTE terminal described in FIG. 2 from MTC communication and interference experienced by the MTC terminal from LTE communication;
  • FIG. 4 is a view illustrating an operation of an MTC terminal when one LTE base station and one MTC base station coexist according to the first and second embodiments of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of an MTC terminal when the MTC terminal performs power control when a plurality of LTE base stations and one MTC base station coexist according to a third embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method in which an MTC terminal selects a transmission frequency when an MTC terminal does not perform power control when one LTE base station and one MTC base station coexist according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 7 illustrates an example in which an MTC terminal selects a frequency resource and a transmission power when an MTC terminal performs power control when one LTE base station and one MTC base station coexist according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating signal transmission and reception between an MTC base station / LTE base station and an MTC terminal when distance information is acquired based on RSSI measurement of a reference signal according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 9 is a diagram illustrating signal transmission and reception between an MTC base station and an MTC terminal when base station scheduling is performed according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a terminal device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a base station apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • LTE Long-Term Evolution
  • LTE-A Long-Term Evolution-Advanced
  • HSDPA high speed downlink packet access
  • HSUPA high speed uplink packet access
  • 3GPP2 3rd generation project partnership 2
  • a high rate packet data (HRPD) mobile communication system, a 3GPP2 wideband code division multiple access (WCDMA) mobile communication system, and a 3GPP2 code division multiple access (Code Division Multiple Access) CDMA) mobile communication system, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.16m communication system, and evolved packet system System (EPS), Mobile Internet Protocol (Mobile IP) system and the like can be applied to various communication systems.
  • HRPD packet data
  • WCDMA wideband code division multiple access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • EPS evolved packet system System
  • Mobile IP Mobile Internet Protocol
  • the present disclosure provides an MTC transmission frequency resource and / or transmission power for transmitting an uplink signal of an MTC terminal when the MTC communication system attempts to perform uplink communication through a band adjacent to a band used in another cellular wireless communication system. It proposes a method and apparatus for determining.
  • path loss information between a base station communicating using a "main band” and a terminal communicating using a "adjacent band” adjacent to the main band, a communication base station using the adjacent band, and the adjacent band are used. Route loss information between the communicating terminals is utilized.
  • the main band means a band allocated for signal transmission and reception by a corresponding communication system
  • the adjacent band means a band adjacent to the main band. The definition of the main band and the adjacent band will be described in more detail in FIG. 1.
  • the signal of the communication system using the main band is not transmitted by maximizing the coverage and transmission bandwidth of the communication in the adjacent band within the limit of complying with the restriction of the communication system using the main band. Can maximize the utilization of the adjacent band portion.
  • a basic concept of embodiments of the present disclosure includes path loss information between a first base station supporting a first communication system and a first terminal, and path loss between a first base station supporting a second communication system and the first terminal. Based on the information, the frequency resource and / or transmission power for uplink signal transmission of the first terminal is determined.
  • the first base station and the first terminal uses a first band
  • the base station 2 uses a second band.
  • the first base station becomes an MTC base station
  • the second The base station may be an LTE base station
  • the terminal may be an MTC terminal.
  • the "MTC terminal" is not limited to a terminal that supports only the MTC function, and includes, for example, a terminal capable of both LTE and MTC communication functions.
  • the MTC system and the LTE system coexist, and the MTC system will be described based on the case of using a guard band of the LTE system.
  • this is merely an example, and the present disclosure is not limited to the case where the MTC system and the LTE system coexist.
  • the MTC system uses the "guard band" of the LTE system, in order to prepare for the guard band, the band in which the signal transmission and reception is performed in the LTE system will be referred to as a "main band" for convenience.
  • the MTC system may be configured to use not only the “guard band” of the LTE system, but also some of the "use band” of the LTE system to use. Therefore, in the present disclosure, the band used by the MTC system may be defined as an "adjacent band” adjacent to the "main band” in which signal transmission and reception are performed in the LTE system in an extended concept than the "guard band”.
  • the MTC system proposed in the present disclosure performs communication using a "nearby band" adjacent to the actual use band of the LTE system. That is, the "adjacent band” refers to a band adjacent to a "main band” allocated for actual signal transmission and reception in a communication system other than the MTC system (that is, the LTE system in the above example).
  • the "adjacent band” may be defined in two cases. The first is a case where the "guard band” adjacent to both of the "transmission band” which is the band allocated for the existing cellular communication system (for example, LTE system) becomes the “adjacent band”. The second case is when a part of the transmission bands allocated to the LTE system becomes the "adjacent band”.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a main band and an adjacent band for an MTC system according to an embodiment of the present disclosure.
  • (a) is a diagram illustrating the first case, in which "protection bands 102 and 103" adjacent to both sides of "transmission band 101", which are bands allocated for conventional cellular communication, are referred to as "adjacent bands”. do.
  • the transmission band 101 becomes a "main band”
  • the guard bands 102 and 103 become adjacent bands
  • MTC data is transmitted and received in the adjacent bands 102 and 103.
  • (b) is a diagram illustrating the second case and defines some bands 112 of the "transmission band 101," which is a band allocated for existing cellular communication, as “adjacent bands.”
  • the bands 113 and 114 in which the actual cellular data transmission and reception are performed among the transmission bands become “main bands”, and the bands 112 located between the main bands 113 and 114 become adjacent bands.
  • MTC data is transmitted and received in the adjacent band 112.
  • guard band may be used interchangeably with the same meaning as “adjacent band”.
  • main band may be used interchangeably with the same meaning as "LTE transmission band”.
  • the MTC base station does not perform the base station scheduling for the uplink transmission of the terminals in the MTC system, a plurality of MTC terminals are focused on the situation that the access to the MTC base station through a random access (Random Access: RA) Is explained.
  • RA Random Access
  • Embodiments on the assumption of random access are described in FIGS. 2 to 8.
  • the present disclosure does not exclude scheduling of the MTC base station, an embodiment in the case of performing base station scheduling will also be described. An embodiment to which base station scheduling is applied will be described with reference to FIG. 9.
  • the system utilization based on the overall system bandwidth may be increased by increasing the frequency utilization. Can be.
  • interference flowing into the main band used in the LTE system and signal radiation from the main band to the outer band should be less than the allowable value.
  • a signal using an ultra narrow band (UNB) signal may be transmitted and received during MTC communication.
  • Uplink transmission using the UNB signal has the following advantages.
  • UNB signals can get a large signal gain compared to noise and / or interference due to high Power Spectral Density (PSD) characteristics, and the side lobe affected by hardware incompleteness is reduced. Therefore, interference to adjacent bands is reduced.
  • PSD Power Spectral Density
  • This UNB signal enables access of multiple terminals at the same time within a given bandwidth when transmitting the MTC uplink signal on an adjacent band.
  • it is suitable for the interference from the main band to the adjacent band and guarantees wide coverage.
  • the MTC system of the present disclosure is not limited to ultra narrowband signal transmission.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an uplink transmission signal of an MTC system and an MTC terminal coexisting with an LTE system according to an embodiment of the present disclosure.
  • (a) illustrates an MTC system coexisting with an LTE system, in (a) three LTE base stations 201, 202, 203, one MTC base station 221, two LTE terminals 211, 212 ) And one MTC terminal 231 is assumed.
  • the coverage of the MTC base station is not necessarily the same as the coverage of the LTE base station, the greater the coverage of the MTC base station is advantageous to the installation and operation of the MTC base station.
  • d LTE represents the distance between the LTE base station 211 and the MTC terminal 231 closest to the MTC terminal 231
  • d dTC represents the distance between the MTC base station 221 and the MTC terminal 231.
  • the MTC terminal 231 is the d LTE and the d MTC A frequency resource and a transmission power for transmitting the UNB signal in the guard band may be determined based on at least one of the following.
  • FIG. (b) illustrates an example of an UL signal transmitted by MTC terminals through a guard band.
  • Each MTC terminal may determine a frequency and a transmission power at which the UL signal is to be transmitted in the guard band, and transmit the UL signal.
  • three UL signals 241, 242, and 243 are shown. Each UL signal is transmitted by one MTC terminal.
  • the MTC terminal 231 determines the frequency resources and transmission power for uplink transmission in the guard band
  • the interference between the MTC system and the LTE system should be considered.
  • in-band interference which is an interference experienced by the LTE terminal from MTC communication, and an interference experienced by the MTC terminal from LTE communication, should be considered.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating in-band interference experienced by the LTE terminal described in FIG. 2 from MTC communication and interference experienced by the MTC terminal from LTE communication.
  • Reference numeral 301 denotes that an LTE signal transmitted and received in a main band for LTE communication may radiate into a guard band and cause interference to an MTC entity.
  • reference numeral 303 indicates that the MTC signal transmitted and received in the guard band may radiate to the main band and cause interference to the LTE entity.
  • reference numerals 301 and 303 may generate out-of-band interference in an area other than a communication band (transmission band and guard band) where data communication is performed.
  • signals radiating out of each transmission band are typically due to hardware imperfections.
  • the LTE system and the MTC system coexist, it is more important that the LTE communication does not receive interference from the MTC communication.
  • in-band interference experienced by the LTE terminal may occur seriously when the MTC terminal uses frequency resources in a position very close to the main band, or when the transmission power of the MTC terminal adjacent to the LTE base station is large.
  • the MTC terminal determines a transmission resource and a transmission power in a guard band
  • the following items are aimed within the limit of complying with the limitation of the system.
  • the regulations must comply with preset threshold values for interference, and in-band and out-of-band regulations are specified in the system.
  • the first embodiment is an example in which an MTC terminal does not perform power control when one LTE base station and one MTC base station coexist.
  • the second embodiment is an example in which a case in which an MTC terminal performs power control when one LTE base station and one MTC base station coexist.
  • the third embodiment is an example in which a case in which the MTC terminal performs power control when a plurality of LTE base stations and one MTC base station coexist.
  • the first embodiment and the second embodiment assume a case where the LTE base station may occur in a rural area with few, and will be described with reference to FIG. 4.
  • the third embodiment assumes a case where an LTE base station can occur in many urban areas, which will be described with reference to FIG. 5.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of an MTC terminal when one LTE base station and one MTC base station coexist according to the first and second embodiments of the present disclosure.
  • one LTE terminal 413 and one MTC terminal 423 are illustrated for convenience of description in a state where only one LTE base station 411 and one MTC base station 421 are assumed.
  • the MTC terminal 423 operates as follows.
  • the MTC terminal 423 measures the RSSI using the reference signal received from the MTC base station 421, and calculates a path loss between the MTC base station 421 and the MTC terminal 423 using the RSSI.
  • the distance d MTC between the MTC base station 421 and the MTC terminal 423 is estimated based on the path loss. Meanwhile, when one LTE base station 411 and one MTC base station 421 coexist at the same location, the distance d MTC between the MTC base station 421 and the MTC terminal 423 is equal to the LTE base station 411.
  • the distance d LTE between MTC terminals 423 is the same.
  • the MTC terminal 423 determines at least one candidate frequency for the signal transmission using the d MTC .
  • MTC communication In order to reduce interference received from this LTE communication, the frequency resource in the region far from the main band is determined as the candidate frequency.
  • the frequency resources in the guard band located close to the main band is selected.
  • the degree of proximity or distance of the MTC terminal may be determined according to a predetermined criterion. This will be described again with reference to FIG. 6 for the first embodiment.
  • a third step select the final transmission channel for MTC uplink transmission among the candidate frequencies.
  • the final transmission channel may be selected in a random manner.
  • the MTC terminal 423 operates as follows.
  • the MTC terminal 423 measures the RSSI using the reference signal received from the MTC base station 421, and calculates a path loss between the MTC base station 421 and the MTC terminal 423 using the RSSI.
  • the MTC terminal 423 selects at least one candidate frequency and transmission power for uplink signal transmission using the estimated distance information.
  • the candidate frequency and the transmission power may be selected using Equation 1 below.
  • n is the channel on the nth possible frequency axis in the guard band
  • the transmission power used by MTC (n) is the n-th terminal in the MTC frequency resources during the transmission
  • MTC is the maximum possible transmit power of the MTC terminal
  • SINR MTC (n) is SINR when the MTC terminal uses the n-th frequency resource
  • SINR req MTC is the minimum required SINR required for MTC uplink communication
  • PL MTC (d) is the path loss between the MTC base station and the MTC terminal
  • LTE -to- MTC (n) is the interference experienced by the MTC terminal from LTE communication
  • N 0 is the noise power
  • INT MTC -to- LTE (n) is the interference from the uplink communication of the MTC terminal to the adjacent LTE transmission band
  • E IB is the allowable amount of in-band radiation interference
  • INT MTC -to- OOB is the out-of-band radiation of the MTC terminal
  • E ooB radiation is allowed out-of-band interference.
  • the INT LTE -to- MTC (n) may be inferred based on a pre-measured value of the LTE communication frequency pattern in the guard band.
  • the candidate frequency resource and transmit power of may be determined.
  • the MTC terminal 423 determines the final transmission frequency resource and the transmission power from the candidate frequency resource and the transmission power determined by Equation (1).
  • the candidate frequency resource and the transmission power that are determined by the random scheme in the candidate frequency channel or the transmission power is minimized may be determined as the final frequency resource and the transmission power.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of an MTC terminal when the MTC terminal performs power control when a plurality of LTE base stations and one MTC base station coexist according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the third embodiment has a plurality of LTE base stations in one MTC terminal, and the third embodiment is more general than the first and second embodiments.
  • FIG. 5 one MTC base station 521 and three LTE base stations 511, 512, and 513 are assumed, and one MTC terminal 522 and two LTE terminals 514 and 515 are illustrated.
  • the MTC terminal 522 is located within the cell coverage of which LTE base station. This is because the amount of interference for each LTE base station varies depending on the location of the MTC terminal 522. Therefore, in the third embodiment of the present disclosure, the distance between the MTC terminal and the LTE base station closest to the MTC terminal ( d LTE ), and the distance between the MTC base station 521 and the MTC terminal 522 ( d MTC ) based on at least one of The candidate frequency and transmission power of the MTC terminal 522 is determined.
  • the MTC base station 521 according to the third embodiment of the present disclosure operates as follows.
  • the MTC terminal 522 selects at least one candidate frequency and transmission power for signal transmission based on at least one of the d MTC and d LTE .
  • the candidate frequency and the transmission power may be selected using Equation 2 below.
  • Equation 2 The symbols of Equation 2 are the same as those described in Equation 1 above. However, there are some differences as follows.
  • the difference between the scheme of the third embodiment and the scheme of the second embodiment described above is that the criteria for the amount of interference experienced by the LTE communication due to MTC communication are different.
  • the LTE cell which is subjected to the greatest interference due to the uplink communication of the MTC terminal 522 is a cell of the LTE base station 513 which is located closest to the corresponding MTC terminal 522.
  • the ⁇ Equation 2> INT MTC -to- NearestLTE (n) is measured in the basis of the distance (d LTE) between a LTE base station 513 and MTC terminal 522, at least one candidate frequency resources, and accordingly The transmit power is selected.
  • the MTC terminal 522 determines the final transmission frequency resource and transmission power from the candidate frequency resource and transmission power determined by Equation (2).
  • the final frequency channel and the transmission power may be determined by a random method in the candidate frequency channel, or the final frequency channel and the transmission power may be determined as the frequency resource and the transmission power such that the transmission power is minimized.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method in which an MTC terminal selects a transmission frequency when an MTC terminal does not perform power control when one LTE base station and one MTC base station coexist according to a first embodiment of the present disclosure. .
  • reference numeral 601 represents an example of a frequency resource selected by an MTC terminal located at an intermediate distance from the MTC base station
  • reference numeral 603 or 605 denotes a frequency selected by an MTC terminal close to or far from the MTC base station. An example of a resource is shown.
  • the areas 601 to 605 represent a transmission band in which MTC communication complies with in-band and out-of-band restriction rules for interference according to the first embodiment.
  • the magnitudes of the transmission powers of the respective uplink transmission signals 601, 603, and 605 are the same.
  • FIG. 7 illustrates an example in which an MTC terminal selects a frequency resource and a transmission power when an MTC terminal performs power control when one LTE base station and one MTC base station coexist according to a second embodiment of the present disclosure. It is a figure.
  • the MTC terminal near or far from the MTC base station selects a frequency resource located far from the main band in the guard band, while the MTC terminal is intermediate from the MTC base station. If they are separated by a distance, selecting the frequency resources in the guard band located close to the main band is the same. However, in the second embodiment, since the MTC terminal may perform power control, the MTC terminal may select a frequency resource at a position other than the position of the frequency resource that would be selected when the power control is not performed.
  • the first example is shown at 701 and 703.
  • the MTC terminal is located at an intermediate distance from the MTC base station and does not perform power control, so that the MTC terminal has selected a frequency resource of reference numeral 701 located in a position close to the main band.
  • the MTC terminal since the MTC terminal may perform power control, when the frequency resource of reference number 703 closer to the main band is selected, even when uplink transmission is performed using the frequency resource, the transmission power is reduced. The amount of interference that the uplink signal of the MTC terminal does not reach the LTE communication can be minimized.
  • the MTC terminal could select the reference number 701 as the frequency resource of the position closest to the main band, but since the MTC terminal can perform the power control, the transmission power is increased.
  • the uplink signal can be transmitted using 703, a frequency resource at a location closer to the main band.
  • the MTC transmission band 713 when performing power control increases than the MTC transmission band 711 when not performing power control. Therefore, the frequency band available for MTC communication in the guard band is increased to accommodate more MTC terminals.
  • a second example is shown at 705 and 707.
  • the MTC terminal Assuming that the MTC terminal is located at a distance or cell edge close to the MTC base station and does not perform power control, it is assumed that the MTC terminal has selected a frequency resource of reference numeral 705 located far from the main band. However, in the second embodiment, since the MTC terminal may perform power control, when the frequency resource of reference number 707 located farther from the main band is selected, even when uplink transmission is performed using the 707 frequency resource, the transmission power is maintained. Reducing it can minimize the amount of interference of the uplink signal of the MTC terminal to the right band outside the guard band.
  • the MTC terminal could select the reference number 705 as the frequency resource of the position farthest from the main band, but since the MTC terminal can perform the power control, the transmission power In this case, the uplink signal can be transmitted using 707, a frequency resource located farther from the main band.
  • the MTC transmission band 713 when performing power control increases than the MTC transmission band 711 when not performing power control. Therefore, the frequency band available for MTC communication in the guard band is increased to accommodate more MTC terminals.
  • a method for the MTC terminal to obtain distance information (d MTC , d LTE ) between the MTC terminal and the LTE / MTC base station is described.
  • the first method is a method of measuring the RSSI of a reference signal transmitted through a resource in a guard band for MTC communication.
  • the MTC base station and the LTE base station transmit a reference signal (RS) through a predetermined frequency resource in the guard band, the MTC terminal measures the RSSI of the reference signal to calculate the path loss, and the calculated path loss value
  • RS reference signal
  • the second method is a method of measuring RSSI of a reference signal transmitted through a resource in a main band for LTE communication.
  • the MTC base station and the LTE base station transmit a reference signal (RS) through a predetermined frequency resource in the guard band, the MTC terminal measures the RSSI of the reference signal to calculate the path loss, and the calculated path loss value
  • RS reference signal
  • the third method is not a method of measuring RSSI of the reference signal, but a method of using location information obtained from GPS information.
  • the MTC terminal may acquire its GPS information and GPS information of an adjacent MTC / LTE base station, and compare the two to obtain distance information between the MTC terminal and the LTE / MTC base station.
  • the candidate frequency resource and the transmit power may store candidate frequency resources and transmit powers mapped to the distance information d LTE and d MTC in advance in the form of a table, and determine at least one candidate frequency resource and transmit power from the prestored table. have.
  • the candidate frequency and the transmission power may be configured in a mutually dependent configuration (candidate frequency, transmission power) in the form of a pair.
  • the distance information value is a
  • (candidate frequency resource, transmission power) corresponding to the value a is (x, y) or (l, m). It may be set in advance. That is, a plurality of (candidate frequency resources, transmit power) pairs corresponding to one distance information can be provided.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating signal transmission and reception between an MTC base station / LTE base station and an MTC terminal when distance information is obtained based on RSSI measurement of a reference signal according to embodiments of the present disclosure.
  • the MTC base station 8001 and the LTE base station 803 transmit reference signals to the MTC terminal 805, respectively.
  • the frequency resource to which the reference signal is transmitted may be a predetermined frequency resource in the main band or the guard band as described above.
  • the MTC terminal 805 receives the reference signal, measures the RSSI from the MTC base station 801 and / or the LTE base station 803, calculates a path loss therefrom, and calculates an MTC base station from the calculated path loss.
  • the distance d MTC between 801 and the MTC terminal 805 and / or the distance d LTE between the MTC terminal 805 and the LTE base station closest to the MTC terminal 805 are estimated.
  • the distance information may also be obtained by GPS information.
  • the MTC terminal 805 determines at least one candidate frequency resource and / or transmission power in the guard band according to the scheme described in the above embodiments. That is, if power control is performed, candidate frequency resources and transmission power are determined using Equation 1 or Equation 2, and only candidate frequency resources are determined if power control is not performed.
  • step 819 the MTC terminal 805 determines a final transmission frequency resource and / or transmission power from the determined candidate frequency resource and / or transmission power.
  • step 821 the MTC terminal 805 applies the finally determined frequency resource and / or transmission power to perform uplink transmission.
  • step 823 the MTC base station 801 transmits an ACK / NACK signal for the uplink transmission to the MTC terminal 805.
  • the MTC base station 8001 and the LTE base station 803 transmit reference signals to the MTC terminal 805 according to the next reference signal transmission period, respectively, and the above-described steps 815 to 823 are repeated. .
  • base station scheduling is not applied in an MTC system and that MTC terminals access through random access.
  • the base station scheduling may be applied in the MTC system.
  • an operation when the base station scheduling is applied in the MTC system is described above.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating signal transmission and reception between an MTC base station and an MTC terminal when base station scheduling is performed according to another embodiment of the present disclosure.
  • the MTC terminal 1 903 and the MTC terminal 2 905 transmit their location information or distance information with the base stations. That is, the MTC terminal 1 903 and the MTC terminal 2 905 may transmit their location information (GPS information) to the MTC base station 901. Or measure the RSSI of the reference signal received from the base stations as described in FIG. 8, calculate the path loss based thereon, and estimate the LTE base station (not shown) and / or the MTC base station ( The distance information between 901 is transmitted to the MTC base station 901.
  • GPS information location information
  • the MTC base station 901 determines transmission frequency resources and / or transmission power for uplink transmission of each MTC terminals 903 and 905 based on the location information or distance information. That is, base station scheduling is performed.
  • step 917 and step 919 scheduling information including uplink transmission resource information scheduled according to the base station scheduling is transmitted to the respective MTC terminals 903 and 905. In this way, information on the uplink transmission resources and / or uplink transmission power is transmitted to the respective terminals.
  • step 921 the MTC terminal 2 905 performs uplink transmission through an uplink transmission resource based on the scheduling information.
  • the MTC base station 901 transmits an ACK / NACK for the uplink transmission to the MTC terminal 2 905.
  • operations 911 and 913 are repeated according to a feedback transmission period of preset position information or distance information.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an MTC terminal device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the MTC terminal includes a transceiver 1001 and a controller 1003.
  • the controller 1003 performs overall operations of the terminal according to the above-described embodiment of the present disclosure. For example, by receiving a reference signal from the MTC base station or LTE base stations through the transceiver 1001 to determine the distance value with each base station, to determine the frequency resource and / or transmission power value for uplink transmission The uplink transmission is performed through the transceiver 1001 using the determined frequency resource and / or the transmission power value. Detailed operation thereof has been described above and thus will be omitted.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a base station apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • the base station includes a transceiver 1101 and a controller 1103.
  • the base station may be an MTC base station or an LTE base station.
  • the controller 803 performs the overall operations of the base station according to the embodiment of the present disclosure described above. That is, the reference signal is transmitted to the terminal.
  • the base station is an MTC base station
  • the controller 1103 receives an uplink signal through the transceiver 1101.
  • the base station may perform the operation by the base station scheduling described in FIG. The detailed operation of the other base station is as described above.
  • a computer readable recording medium is any data storage device capable of storing data that can be read by a computer system. Examples of the computer readable recording medium include read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), CD-ROMs, magnetic tapes, Floppy disks, optical data storage devices, and carrier waves (such as data transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, code, and code segments for achieving the present disclosure may be readily interpreted by those skilled in the art to which the present disclosure applies.
  • any such software may be, for example, volatile or nonvolatile storage, such as a storage device such as a ROM, whether or not removable or rewritable, or a memory such as, for example, a RAM, a memory chip, a device or an integrated circuit. Or, for example, CD or DVD, magnetic disk or magnetic tape and the like can be stored in a storage medium that is optically or magnetically recordable and simultaneously readable by a machine (eg computer).
  • a machine eg computer
  • the method according to an embodiment of the present disclosure may be implemented by a computer or a portable terminal including a control unit and a memory, the memory suitable for storing a program or programs including instructions for implementing the embodiments of the present disclosure. It will be appreciated that this is an example of a machine-readable storage medium.
  • the present disclosure includes a program comprising code for implementing the apparatus or method described in any claim herein and a machine-readable storage medium storing such a program.
  • a program may be transferred electronically through any medium, such as a communication signal transmitted over a wired or wireless connection, and the present disclosure suitably includes equivalents thereof.
  • the apparatus may receive and store the program from a program providing apparatus connected by wire or wirelessly.
  • the program providing apparatus includes a memory for storing a program including instructions for causing the program processing apparatus to perform a preset content protection method, information necessary for the content protection method, and wired or wireless communication with the graphic processing apparatus.
  • a communication unit for performing and a control unit for automatically transmitting the program or the corresponding program to the request or the graphics processing unit.

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법에 있어서, 제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국과 제1 통신 시스템을 지원하는 단말 사이의 제1 거리 정보와, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 단말 사이의 제2 거리 정보 적어도 하나를 획득하는 과정과, 상기 획득된 상기 제1 거리 정보와 상기 제2 거리 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원과 송신 전력을 결정하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 송신 자원 및 송신 전력을 결정하는 방법 및 장치
본 개시는 무선 통신 시스템에서 업링크 송신 자원 및 송신 전력을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive multi-input multi-output: massive MIMO), 전차원 다중입출력 (Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (Filter Bank Multi Carrier), NOMA (non orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고받아 처리하는 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 망으로 진화하고 있다. IoE (Internet of Everything) 기술은 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅 데이터 (Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 하나의 예가 될 수 있다.
IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소들이 요구되어, 최근에는 사물 간의 연결을 위한 센서 네트워크 (sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC (Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT (Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크, 사물 통신, MTC 등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅 데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
머신 타입 통신(Machine Type Communication: MTC)이란, 모든 사물에 센서/통신 기능을 부여하여 지능적으로 정보를 수집하고 상호 전달하는 기술이다. MTC와 동일한 의미로 머신 대 머신(Machine-to-Machine: M2M) 통신 또는 사물 인터넷(Internet-of-Things: IoT)이 사용될 수도 있다.
MTC를 구현하기 위한 통신 기술로써, 근거리 통신 방식과 원거리 통신 방식이 사용될 수 있다. MTC를 위한 근거리 통신 방식에는 블루투스(Bluetooth)(또는 블루투스 저 에너지(Bluetooth Low Energy), 근접 필드 통신(Near Field Communication), Wi-Fi 등과 같이 커버리지가 넓지 않은 통신 방식들이 있다. 넓은 커버리지를 갖는 MTC 구현(이하 "셀룰러 MTC"라고 칭한다.)을 위한 기술로써는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)와 같은 표준화된 셀룰러 통신 방식이 사용될 수 있다. 참고로, 3GPP LTE 시스템에서는 MTC를 위한 표준 기술을 논의하고 있다. 또한, 일부 오퍼레이터(Operator)는 현재의 셀룰러 망을 활용하여 MTC 관련 사업을 전개 중이다. 또한, 셀룰러 MTC를 위한 다양한 비 표준화된 기술도 존재한다. 참고로, 셀룰러 MTC에서 기기 간 교환되는 정보는 데이터 크기가 작고(Low Data Rate), 통신의 빈도가 낮고(Low Duty Cycle), 상대적으로 지연에 덜 민감한 특징을 갖는다.
본 개시는 MTC 통신 시스템과 셀룰러 통신 시스템이 공존하는 경우, MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 하나의 MTC 기지국과 하나의 셀룰러 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않을 때, MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 하나의 MTC 기지국과 하나의 셀룰러 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때, MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 하나의 MTC 기지국과 복수 개의 셀룰러 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않을 때, MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 하나의 MTC 기지국과 복수 개의 셀룰러 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때, MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 MTC 단말이 기지국들과의 거리 정보를 획득하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 MTC 단말이 기지국들과의 거리 정보에 기초하여 후보 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 MTC 통신 시스템과 셀룰러 통신 시스템이 공존하고, 랜덤 액세스에 의하여 단말이 MTC 통신 시스템에 접속하는 경우, 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 MTC 통신 시스템과 셀룰러 통신 시스템이 공존하고, 기지국 스케줄링에 의하여 단말에게 MTC 통신을 위한 주파수 자원 및 송신 전력을 할당하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법은, 제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국과 제1 통신 시스템을 지원하는 단말 사이의 제1거리 값과, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 단말 사이의 제2거리 값 중 적어도 하나를 획득하는 과정과, 상기 획득된 상기 제1거리 값과 상기 제2거리 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원을 결정하는 과정을 포함한다.
본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 장치는, 제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국과 제1 통신 시스템을 지원하는 단말 사이의 제1거리 값과, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 단말 사이의 제2거리 값 중 적어도 하나를 획득하는 송수신부와, 상기 획득된 상기 제1거리 값과 상기 제2거리 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원을 결정하는 제어부를 포함한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 MTC 시스템을 위한 메인 대역과 인접 대역을 설명하는 도면,
도 2는 본 개시의 실시예에 의한 LTE 시스템과 공존하는 MTC 시스템과 MTC 단말의 업링크 송신 신호를 설명하는 도면,
도 3은 도 2에서 설명된 LTE 단말이 MTC 통신으로부터 경험하는 대역 내 간섭과, MTC단말이 LTE 통신으로부터 경험하는 간섭을 설명하는 도면,
도 4는 본 개시의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우 MTC 단말의 동작을 설명하는 도면,
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따라 복수 개의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때, MTC 단말의 동작을 설명하는 도면,
도 6은 본 개시의 제1 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않을 때 MTC 단말이 송신 주파수를 선택하는 방식을 설명하는 도면,
도 7은 본 개시의 제2 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때 MTC 단말이 주파수 자원 및 송신 전력을 선택하는 일 예를 설명하는 도면,
도 8은 본 개시의 실시예들에 따라 기준 신호의 RSSI 측정에 기초하여 거리 정보를 획득하는 경우, MTC 기지국/LTE 기지국과 MTC 단말 간의 신호 송수신을 설명하는 도면,
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따라 기지국 스케줄링이 수행되는 경우, MTC 기지국과 MTC 단말 간의 신호 송수신을 설명하는 도면.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 단말 장치의 구성을 설명하는 도면,
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 기지국 장치의 구성을 설명하는 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 개시의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 개시에서 제안하는 장치 및 방법은 롱 텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE) 이동 통신 시스템과, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(Long-Term Evolution-Advanced: LTE-A) 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access: WCDMA) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 이동 통신 시스템과, 국제 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) 802.16m 통신 시스템과, 진화된 패킷 시스템(Evolved Packet System: EPS)과, 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile Internet Protocol: Mobile IP) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능하다.
본 개시는 MTC 통신 시스템이, 다른 셀룰러 무선 통신 시스템에서 사용되는 대역에 인접한 대역을 통하여 업링크 통신을 수행하고자 할 때, MTC 단말의 업링크 신호를 송신하기 위한 MTC 송신 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정하는 방법 및 장치를 제안한다.
이를 위하여 "메인 대역"을 사용하여 통신하는 기지국과, 상기 메인 대역에 인접한 "인접 대역"을 사용하여 통신하는 단말 사이의 경로 손실 정보와, 상기 인접 대역을 사용하는 통신 기지국과 상기 인접 대역을 사용하여 통신하는 단말 사이의 경로 손실 정보가 활용된다. 참고로, 상기 메인 대역은 해당 통신 시스템에 의한 신호 송수신을 위하여 할당된 대역을 의미하고, 상기 인접 대역이란 상기 메인 대역에 인접한 대역을 의미한다. 메인 대역과 인접 대역의 정의에 관하여 도 1에서 더 상세히 설명될 것이다.
본 개시에서 제안하는 방식에 의하면, 메인 대역을 사용하는 통신 시스템의 제한 규정을 준수하는 한도 내에서, 인접 대역 내의 통신의 커버리지 및 송신 대역폭을 최대화하여 메인 대역을 사용하는 통신 시스템의 신호가 송신되지 않는 인접 대역 부분의 활용성을 극대화할 수 있다.
본 개시의 상세한 설명에 앞서, 본 개시의 실시예들의 기본 개념을 간략히 설명한다.
본 개시의 실시예들의 기본 개념은, 제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국 및 제1 단말 사이의 경로 손실 정보와, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 제1 단말 사이의 경로 손실 정보에 기반하여, 상기 제1 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정하는 것이다. 여기서 상기 제1 기지국과 제1 단말은 제1 대역을 사용하고, 기지국 2는 제2 대역을 사용한다.
상술한 기본 개념의 일 실시예로서, MTC 시스템과 LTE 시스템이 공존하고, 상기 MTC 시스템이 LTE 시스템 대역의 보호 대역을 사용하는 경우를 고려하면, 상기 제1 기지국은 MTC 기지국이 되고, 상기 제2 기지국은 LTE 기지국이 되며, 상기 단말은 MTC 단말이 될 수 있다. 다만, 상기 "MTC 단말"은 MTC 기능만을 지원하는 단말에 한정되지 않으며, 예를 들어 LTE 및 MTC 통신 기능이 모두 가능한 단말도 포함한다.
즉, 본 개시의 일 실시예로서, MTC 시스템과 LTE 시스템이 공존하고, 상기 MTC 시스템이 LTE 시스템 대역의 보호 대역을 사용하는 경우, MTC 단말(=제1 단말)은 MTC 기지국(=제1 기지국)과 MTC 단말 사이의 경로 손실과, LTE기지국(=제2 기지국)과 MTC 단말(=제1 단말) 사이의 경로 손실에 따라, 상기 보호 대역에서의 업링크 신호 송신을 위한 송신 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정한다.
이하에서는 설명의 편의상, MTC 시스템과 LTE 시스템이 공존하고, MTC 시스템은 LTE 시스템의 보호 대역을 사용하는 경우를 중심으로 설명할 것이다. 다만, 이는 일 예일 뿐이고, 본 개시가 MTC 시스템과 LTE 시스템이 공존하는 경우로 한정되는 것은 아니다. 또한, MTC 시스템이 LTE 시스템의 "보호 대역"을 사용하기 때문에, 상기 보호 대역과 대비하기 위하여, LTE 시스템에서 신호 송수신이 수행되는 대역을 편의상 "메인 대역"으로 칭할 것이다.
또한, 기본적으로 MTC 기지국과 MTC 단말 사이에 다운링크가 존재한다는 가정을 하고 있다. 다만, 만일 단말이 이동성이 없을 경우에는 본 개시의 실시예는 다운링크가 없는 시스템에도 적용 가능하다.
한편, 상기 "보호 대역"의 개념을 확장할 경우, MTC 시스템이 LTE 시스템의 "보호 대역"뿐 아니라, LTE 시스템의 "사용 대역" 중 일부를 MTC 시스템이 사용하도록 설정할 수도 있을 것이다. 따라서 본 개시에서는 상기 "보호 대역"보다 더 확장된 개념으로, MTC 시스템이 사용하는 대역을 LTE 시스템에서 신호 송수신이 수행되는 "메인 대역"에 인접한 "인접 대역"으로 정의할 수도 있다.
이는 본 개시의 실시예를 확장한 것으로, 본 개시에서 제안하는 MTC 시스템은 LTE 시스템의 실제 사용 대역에 인접한 "인접 대역(Nearby Band)"을 사용하여 통신을 수행한다. 즉, 상기 "인접 대역"은 MTC 시스템이 아닌 다른 통신 시스템(즉, 상기 예에서, LTE 시스템)에서 실제 신호 송수신을 위하여 할당된 "메인 대역(Main Band)"에 인접한 대역을 의미한다.
상술한 내용을 정리하면, 본 개시에서 "인접 대역"은 두 가지 경우로 정의될 수 있다. 첫 번째는, 기존의 셀룰러 통신 시스템(일 예로, LTE 시스템)을 위하여 할당된 대역인 "송신 대역"의 양쪽에 인접한 "보호 대역"을 "인접 대역"이 되는 경우이다. 두 번째는, 상기 LTE 시스템에 할당된 송신 대역 중 일부분이 "인접 대역"이 되는 경우이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 MTC 시스템을 위한 메인 대역과 인접 대역을 설명하는 도면이다.
(a)는 상기 첫 번째 경우를 설명하는 도면으로, 기존의 셀룰러 통신을 위하여 할당된 대역인 "송신 대역(101)"의 양쪽에 인접한 "보호 대역(102, 103)"을 "인접 대역"으로 한다. 이 경우, 상기 송신 대역(101)이 "메인 대역"이 되고, 상기 보호 대역(102, 103)이 인접 대역이 되며, 상기 인접 대역(102, 103)에서 MTC 데이터가 송수신된다.
(b)는 상기 두 번째 경우를 설명하는 도면으로, 기존의 셀룰러 통신을 위하여 할당된 대역인 "송신 대역(101)" 중 일부 대역(112)을 "인접 대역"으로 정의한다. 이 경우, 상기 송신 대역 중 실제 셀룰러 데이터 송수신이 수행되는 대역(113, 114)이 "메인 대역"이 되고, 상기 메인 대역(113, 114)의 사이에 위치한 대역(112)이 인접 대역이 되며, 상기 인접 대역(112)에서 MTC 데이터가 송수신된다.
다만, 이하에서는 설명의 편의상, (a)에 따라 MTC 시스템은 LTE 시스템의 보호 대역을 이용하여 데이터 송수신을 수행하는 경우를 중심으로 설명될 것이다. 즉, 메인 대역은 LTE 시스템의 송신 대역이고, 인접 대역은 LTE 시스템의 보호 대역인 경우를 가정하여 설명된다. 따라서, 이하에서 "보호 대역"은 "인접 대역"과 동일한 의미로 혼용될 수 있다. 또한, "메인 대역"은 "LTE 송신 대역"과 동일한 의미로 혼용될 수 있다.
한편, 이하의 설명에서는, MTC 시스템에서 MTC 기지국이 단말들의 업링크 송신을 위한 기지국 스케줄링을 수행하지 않고, 복수 개의 MTC 단말들은 랜덤 액세스(Random Access: RA)를 통하여 MTC 기지국에 접속하는 상황을 중심으로 설명된다. 랜덤 액세스를 전제로 한 실시예들은 도 2 내지 도 8에서 설명된다. 다만, 본 개시는 MTC 기지국의 스케줄링을 배제하는 것은 아니므로, 기지국 스케줄링을 수행하는 경우의 실시예도 설명될 것이다. 기지국 스케줄링이 적용되는 실시예는 도 9를 참조하여 설명될 것이다.
한편, 본 개시에서 제안하는 바와 같이, 셀룰러 통신을 위하여 할당된 주파수 중, 직접적인 통신에 사용되지 않는 인접 대역을 MTC 시스템에 활용하면, 주파수 활용도를 높임으로써 전체 시스템 대역폭을 기준으로 한 시스템 성능을 높일 수 있다. 하지만, 인접 대역을 활용한 MTC 통신 시 LTE 시스템에서 사용하는 메인 대역에 유입되는 간섭 및 메인 대역에서 외부 대역으로의 신호 방사량이 허용치 이하가 되어야 한다.
본 개시에서 제안하는 MTC 시스템에서는, MTC 통신 시 초 협대역(Ultra Narrow Band: UNB) 신호를 이용하는 신호를 송수신할 수 있다. UNB 신호를 이용하여 업링크 송신을 할 경우 다음과 같은 장점들이 있다. UNB 신호는 높은 전력 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density: PSD) 특성으로 인해 잡음 및/또는 간섭 대비 큰 신호 이득을 얻을 수 있으며, 하드웨어의 불완전성에 의하여 발생하는 사이드 로브(Side Lobe)의 영향 구간이 작아지기 때문에, 인접 대역으로의 간섭이 작아진다. 이러한 UNB 신호는 인접 대역을 통하여 MTC 업링크 신호를 송신할 때, 주어진 대역폭 내에서 동시에 다수의 단말들의 액세스를 가능하게 한다. 또한, 메인 대역에서 인접 대역으로 넘어오는 간섭에 강하고, 넓은 커버리지를 보장해 준다는 면에서 적합하다. 다만, 본 개시의 MTC 시스템이 초 협대역 신호 송신으로만 한정하는 것은 아님은 물론이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 의한 LTE 시스템과 공존하는 MTC 시스템과 MTC 단말의 업링크 송신 신호를 설명하는 도면이다.
(a)는 LTE 시스템과 공존하는 MTC 시스템을 도시한 것인데, (a)에서는 3개의 LTE 기지국들(201, 202, 203), 하나의 MTC 기지국(221), 2개의 LTE 단말들(211, 212) 및 하나의 MTC 단말(231)이 존재하는 것으로 가정하였다. 참고로, MTC 기지국의 커버리지는 LTE 기지국의 커버리지와 동일할 필요는 없으며, MTC 기지국의 커버리지가 클수록 MTC 기지국의 설치 및 운용에 유리하다. 또한, d LTE는 MTC 단말(231)에 가장 가까운 LTE기지국(211)과 MTC 단말(231) 간의 거리를 나타내며, d MTC는 MTC 기지국(221)과 MTC 단말(231) 간의 거리를 나타낸다.
상술한 MTC 시스템에서, MTC 단말(231)은 상기 d LTE와 상기 d MTC 중 적어도 하나에 기초하여 보호 대역 내에서 UNB 신호를 송신할 주파수 자원과 송신 전력을 결정할 수 있다.
(b)는 보호 대역을 통하여 MTC 단말들이 송신하는 UL 신호의 일 예를 도시한 것이다. 각각의 MTC 단말들은 보호 대역 내에서 UL 신호가 송신될 주파수와 송신 전력을 결정하고, UL 신호를 송신할 수 있다. (b)에서는 3개의 UL 신호들(241, 242, 243)이 도시되어 있는데, 각각의 UL 신호는 하나의 MTC 단말이 송신한 것이다.
한편, MTC 단말(231)이 보호 대역 내에서 업링크 송신을 위한 주파수 자원과 송신 전력을 결정 시에는 MTC 시스템과 LTE 시스템 상호 간의 간섭을 고려해야 한다. 구체적으로 LTE단말이 MTC 통신으로부터 경험하는 간섭인 "대역 내(In-band) 간섭"과, MTC단말이 LTE 통신으로부터 경험하는 간섭을 고려해야 한다.
도 3은 도 2에서 설명된 LTE단말이 MTC 통신으로부터 경험하는 대역 내 간섭과, MTC단말이 LTE 통신으로부터 경험하는 간섭을 설명하는 도면이다.
참조 번호 301은 LTE 통신을 위한 메인 대역에서 송수신되는 LTE 신호가 보호 대역 내로 방사되어 MTC 엔터티에게 간섭을 일으킬 수 있음을 나타낸다. 또한, 참조 번호 303은 보호 대역에서 송수신되는 MTC 신호가 메인 대역으로 방사되어 LTE 엔터티에게 간섭을 일으킬 수 있음을 나타낸다. 참고로 참조 번호 301 및 303은 데이터 통신이 수행되는 통신 대역(송신 대역 및 보호 대역) 이외의 영역에 대역 외(Out-of Band) 간섭을 발생시킬 수 있다. 또한, 이렇게 각각의 송신 대역 외부로 방사되는 신호는 통상적으로 하드웨어의 불완전성에 기인한다.
한편, LTE 시스템과 MTC 시스템이 공존할 경우, LTE 통신이 MTC 통신으로부터 간섭을 받지 않을 것이 더 중요하다. 그런데 LTE 단말이 경험하는 대역 내 간섭의 경우, MTC 단말이 메인 대역과 매우 근접한 위치의 주파수 자원을 사용할 경우, 또는 LTE 기지국에 인접한 MTC 단말의 송신 전력이 클 경우에 심각하게 발생할 수 있다.
본 개시에서는 이러한 간섭 문제를 고려하여, MTC 단말이 보호 대역 내에서 송신 자원과 송신 전력을 결정할 때, 시스템의 제한을 준수하는 한도 내에서 아래의 사항들을 목표로 한다.
첫째, 최대의 MTC 커버리지를 가질 것,
둘째, 보호 대역 내에서 최대의 MTC 송신 대역폭을 확보할 것, 이는 최대한 많은 MTC 단말이 동시에 액세스하기 위함이다.
세 번째, 대역 내/대역 외(In-band/Out-of-band) 규정을 준수할 것이다.
상기 세 번째, 규정은 미리 설정된 간섭의 한계 값을 준수해야 하며, 시스템에서는 대역 내 규정과 대역 외 규정이 지정되어 있다.
이하에서는 본 개시에서 제안하는 실시 예를 LTE 기지국과 MTC 기지국이 존재하는 다양한 경우에 따라 설명한다.
제1 실시예는, 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않는 경우를 가정한 실시예이다.
제2 실시예는 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행하는 경우를 가정한 실시예이다.
제3 실시예는 복수 개의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행하는 경우를 가정한 실시예이다.
제1 실시예 및 제2 실시예는 LTE 기지국이 많지 않은 교외(rural) 지역에서 발생할 수 있는 경우를 가정한 것으로, 도 4를 참조하여 설명된다. 제3 실시예는 LTE 기지국이 많은 도시(Urban) 지역에서 발생할 수 있는 경우를 가정한 것으로, 도 5를 참조하여 설명된다.
도 4는 본 개시의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우 MTC 단말의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4에서는 하나의 LTE 기지국(411)과 하나의 MTC 기지국(421)만을 가정한 상태에서, 설명의 편의상 하나의 LTE 단말(413)과 하나의 MTC 단말(423)이 도시되었다.
본 개시의 제1 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않는다면, MTC 단말(423)은 아래와 같이 동작한다.
첫 번째 단계에서, MTC 단말(423)은 MTC 기지국(421)에서 수신한 기준 신호를 이용하여 RSSI를 측정하고, 상기 RSSI를 이용하여 MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 경로 손실을 계산하고, 상기 경로 손실에 기초하여 MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d MTC)를 추정한다. 한편, 하나의 LTE 기지국(411)과 하나의 MTC 기지국(421)이 동일한 위치에서 공존하는 경우, MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d MTC)는 LTE 기지국(411)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d LTE)가 같다.
두 번째 단계에서, MTC 단말(423)은 상기 d MTC를 이용하여 상기 신호 송신을 위한 적어도 하나의 후보 주파수를 결정한다.
이때, MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d MTC)가 가까울수록, MTC 업링크 송신이 LTE 업링크 통신에 미치는 간섭을 감소시키기 위하여, 메인 대역으로부터 더 멀리 위치한 주파수 자원들 중 적어도 하나를 후보 주파수로 결정할 수 있다. 또한, MTC 단말(423)이 MTC 기지국(421) 셀의 에지(edge) 영역에 위치하는 것과 같이, MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d MTC)가 멀 때에는, MTC 통신이 LTE 통신으로부터 받는 간섭을 감소시키기 위하여, 메인 대역으로부터 먼 영역의 주파수 자원을 후보 주파수로 결정한다. 한편, MTC 단말이 MTC 기지국으로부터 중간 거리 정도로 떨어진 경우, 메인 대역에 가까이 위치한 보호 대역 내의 주파수 자원을 선택한다. 다만, MTC 단말이 근접한 정도 또는 떨어진 정도는 소정의 기준에 따라 결정될 수 있다. 제1 실시예에 대한 도 6에서 다시 설명하기로 한다.
세 번째 단계에서, 후보 주파수들 중 MTC 업링크 송신을 위한 최종 송신 채널을 선택한다. 이때, 최종 송신 채널은 랜덤(random) 방식으로 선택될 수 있다.
본 개시의 제2 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하고, MTC 단말이 전력 제어를 수행한다면, MTC 단말(423)은 아래와 같이 동작한다.
첫 번째 단계에서, MTC 단말(423)은 MTC 기지국(421)에서 수신한 기준 신호를 이용하여 RSSI를 측정하고, 상기 RSSI를 이용하여 MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 경로 손실을 계산하고, 상기 경로 손실에 기초하여 MTC 기지국(421)과 MTC 단말(423) 사이의 거리(d MTC=d LTE)를 추정한다.
두 번째 단계에서, MTC 단말(423)은 상기 추정된 거리 정보를 이용하여, 업링크 신호 송신을 위한 적어도 하나의 후보 주파수 및 송신 전력을 선택한다. 이때, 후보 주파수 및 송신 전력은 하기 <수학식 1>을 이용하여 선택될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015012999-appb-M000001
상기 <수학식 1>의 기호들의 의미는 다음과 같다.
n은 보호 대역 내 n번째 가능한 주파수 축 상의 채널,
PTX,MTC(n)은 n번째 주파수 자원에서 MTC 단말이 송신 시 사용하는 송신 전력,
Pmax,MTC 는 MTC 단말의 최대 가능 송신 전력,
SINRMTC(n)는 MTC 단말이 n번째 주파수 자원을 사용할 경우의 SINR,
SINRreq,MTC는 MTC 업링크 통신에 요구되는 최소 요구 SINR,
PLMTC(d)는 MTC기지국과 MTC단말 사이의 경로 손실,
INTLTE -to- MTC(n)는 LTE 통신으로부터 MTC 단말이 경험하는 간섭,
N0는 잡음 전력,
INTMTC -to- LTE(n)는 해당 MTC 단말의 업링크 통신으로부터 인접한 LTE 송신 대역에 미치는 간섭,
EIB는 대역 내(In-band) 방사 허용 간섭량,
INTMTC -to- OOB는 MTC 단말의 대역 외(Out-of-band) 방사량,
EooB는 대역 외 방사 허용 간섭량.
한편, 상기 INTLTE -to- MTC(n)는 보호 대역에서의 LTE 통신 주파수 패턴을 미리 측정한 값에 기반하여 유추할 수 있다. 참고로, 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 MTC 기지국과 LTE 기지국의 위치가 동일한 것을 가정하기 때문에, dMTC=dLTE가 된다. 따라서 <상기 수학식 1> 및 도 4에서는 표기의 편의상 dMTC=dLTE를 d로 통일하였다.
상술한 본 개시의 제2 실시예에서는, 상기 <수학식 1>에 의하여, 최대 가용 송신 전력 내에서 대역 내 규정과 대역 외 규정을 만족하며, MTC 통신에 요구되는 최소 요구 SINR을 만족하는 적어도 하나의 후보 주파수 자원 및 송신 전력을 결정할 수 있다.
세 번째 단계에서, MTC 단말(423)은, 상기 <수학식 1>에 의하여 결정된 후보 주파수 자원 및 송신 전력으로부터 최종적인 송신 주파수 자원 및 송신 전력을 결정한다. 이때, 후보 주파수 채널에서 랜덤 방식에 의하여 결정되거나, 또는 송신 전력이 최소가 되도록 하는 후보 주파수 자원 및 송신 전력을 최종적인 주파수 자원 및 송신 전력으로 결정할 수도 있다.
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따라 복수 개의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때, MTC 단말의 동작을 설명하는 도면이다.
제3 실시예는 제1 및 제2 실시예와 달리, 하나의 MTC 단말에 복수 개의 LTE 기지국이 있는 경우로서, 제3 실시예는 제1 실시예와 제2 실시예보다 더 일반적인 경우가 된다. 도 5에서는 하나의 MTC 기지국(521)과, 3개의 LTE 기지국(511, 512, 513)을 가정하였고, 하나의 MTC 단말(522)와 두 개의 LTE 단말(514, 515)이 도시되어 있다.
이러한 상황의 MTC 단말(522)의 동작에 고려되어야 할 사항은, MTC 단말(522)이 어느 LTE 기지국의 셀 커버리지 내에 위치하는지 여부이다. 이는 MTC 단말(522)의 위치에 따라 각 LTE 기지국들에 대한 간섭의 크기가 다르기 때문이다. 따라서 본 개시의 제3 실시예에서는 MTC 단말과 MTC 단말에서 가장 가까운 LTE 기지국 사이의 거리(d LTE)와, MTC 기지국(521)과 MTC 단말(522) 간의 거리(d MTC) 중 적어도 하나에 기초하여 MTC 단말(522)의 후보 주파수 및 송신 전력을 결정한다.
본 개시의 제3 실시예에 의한 MTC 기지국(521)은 다음과 같이 동작한다.
첫 번째 단계에서, MTC 단말(522)는 MTC 기지국(521)과 MTC 단말(522) 사이에서 측정된 수신 신호의 RSSI를 이용하여 경로 손실을 계산하고, 상기 경로 손실에 기초하여 MTC 기지국(521)과 MTC 단말(522) 사이의 거리(d MTC)를 추정한다. 또한, 복수 개의 LTE 기지국들(511, 512, 513)로부터의 수신 신호를 RSSI를 측정하고, 각각의 경로 손실을 계산하여, 그로부터 MTC 단말(522)에 가장 가까운 LTE 기지국(513)과 상기 MTC 단말(522) 간의 거리(dLTE)를 추정한다.
두 번째 단계에서, MTC 단말(522)은 상기 d MTC 및 d LTE 중 적어도 하나에 기초하여 신호 송신을 위한 적어도 하나의 후보 주파수 및 송신 전력을 선택한다. 이때, 후보 주파수 및 송신 전력은 하기 <수학식 2>를 이용하여 선택될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2015012999-appb-M000002
상기 <수학식 2>의 기호들은 상기 <수학식 1>에서 설명된 것과 동일하다. 다만, 아래와 같은 차이점이 있다.
후보 주파수 및 송신 전력을 선택함에 있어서, 제3 실시예의 방식과 상술한 제2 실시예의 방식의 다른 점은, MTC 통신으로 인하여 LTE 통신이 경험하는 간섭량의 기준이 다르다는 점이다. 예를 들어, MTC 단말(522)의 업링크 통신으로 인하여 가장 큰 간섭을 받게 되는 LTE 셀은 해당 MTC 단말(522)과 가장 가까운 위치에 있는 LTE 기지국(513)의 셀이다. 따라서 상기 <수학식 2>에서 INTMTC -to- NearestLTE(n)은 LTE 기지국(513)과 MTC 단말(522) 간의 거리(d LTE )에 기초하여 측정되고, 그에 따라 적어도 하나의 후보 주파수 자원 및 송신 전력이 선택된다.
세 번째 단계에서, MTC 단말(522)은, 상기 <수학식 2>에 의하여 결정된 후보 주파수 자원 및 송신 전력으로부터 최종적인 송신 주파수 자원 및 송신 전력을 결정한다. 이때, 후보 주파수 채널에서 랜덤 방식에 의하여 최종 주파수 채널 및 송신 전력이 결정되거나, 또는 송신 전력이 최소가 되도록 하는 주파수 자원 및 송신 전력을 최종적인 주파수 채널 및 송신 전력을 결정할 수도 있다.
상기 제3 실시예는 복수개의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 존재하는 상황에서, MTC 단말이 전력 제어를 수행하는 경우를 설명한 것이다. 다만, 상기 제3 실시예에서도 상기 제1 실시예와 같이, 전력 제어를 수행하지 않는 경우도 가능하다. 이 경우에 MTC 단말은 전력 제어를 수행하지 않기 때문에 상기 거리 정보(d MTC 및 d LTE 중 적어도 하나)에 기초하여 신호 송신을 위한 적어도 하나의 후보 주파수만을 선택할 것이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행하지 않을 때 MTC 단말이 송신 주파수를 선택하는 방식을 설명하는 도면이다.
상술한 것처럼, MTC 단말이 MTC 기지국에 근접하거나, 또는 셀 에지 영역과 같이 MTC 기지국에서 멀리 위치한 경우, 메인 대역으로부터 멀리 위치한 보호 대역 내의 주파수 자원을 선택한다. 반면, MTC 단말이 MTC 기지국으로부터 중간 거리 정도로 떨어진 경우, 메인 대역에 가까이 위치한 보호 대역 내의 주파수 자원을 선택한다. 도 6에서 참조 번호 601은 상술한 바에 따라 MTC 기지국으로부터 중간 거리 정도로 떨어져서 위치한 MTC 단말이 선택한 주파수 자원의 일 예를 나타내고, 참조 번호 603 또는 605는 MTC 기지국에 근접하거나 또는 멀리 떨어진 MTC 단말이 선택한 주파수 자원의 일 예를 나타낸다. 그리고 상기 601부터 605까지의 영역은 제1 실시예에 따라 MTC 통신이 간섭에 대한 대역 내 제한 및 대역 외 제한 규정을 준수하는 한도의 송신 대역을 나타낸다. 참고로, 제1 실시예에서는 전력 제어가 수행되지 않기 때문에, 각각의 업링크 송신 신호들(601, 603, 605)의 송신 전력의 크기는 동일함을 볼 수 있다.
도 7은 본 개시의 제2 실시예에 따라 하나의 LTE 기지국과 하나의 MTC 기지국이 공존하는 경우, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 때 MTC 단말이 주파수 자원 및 송신 전력을 선택하는 일 예를 설명하는 도면이다.
제1 실시예의 방식과 동일하게, 제2 실시예에서도 MTC 기지국에 근접하거나, 또는 멀리 위치한 MTC 단말은 보호 대역 내에서 메인 대역으로부터 멀리 위치한 주파수 자원을 선택하고, 반면, MTC 단말이 MTC 기지국으로부터 중간 거리 정도로 떨어진 경우, 메인 대역에 가까이 위치한 보호 대역 내의 주파수 자원을 선택함은 동일하다. 다만, 제2 실시예에서 MTC 단말은 전력 제어를 수행할 수 있기 때문에, 전력 제어를 수행하지 않는 경우에 선택되었을 주파수 자원의 위치가 아닌 다른 위치의 주파수 자원을 선택할 수 있다.
첫 번째 예는 참조 번호 701과 참조 번호 703에 도시되었다.
MTC 단말이 MTC 기지국으로부터 중간 거리에 위치하고, 전력 제어를 수행하지 않는 상태에서, MTC 단말이 메인 대역에서 근접한 위치에 있는 참조 번호 701의 주파수 자원을 선택하였을 것이라고 가정한다. 그런데 제2 실시예에서 MTC 단말은 전력 제어를 수행할 수 있으므로, 메인 대역에 더 근접한 참조 번호 703의 주파수 자원을 선택한 경우, 703 주파수 자원을 이용하여 업링크 송신을 하여도, 송신 전력을 감소시키면 MTC 단말의 업링크 신호가 LTE 통신에 미치지 간섭의 양을 최소화할 수 있다. 즉, 첫 번째 예는 전력 제어를 수행하지 않았다면 MTC 단말이 메인 대역에 최대로 근접한 위치의 주파수 자원으로 참조 번호 701을 선택할 수 있었을 것이지만, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 수 있기 때문에, 송신 전력을 감소시키면 메인 대역에 더 근접한 위치의 주파수 자원인 703을 이용하여 업링크 신호를 송신할 수 있다. 이렇게 하면, 전력 제어를 수행할 때의 MTC 송신 대역(713)이 전력 제어를 수행하지 않을 때의 MTC 송신 대역(711)보다 증가함을 볼 수 있다. 따라서 보호 대역 내에서 MTC 통신에 가용한 주파수 대역이 증가하여 보다 많은 MTC 단말을 수용할 수 있게 된다.
두 번째 예는 참조 번호 705와 참조 번호 707에 도시되었다.
MTC 단말이 MTC 기지국으로부터 근접한 거리 또는 셀 에지에 위치하고, 전력 제어를 수행하지 않는 상태를 가정하여, MTC 단말이 메인 대역에서 멀리 떨어진 위치에 있는 참조 번호 705의 주파수 자원을 선택하였을 것이라고 가정한다. 그런데 제2 실시예에서 MTC 단말은 전력 제어를 수행할 수 있으므로, 메인 대역에서 더 멀리 위치한 참조 번호 707의 주파수 자원을 선택한 경우, 상기 707 주파수 자원을 이용하여 업링크 송신을 하여도, 송신 전력을 감소시키면 MTC 단말의 업링크 신호가 보호 대역 우측 외부 대역에 미치는 간섭의 양을 최소화할 수 있다. 즉, 두 번째 예는 전력 제어를 수행하지 않았다면 MTC 단말이 메인 대역에서 최대로 멀리 떨어진 위치의 주파수 자원으로 참조 번호 705를 선택할 수 있었을 것이지만, MTC 단말이 전력 제어를 수행할 수 있기 때문에, 송신 전력을 감소시키면 메인 대역에서 더 멀리 떨어진 위치의 주파수 자원인 707을 이용하여 업링크 신호를 송신할 수 있다. 이렇게 하면, 전력 제어를 수행할 때의 MTC 송신 대역(713)이 전력 제어를 수행하지 않을 때의 MTC 송신 대역(711)보다 증가함을 볼 수 있다. 따라서 보호 대역 내에서 MTC 통신에 가용한 주파수 대역이 증가하여 보다 많은 MTC 단말을 수용할 수 있게 된다.
이하에서는 MTC 단말이 MTC단말과 LTE/MTC기지국 간의 거리 정보(dMTC, dLTE)를 획득하기 위한 방식을 설명한다.
첫 번째 방식은, MTC 통신을 위한 보호 대역 내의 자원을 통하여 송신되는 기준 신호의 RSSI를 측정하는 방식이다. MTC 기지국 및 LTE기지국은 보호 대역 내의 미리 정해진 주파수 자원을 통하여 기준 신호(Reference Signal: RS)를 송신하고, MTC 단말은 상기 기준 신호의 RSSI를 측정하여 경로 손실을 계산하고, 상기 계산된 경로 손실 값으로부터 거리 정보를 획득하는 방식이다.
두 번째 방식은, LTE 통신을 위한 메인 대역 내의 자원을 통하여 송신되는 기준 신호의 RSSI를 측정하는 방식이다. MTC 기지국 및 LTE기지국은 보호 대역 내의 미리 정해진 주파수 자원을 통하여 기준 신호(Reference Signal: RS)를 송신하고, MTC 단말은 상기 기준 신호의 RSSI를 측정하여 경로 손실을 계산하고, 상기 계산된 경로 손실 값으로부터 거리 정보를 획득하는 방식이다.
세 번째 방식은, 상기 기준 신호의 RSSI를 측정하는 방식이 아니라, GPS 정보로부터 획득하는 위치 정보를 이용하는 방식이다. MTC 단말은 자신의 GPS 정보와 인접한 MTC/LTE 기지국의 GPS 정보를 획득하고, 양자를 비교하여 MTC단말과 LTE/MTC기지국 간의 거리 정보를 획득할 수 있다.
이하에서는 상술한 실시예들에서 후보 주파수 자원 및 송신 전력이 구성되는 일 예를 설명한다.
후보 주파수 자원 및 송신 전력은 거리 정보(dLTE, dMTC)에 매핑되는 후보 주파수 자원 및 송신 전력을 미리 테이블 형태로 저장하고, 이렇게 미리 저장된 테이블에서 적어도 하나의 후보 주파수 자원 및 송신 전력을 결정할 수 있다. 또한, 후보 주파수와 송신 전력은 상호 종속되어 구성되는 것이 (후보 주파수, 송신 전력) 쌍의 형태로 구성될 수 있다. 상기 거리 정보와 후보 주파수 자원 및 송신 전력이 매핑되는 일 예로, 거리 정보 값이 a라면, 상기 a 값에 대응하는 (후보 주파수 자원, 송신 전력)은 (x, y) 또는 (l, m)으로 미리 설정될 수 있다. 즉, 하나의 거리 정보에 대응하는 (후보 주파수 자원, 송신 전력) 쌍은 복수 개가 될 수가 있다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따라 기준 신호의 RSSI 측정에 기초하여 거리 정보를 획득하는 경우, MTC 기지국/LTE 기지국과 MTC 단말 간의 신호 송수신을 설명하는 도면이다.
811단계와 813단계에서 MTC 기지국(8001)과 LTE 기지국(803)은 각각 기준 신호를 MTC 단말(805)에게 송신한다. 여기서 기준 신호가 송신되는 주파수 자원은, 상술한 것처럼 메인 대역 또는 보호 대역 내의 미리 정해진 주파수 자원이 될 수 있다.
815단계에서 MTC 단말(805)은 상기 기준 신호를 수신하고, MTC 기지국(801) 및/또는 LTE 기지국(803)으로부터의 RSSI를 측정하고, 그로부터 경로 손실을 계산하고, 계산된 경로 손실로부터 MTC 기지국(801)과 MTC 단말(805) 사이의 거리(d MTC) 및/또는 MTC 단말(805)과 MTC 단말(805)에서 가장 가까운 LTE 기지국 사이의 거리(d LTE)를 추정한다. 다만, 상술한 것처럼 상기 거리 정보들은 GPS 정보에 의해서도 획득할 수 있다.
817단계에서 MTC 단말(805)은 상술한 실시예들에서 설명된 방식에 따라 보호 대역 내의 적어도 하나의 후보 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정한다. 즉, 전력 제어를 수행한다면, 상기 <수학식 1> 또는 <수학식 2>를 이용하여 후보 주파수 자원 및 송신 전력을 결정하고, 전력 제어를 수행하지 않는다면, 후보 주파수 자원만을 결정한다.
819단계에서 MTC 단말(805)은 상기 결정된 후보 주파수 자원 및/또는 송신 전력으로부터 최종적인 송신 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정한다.
821단계에서 MTC 단말(805)은 최종 결정된 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 적용하여, 업링크 송신을 수행한다. 823단계에서 MTC 기지국(801)은 상기 업링크 송신에 대한 ACK/NACK 신호를 MTC 단말(805)에게 송신한다.
이후, 825단계와 827단계에서 MTC 기지국(8001)과 LTE 기지국(803)은 다음 기준 신호 송신 주기에 따라 각각 기준 신호를 MTC 단말(805)에게 송신하고, 상술한 815 단계 내지 823단계가 반복된다.
상술한 도 8은 MTC 시스템에서 기지국 스케줄링이 적용되지 않고, MTC 단말들이 랜덤 액세스를 통하여 액세스하는 것을 가정한 것이다. 이와는 다른 실시예로, MTC 시스템에서 기지국 스케줄링이 적용될 수도 있다. 이하에서는 MTC 시스템에서 기지국 스케줄링이 적용되는 경우의 동작을 설명한다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따라 기지국 스케줄링이 수행되는 경우, MTC 기지국과 MTC 단말 간의 신호 송수신을 설명하는 도면이다.
911단계 및 913단계에서 MTC 단말 1(903) 및 MTC 단말 2(905)는 자신들의 위치 정보 또는 기지국들과의 거리 정보를 송신한다. 즉, MTC 단말 1(903) 및 MTC 단말 2(905)는 자신들의 위치 정보(GPS 정보)를 MTC 기지국(901) 송신할 수 있다. 또는 도 8에서 설명된 것처럼 기지국들로부터 수신한 기준 신호의 RSSI를 측정하고, 그에 기초하여 경로 손실을 계산하고, 상기 경로 손실을 이용하여 추정된 LTE 기지국(미도시됨) 및/또는 MTC 기지국(901) 간의 거리 정보를 MTC 기지국(901)에게 송신한다.
MTC 기지국(901)은 상기 위치 정보 또는 거리 정보에 기초하여 각 MTC 단말들(903, 905)의 업링크 송신을 위한 송신 주파수 자원 및/또는 송신 전력을 결정한다. 즉, 기지국 스케줄링을 수행한다.
이후, 917 단계 및 919단계에서 상기 기지국 스케줄링을 결과에 따라 스케줄링된 업링크 송신 자원 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 각 MTC 단말들(903, 905)에게 송신한다. 이렇게 하여 업링크 송신 자원 및/또는 업링크 송신 전력의 정보가 각 단말들에게 전달된다.
상기 스케줄링 과정에서 MTC 단말 2(905)에게 스케줄링된 것으로 가정할 때, 921단계에서 MTC 단말 2(905)는 스케줄링 정보에 기초하여 업링크 송신 자원을 통하여 업링크 송신을 수행한다. 923단계에서 MTC 기지국(901)은 상기 업링크 송신에 대한 ACK/NACK을 MTC 단말 2(905)에게 송신한다.
이후의 925단계 및 927단계는 미리 설정된 위치 정보 또는 거리 정보의 피드백 송신 주기에 따라 911단계 및 913 단계 이후의 동작들이 반복된다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 MTC 단말 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
MTC 단말은 송수신부(1001)와 제어부(1003)를 포함한다.
제어부(1003)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 단말의 전반적인 동작들을 수행한다. 일 예로, MTC 기지국 또는 LTE 기지국들로부터 기준 신호를 송수신부(1001)을 통하여 수신하여, 각 기지국들과의 거리 값을 결정하고, 업링크 송신을 위한 주파수 자원 및/또는 송신 전력 값을 결정하고, 결정된 주파수 자원 및/또는 송신 전력 값을 이용하여 업링크 송신을 송수신부(1001)를 통하여 수행한다. 이에 대한 상세한 동작은 앞서 설명되었으므로 생략한다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 기지국 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
기지국은 송수신부(1101)와 제어부(1103)를 포함한다. 상기 기지국은 MTC 기지국 또는 LTE 기지국일 수 있다. 제어부(803)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 기지국의 전반적인 동작들을 수행한다. 즉, 단말에게 기준 신호를 송신한다. 기지국이 MTC 기지국일 경우 제어부(1103)은 송수신부(1101)를 통하여 업링크 신호를 수신한다. 또한, 기지국은 앞서 도 9에서 설명된 기지국 스케줄링에 의한 동작을 수행할 수도 있다. 기타 기지국의 상세한 동작은 앞서 설명된 바와 같다.
본 개시의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(Read-Only Memory: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(Random-Access Memory: RAM)와, CD-ROM들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(상기 인터넷을 통한 데이터 송신과 같은)을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 개시를 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 개시가 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 개시의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 개시는 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 개시는 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 컨텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형할 수 있음은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법에 있어서,
    제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국과 제1 통신 시스템을 지원하는 단말 사이의 제1 거리 값과, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 단말 사이의 제2 거리 값 중 적어도 하나를 획득하는 과정과,
    상기 획득된 상기 제1 거리 값과 상기 제2 거리 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원을 결정하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주파수 자원을 결정하는 과정은,
    상기 단말과 상기 제1 기지국과의 거리가 소정 값 이내로 근접한 위치이거나, 또는 상기 단말이 상기 제1 기지국의 에지 영역에 위치하면, 상기 단말은 상기 제2 통신 시스템에서 사용 중인 주파수 자원에 이웃한 주파수 자원들 중 가장 근접한 주파수 자원을 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주파수 자원을 결정하는 과정은,
    상기 단말과 상기 제1 기지국과의 거리가 제1 기준 값 이상이고 제2 기준 값 이하인 중간 영역에 위치하면, 상기 단말은 상기 제2 통신 시스템에서 사용 중인 주파수 자원에 이웃한 주파수 자원들 중 가장 근접하지 않은 주파수 자원들 중 하나를 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 거리 값과 상기 제2 거리 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말의 업링크 신호 송신을 위한 송신 전력을 결정하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 시스템은 MTC 통신 시스템이고, 상기 제2 통신 시스템은 LTE 통신 시스템이고, 상기 단말은 MTC 단말이고, 상기 주파수 자원은 상기 LTE 통신 시스템에서 사용 중인 주파수 자원과 이웃한 주파수 자원임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 주파수 자원과 상기 송신 전력은,
    상기 제1 거리 값과 상기 제2 거리 값에 대응하여 미리 저장된 주파수 자원 및 송신 전력 값의 정보를 포함하는 미리 저장된 테이블에 따라 결정됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 주파수 자원 및 상기 송신 전력의 값은 하기 <수학식>에 의하여 결정됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
    <수학식>
    Figure PCTKR2015012999-appb-I000001
    여기서,
    n은 제2 통신 시스템의 보호 대역 내 n번째 가능한 주파수 축 상의 채널,
    PTX,MTC(n)은 상기 n번째 주파수 자원에서 MTC 단말이 송신 시 사용하는 송신 전력,
    Pmax,MTC 는 상기 MTC 단말의 최대 가능 송신 전력,
    SINRMTC(n)는 상기 MTC 단말이 상기 n번째 주파수 자원을 사용할 경우의 SINR,
    SINRreq,MTC는 MTC 업링크 통신에 요구되는 최소 요구 SINR,
    PLMTC(d)는 상기 MTC 기지국과 MTC단말 사이의 경로 손실,
    INTLTE-to-MTC(n)는 상기 LTE 통신으로부터 MTC 단말이 경험하는 간섭,
    N0는 잡음 전력,
    INTMTC -to- LTE(n)는 상기 MTC 단말의 업링크 통신으로부터 인접한 LTE 송신 대역에 미치는 간섭,
    EIB는 대역 내(In-band) 방사 허용 간섭량,
    INTMTC-to-OOB는 상기 MTC 단말의 대역 외(Out-of-band) 방사량,
    EooB는 대역 외 방사 허용 간섭 량.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 거리 값 및 상기 제2 거리 값은,
    상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국이 상기 제2 통신 시스템의 보호 대역의 소정 자원을 통하여 송신하는 기준 신호를 이용하여 측정되거나,
    상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국이 상기 제2 통신 시스템의 통신에 사용되는 메인 대역의 소정 자원을 통하여 송신하는 기준 신호를 이용하여 측정되거나,
    상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국의 위성 항법 장치 정보를 수신하여 측정됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방법은 상기 단말 또는 상기 제2 기지국에 의하여 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 방법.
  10. 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 장치에 있어서,
    제1 통신 시스템을 지원하는 제1 기지국과 제1 통신 시스템을 지원하는 단말 사이의 제1 거리 값과, 제2 통신 시스템을 지원하는 제2 기지국과 상기 단말 사이의 제2 거리 값 중 적어도 하나를 획득하는 송수신부와,
    상기 획득된 상기 제1 거리 값과 상기 제2 거리 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말의 업링크 신호 송신을 위한 주파수 자원을 결정하는 제어부를 포함하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제2항 내지 제8항의 방법을 수행하도록 구성됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 업링크 송신 자원을 결정하는 장치.
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