WO2016122274A1 - 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 방법 및 장치 - Google Patents

비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2016122274A1
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timing
terminal
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문정민
박승훈
류선희
정정수
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삼성전자 주식회사
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    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for a communication device to perform communication in a wireless communication system using an unlicensed band.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a after 4G network communication system or a post LTE system.
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • 5G communication system has evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network , Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points, and received interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points
  • received interference cancellation The development of such technology is being done.
  • FQAM hybrid FSK and QAM modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC advanced access bank filter bank multi carrier
  • NOMA NOMA Non-orthogonal multiple access and sparse code multiple access
  • This transmission regulation uses several methods to mitigate signal interference between devices. For example, limiting the transmit power so that the received power at a certain distance does not exceed a certain value, hopping the location of resources in the time or frequency domain, using only a certain resource among all resources, or from another device. There is a method of first receiving a signal of, and limiting the transmission to be possible when the received power of the signal is smaller than a specific value.
  • the frequency band typically used is an unlicensed band called "License-exempt" or "Unlicensed” band.
  • the 5 GHz unlicensed band will be described as an example, but the following description may be applied to other frequency bands based on similar shared regulations.
  • a communication device using an unlicensed band in a communication system may be classified into, for example, a frame based equipment (FBE) or a load based equipment (LBE). Each communication device satisfies the following regulations.
  • FBE frame based equipment
  • LBE load based equipment
  • CCA Clear Channel Assessment
  • the CCA may be understood as an operation of determining whether another communication device currently uses an unlicensed band by measuring the magnitude of interference before the communication device performs transmission. As a result of the measurement, the FBE does not perform transmission when the magnitude of the interference is greater than or equal to a predetermined value, and performs transmission when the magnitude of the interference is less than a predetermined value.
  • 1A is a diagram illustrating an example of CCA operation of an FBE in an unlicensed band.
  • an FBE may occupy an unlicensed band for a time 103 of at least 1 ms to a maximum of 10 ms after performing CCA 101 once and then for at least 5% of its occupancy time 103. Should take a break without performing the transfer. This is called an idle section 105. If the CCA of the FBE determines that another communication device is currently using an unlicensed band, the FBE may perform the CCA 109 again after the fixed frame period 107 passes.
  • the CC performs at least 20 us before the LBE performs transmission. That is, in the FBE and LBE schemes, the CCA determines whether another communication device is currently using an unlicensed band before performing the transmission.
  • 1B is a diagram illustrating an example of CCA operation of an LBE in an unlicensed band.
  • the ECCA 113 is composed of, for example, N CCAs 115, where N is a randomly selected value between [1, q] and q is a given value. If the LBE determines that there is no other communication device currently using the unlicensed band as a result of performing the ECCA 113, it performs transmission. At this time, the time 117 that the LBE can occupy the unlicensed band is at most (13/32) * q ms, and then performs ECCA again to have an idle interval 119 during that time.
  • FBE and LBE each have the following advantages and disadvantages: First, in terms of probability of occupying the unlicensed band, LBE will perform better than FBE. The reason is that the FBE cannot perform CCA again during a fixed frame period if the CCA fails once, but the LBE performs an ECCA, or N additional CCAs, after the CCA fails to occupy the unlicensed band. Because it can be done. Next, FBE is simpler than LBE in terms of scheduling, for example, transmission of a physical downlink control channel (PDCCH) in an LTE system. The FBE may use an unlicensed band based on a subframe boundary (ie, PDCCH transmission time).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the LBE randomly selects N, which is the number of CCAs performed by the ECCA, cannot match the subframe boundary with the start point of the use of the unlicensed band. Accordingly, in the case of the LBE, as shown in the example of FIG. 42, a part of the first subframe Subframe0 may be reserved (4201) and PDCCH and data transmission may be performed from the second subframe (Subframe1) 4203. FBE also does less damage to nearby Wi-Fi than the LBE, which shares an unlicensed band. In general, LBEs are more likely to occupy unlicensed bands than FBEs because Wi-Fi can be deprived of more opportunities to occupy unlicensed bands.
  • the structures considered for using the unlicensed band in cellular systems are largely classified into CA (Carrier Aggregation) and DC (Dual Connectivity).
  • the CA structure allows the PCell (Primary Cell) to operate in the licensed band and to operate one or more SCells in the unlicensed band.
  • the CAell provides initial access, random access, channel quality report, and ACK / NACK report for the main control procedure.
  • a PSCell (PUCCH SCell) having a PUCCH is set to an unlicensed band separately from the PCell, and the PSCell may perform initial access, random access, channel quality report, and ACK / NACK report for a main control procedure.
  • the PCell may be replaced with an SCell in which a resource is set to a channel other than the PSCell or the PUCCH.
  • the terminal measures a reference signal of the base station and reports the signal quality to the base station.
  • a reference signal of a base station is a common / cell-specific reference signal (CRS) commonly given to all terminals in the region of the base station, a dedicated reference signal (DRS) and a channel state information-reference signal (CSI-RS) given only to a specific terminal. Etc. can be used.
  • the terminal may be controlled by the base station to report the channel quality to the base station periodically or aperiodically as a channel quality indicator (CQI).
  • CQI channel quality indicator
  • the terminal uses an uplink control channel for periodic reporting and uses an uplink data channel for aperiodic reporting.
  • the base station performs a scheduling process for determining to which terminal to allocate a physical channel resource block based on the CQI reported by the terminal and informs the terminal-specific allocation information according to the result.
  • the allocation information is known as a control signal scrambled with a Cell-Radio Network Temporary Identity (C-RNTI) or M-RNTI (Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) -RNTI) through a PDCCH, and receives the allocation information.
  • C-RNTI Cell-Radio Network Temporary Identity
  • M-RNTI Multimedia Broadcast Multicast Service
  • the UE receives a physical channel resource block allocated in a downlink shared channel (PDSCH) indicated by a control signal.
  • PDSCH downlink shared channel
  • the base station measures the reference signal of the terminal to know the signal quality.
  • the base station may use a SRS (Sounding Reference Signal) that is periodically assigned to a specific terminal (2 ⁇ 320ms).
  • SRS Sounding Reference Signal
  • a DMRS DeModulation Reference Signal
  • the base station performs a scheduling process of determining which terminal to allocate a physical channel resource block to based on the CQI obtained by measuring the reference signal transmitted by the terminal, and informs the terminal-specific allocation information according to the result.
  • the allocation information is known as a control signal scrambled by the C-RNTI or the M-RNTI of the terminal through the PDCCH, and the terminal receiving the allocation information is allocated in a physical uplink shared channel (PUSCH) indicated by the control signal.
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • the base station takes more than a certain delay time due to signal transmission and reception and processing required to complete channel measurement and link adaptation with the terminal. For example, referring to the operation in the downlink, as shown in the example of FIG. 21, the UE measures the reference signal 2101 transmitted by the base station every downlink subframe, and the CQI 2103 is allocated to every uplink subframe. Two subframes are required to report to a physical uplink control channel (PUCCH). One subframe is required for the base station to perform channel estimation 2105, and 1 to k subframes 2107 depending on the implementation for scheduling to determine a resource allocation and a modulation & coding scheme index (MCS) index. ) Is required. Therefore, the minimum possible CQI feedback delay requires 4 ms.
  • MCS modulation & coding scheme index
  • the minimum period of the periodic CQI reporting resource is two subframes, a delay of one subframe occurs more than that of the downlink, requiring 5 ms.
  • the LTE system may provide a minimum CQI feedback delay when measuring a periodic reference signal.
  • the following three problems occur in applying the existing link adaptation scheme in a shared band such as an unlicensed band requiring rules for coexistence between different communication systems.
  • the first problem is the inaccuracy of periodic reference signal measurements. Due to List Before Talk (LBT) regulation, the base station is not guaranteed to transmit the periodic reference signal, or even if there is no regulation problem, there is a possibility that the measurement amount of the periodic reference signal fluctuates significantly.
  • the UE periodically performs measurement at the allocated reference signal resource location. If the base station does not succeed in the LBT, the UE cancels the measurement if the UE does not know this fact or the measurement is performed on the signal resource for which the reference signal is not actually transmitted. Will be done. For example, in certain regions, such as Europe, short control signals (SCS) are exempted from using LBT, even if there is an LBT regulation.
  • SCS short control signals
  • the condition of the SCS should be designed to transmit from the point of view of the transmitting device, for example, occupying only 5% of the resource within 50 ms. Even if the periodic reference signal transmission is possible, the terminal may experience discontinuous interference from an adjacent WiFi AP / terminal or an asynchronous cell base station or an LTE terminal belonging to an asynchronous cell.
  • the cause of discontinuous interference arises from CCA or hidden nodes. For example, if a device has a threshold set for a CCA, when an interference signal from another base station is received, a terminal that has received an interference signal at a power higher than the CCA threshold cannot transmit.
  • the second problem is discontinuous use of radio resources. For example, it may be a case of measuring an aperiodic reference signal. That is, a problem may occur even if the base station measures the reference signal transmitted in a subframe in which data is transmitted after LBT success due to a problem of measuring the periodic reference signal. Since the success or failure of the LBT is random, the channel measured at the time of the last successful LBT and the channel at the time of the successful LBT are likely to be different. Only when one terminal is continuously allocated a plurality of subframes, the base station may schedule based on the channel quality measured in the previous subframe, but as described above, a delay of at least 4 ms may occur.
  • the base station can minimize the number of physical resource blocks (PRBs) allocated to one UE in one subframe for continuous subframe allocation.
  • PRBs physical resource blocks
  • the base station since the base station uses DRS (Dedicated RS) or DMRS (DeModulation RS, uplink) included in the allocated data resource, the base station cannot know the quality of resources other than the PRB allocated in the first subframe. exist. That is, since the channel quality cannot be compared with respect to several frequency PRBs, frequency selective scheduling is not possible using only an uplink signal.
  • the third problem is a delay in reporting the CQI, which may cause a delay for reporting the CQI, which may make it difficult to accurately measure the channel. This may occur when data is to be transmitted in the downlink.
  • the terminal measuring the reference signal transmitted by the base station attempts to report on the uplink resource allocated by the base station, each time the CCA fails in the case of the FBE method A delay may occur by one CCA period (for example, one subframe).
  • a problem arises in that a plurality of terminals in a service area of a base station compete with each other, and thus are not preferred in the uplink.
  • the present invention provides an efficient communication method and apparatus in a wireless communication system using an unlicensed band.
  • the present invention also provides a method and apparatus for efficiently controlling CCA timing in a wireless communication system using an unlicensed band.
  • the present invention also provides a method and apparatus for providing fairness in a wireless communication system using an unlicensed band.
  • the present invention also provides an efficient channel quality reporting method, a link adaptation method, and an apparatus therefor in a wireless communication system sharing resources in a shared band such as an unlicensed band in an FBE or LBE manner.
  • a method of controlling a CCA timing by a base station includes: determining whether to change the CCA timing by comparing a successive or failed number of CCAs with a predetermined threshold; And when the change of the CCA timing is determined, randomizing the CCA timing.
  • a base station for controlling CCA timing includes a transceiver for transmitting and receiving data, and comparing the success or failure times of the CCA with a predetermined threshold to determine the CCA timing. And a controller for determining whether to change or not and for randomizing the CCA timing when the change of the CCA timing is determined.
  • a method for providing fairness by a base station includes: a basic TDD sub when the channel occupied or unoccupied state in the unlicensed band lasts for a predetermined number of UL intervals. And applying a cyclic shift in a subframe unit to a frame configuration, and performing a CCA using the cyclically shifted TDD subframe configuration.
  • a base station providing fairness in a wireless communication system using an unlicensed band
  • a transceiver for transmitting and receiving data, and the channel occupancy or non-occupancy state in the unlicensed band lasts for a predetermined number of UL intervals If so, it includes a controller for applying a cyclic shift of the subframe unit to the basic TDD subframe configuration, and performing the CCA using the cyclically shifted TDD subframe configuration.
  • FIG. 1A illustrates an example of CCA operation of an FBE in an unlicensed band
  • 1B illustrates an example of CCA operation of an LBE in an unlicensed band
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a case where synchronization between a plurality of base stations does not match in the same unlicensed band
  • 3A and 3B are diagrams for explaining a case in which CCA fails continuously in an FBE-based LAA-LTE;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first base station and a second base station in an unlicensed band
  • FIG. 5 is a diagram for describing a method of randomizing CCA timing at a subframe level according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram for describing a method of randomizing CCA timing at a symbol level according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view for explaining a method of searching for CCA timing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a method of randomizing the on / off period of the CCA according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9A illustrates a TDD frame structure for a downlink (DL) section and an uplink (UL) section in a TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9B illustrates DL and UL transmission in a frame structure of TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention
  • 10 is a diagram for explaining a case where synchronization between a plurality of base stations is identical in the same unlicensed band
  • FIG. 11 illustrates a case in which synchronization is not matched between base stations in a TDD-based LAA-LTE.
  • 12A and 12B illustrate a method of circular shifting a subframe configuration of a TDD in subframe units according to an embodiment of the present invention
  • 13 to 16 illustrate a method for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention
  • 17 is a flowchart illustrating a method of a base station for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention
  • 20 is a view for explaining a method for providing fairness while maintaining a basic TDD subframe configuration in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention
  • 21 is a view for explaining a CSI feedback delay in a wireless communication system
  • 22a illustrates a general TDD DL / UL frame structure in an LTE system
  • 22b illustrates a preferred TDD DL / UL frame structure in a shared band such as an unlicensed band
  • 23 to 27 illustrate various examples of an LAB DL operation of an FBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention
  • 28 to 31 are diagrams illustrating various examples of LAA DL operation of an LBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • 32 and 33 illustrate another example of a simplified FBE scheme and an LBE scheme according to an embodiment of the present invention
  • 34 is a diagram illustrating a downlink scheduling operation of an existing LTE standard based on aperiodic reporting
  • 35 to 38 illustrate various examples of a downlink scheduling operation based on delay allocation according to an embodiment of the present invention
  • 39 to 41 illustrate various examples of a frame structure in which a base station can dynamically select an FBE method and an LBE method according to an embodiment of the present invention
  • 43 to 45 are diagrams showing examples of a notification signal for notifying of LBT success / failure in an uplink / downlink according to an embodiment of the present invention.
  • 46 is a block diagram showing a configuration of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station is a subject that communicates with a terminal and may also be referred to as a BS, a base transceiver station (BTS), a NodeB (NB), an eNodB (eNB), an access point (AP), or the like.
  • Heterogenous network consisting of the primary base station and the secondary base station is the main background of the present invention, the primary base station may be referred to as Macro BS, PCell (Primary Cell), etc., the secondary base station is Small BS, SCell (Secondary Cell), etc. It may be referred to as.
  • a user equipment (UE) is an entity that communicates with a base station, and may be referred to as a UE, a device, a mobile station (MS), a mobile equipment (ME), a terminal, or the like. .
  • the terminal may communicate with the PCell for traffic-sensitive traffic such as transmission and reception of main system information, control signals, and voice, and traffic with an instantaneous amount of traffic such as data, for communication with the SCell.
  • traffic-sensitive traffic such as transmission and reception of main system information, control signals, and voice
  • traffic with an instantaneous amount of traffic such as data
  • SCell is set to a shared band.
  • LAA LTE License-assisted Access
  • a terminal additionally using the same shared band as the unlicensed band in addition to the existing licensed band will be referred to as a LAA terminal, and a terminal using only the existing licensed band will be referred to as an LTE terminal.
  • LAA base station in addition to the existing licensed band, the base station will be referred to as the LAA base station by sharing the same shared band as the unlicensed band, and the base station using only the existing licensed band as the LTE base station.
  • LAA-LTE Licensed-Assisted Access Using LTE
  • embodiments of the present invention will be described using an LTE system as an example, but the present invention can be applied to other communication systems supporting communication in an unlicensed band.
  • An embodiment of the present invention proposes a technique for improving the performance and fairness of the LAA-LTE.
  • LAA-LTE operates based on FBE. If a plurality of base stations installed by a specific operator use the same unlicensed band, the operator may synchronize synchronization between the base stations.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a case where synchronization between a plurality of base stations is identical in the same unlicensed band.
  • base station 1 1001 and base station 2 1003 attempt CCA at the same time, whether CCA success or failure of base station 1 1001 does not affect CCA success or failure of base station 2 1003. .
  • independent CCA can be performed for each base station, and frequency reuse is performed when multiple base stations succeed in CCA at the same time. 1) may be achieved to improve the spectral efficiency of the LAA-LTE.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a case where synchronization between a plurality of base stations does not match in the same unlicensed band.
  • the base station 1 201 may continuously perform the CCA before the base station 2 203. Therefore, if base station 1 201 succeeds in CCA, base station 2 203 will fail CCA because base station 1 201 determines to occupy an unlicensed band, and this may occur due to the nature of the FBE scheme. have. Therefore, there is a need for a method that can solve this problem when the synchronization between the base stations in the FBE-based LAA-LTE does not match. This solution can be equally applied even when a plurality of base stations installed by one operator operate with different synchronizations.
  • 3A and 3B are diagrams for explaining a case in which CCA fails continuously in an FBE-based LAA-LTE.
  • the FBE executes the CCA at a fixed time period, that is, at a fixed frame period, whereas the LBE may perform the CCA at any time while complying with the idle time rule (ie, maintaining idle state for the extended CCA execution time).
  • the LBE-based Wi-Fi base stations 301 and 311 which are relatively unrestricted at the time of performing the CCA, occupy the unlicensed band at every CCA execution time of the FBE-based LAA-LTE base stations 303 and 313. If so, the FBE-based LAA-LTE base stations 303 and 313 will continue to fail CCA.
  • an embodiment of the present invention proposes the following technique.
  • the proposed technique is based on randomization (randomization) of the CCA execution time according to a specific condition in the FBE-based LAA-LTE system.
  • the conditions for changing the CCA execution time may be subdivided according to the following (a), (b) and (c).
  • a base station that succeeds CCA more than a predetermined number of times or successes CCA more than a predetermined number of times is called a first base station
  • a base station that fails CCA more than a predetermined number of times or fails CCA more than a predetermined number of times is called a second base station.
  • the first base station may be called various names such as occupying base station, Aggressor base station.
  • the second base station may be called various names such as non-occupied base station and Victim base station.
  • Target base station all base stations or the first base station or the second base station
  • Scheme 1- (a) is a method in which all base stations, the first base station, or the second base station randomize the CCA timing at specific time intervals.
  • each base station randomizes the CCA timing at fixed time intervals or at arbitrary time intervals.
  • a predetermined ratio (X%) for the CCA attempt for a predetermined time T Randomize CCA timing.
  • scheme 1- (a) when scheme 1- (a) is applied to a second base station, which is a non-occupied base station, the base station may fail CCA for K consecutive times or the ratio of CCA failures to the CCA attempts for a predetermined time T may be greater than a predetermined ratio (X%). Randomize the CCA timing.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first base station and a second base station in an unlicensed band.
  • the FBE-based LAA-LTE base station performs CCA every fixed time, that is, every fixed frame period. Therefore, when base stations having different synchronizations operate in the same unlicensed band, a situation occurs in which one base station continuously performs CCA before another base station.
  • the base station having a relatively quick CCA that is, the first base station 401 may continuously occupy an unlicensed band
  • the base station having a relatively late CCA that is, the second base station 402.
  • a number of CCA timing randomization techniques proposed in the embodiments of the present invention are required.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a method of randomizing CCA timing at a subframe level according to an embodiment of the present invention.
  • the FBE-based LAA-LTE base station having a fixed frame period of 10 ms and performing CCA in a first (or first to nth) symbol of subframe 0. If the FBE-based LAA-LTE base station performs CCA at a given time point and satisfies the execution time condition according to the scheme 1- (a) (CCA timing adjustment), the FBE-based LAA-LTE base station is a random number. Select. If the randomly selected number is 3, as shown in the example of FIG. 5A, the FBE-based LAA-LTE base station does not perform CCA and transmission during the current fixed frame period, but does not perform subframe 3 (511) of the next fixed frame period.
  • the FBE-based LAA-LTE base station sets a new frame 513 for a fixed frame period starting from subframe 511 and performs CCA every three subframes. That is, the example of FIG. 5A illustrates a method of updating a frame for performing CCA based on a randomly selected number.
  • the FBE-based LAA-LTE base station performs a CCA at a given time point and selects a random number if it is subject to the scheme 1- (a) and satisfies the execution time condition accordingly. If the randomly selected number is 3, the FBE-based LAA-LTE base station performs CCA in the first symbol of subframe 501 of the next fixed frame period without performing CCA and transmission during the current fixed frame period and the CCA. Transfer is performed according to the result.
  • the FBE-based LAA-LTE base station returns to the original fixed frame period and performs CCA every 0 subframes (503). That is, the example of FIG. 5 (b) is a method of creating a temporary frame based on a randomly selected number and returning to the original frame after attempting CCA and transmission.
  • the specific base station becomes the first base station that is still occupied base station and monopolizes the unlicensed band, or the specific base station becomes the second base station which is not occupied base station and is unlicensed band.
  • the conventional problem of not occupying for a long time can be solved. The reason is that there may be instantaneous first and second base stations, but if the CCA timing continues to change at fixed or random times, the occupancy state of those base stations may change.
  • the scheme 1- (a) is applied to the first base station, the first base station can be interpreted as yielding possession to the second base station.
  • the scheme 1- (a) is applied to the second base station, the second base station can be interpreted as yielding possession to the first base station.
  • Target base station all base stations or the first base station or the second base station
  • Scheme 1- (b) is almost identical to the scheme 1- (a). However, Scheme 1- (b) indicates a symbol rather than a subframe at which the base station randomly selects the CCA in the next fixed frame period.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a method of randomizing CCA timing at a symbol level according to an embodiment of the present invention.
  • Scheme 1- (b) is needed is as follows. If it is assumed that the synchronization error between the first base station 603 and the second base station 601 is smaller than one subframe, even if only the symbol for performing the CCA is changed in the same subframe, the current first base station 603 and the first base station 603 and the second base station 601 are smaller than one subframe. 2 The posterior relationship with respect to the CCA execution time of the base station 601 may be changed. In this case, the problem of FBE method can be solved by changing the symbol to perform CCA while fixing the subframe to perform CCA.
  • Target base station second base station
  • Scheme 2 is a method similar to schemes 1- (a) and schemes 1- (b) described above, but specialized for a second base station that is a non-occupied base station.
  • the base station selected a random number to select a new CCA timing. This can probabilistically change the roles of the first base station and the second base station, but does not necessarily guarantee that the roles will change. Therefore, scheme 2 proposes a method in which the second base station searches for and selects a CCA timing that is in a clear state so that the second base station can occupy an unlicensed band if possible.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a method of searching for CCA timing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A illustrates an example of a CCA timing searching method in which a frame update is not performed
  • FIG. 7B illustrates an example of a CCA timing searching method in which a frame update is performed.
  • a fixed frame period is 10 ms and an FBE-based LAA-LTE base station performs CCA in subframe # 0. If the FBE-based LAA-LTE base station performs CCA at a given time point and satisfies the above-described scheme 1 and the execution time condition according thereto (i.e., failing CC times consecutively as the second base station or determined for T time) When the CCA fails over (X%) (CCA timing adjustment), the second base station performs the CCA in subframe 0 of the next fixed frame period without performing CCA and transmission during the current fixed frame period.
  • the second base station transmits the CCA every subframe. Search for the appropriate CCA timing as the second base station detects the appropriate CCA timing (i.e. CCA opportunity for clear channel detection) for the L fixed frame periods. If you do not, the second base station can keep a current CCA time or to perform other operations, such as operations to change the operating frequency.
  • FIG. 7B illustrates an example in which the second base station updates an appropriate frame period from a corresponding subframe to a new frame 713 after detecting a suitable CCA timing 711.
  • FIG. 7A illustrates an example in which the second base station detects an appropriate CCA timing 701 and then returns to the original fixed frame period without maintaining it.
  • Target base station all base stations or the first base station or the second base station
  • Scheme 3 is a method of applying ON / OFF of CCA in fixed frame period and randomizing the length of ON period and OFF period. According to this method, in the ON period, CCA is performed at a predetermined subframe and symbol every fixed frame period, and CCA is not performed in the OFF period. Therefore, since the interval between two CCAs is the length of a fixed frame period or an OFF period, and the length of the ON / OFF period is random, in a FBE-based LAA-LTE system, monopolizing the unlicensed band because the CCA timing of a specific base station is fast. You can solve the problem.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a method of randomizing an on / off period of a CCA according to an embodiment of the present invention.
  • M which is a parameter for determining the length of the ON period
  • N which is a parameter for determining the length of the OFF period
  • the TDD frame structure for the downlink (DL) section and the uplink (UL) section is shown in Table 2 below.
  • FIG. 9A illustrates a TDD frame structure for a downlink (DL) section and an uplink (UL) section in TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • the base station operates on an LBE basis in a DL period from a base station to a terminal and operates on an FBE basis in an UL period from a terminal to a base station.
  • a part of the first subframe Subframe0 may be reserved in step 901 and PDCCH and data transmission may be performed from the second subframe Subframe1.
  • a special subframe including a guard period exists between the DL period and the UL period.
  • FIG. 9B illustrates DL and UL transmission in a frame structure of TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B (a) shows DL transmission from a base station perspective
  • FIG. 9B (b) shows UL transmission from a terminal perspective.
  • a fair competition can be performed between base stations.
  • independent CCA can be performed for each base station and a plurality of base stations can be used.
  • frequency reuse rate 1 can be achieved to improve the spectral efficiency of LAA-LTE.
  • a base station that selects a small random number when performing ECCA may occupy the channel, and in the UL period, frequency reuse rate 1 may be achieved.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a case in which synchronization is not matched between base stations in a TDD-based LAA-LTE.
  • the problem occurs because two base stations 1101 and 1103 have different subframe synchronization.
  • the specific base station 1103 when the CCA execution time of each of the base stations 1101 and 1103 is fixed, the specific base station 1103 always performs the CCA first. This may be considered unfair because the specific base station 1103 has a priority in terms of channel occupation.
  • Embodiments of the present invention propose methods for solving the unfair problem as in the example of FIG.
  • FIG. 13 illustrates a method for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 it is assumed that two base stations 1301 and 1303 have different subframe synchronization.
  • the method of FIG. 13 is to shift the TDD subframe configuration in units of subframes.
  • the base station 1301 which does not continue to occupy the channel, moves one or n DL subframes to the back (1305). This has the same effect as pulling the UL subframe forward 1307, so some unfairness can be resolved.
  • reference numeral 1201 indicates that a base station that does not occupy a channel circularly shifts one DL subframe to the rear (in the direction of an arrow).
  • the shifted TDD subframe configuration is the same as the reference number 1211.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 it is assumed that two base stations 1401 and 1403 have different subframe synchronization.
  • the method of FIG. 14 is another example of shifting a TDD subframe configuration in units of subframes. Subsequently, the base station 1403 which occupies the channel shifts one or n DL subframes backward (1405). This has the same effect as shifting the UL subframe back (1407), so that some unfairness can be eliminated.
  • reference numeral 1203 indicates that a base station occupying a channel circular shifts one UL subframe to the front (in the arrow direction). As a result, the shifted TDD subframe configuration is the same as that of the reference number 1213.
  • FIG. 15 illustrates a method for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 it is assumed that two base stations 1501 and 1503 have different subframe synchronization.
  • the base station 1503 that continues to occupy the channel replaces one UL subframe with an additional special subframe 1505 while maintaining the TDD configuration (number and location of DL and UL subframes).
  • This may be understood as an operation in which a base station 1503 that has continued to occupy a channel yields a channel occupancy opportunity for the base station 1501 that has not been able to continue to occupy the channel due to itself.
  • a basic special subframe is shown as "S”
  • an additional special subframe is shown as "S *”.
  • FIG. 16 illustrates a method for providing fairness in a TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 it is assumed that two base stations 1601 and 1603 have different subframe synchronization.
  • a base station 1601 that does not continue to occupy a channel temporarily performs a CCA at an arbitrary symbol 1605 (or to a symbol position where CCA succeeds as in the DL case) in a special subframe. If a clear channel is detected, a reservation signal 1607 is transmitted to the uplink UL subframe boundary.
  • the method of FIG. 16 proposes a method in which a base station 1601 which does not continue to occupy a channel by temporarily advancing a CCA time point attempts to occupy a channel.
  • a reservation signal 1607 transmitted as a result of CCA performed on an arbitrary symbol 1605 in a special subframe is indicated by “R”.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of a base station for providing fairness in a TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • the DL section performs CCA based on the LBE and the UL section performs CCA based on the FBE. Assume
  • the base station applies a basic TDD subframe configuration determined by the system.
  • the base station receives a busy feedback for the UL subframe from the terminal. That is, the base station receives busy feedback from the terminal that failed CCA.
  • the base station determines whether the channel is occupied during one UL period, and in step 1707, if the channel occupancy or non-occupancy state continues for a predetermined number of UL periods, the base station serves the terminal in step 1709. Send a frame circular shift command.
  • the base station applies a circular shifted TDD subframe configuration.
  • the circular shift method may use any one of the methods described with reference to FIGS. 12 to 16.
  • the fairness may be improved by circular shifting the TDD subframe configuration in subframe units.
  • 20 is a diagram illustrating a method for providing fairness while maintaining a basic TDD subframe configuration in a TDD-based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention, wherein the first and second base stations 2001 and 2003 perform basic TDD. It illustrates a method of providing fairness by randomizing on / off of at least one UL period while maintaining the subframe configuration. 20 illustrates the on / off of the UL interval, but the method of FIG. 20 may be equally applied to the DL interval.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a signaling method between a base station and a terminal for CCA timing control in TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 10 determines a DL or UL CCA timing according to the above embodiments, and transmits information on the determined CCA timing to the terminal 20 in step 1803.
  • the CCA timing information may be transmitted using a Downlink Control Indicator (DCI) message transmitted through a PDCCH or an RRC Connection Reconfiguration Message transmitted through a PDSCH.
  • DCI Downlink Control Indicator
  • the terminal 20 After receiving the information on the CCA timing in step 1805, the terminal 20 performs the CCA at the determined CCA timing.
  • FIG. 19 illustrates another signaling method between a base station and a terminal for CCA timing control in TDD based LAA-LTE according to an embodiment of the present invention.
  • step 1901 the terminal 20 reports a CCA result to the base station 10, and in step 1903, the base station 10 receiving the CCA result report reports the DL or UL CCA according to the above-described embodiments.
  • the timing is determined, and the information about the determined CCA timing is transmitted to the terminal 20.
  • the CCA timing information may be transmitted using a DCI message transmitted through a PDCCH or an RRC connection (re) configuration message transmitted through a PDSCH.
  • step 1907 the terminal 20 receiving the information on the CCA timing performs the CCA at the determined CCA timing.
  • Table 3 and Table 4 below show an example of a configuration of a DCI message (eg, DCI format 1) that may be used when the base station 10 transmits information on the DL or UL CCA timing to the terminal 20. It is shown.
  • DCI message eg, DCI format 1
  • the configuration of the DCI message is described as separate tables of ⁇ Table 3> and ⁇ Table 4>, but in fact, ⁇ Table 3> and ⁇ Table 4> may be understood as one table showing the configuration of the DCI message.
  • the UE informs the base station whether the unfair situation, such as illustrated in FIG. 11, is generated by transmitting a CCA result for performing UL transmission.
  • This may be transmitted through a PUCCH to which the SR, CQI, PMI, RI, HARQ ACK / NACK information, etc., are fed back from the terminal to the base station, or may be transmitted through the same RRC message as the measurement report.
  • each terminal may transmit a PUCCH or measurement report including a CCA performance result when a PUCCH transmission condition including a CCA result or a measurement report transmission condition including a CCA result is satisfied.
  • the terminal in the base station area is in the RRC IDLE state or the RRC CONNECTED state.
  • -RRC IDLE state It selects a base station (or cell), monitors a paging channel, acquires system information (SI), but does not exchange data with the base station.
  • SI system information
  • -RRC CONNECTED state It monitors the control channel and exchanges data with the base station through the data channel. In order to help the scheduling of the base station is to report the various measurement results of the base station and the neighboring base station.
  • a scheme (A, B, C) for solving three problems in applying an existing link adaptation scheme in a shared band such as an unlicensed band is proposed as follows.
  • shared band 1 is basically configured for downlink in a general scenario.
  • another shared band No. 2 In order to set uplink to a shared band in the FDD system, another shared band No. 2 must be used, so an operation for simultaneous radio resource access to at least two shared bands should be considered. That is, the terminal should be considered for the operation of two or more shared band frequencies, but according to the current LTE (Carrier Aggregation) or HetNet operation, it is not easy to change to support the LBT performance for a plurality of shared bands.
  • LTE Carrier Aggregation
  • HetNet operation it is not easy to change to support the LBT performance for a plurality of shared bands.
  • uplink may be performed through an existing PCell.
  • channel measurement report or ACK / NACK feedback for the downlink subframe may be performed in the uplink subframe.
  • a ratio of uplink subframes is set to be smaller than that of downlink subframes, a delay occurs in uplink transmission after several subframes when resource acquisition fails in uplink. If such a problem is expected, it may be better to leave the uplink subframe empty or transmit a reservation signal following the success of LBT from a certain time before the next downlink comes. Instead of using the uplink subframe, the uplink transmission should be performed in the PCell like the FDD system.
  • FIG. 22A illustrates a general TDD DL / UL frame structure in an LTE system
  • FIG. 22B illustrates a TDD DL / UL frame structure preferred in a shared band such as an unlicensed band.
  • the link adaptation scheme proposed in the embodiment of the present invention is as follows.
  • channel occupancy can be largely divided into FBE and LBE according to LBT regulations.
  • LBT regulations apply equally without distinguishing between a base station and a terminal.
  • a link adaptation scheme is described as an example of downlink transmitted by a base station, but application in uplink is also considered.
  • the data region may be allocated for both downlink and uplink.
  • a gap required for Tx-Rx switching must be defined in time for transmitting a downlink signal and then transmitting an uplink.
  • the CCA may be performed using the interval.
  • the CCA is performed at the start of a specific period (for example, a subframe), and if the base station succeeds, the base station transmits the downlink signal.
  • the CCA may be located at the end of every subframe, but there is no difference in the operation of transmitting a signal according to the result of performing the CCA.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of LAB DL operation of an FBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 2301 transmits multiplexing the LAA-RS in the data transmission interval after the CCA success in subframe # 0.
  • the LAA-RS may be a common reference signal that can be heard by all terminals in the base station as in the conventional CRS, or may be a reference signal for each terminal that can be heard only by a specific terminal, such as a DRS or a CSI-RS. Since the base station 2301 is a reference signal sent by the successful CCA state, at least devices within a certain distance on average from the base station do not transmit a signal in a subsequent data transmission interval.
  • the terminals 2303 belonging to the base station measure the LAA-RS and report it to the PCell base station in the next reporting period, for example, subframe # 1.
  • the PCell or SCell base station performs scheduling for terminals reporting channel quality during subframes # 3 and # 4, and transmits data in subframe # 4. If the PCell and the SCell are not connected to a high speed network such as an optical cable, additional delay time may occur.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an LAB DL operation of an FBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which shows a case of performing fast channel quality report to an SCell.
  • the base station transmits the LAA-RS after the CCA success by changing the existing LTE standard, and the terminal immediately reports the channel quality, thereby enabling faster reporting than the method of FIG. 23.
  • the base station selects an appropriate one for channel quality from among encoding blocks for several MCS indexes prepared in advance according to the channel quality report and sends it in the subsequent data transmission interval. If the base station is difficult to prepare the encoding block for multiple MCS index for one terminal in advance, the encoding block of a plurality of terminals for one physical resource block (PRB) is prepared and assigned to the terminal that is less than the expected channel quality You can do overbooking based scheduling to avoid this problem.
  • PRB physical resource block
  • the configuration of an FB section for channel quality reporting may support a plurality of terminals in various ways such as FDMA, OFDMA, TDMA, or TDMA-OFDMA depending on the system.
  • OFDMA the feedback signal of each terminal is divided into transmission units for each frequency.
  • LBT it may be necessary to perform LBT before transmitting the feedback signal.
  • the CCA interval of the terminal may be performed for the same frequency subcarrier as the FB resource or for the entire band.
  • the base station may transmit a reservation (R) reservation signal 2401 between the FB intervals.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of an LAB DL operation of an FBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which illustrates another example of a quick channel quality report to a SCell.
  • the method of FIG. 25 is similar to that of the fast channel quality report shown in FIG. 24, but in the case of a low-performance UE, the feedback interval is measured in consideration of a situation in which a report cannot be reported since the LAA-RS is measured and a feedback period immediately follows. 2501 is located at the end of the subframe. Therefore, resource allocation is possible in the next subframe of the subframe measured / reported by the UE.
  • the terminal may be controlled to report on the FB resource of n + k for the subframe n receiving the control channel.
  • k is 1) set in the upper layer message RRC Connection Setup or RRC Connection Reconfiguration process, 2) set by the Downlink Control Information (DCI) in the physical layer control channel, or 3) during the random access (RACH) procedure. It may be set by the RAR (Random Access Response) message, or 4) by the ID of the physical layer reference signal (Reference Signal) or its location.
  • DCI Downlink Control Information
  • RACH random access
  • K may be set to one value or a range of values.
  • the physical layer must support multiple access methods such as FDMA, CDMA, TDMA, or LBT.
  • k is one value, and the terminal may receive a timer for a time limit for delaying and sending the FB resource.
  • the base station may set the value of k or the timer as a common control channel through a broadcast control channel (BCH) or a common DCI, or may set a separate control channel for each terminal.
  • K may be determined based on the absolute time of the PCell, or 2) the SCell may be determined to be a valid subframe only for the subframe obtained when the SCell acquires the resource in consideration of the operation of securing the resource by the base station discontinuously. have.
  • a valid subframe is valid for 1) a base station or a terminal having resources (DL & UL), 2) a base station only has resources (DL), or 3) a terminal only has resources (UL). Can be judged.
  • the DL and UL can be dynamically changed, and whether or not the resource is secured is determined according to the success of the LBT. Therefore, an operation for determining the valid subframe is necessary.
  • a downlink reference signal is received by the terminal in the SCell of the base station; 2) the terminal succeeds in CCA before FB; and 3) information about the continuous downlink occupancy of the base station including the current subframe in the previous subframe.
  • the base station sends information on consecutive uplink occupancy including the current subframe in the previous subframe and the terminal receives it; It may be determined that at least one of the subframes is a valid subframe.
  • n + k is not a valid subframe
  • the UE performs a report in the first valid subframe that is controlled to allocate FB resources in a subframe larger than n + k.
  • the result of the CCA for the LBT fails before the UE attempts to report in k, it retries in the next reporting resource possible until the timer expires or before the set time.
  • the UE selects 1) any one from among one or more candidate SCells preset by the base station, 2) selects one of the highest priority in order according to some criteria, and 3) selects the one with the fastest reporting resource in a specific window.
  • RACH random access
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of an LAB DL operation of an FBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which shows another example of a quick channel quality report to a SCell.
  • the method of FIG. 26 is similar to the method of FIG. 25, but when it is difficult to divide one subframe into several sections for different uses, as shown in FIG. 26A, the LAA-RS and the feedback period 2601 are included in one subframe.
  • a base station transmits a LAA-RS in a data period in a previous subframe using two contiguous subframes as shown in FIG. 26 (b), and receives a feedback 2603 in a subsequent subframe. Can work accordingly.
  • the CCA interval of the UE may be performed on the same frequency subcarrier as the FB resource or on all bands. If the FB resource is physically hopping, CCA must be performed at once for all frequency subcarriers hopping.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of an FBE type LAA DL operation in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which shows another example of performing fast channel quality report to an SCell.
  • the method of FIG. 27 is similar to the method of FIG. 26, but may be applied to a TDMA or beamforming system by allocating a reference signal and feedback resource 2701 to TDM for various terminals.
  • FIG. 28A is a diagram illustrating an example of an LAA DL operation of an LBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • the ECCA is performed at the start of a specific subframe and, if successful, the base station 2801 transmits a downlink signal. If only the operation of maintaining the existing LTE standard and performing the ECCA, it may be configured as shown in Figure 28a.
  • the base station 2801 transmits a LAA-RS 2803 in a reservation section after ECCA success in subframe # 0.
  • the LAA-RS 2803 may be a common reference signal that can be heard by all terminals in the base station, such as the existing CRS, or may be a reference signal for each terminal that can be heard only by a specific terminal, such as a DRS or CSI-RS.
  • the base station Since the base station transmits the ECCA in a successful state, at least devices within a certain distance on average from the base station fail their CCA attempts and do not transmit a signal in the subsequent data transmission interval.
  • the UEs belonging to the base station measure the LAA-RS and report it to the PCell base station in the next subframe # 1.
  • the PCell or SCell base station performs scheduling for terminals reporting channel quality during subframes # 3 and # 4, and transmits data in subframe # 4. If the PCell and the SCell are not connected to a high speed network such as an optical cable, additional delay time may occur.
  • 28B is a diagram illustrating an example of an LAA DL operation of an LBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 28B has the same basic operation as that of FIG. 28A, and can improve performance by changing only a channel measuring method of a receiver of the terminal 2805.
  • the terminal 2805 since the terminal 2805 can distinguish the LAA-RS signal in the reservation section, the channel measurement value of the section 2809 in which the LAA-RS is received and the channel measurement in the section 2807 before the reception are received among the entire subframes.
  • the terminal 2805 distinguishes and stores a value.
  • the terminal 2805 may report two channel measurement values to the base station or may correct and report channel measurement values for the existing LAA-RS.
  • This method can be applied by additionally performing channel measurement for the CCA section in the FBE method of FIG. 23, but since the CCA section is short as about 9 us to 20 us, accurate channel measurement may be difficult.
  • the FBE method channel measurement is possible only when data is allocated, whereas in the LBE method, channel measurement is possible using a reservation signal.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an example of an LBE operation of an LBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which illustrates an example of a quick channel quality report to an SCell.
  • a method of configuring a section for sending a LAA reference signal and a feedback signal for channel quality report in a reservation section 2901 is shown.
  • an appropriate structure may be used according to a multiplexing method such as TDMA, FDMA, OFDMA, and TDMA-OFDMA.
  • the technical issue in the LBE method is that the structure of the reservation section 2901 must also be variable, since the timing of occupying the channel in the ECCA is variable.
  • FIG. 30 is a view showing an example of the operation of the LAA DL of the LBE scheme in the unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which shows another example of the fast channel quality report to the SCell.
  • the embodiment of FIG. 30 configures the reservation signal 3003 and the feedback channel 3005 in the shortest section except the section for LAA-RS when the remaining reservation section 3001 is the minimum compared to the embodiment of FIG. 29. The case is shown.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an example of an LBE operation of an LBE scheme in an unlicensed band according to an embodiment of the present invention, which shows another example of a quick channel quality report to an SCell.
  • the reservation section 3103 having a fixed length is used as in the embodiment of FIG. 31, but as a result when the time for occupying the channel in ECCA becomes late Therefore, the reservation period 3103 should be designed to invade the next subframe.
  • this method is not preferred because it breaks the criteria for the system's subframe boundaries.
  • Method A The link adaptation method based on channel quality reporting measured prior to resource allocation and data transmission has an inaccurate periodic channel measurement value for scheduling of the existing LTE channel quality value when the channel is occupied by CCA or ECCA. This method is applied to minimize delay. However, there is a burden of configuring a LAA reference signal and a feedback channel and creating a new control and data channel structure in one subframe. Therefore, in Method B, channel quality values for data transmission are applied to scheduling while reusing existing control and data channel structures.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a simplified FBE method and an LBE method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 32 (a) shows an FBE method and (b) shows an LBE method.
  • the downlink operation in each method it represents a method of performing a channel measurement using only the reference signal that is multiplexed with the data when transmitting the data. Since the channel measurement report is not received from the UE in advance, the first subframe # 0 to the subframe # 3 are transmitted according to the preset MCS index.
  • the preconfigured MCS index is a conservative error-causing index, which reduces system performance. According to another example, instead of the preset MCS index, the last reported MCS index for each terminal may be used.
  • the base station may control the terminal to perform channel measurement on a data transmission interval of another terminal.
  • the base station may perform scheduling in this radio frame based on the channel quality report of the terminal controlled by the previous radio frame. Basically, for the reliability of channel quality report by radio frame, the base station should keep the transmission power of the reference signal for each radio frame constant.
  • the base station can control with a separate control signal for each terminal, each terminal group, all connected terminals in the base station, or all terminals in the base station to measure the channel quality of the reference signal of the base station in the data interval transmitted to the other terminal. have.
  • channel quality reporting through PCell for example, when resources for every subframe report are allocated, the FBE method can directly report in subframe # 1, and the LBE method can measure channel for reservation (3201). Only report from subframe # 1 is possible.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating another example of a simplified FBE scheme and an LBE scheme according to an embodiment of the present invention, and illustrates a case of performing fast channel quality report to an SCell. And (a) of Figure 33 shows the FBE method, (b) shows the LBE method.
  • the SRS interval of the terminal in the existing LTE standard can be recycled, and the structure of the SRS interval can be multiplexed by frequency or multiplexed by code. Since it may be difficult to send all the existing MCS index information in the SRS interval, the UE may transmit the MCS readjustment signal based on the channel measurement result in the corresponding subframe. For example, the terminal may transmit 2 bits information of +1, -1 or 2 bits information of +1, +2, -1, -2. By recalibration, the change in the actual MCS index can be multiplied by the delta ( ⁇ ) value.
  • the MCS index requesting the actual change is + ⁇
  • the MCS index requesting the actual change is -2x ⁇ .
  • the ⁇ value may be informed by a base station through a broadcast control signal or a common control message such as a system information block (SIB) or a common DCI.
  • the base station may preset the SRS usage for a specific subframe in order to distinguish the SRS resources used for the existing SRS and the SRS used for the FB such as channel reporting or ACK / NACK.
  • the SRS usage indicator may be set as a broadcast control signal, a common control message such as SIB or Common DCI, an individual control message such as dedicated DCI, or an RRC Connection Setup / Reconfiguration message which is a higher layer message.
  • the same method can be applied to PUSCH or PRACH.
  • information on at least one of ACK / NACK and CQI may be transmitted at a specific location of a PUSCH resource.
  • PRACH When applied to PRACH, 1) classify and report ACK / NACK by group information of preamble ID allocated to UE, or 2) Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) included in PUCH transmission of UE for RAR (Random Access Response)
  • TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity
  • the UE may be identified and reported as at least one of ACK / NACK and CQI transmitted together.
  • the terminal 1) priorities set between the SRS, PUCCH, PUSCH, and PRACH. Or 2) a channel that can be transmitted most quickly according to transmission conditions of each SRS, PUCCH, PUSCH, and PRACH; Report to at least one channel.
  • the link adaptation method based on A. resource allocation and channel quality measurement measured before data transmission is a channel quality value when the channel is occupied by CCA or ECCA because the periodic channel measurement value for the scheduling of the existing LTE is inaccurate.
  • the link adaptation method based on the channel quality report measured at the time of data transmission after resource allocation is simple, but has a disadvantage in that it is difficult to adapt quickly to channel changes. Therefore, method C occupies the channel while reusing the existing control and data channel structure.
  • Channel quality value is applied to the scheduling with the minimum delay.
  • 34 is a diagram illustrating a downlink scheduling operation of an existing LTE standard based on aperiodic reporting.
  • the terminal performs channel measurement according to the indication 3401 of the base station, and the terminal posts a channel quality report 3403 on the uplink resource allocated by the base station.
  • the base station instructs the terminal to report the channel quality on a periodic basis after the LBT success, a delay occurs for allocating the uplink resource to the terminal using the channel measurement result for the uplink resource.
  • the terminal reports the channel quality of the base station signal to the SCell instead of the PCell, a delay due to the LBT may additionally occur.
  • the third method considers a method of reducing delay by allocating semi-persistent for uplink channel quality reporting.
  • the problem is that when allocating such periodic resources to all terminals, the required amount of resources may be larger than the available uplink resources. Therefore, the base station can allocate the same resource to the plurality of terminal groups for reporting.
  • the resource may be an allocated resource for one or more subframes.
  • the base station may send a control signal to only one terminal of the plurality of terminal groups for one reporting resource based on the result of previous scheduling and system performance.
  • This control signal may be an existing downlink control channel (PDCCH) or a separate indication signal. Since the control signal is scrambled with a unique C-RNTI or M-RNTI for each terminal, the corresponding terminal can check whether the base station indicates.
  • PDCCH downlink control channel
  • the instructed UE measures the LAA-RS in the instructed subframe and performs channel quality reporting in the closest available periodic subframe allocated in advance.
  • the uplink signal of the terminal should be robustly transmitted to the channel error.
  • the measurement and reporting operation may be separately indicated.
  • the terminal When the UE receives the downlink control channel or the notification signal of the base station, the terminal reports the channel quality in the same subframe in which the uplink subframe is configured or in the closest available periodic uplink subframe. Or, if notified by the SCell, the channel quality report is performed in the nearest available periodic uplink subframe.
  • the measurement of the channel quality is a measurement result of the most recent valid N downlink subframe, or a measurement result of the downlink subframe for a time as many as the latest number of N subframes, or the most recent N ms. It may be determined based on at least one of a measurement result for the downlink subframe during (absolute time) or a measurement result in the most recent N-size average window.
  • the channel quality report information on the measurement point together with the channel quality value may be reported. This information may be related to the number of times (eg, SFN), subframe index, and channel occupancy time (COT) interval (i.e., How many times the previous COT was measured), based on at least one of the index of the measurement opportunity set by the base station.
  • COT channel occupancy time
  • the measurement time point information is useful for accurate channel analysis and future quality prediction at a specific time point based on the channel quality report from the terminal in consideration of the change in measurement value.
  • available for the nearest available uplink subframe means a subframe in which the base station reports channel quality, a subframe in which uplink LBT is successful, or a subframe informing the terminal that the base station has secured it.
  • the base station When applying the channel quality using the periodic resources for each terminal group described above, since the location of the channel quality report is expected in advance, the base station is delayed allocation to the terminal immediately before the periodic uplink subframe for the channel quality report as shown in FIG. You can follow the instructions for. For example, the base station notifies in advance that data will be transmitted to the corresponding terminal after 4 subframes.
  • the base station After receiving the channel quality report of the UE, the base station transmits the MCS index determined based on the channel quality value in the previously informed subframe after the delay time for scheduling to the control channel (PDCCH) and encodes the data block encoded in the data channel (PDSCH).
  • the base station only needs to report the channel quality for a predetermined resource, thereby reducing the load caused by the report. For example, the base station may instruct a certain terminal to report the channel quality of # 0 to 4 of the 50 PRBs. The terminal measures and reports channel quality for resources indicated by the base station.
  • 35 illustrates a downlink scheduling operation based on delay allocation according to an embodiment of the present invention.
  • the existing downlink control channel may be modified to perform the same operation. That is, the base station may inform that some data will be allocated after n subframes to the PDCCH for some UEs.
  • the temporary MCS index informed by the base station in the PDCCH is changed and informed when the actual transmission is made after n subframes.
  • the changed MCS index may be informed again by PDCCH or by a separate signal.
  • FIG. 36 illustrates another example of a downlink scheduling operation based on delay allocation according to an embodiment of the present invention.
  • the method of FIG. 36 and the method of FIG. 35 may cause a problem when there is a difference between the channel quality initially estimated and the channel quality reported by the actual terminal. In particular, an error may occur when the channel quality reported by the actual terminal is worse. Therefore, the base station may send a signal for canceling a transmission (Withdrawal) scheduled in advance at the time of sending data.
  • 37 and 38 illustrate another example of a downlink scheduling operation based on delay allocation according to an embodiment of the present invention.
  • the cancellation signal may be included in the existing PDCCH or may be configured as a separate signal.
  • the terminal abandons the data reception for the previously reserved resources.
  • a pending signal for performing cancellation + reallocation may be considered. This corresponds to a case where information about cancellation indication and delay allocation indication is sent together as illustrated in the embodiment of the present invention.
  • the PUCCH used to indicate the periodic uplink resource is actually a periodically allocated PUSCH resource, or when the aperiodic PUSCH resource and the periodic PUCCH resource are the same subframe, In the case of reporting by PUSCH, it may be expressed as PUSCH.
  • the UE checks whether additional uplink resources are allocated within a predetermined time period, and if such resources are allocated, reports the channel quality from the nearest uplink resource. If not, 1) report as a periodic uplink resource allocated to the PCell, or 2) if a periodic uplink resource is not allocated to the PCell, the control channel of the PCell within a predetermined time whether or not the uplink resource is allocated. Wait while monitoring Or, if uplink resources are not allocated within a predetermined time in PCell or SCell, 3) request uplink resources through RACH procedure and report channel quality to the allocated resources.
  • the UE When the UE reports the channel quality report on the SCell to another carrier, that is, the PCell, it should inform which carrier (shared band channel) the channel quality value is.
  • carrier shared band channel
  • CIF carrier indicator field
  • Uplink Control Information Uplink Control Information
  • the base station determines based on the failure and delay of the report in the SCell may command the terminal to report on a specific SCell in the downlink control channel.
  • the timing of the report and the location of the report resource may be additionally set. Based on the report on the configured resource, the base station may distinguish a report on a specific SCell without additional CIF information.
  • the UE when the UE reports the channel quality according to the procedure for reporting the channel quality, the UE may combine the channel quality report and the ACK / NACK report according to the mode setting of the report.
  • the ACK / NACK report is configured to be transmitted in a predetermined uplink subframe, for example, the n + kth subframe, based on the nth subframe to which downlink data is allocated.
  • the UE is configured to perform the channel quality report and the ACK / NACK report through one report resource.
  • a resource for ACK / NACK reporting may be determined according to at least one of the following methods.
  • ACK / NACK report is sent together on the uplink resource closest to the subframe equal to or greater than the determined subframe (n + kth) for the DL subframe (nth). At this time, there is a condition that a separate allocated uplink resource (PUCCH or PUSCH) must be secured to prevent collision.
  • a separate allocated uplink resource PUCCH or PUSCH
  • the ACK / NACK report is sent together in the closest uplink channel quality report resource in the subframe equal to or greater than the determined subframe (n + kth) for the DL subframe (nth).
  • the terminal is allocated to the PCell.
  • the ACK / NACK report is transmitted using the scheduled uplink resources or the PCell requests aperiodic uplink resource allocation.
  • the PCell may be replaced with an SCell having a PUCCH or an SCell in which a reporting resource is set.
  • the existing incorrect channel quality reporting procedure may be improved to enable more accurate channel quality reporting, or the failure rate of transmission and reception based on the incorrect channel quality reporting may be reduced.
  • FIG. 43 shows an example of a notification signal 4301 indicating an LBT success in the uplink and an announcement signal 4303 indicating an LBT failure in the uplink.
  • 44 shows examples of notification signals 4401 and 4403 indicating LBT success in the downlink
  • FIG. 45 shows examples of notification signals 4501 and 45013 indicating LBT failure in the downlink.
  • CCA1 and CCA2 overlap in uplink, but CCA1 occupies the front half of CCA2.
  • CCA1 is for base station and CCA2 is for terminal. If the base station succeeds in CCA1, it transmits a specific signal indicating the success of the LBT in the remaining section of CCA2.
  • the base station may limit the transmission power of the specific signal transmitted from CCA2 so that the specific signal is not received above the specific threshold.
  • the terminal may know the pattern of the empty resource in advance and may perform CCA2 only in the corresponding part.
  • CCA1 and CCA2 overlap in the uplink, but CCA1 occupies the front half of CCA2.
  • CCA1 is for base station and CCA2 is for terminal. If the base station fails in CCA1, it transmits a specific signal indicating the LBT failure in the remaining section of CCA2.
  • the terminal 1) when a signal known in advance is received in CCA2 or 2) when the received energy value is above a certain threshold; Think of CCA failure and do not perform uplink transmission.
  • CCA1 and CCA2 overlap, but CCA1 occupies the front half of CCA2.
  • CCA1 is for terminal use, and CCA2 is for base station. If the terminal succeeds in CCA1, in the remaining section of CCA2, 1) a plurality of terminals in the composite channel transmits the same specific signal indicating LBT success, or 2) different LBT success signals for each terminal in FDM / CDM.
  • the base station receives a signal known in advance in the CCA2, the base station performs downlink transmission without considering it as a CCA failure.
  • the UE may limit the transmission power of a specific signal transmitted from CCA2 or the base station may restrict or schedule the specific signal so that the specific signal is not received above the specific threshold by the base station.
  • the base station may know the pattern of the empty resource in advance and may perform CCA2 only in the corresponding part.
  • CCA1 and CCA2 overlap each other in downlink, but CCA1 occupies the front half of CCA2.
  • CCA1 is for terminal use
  • CCA2 is for base station. If the terminal fails in CCA1, 1) the same specific signal indicating that the plurality of terminals are LBT success in the composite channel in the remaining section of CCA2, or 2) different LBT success signals for each terminal by FDM / CDM; Send.
  • An advantage of the method is that the reception performance can be guaranteed by solving the hidden node problem in advance.
  • the physical resources of CCA1 and CCA2 may not be contiguous in time, and may transmit a reservation signal or a general control / data signal at intervals.
  • the base station considers the CCA slot that is performed last when the backoff counter becomes 0 while performing the ECCA of the LBE scheme as the CCA1, and the terminal may subsequently perform the CCA2.
  • the UE may consider the CCA slot that is performed last when the backoff counter becomes 0 while performing the ECCA of the LBE scheme as CCA1, and the base station may subsequently perform CCA2.
  • both the base station and the terminal perform the ECCA of the LBE method, and the backoff counter becomes 0, and the last CCA slot is performed to CCA2 and CCA1 (for downlink), respectively, or CCA1 and CCA2 (for uplink), respectively.
  • CCA1 and CCA2 may be regarded as ECCA sections having different lengths, respectively.
  • 39 is a diagram illustrating an example of a frame structure in which a base station can dynamically select an FBE method and an LBE method according to an embodiment of the present invention.
  • the base station can freely select the FBE and LBE schemes dynamically.
  • the characteristic of the frame structure of FIG. 39 is that the CCA is positioned at the end of a certain subframe, and if the next subframe is the same, the CCA 3901 is positioned at the end of the subframe (variable structure 1) and supports the LBE.
  • the ECCA 3903 is located at the start of the next subframe (variable structure 2).
  • the base station informs all terminals whether the variable structure 1 or 2 is used in a specific subframe of a specific radio frame through a broadcast control channel or SIB, or informs an individual terminal through a downlink control channel, or an individual terminal through a downlink data channel. Can be.
  • the information informed by the broadcast control channel or the SIB is overwritten.
  • the variable structure 1 or 2 it can be informed whether the uplink or uplink of each subframe.
  • the variable structure 2 is used only in the downlink and the variable structure 1 is used only in the uplink.
  • the UE performs an operation corresponding to the downlink / uplink subframe according to the information on whether the variable structure 1/2 is added without additional information. .
  • the terminal may determine the variable structure of the same subframe of the SCell.
  • the base station may inform the variable structure information for the next k subframes that do not include the same subframe in the n-th subframe to prepare for reception for the next subframe.
  • the base station may inform the variable structure information for the next k subframes including the same subframe in the n-th subframe to prepare for reception for the next subframe.
  • the k pieces of information may be set as a higher layer control message or a base station may be set as a common control message to a terminal through a broadcast control channel or SIB.
  • the base station may set k as an individual control signal for each terminal. In some embodiments, k may be preset or fixed.
  • FIG. 40 illustrates another example of a frame structure in which a base station can dynamically select an FBE method and an LBE method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 shows four consecutive subframes of the variable frame structure of FIG. 39. Is an example of using FBE.
  • FIG. 41 is a diagram illustrating another example of a frame structure in which a base station can dynamically select an FBE method and an LBE method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 41 is a diagram showing four consecutive subframes of the variable frame structure of FIG. 39. Is an example of using LBE.
  • the communication device includes a controller 100 and a transceiver 200.
  • the controller 100 controls the operation of the entire apparatus, and the transceiver 200 transmits or receives a signal through a network.
  • the controller 100 controls at least one of CCA timing control, fairness provision, channel quality reporting, and link adaptation using at least one of the above-described embodiments of the present invention.
  • the controller 100 and the transceiver 200 are not necessarily implemented as separate devices, but may be implemented in the same form as a single chip.
  • the configuration diagram of the LAA terminal, the example of the LAA control / data signal transmission method, the operation procedure of the LAA terminal, the example of the configuration of the resource frame, the configuration diagram of the terminal device exemplified by the above embodiments are the scope of the right of the present disclosure Note that there is no intention to limit. That is, all components, entities, or steps of operations described in the above embodiments should not be interpreted as essential components for the implementation of the invention, and only including a few components within the scope that does not impair the essence of the invention. Can be implemented.
  • the above-described operations of the base station or the terminal can be realized by providing a memory device storing the corresponding program code to any component in the base station or the terminal device. That is, the controller of the base station or the terminal device can execute the above-described operations by reading and executing the program code stored in the memory device by the processor or the central processing unit (CPU).
  • the various components of the entity, base station, or terminal device, module, etc. described herein are hardware circuits, for example complementary metal oxide semiconductor based logic circuits, firmware And a combination of software and / or hardware and the same hardware circuitry as a combination of firmware and / or software embedded in a machine-readable medium.
  • various electrical structures and methods may be implemented using transistors, logic gates, and the same electrical circuits as the application specific semiconductor.

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신을 수행하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 CCA 타이밍을 제어하는 방법은, CCA의 연속적인 성공 또는 실패 횟수를 정해진 임계값과 비교하여 CCA 타이밍의 변경 여부를 결정하는 과정과, 상기 CCA 타이밍의 변경이 결정된 경우, 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 과정을 포함한다.

Description

비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 방법 및 장치
본 발명은 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 장치가 통신을 수행하는 방법 및 장치에 대한 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)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(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.
공유 대역을 이용한 통신은 사용하는 대역에 대해 정해진 송신 규제를 따라야 한다. 이러한 송신 규제는 장치간 신호 간섭을 완화하기 위해 여러 종류의 방법을 사용한다. 일 예로 일정 거리에서의 수신 전력이 특정값 이상이 되지 않도록 송신 전력을 제한하거나, 시간 또는 주파수 도메인에서 자원의 위치를 홉핑(hopping)하거나, 전체 자원들 중 일정 자원만 사용하도록 하거나, 다른 장치로부터의 신호를 먼저 수신하여, 그 신호의 수신 전력이 특정값보다 작을 때 송신이 가능하도록 제한하는 방법 등이 있다. 이중에서 대표적으로 활용되는 주파수 대역은 "License-exempt" 또는 "Unlicensed" 대역이라고 불리우는 비면허 대역이다. 이하 본 명세서는 설명의 편의상 5 GHz 비면허 대역을 예로 들어 기술될 것이나, 유사한 공유 규제에 기초한 다른 주파수 대역에서도 이하 설명은 적용될 수 있다.
통신 시스템에서 비면허 대역을 사용하는 통신 장치는 예컨대, 프레임 기반 장치(Frame Based Equipment : FBE) 또는 부하 기반 장치(Load Based Equipment : LBE)로 구분될 수 있다. 각 통신 장치는 다음과 동일한 규제를 만족한다.
첫 번째, FBE의 경우 통신 장치가 전송을 수행하기 전에 최소 20us 이상 CCA(Clear Channel Assessment)을 수행한다. 상기 CCA는 통신 장치가 송신을 수행하기 전에 간섭의 크기를 측정하여 다른 통신 장치가 현재 비면허 대역을 사용하는지 여부를 판단하는 동작으로 이해될 수 있다. FBE는 상기 측정 결과 간섭의 크기가 일정 값 이상인 경우 전송을 수행하지 않고 간섭의 크기가 일정 값 미만인 경우에는 전송을 수행한다.
도 1a는 비면허 대역에서 FBE의 CCA 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, FBE는 한 번 CCA(101)를 수행하면 최소 1 ms 내지 최대 10 ms의 시간(103) 동안 비면허 대역을 점유할 수 있고 이후 그 점유 시간(103)의 최소 5 % 시간 동안은 전송을 수행하지 않고 휴식을 취해야 한다. 이를 아이들(idle) 구간(105)이라고 한다. 만약 FBE의 CCA 수행 결과 다른 통신 장치가 현재 비면허 대역을 사용하고 있다고 판단되면 상기 FBE는 고정 프레임 주기(fixed frame period)(107)가 지난 후 다시 CCA(109)를 수행할 수 있다.
두 번째, LBE의 경우 FBE와 마찬가지로 LBE가 송신을 수행하기 전에 최소 20 us 이상 CCA를 수행한다. 즉 FBE 방식과 LBE 방식에서 상기 CCA는 송신을 수행하기 전에 다른 통신 장치가 현재 비면허 대역을 사용하고 있는지 판단하는 동작이므로 송신측에서 수행되는 동작이다.
도 1b는 비면허 대역에서 LBE의 CCA 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1b를 참조하면, LBE는 CCA(111) 수행 결과 현재 비면허 대역을 사용하고 있는 다른 통신 장치가 없다고 판단되면 전송을 수행한다. 하지만 다른 통신 장치가 현재 비면허 대역을 사용하고 있다고 판단되면 LBE는 FBE와 다르게 추가적인 CCA을 수행할 수 있다. 상기 추가적인 CCA를 ECCA(Extended CCA)라 칭하기로 한다. ECCA(113)는 예컨대, N번의 CCA(115)로 구성되는데 여기서 N은 [1, q] 사이에서 임의로 선택된 값이고 q는 주어진 값이다. LBE는 ECCA(113) 수행 결과 현재 비면허 대역을 사용하고 있는 다른 통신 장치가 없다고 판단되면 전송을 수행한다. 이때 LBE가 비면허 대역을 점유할 수 있는 시간(117)은 최대 (13/32)*q ms이고 그 후 ECCA을 다시 수행하여 그 시간 동안 idle 구간(119)을 갖는다.
FBE와 LBE는 각각 다음과 동일한 장단점이 있다. 우선 비면허 대역을 점유할 확률 관점에서는 LBE가 FBE 보다 좋은 성능을 보일 것이다. 그 이유는 FBE는 CCA을 한 번 실패하면 고정 프레임 주기(fixed frame period) 동안 CCA를 다시 수행할 수 없지만 LBE는 CCA을 실패한 후 ECCA, 즉 N번의 추가적인 CCA을 수행하여 비면허 대역을 점유하기 위한 동작을 수행할 수 있기 때문이다. 다음으로 스케줄링(scheduling), 예컨대 LTE 시스템에서 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 전송 관점에서는 FBE가 LBE 보다 간단하다는 장점이 있다. FBE는 서브프레임 경계(subframe boundary)(즉 PDCCH 전송 시점)를 기준으로 비면허 대역을 사용할 수 있다. 하지만 LBE는 ECCA의 CCA 수행 횟수인 N을 임의로 선택하기 때문에 비면허 대역의 사용 시작 시점과 서브프레임 경계를 일치시킬 수 없다. 따라서 LBE의 경우 도 42의 예와 같이, 1번째 서브프레임(Subframe0)의 일부를 예약하고(4201) 2번째 서브프레임(Subframe1)(4203)부터 PDCCH 및 데이터 전송을 수행할 수 있다. 또한 FBE는 LBE에 비해 비면허 대역을 공유하고 있는 주변 Wi-Fi에게 적은 피해를 준다. 일반적으로 LBE가 FBE 보다 비면허 대역을 점유할 확률이 높은데 이는 Wi-Fi가 비면허 대역을 점유할 기회를 더 많이 빼앗는 것으로 볼 수 있기 때문이다.
한편 단말이 비면허 대역을 사용하더라도 이동 환경에서 신뢰성 있는 셀룰러 통신 서비스를 제공하기 위하여 면허 대역에 대한 접속은 유지하는 방식이 필요하다. 음성 등 지연에 민감한 서비스의 데이터는 면허 대역으로 전송하고, 지연에 민감하지 않은 데이터 서비스는 면허 대역에 추가하여 기회적으로 비면허 대역까지 사용하여 송신함으로써, 가능한 데이터 전송률을 향상할 수 있다.
비면허 대역을 셀룰라 시스템에서 사용하기 위해 고려되는 구조는 크게 CA(Carrier Aggregation) 과 DC(Dual Connectivity)가 있다. CA 구조는 PCell(Primary Cell)이 면허 대역에서 동작하고 하나 이상의 SCell을 비면허 대역에서 동작하게 하는 방식으로, 주요 제어절차를 위한 초기 접속, 임의 접속, 채널 품질 보고, ACK/NACK 보고 등을 PCell에서 동작하게 하여 성능을 보장할 수 있다. 반면 DC 구조는 PCell과 별도로 PUCCH를 가진 PSCell(PUCCH SCell)이 비면허 대역으로 설정되며, PSCell에서 주요 제어 절차를 위한 초기 접속, 임의 접속, 채널 품질 보고, ACK/NACK 보고 등을 할 수 있다. 본 명세서에서 상기 PCell은 PSCell또는 PUCCH외 다른 채널로 보고 자원이 설정된 SCell로 대체될 수 있다.
한편 LTE 시스템과 동일한 기존 셀룰라 통신 시스템에서는 송수신 링크의 전송 용량을 결정하기 위해 다음과 동일한 절차를 필요로 한다. 하향 링크에서는 기지국의 기준 신호(reference signal)를 단말이 측정하여 신호 품질을 기지국에게 보고한다. 기지국의 기준 신호는 그 기지국의 영역에서 모든 단말들에게 공통으로 주어지는 CRS(Common/Cell-specific Reference Signal) 또는 특정 단말에게만 주어지는 DRS(Dedicated Reference Signal), CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal) 등을 사용할 수 있다. 단말은 주기적으로 또는 비주기적으로 기지국에게 채널 품질을 CQI(Channel Quality Indicator)로 보고하도록 기지국에 의해 제어될 수 있다. 단말은 주기적인 보고를 위해서 상향 링크 제어 채널을 이용하고, 비주기적인 보고를 위해서 상향 링크 데이터 채널을 이용한다. 기지국은 단말이 보고한 CQI를 기반으로 물리 채널 자원 블록을 어느 단말에게 할당할지 결정하는 스케줄링 과정을 수행하고 그 결과에 따라 단말 별 할당 정보를 알려준다. 상기 할당 정보는 PDCCH를 통해 단말의 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identity) 또는 M-RNTI(MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)-RNTI)로 스크램블한 제어 신호로 알려지며, 상기 할당 정보를 수신한 단말은 제어 신호에서 알려준 하향링크 데이터 채널(Physical Downlink Shared Channel : PDSCH)에서 할당된 물리 채널 자원 블록을 수신한다. 한편 상향 링크에서는 단말의 기준 신호를 기지국이 측정하여 신호 품질을 알 수 있다. 단말의 기준 신호는 기지국이 특정 단말에게 주기적(2~320ms)으로 할당해주는 SRS (Sounding Reference Signal)를 사용할 수 있다. 현재 규격과는 다르지만, 공유 대역에서의 동작을 위해 단말의 상향 링크 데이터 송신 시 함께 송신하는 DMRS (DeModulation Reference Signal)도 사용을 고려할 수 있다. 기지국은 단말이 송신한 기준 신호를 측정하여 얻은 CQI를 기반으로 물리 채널 자원 블록을 어느 단말에게 할당할지 결정하는 스케줄링 과정을 수행하고, 그 결과에 따라 단말 별 할당 정보를 알려 준다. 할당 정보는 PDCCH를 통해 단말의 C-RNTI 또는 M-RNTI로 스크램블한 제어신호로 알려지며, 상기 할당 정보를 수신한 단말은 제어 신호에서 알려준 상향링크 데이터채널(Physical Uplink Shared Channel : PUSCH)에서 할당된 물리 채널 자원 블록을 송신한다.
기지국은 단말과 채널 측정 및 링크 적응을 완료하기까지 필요한 신호 송수신 및 프로세싱으로 인해 일정 이상의 지연 시간이 걸린다. 예를 들어 하향 링크에서 동작을 살펴보면, 도 21의 예와 같이 기지국이 매 하향링크 서브프레임마다 송신하는 기준신호(2101)를 단말이 측정하고, CQI(2103)를 매 상향링크 서브프레임에 할당된 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel : PUCCH)로 보고하는데 2 개의 서브프레임이 필요하다. 기지국이 채널 예측(estimation)(2105)을 하는데 1 개의 서브프레임이 필요하고, 자원 할당 및 MCS(Modulation & Coding Scheme) 인덱스를 결정하기 위한 스케줄링을 위해 구현에 따라 1~k 개의 서브프레임들(2107)이 필요하다. 따라서 가능한 최소 CQI 피드백 지연은 4 ms가 필요하다. 상향 링크에서는 주기적인 CQI 보고 자원의 최소 주기가 2 개 서브프레임이므로 하향 링크에 비해 1 개 서브프레임 만큼의 지연이 더 발생하여 5ms가 필요하다. CQI 보고 자원의 주기가 길어지면 그만큼 전체 CQI 피드백 지연도 늘어나게 된다.
이와 같이 LTE 시스템은 주기적인 기준 신호를 측정하는 경우에 최소 CQI 피드백 지연을 제공할 수 있다. 그런데 서로 다른 통신 시스템들 간의 공존을 위한 규칙이 요구되는 비면허 대역 등 공유 대역에서 기존 링크 적응 기법을 적용하는데 있어 다음과 동일한 세 가지 문제점이 발생한다.
첫 번째 문제점은 주기적인 기준 신호 측정의 부정확성이다. LBT(Listen Before Talk) 규제로 인하여 기지국이 주기적인 기준 신호를 전송하는 것이 보장되지 않거나, 규제 문제가 없더라도 주기적인 기준 신호에 대한 측정량의 변동이 심할 가능성이 있다. 단말은 주기적으로 할당되어 있는 기준 신호 자원 위치에서 측정을 수행하는데, 기지국이 LBT를 성공하지 못한 경우 단말이 이 사실을 알지 못하면 측정을 취소하거나, 기준 신호가 실제로는 전송되지 않은 신호 자원에서 측정이 이루어지게 된다. 일 예로 유럽과 동일한 특정 지역에서는 LBT 규제가 있더라도, 짧은 제어 신호(Short Control Signal : SCS)의 경우 LBT를 사용하지 않도록 면제하고 있다. SCS의 조건은 송신 장치 입장에서 예컨대, 50 ms 내에서 5 %의 자원만을 점유하여 송신하도록 설계가 되어야 한다. 이렇게 주기적인 기준 신호 송신이 가능하더라도, 단말은 인접한 WiFi AP/단말 또는 비동기 셀 기지국이나 비동기 셀에 소속한 LTE 단말로부터의 불연속적인 간섭을 겪게 된다. 불연속적인 간섭의 원인은 CCA 또는 숨겨진 노드(hidden node)로부터 발생한다. 예를 들어, 어떤 장치가 CCA를 위한 임계값(threshold)이 설정되어 있으면, 다른 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신하였을 때 CCA 임계값 보다 높은 전력으로 간섭 신호가 수신된 단말은 송신을 할 수 없다. 이때 기지국이 LBT를 성공했을 때와 실패했을 때, 기지국에 인접한 장치들의 송신 여부가 달라지므로, 간섭양의 차이가 두드러질 수 있다. 이러한 첫 번째 문제점은 상향 링크에서 단말의 SRS를 송신하는 경우에도 동일하게 발생한다.
두 번째 문제점은 비연속적인 무선 자원 사용이다. 일 예로 비주기적인 기준 신호를 측정하는 경우가 될 수 있다. 즉, 주기적인 기준 신호 측정의 문제점으로 인해 LBT 성공 후 데이터를 송신하는 서브프레임에서 기지국이 전송하는 기준 신호를 측정하더라도 문제가 발생할 수 있다. LBT 성공 여부는 임의성이 있으므로, 마지막에 LBT가 성공한 시점에 측정한 채널과 지금 LBT가 성공한 시점의 채널은 다를 확률이 높다. 하나의 단말이 연속적으로 복수의 서브프레임들을 할당 받은 경우에만 이전 서브프레임에서 측정한 채널 품질에 기반하여 기지국이 스케줄링을 해줄 수 있지만, 앞서 설명하였듯이 적어도 4 ms의 지연이 발생할 수 있다. 따라서 n번째 서브프레임에서 측정한 CQI를 기반으로 자원 할당이 이루어지는 시점은 n+4번째 서브프레임에서 가능하다. 따라서 적어도 n+4 번째 서브프레임 이상으로 하나의 단말에게 자원을 할당해주어야 하는데, 어느 시점에 대기 큐에 쌓여있는 트래픽 양이 항상 많지는 않기 때문에, 이를 보장할 수 없다. 그래서 기지국은 연속적인 서브프레임 할당을 위해서 하나의 단말에게 한 서브프레임에서 할당하는 물리 자원 블록(Physical Resource Block : PRB)의 수를 최소화할 수 있다. 하지만 할당한 데이터 자원에 포함된 DRS(Dedicated RS, 하향링크용)나 DMRS (DeModulation RS, 상향링크용)를 사용하기 때문에 기지국이 첫 서브프레임에서 할당한 PRB 외의 자원의 품질을 알 수 없다는 단점이 존재한다. 즉 여러 주파수 PRB에 대해 채널 품질을 비교할 수 없으므로, 상향 링크 신호만으로는 주파수 선택적(frequency selective) 스케줄링이 불가능하다.
세 번째 문제점은 CQI 보고 시점의 지연으로, CQI 보고를 위한 지연 시간이 발생하여 정확한 채널 측정이 어려워질 수 있다. 이는 하향 링크로 데이터 송신을 하고자 할 때 발생할 수 있는데, 기지국이 전송한 기준 신호를 측정한 단말이, 기지국이 할당한 상향 링크 자원으로 보고를 하려고 할 때, FBE 방식의 경우 CCA를 실패할 때 마다 한 CCA 주기(예를 들어 한 서브프레임) 씩 지연이 발생할 수 있다. LBE 방식의 경우 기지국의 서비스 영역 내 여러 단말들이 서로 경쟁하는 문제가 발생하므로 상향 링크에서 선호되지 않는다.
본 발명은 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 효율적인 통신 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 CCA 타이밍을 효율적으로 제어하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 공정성을 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 비면허 대역 등 공유 대역에서 FBE 또는 LBE 방식으로 자원을 공유하는 무선 통신 시스템에서 효율적인 채널 품질 보고 방법과 링크 적응 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 CCA 타이밍을 제어하는 방법은, CCA의 연속적인 성공 또는 실패 횟수를 정해진 임계값과 비교하여 CCA 타이밍의 변경 여부를 결정하는 과정과, 상기 CCA 타이밍의 변경이 결정된 경우, 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 CCA 타이밍을 제어하는 기지국은, 데이터를 송수신하기 위한 송수신기와, CCA의 연속적인 성공 또는 실패 횟수를 정해진 임계값과 비교하여 CCA 타이밍의 변경 여부를 결정하고, 상기 CCA 타이밍의 변경이 결정된 경우, 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 것을 제어하는 제어기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 공정성을 제공하는 방법은, 상기 비면허 대역에서 채널 점유 또는 비점유 상태가 미리 정해진 개수의 UL 구간 동안 지속되는 경우, 기본 TDD 서브프레임 구성에 서브프레임 단위의 순환 쉬프트를 적용하는 과정과, 상기 순환 쉬프트된 TDD 서브프레임 구성을 이용하여 CCA를 수행하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 공정성을 제공하는 기지국은, 데이터를 송수신하기 위한 송수신기와, 상기 비면허 대역에서 채널 점유 또는 비점유 상태가 미리 정해진 개수의 UL 구간 동안 지속되는 경우, 기본 TDD 서브프레임 구성에 서브프레임 단위의 순환 쉬프트를 적용하고, 상기 순환 쉬프트된 TDD 서브프레임 구성을 이용하여 CCA를 수행하는 것을 제어하는 제어기를 포함한다.
도 1a는 비면허 대역에서 FBE의 CCA 동작의 일 예를 나타낸 도면,
도 1b는 비면허 대역에서 LBE의 CCA 동작의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 동일한 비면허 대역에서 다수의 기지국들의 간의 동기가 일치하지 않는 경우를 설명하기 위한 도면,
도 3a 및 도 3b는 FBE 기반 LAA-LTE에서 지속적으로 CCA가 실패하는 경우를 설명하기 위한 도면,
도 4는 비면허 대역에서 제1 및 제2 기지국을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 서브프레임 레벨에서 CCA 타이밍을 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 심볼 레벨에서 CCA 타이밍을 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 CCA 타이밍을 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 CCA의 온/오프 주기를 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 9a는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 하향 링크(DL) 구간 및 상향 링크(UL) 구간을 위한 TDD 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE의 프레임 구조에서 DL 및 UL 전송을 나타낸 도면,
도 10은 동일한 비면허 대역에서 다수의 기지국들의 간의 동기가 일치하는 경우를 설명하기 위한 도면,
도 11은 TDD 기반 LAA-LTE에서 기지국들 간에 동기가 일치하지 않는 경우를 예시한 도면,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따라 subframe 단위로 TDD의 subframe 구성을 circular shift 하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 16은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 기지국의 방법을 나타낸 순서도,
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 CCA 타이밍 제어를 위한 기지국과 단말 간의 시그널링 방법을 나타낸 도면,
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 기본 TDD subframe 구성은 유지하면서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면,
도 21은 무선 통신 시스템에서 CSI 피드백 지연을 설명하기 위한 도면,
도 22a는 LTE 시스템에서 일반적인 TDD DL/UL 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 22b는 비면허 대역과 같은 공유 대역에서 선호되는 TDD DL/UL 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 23 내지 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 다양한 예들을 나타낸 도면,
도 28 내지 도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 다양한 예들을 나타낸 도면,
도 32, 도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 간소화된 FBE 방식과 LBE 방식의 다른 예를 나타낸 도면,
도 34는 비주기적 보고에 기반한 기존 LTE 규격의 하향링크 스케줄링 동작의 나타낸 도면,
도 35 내지 도 38는 본 발명의 실시 예에 따른 지연 할당에 기반한 하향링크 스케줄링 동작의 다양한 예들을 나타낸 도면,
도 39 내지 도 41은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 FBE 방식과 LBE 방식을 동적으로 선택할 수 있는 프레임 구조의 다양한 예들을 나타낸 도면,
도 42는 비면허 대역에서 예약 신호를 사용하는 LBE 방식의 일 예를 나타낸 도면,
도 43 내지 도 45는 본 발명의 실시 예에 따라 상향/하향 링크에서 LBT 성공/실패를 알리는 알림 신호의 예를 나타낸 도면,
도 46은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치의 구성을 나타낸 블록도.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
기지국(Base Station)은 단말과 통신하는 일 주체로서, BS, BTS(base transceiver station), NodeB(NB), eNodB(eNB), AP(Access Point) 등으로 지칭될 수도 있다. 주 기지국과 보조 기지국으로 구성된 혼합형(Heterogenous) 네트워크가 본 발명의 주요 배경이며, 주 기지국은 Macro BS, PCell(Primary Cell) 등으로 지칭될 수 있으며, 보조 기지국은 Small BS, SCell(Secondary Cell) 등으로 지칭될 수 있다. 단말(User Equipment :UE)은 기지국과 통신하는 일 주체로서, UE, 장치(device), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 장비(Mobile Equipment; ME), 터미널(terminal) 등으로 지칭될 수 있다.
혼합형 네트워크에서 단말은 주요 시스템 정보 및 제어 신호 송수신, 음성과 같이 이동성에 민감한 트래픽은 PCell과 통신을 하고, 데이터와 같이 순시적인 전송량이 중요한 트래픽은 SCell과 통신을 할 수 있다. 본 발명의 실시 예들에서는 SCell이 공유 대역으로 설정되어 있음을 가정한다. 이러한 형태의 셀룰라 통신 시스템의 예시로는 LTE LAA(License-assisted Access) 표준을 예로 들 수 있다. 이하 본 발명의 실시 예들에서 기존 면허 대역 외에 비면허 대역과 동일한 공유 대역을 추가로 사용하는 단말을 LAA 단말로 지칭하고, 기존 면허 대역만 사용하는 단말을 LTE 단말로 지칭할 것이다. 마찬가지로 기존 면허 대역 외에 비면허 대역과 동일한 공유 대역을 추가로 기지국을 LAA 기지국으로 지칭하고, 기존 면허 대역만 사용하는 기지국을 LTE 기지국으로 지칭할 것이다. 또한 비면허 대역에서 동작하는 LTE 시스템은 LAA-LTE(Licensed-Assisted Access Using LTE)라 칭하기로 한다. 이하 본 발명의 실시 예들은 LTE 시스템을 예로 설명될 것이나, 비면허 대역에서 통신을 지원하는 다른 통신 시스템에도 본 발명은 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 LAA-LTE의 성능 및 공정성(fairness)을 향상시키기 위한 기술을 제안한다. 먼저 LAA-LTE가 FBE 기반으로 동작하는 상황을 고려한다. 만약 특정 사업자가 설치한 다수의 기지국들이 동일한 비면허 대역을 사용하는 경우, 사업자는 기지국들 간의 동기를 일치시킬 수 있다.
도 10은 동일한 비면허 대역에서 다수의 기지국들의 간의 동기가 일치하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 기지국 1(1001) 및 기지국 2(1003)는 CCA을 동시에 시도하므로 기지국 1(1001)의 CCA 성공 또는 실패 여부가 기지국 2(1003)의 CCA 성공 또는 실패에 영향을 주지 않는다. 도 10의 예와 같이 LAA-LTE에서 기지국들(1001, 1003) 간의 동기가 일치하는 경우에는 기지국 별로 독립적인 CCA 수행이 가능하고 다수의 기지국들이 동시에 CCA를 성공했을 때에는 주파수 재사용률 1(frequency reuse 1)을 달성하여 LAA-LTE의 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수도 있다.
반면 서로 다른 사업자들이 설치한 다수의 기지국들이 동일한 비면허 대역을 사용하는 경우, 그 기지국들 간의 동기가 일치하지 않을 수도 있다.
도 2는 동일한 비면허 대역에서 다수의 기지국들의 간의 동기가 일치하지 않는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, FBE 방식에서는 CCA를 정해진 시간, 즉 고정 프레임 주기(fixed frame period) 마다 수행하므로 기지국 1(201)이 기지국 2(203)보다 계속 CCA를 먼저 수행하는 상황이 발생할 수 있다. 따라서 기지국 1(201)이 CCA를 성공하면 기지국 2(203)는 기지국 1(201)이 비면허 대역을 점유하였다고 판단하기 때문에 CCA를 실패할 것이고, FBE 방식의 특성상 이러한 현상이 지속되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 FBE 기반 LAA-LTE에서 기지국들 간의 동기가 일치하지 않을 때 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법이 필요하다. 이러한 해결 방법은, 한 사업자가 설치한 다수의 기지국들이 서로 다른 동기를 갖고 동작하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편 FBE 기반 LAA-LTE와 LBE 기반 Wi-Fi가 동일한 비면허 대역을 사용할 때에도 LAA-LTE에서 지속적으로 CCA가 실패하는 경우가 발생할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 FBE 기반 LAA-LTE에서 지속적으로 CCA가 실패하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
앞에서 설명한 것처럼 FBE는 CCA를 정해진 시간, 즉 fixed frame period 마다 수행하는 반면 LBE는 idle time (즉, extended CCA 수행 시간 동안 idle 상태 유지) 규칙을 준수하면서 임의의 시점에 CCA를 수행할 수 있다. 따라서 도 3a 및 도 3b의 예와 같이 CCA 수행 시점에 비교적 제한이 없는 LBE 기반 Wi-Fi 기지국(301, 311)이 FBE 기반 LAA-LTE 기지국(303, 313)의 CCA 수행 시점마다 비면허 대역을 점유한다면 FBE 기반 LAA-LTE 기지국(303, 313)은 지속적으로 CCA를 실패할 것이다. 이러한 문제는 FBE 기반 LAA-LTE의 성능을 크게 저하시키므로 해결 방안이 요구된다. 또한 도시되지는 않았으나, FBE 기반 LAA-LTE 기지국과 LBE 기반 LAA-LTE 기지국이 동일한 비면허 대역을 사용하는 경우에도 도 3a 및 도 3b에서 설명한 문제는 동일하게 발생할 수 있다.
FBE 기반 LAA-LTE 시스템에서 서로 다른 동기를 갖는 기지국들이 동일한 비면허 대역에서 동작할 때 또는 FBE 기반 LAA-LTE 시스템에서 LBE 기반 LAA-LTE 기지국 또는 LBE 기반 Wi-Fi 기지국이 동일한 비면허 대역에서 동작할 때 FBE 기반 LAA-LTE 기지국이 연속적으로 CCA를 실패하는 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시 예에서는 다음과 동일한 기술을 제안한다.
첫째, 제안 기술은 FBE 기반 LAA-LTE 시스템에서 기지국이 CCA 수행 시점을 특정 조건에 따라서 랜덤화(randomization) 하는 것을 기본으로 한다.
둘째, CCA 수행 시점을 변경하는 조건은 다음 (a), (b), (c)에 따라서 세분화될 수 있다.
(a) CCA 수행 시점을 변경하는 기지국은 누구인가?
(b) CCA 수행 시점 변경을 결정하는 시점은 언제인가?
(c) 변경된 CCA 수행 시점은 어떻게 결정되는가?
셋째, 위와 동일한 기준에 의해서 세분화된 제안 기술은 다음 <표 1>과 같이 요약할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 정해진 횟수 이상 연속적으로 CCA를 성공하거나 또는 정해진 시간 이상 CCA를 성공하는 기지국을 제1 기지국이라 칭하고, 정해진 횟수 이상 연속적으로 CCA를 실패하거나 또는 정해진 시간 이상 CCA를 실패하는 기지국을 제2 기지국이라 칭하기로 한다. 또한 상기 제1 기지국은 점유 기지국, Aggressor 기지국 등 다양한 명칭으로 불리울 수 있다. 또한 상기 제2 기지국은 비점유 기지국, Victim 기지국 등 다양한 명칭으로 불리울 수 있다.
(a) CCA 시점 변경대상 기지국 (b) CCA 시점 변경 시점 (c) 변경된 CCA 시점
1 모든 기지국 고정된 시간 간격으로임의의 시간 간격으로 CCA timing randomization- Subframe level- Symbol levelCCA timing searchON/OFF period randomization
2 제1 기지국 K번 연속적인 CCA 성공 시T 시간 동안 X % CCA 성공 시
3 제2 기지국 K번 연속적인 CCA 실패 시T 시간 동안 X % CCA 실패 시
Scheme 1-(a). 서브프레임 레벨에서 CCA 타이밍을 랜덤화(Randomize CCA timing in a subframe level)
- 대상 기지국: 모든 기지국 또는 제1 기지국 또는 제2 기지국
- 수행 시점: 대상 기지국에 따름
- 새로운 CCA 시점: CCA 타이밍 랜덤화(timing randomization)
상기 Scheme 1-(a)는 모든 기지국 또는 제1 기지국 또는 제2 기지국이 특정 시간 간격으로 CCA 타이밍을 랜덤화하는 방법이다. 여기서 scheme 1-(a)을 모든 기지국에 적용할 경우에는 각 기지국은 고정된 시간 간격으로 또는 임의의 시간 간격으로 CCA 타이밍을 랜덤화한다. 또한 scheme 1-(a)을 점유 기지국인 제1 기지국에 적용할 경우에는 해당 기지국이 K번 연속으로 CCA을 성공하거나 일정한 시간 T 동안 CCA 시도 대비 CCA 성공 비율이 정해진 비율(X %) 이상 되었을 때 CCA 타이밍을 랜덤화 한다. 마찬가지로 scheme 1-(a)을 비점유 기지국인 제2 기지국에 적용할 경우에는 해당 기지국이 K번 연속으로 CCA을 실패하거나 일정한 시간 T 동안 CCA 시도 대비 CCA 실패 비율이 정해진 비율(X %) 이상 되었을 때 CCA 타이밍을 랜덤화 한다.
도 4는 비면허 대역에서 제1 및 제2 기지국을 설명하기 위한 도면이다.
앞에서 설명한 것처럼 FBE 기반의 LAA-LTE 기지국은 정해진 시간, 즉 fixed frame period 마다 CCA을 수행한다. 따라서 서로 다른 동기를 갖는 기지국들이 동일한 비면허 대역에서 동작하는 경우 한 기지국이 다른 기지국보다 계속 CCA을 먼저 수행하는 상황이 발생하게 된다. 이러한 경우 도 4의 예와 같이, CCA 시점이 상대적으로 빠른 기지국, 즉 제1 기지국(401)은 비면허 대역을 연속적으로 점유할 수 있는 반면, CCA 시점이 상대적으로 늦은 기지국, 즉 제2 기지국(402)은 CCA 실패로 인하여 비면허 대역을 점유할 기회조차 얻지 못하게 된다. 이러한 불공정(unfairness)을 방지하기 위해 본 발명의 실시 예에서 제안하는 다수의 CCA 타이밍 랜덤화 기술이 요구된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 서브프레임 레벨에서 CCA 타이밍을 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 고정 프레임 주기(fixed frame period)가 10 ms이고 0번 subframe의 첫 번째 (또는 첫 번째부터 n 번째까지의) symbol에서 CCA을 수행하는 FBE 기반 LAA-LTE 기지국을 가정한다. 이 FBE 기반 LAA-LTE 기지국이 주어진 시점에 CCA을 수행하다가 상기 scheme 1-(a)의 적용 대상이면서 그에 따른 수행 시점 조건을 만족시켰다면(CCA timing adjustment), FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 임의의 숫자를 선택한다. 만약 임의로 선택된 숫자가 3이라면, 도 5의 (a)의 예와 같이, FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 현재 fixed frame period 동안에는 CCA 및 전송을 수행하지 않고 다음 fixed frame period의 3번 서브프레임(511)의 첫 번째(또는 첫 번째부터 n 번째까지의) 심볼에서 CCA를 수행하고, 그 CCA 수행 결과에 따라 전송을 수행한다. 이후 FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 3번 서브프레임(511)을 시작으로 하는 fixed frame period 동안을 새로운 frame(513)으로 설정하고, 매 3번 subframe 마다 CCA을 수행한다. 즉 도 5의 (a)의 예는 즉, 임의로 선택된 숫자를 기반으로 CCA를 수행하는 frame을 update 하는 방법이다.
한편 도 5의 (a)의 예와 같이 임의로 선택한 숫자를 기반으로 frame을 update 하는 것이 아니라 도 5의 (b)의 예와 같이 임의로 선택한 숫자를 일시적으로 적용하는 방법이 있다. 즉 도 5의 (b)에서 FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 주어진 시점에 CCA을 수행하다가 상기 scheme 1-(a)의 적용 대상이면서 그에 따른 수행 시점 조건을 만족시켰다면 임의의 숫자를 선택한다. 만약 임의로 선택된 숫자가 3이라면, FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 현재 fixed frame period 동안에는 CCA 및 전송을 수행하지 않고 다음 fixed frame period의 3번 서브프레임(501)의 첫 번째 심볼에서 CCA를 수행하고 그 CCA 수행 결과에 따라 전송을 수행한다. 이후 FBE 기반 LAA-LTE 기지국은 원래의 fixed frame period로 복귀하여 매 0번 subframe (503) 마다 CCA를 수행한다. 즉 도 5의 (b)의 예는 임의로 선택된 숫자를 기반으로 일시적인 frame을 만들어 CCA 및 전송을 시도한 후 원래의 frame으로 돌아가는 방법이다.
만약 모든 기지국들을 대상으로 상기 scheme 1-(a)을 적용한다면, 특정 기지국이 계속 점유 기지국인 제1 기지국이 되어 비면허 대역을 독점하거나, 특정 기지국이 계속 비점유 기지국인 제2 기지국이 되어 비면허 대역을 오랜 시간 동안 점유하지 못하는 종래 문제점을 해결할 수 있다. 그 이유는 순간적으로는 제1 및 제2 기지국들이 존재할 수 있지만 CCA 타이밍을 고정된 또는 임의의 시간마다 계속 변경하면 그 기지국들의 점유 상태가 바뀔 수 있기 때문이다. 만약 제1 기지국을 대상으로 상기 scheme 1-(a)을 적용한다면 제1 기지국이 확률적으로 제2 기지국에게 점유를 양보하는 것으로 해석할 수 있다. 또한 제2 기지국을 대상으로 상기 scheme 1-(a)을 적용한다면 제2 기지국이 확률적으로 제1 기지국에게 점유를 양보하는 것으로 해석할 수 있다.
Scheme 1-(b). 심볼 레벨에서 CCA 타미밍을 랜덤화(Randomize CCA timing in a symbol level)
- 대상 기지국: 모든 기지국 또는 제1 기지국 또는 제2 기지국
- 수행 시점: 대상 기지국에 따름
- 새로운 CCA 시점: CCA 타이밍 랜덤화
상기 Scheme 1-(b)는 상기 scheme 1-(a)와 거의 동일하다. 다만 상기 Scheme 1-(b)는 기지국이 임의로 선택한 숫자가 다음 fixed frame period에서 CCA을 수행할 서브프레임을 나타내는 것이 아니라 심볼을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 심볼 레벨에서 CCA 타이밍을 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저 Scheme 1-(b)가 필요한 이유는 다음과 같다. 만약 제1 기지국(603)과 제2 기지국(601) 간의 동기 오차가 한 서브프레임 보다 작은 경우를 가정하면, 동일한 subframe 내에서 CCA을 수행할 symbol만 변경하여도 현재 제1 기지국(603)과 제2 기지국(601)의 CCA 수행 시점에 대한 선후 관계를 변경할 수 있다. 이 경우 CCA를 수행할 subframe을 고정한 채 CCA을 수행할 symbol 변경을 통해서 FBE 방식의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
Fixed frame period가 10 ms이고 0번 subframe의 첫 번째 (또는 첫 번째부터 n 번째까지의) symbol에서 CCA을 수행하는 FBE 기반 LAA-LTE 기지국을 가정한다. 제1 기지국(603)이 주어진 시점에 CCA를 수행하다가 scheme 1-(b)의 적용 대상이면서 그에 따른 수행 시점 조건을 만족시켰다면(CCA timing adjustment) 임의의 숫자를 선택한다. 만약 임의로 선택된 숫자가 6이라면 현재의 fixed frame period 동안에는 CCA 및 전송을 수행하지 않고 다음 fixed frame period의 0번 subframe의 6번째(또는 6번째부터 6 + n - 1 번째까지의) symbol(605)에서 CCA를 수행하고 그 결과에 따라서 전송을 수행한다. 이후 0번 subframe의 6번째(또는 6번째부터 6 + n - 1 번째까지의) symbol을 시작으로 fixed frame period 동안을 새로운 frame으로 설정하여 매 0번 subframe의 6번째 (또는 6번째부터 6 + n - 1 번째까지의) symbol 마다 CCA을 수행한다. 또한 제1 기지국(603)이 임의의 숫자로 6을 선택한 후 현재의 fixed frame period 동안에는 CCA 및 전송을 수행하지 않고 다음 fixed frame period의 0번 subframe의 6번째 (또는 6번째부터 6 + n - 1 번째까지의) symbol에서 CCA을 수행하고 그 결과에 따라서 전송을 수행한다. 이후 원래의 fixed frame period로 복귀하여 매 0번 subframe의 첫 번째 (또는 첫 번째부터 n 번째까지의) symbol 마다 CCA을 수행하는 것도 가능하다.
Scheme 2. CCA 타이밍 탐색(Search for CCA timing)
- 대상 기지국: 제2 기지국
- 수행 시점: 연속으로 K번 CCA을 실패하거나 T 시간 동안 X % 이상의 CCA을 실패했을 때
- 새로운 CCA 시점: CCA 타이밍 탐색
Scheme 2는 상기한 scheme 1-(a) 및 scheme 1-(b)와 유사하지만 비점유 기지국인 제2 기지국에 특화된 방법이다. Scheme 1-(a) 및 scheme 1-(b)에서는 기지국이 임의의 숫자를 선택하여 새로운 CCA 타이밍을 선택하였다. 이는 제1 기지국과 제2 기지국의 역할을 확률적으로 변경시켜 줄 수 있지만, 그 역할이 반드시 변경될 것을 보장하지는 않는다. 따라서 scheme 2는 제2 기지국이 가능한 경우 반드시 비면허 대역을 점유할 수 있도록 스스로 clear 상태인 CCA 타이밍을 탐색하여 선택하도록 하는 방법을 제안한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 CCA 타이밍을 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)는 프레임 업데이트가 이루어지지 않는 CCA 타이밍 탐색 방법의 예를 나타낸 것이고, (b)는 프레임 업데이트가 이루어지는 CCA 타이밍 탐색 방법의 예를 나타낸 것이다.
도 7의 실시 예에서 Fixed frame period는 10 ms이고 0번 subframe 에서 CCA을 수행하는 FBE 기반 LAA-LTE 기지국을 가정한다. 이 FBE 기반 LAA-LTE 기지국이 주어진 시점에서 CCA을 수행하다가 상기한 scheme 1의 적용 대상이면서 그에 따른 수행 시점 조건을 만족시켰다면(즉 제2 기지국으로써 연속으로 K번 CCA을 실패하거나 T 시간 동안 정해진 비율(X %) 이상 CCA를 실패했을 때(CCA timing adjustment), 제2 기지국은 현재 fixed frame period 동안에는 CCA 및 전송을 수행하지 않고 다음 fixed frame period의 0번 subframe에서 CCA를 수행한다. 만약 제2 기지국이 CCA를 성공하면 해당 subframe 부터 전송을 수행하고, 실패하면 다음 subframe에 다시 CCA를 시도하여 성공 시 전송, 실패 시 CCA 재시도를 반복한다. 즉 본 실시 예에서는 제2 기지국이 매 subframe 마다 CCA를 수행하면서 적합한 CCA 타이밍을 탐색한다. 만약 제2 기지국이 L개의 fixed frame period 동안 적합한 CCA 타이밍(즉 clear channel이 탐지되는 CCA 기회(opportunity))를 찾지 못한 경우에는 제2 기지국은 현재 CCA 시점을 유지하거나 다른 동작, 예를 들어 동작 주파수를 변경하는 동작을 수행할 수 있다.
Scheme 2에서도 scheme 1-(a) 및 scheme 1-(b)와 마찬가지로 적합한 CCA timing을 탐지한 후 fixed frame period을 업데이트 하거나 유지할 수 있다. 도 7의 (b)는 제2 기지국이 적합한 CCA 타이밍(711)을 탐지한 후 해당 subframe 부터 fixed frame period 동안을 새로운 frame(713)으로 업데이트한 예를 나타낸 것이다. 그리고 도 7의 (a)는 제2 기지국이 적합한 CCA 타이밍(701)을 탐지한 후 이를 계속 유지하지 않고 다시 원래의 fixed frame period로 복귀하는 예를 나타낸 것이다.
Scheme 3. CCA의 온/오프 주기를 랜덤화(Randomize ON/OFF period)
- 대상 기지국: 모든 기지국 또는 제1 기지국 또는 제2 기지국
- 수행 시점: 대상 기지국에 따름
- 새로운 CCA 시점: 온/오프 주기 랜덤화(ON/OFF period randomization)
Scheme 3은 fixed frame period 단위로 CCA의 ON/OFF를 적용하고 ON 주기와 OFF 주기의 길이를 랜덤화하는 방법이다. 이 방법에 따르면 ON 주기에서는 매 fixed frame period 마다 정해진 subframe 및 symbol에서 CCA를 수행하고 OFF 주기에서는 CCA을 수행하지 않는다. 따라서 두 CCA들 간의 간격이 fixed frame period 또는 OFF 주기의 길이가 되고, ON/OFF 주기의 길이가 랜덤이기 때문에 FBE 기반의 LAA-LTE 시스템에서 특정 기지국의 CCA 시점이 빠르다는 이유로 비면허 대역을 독점하는 문제를 해결할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 CCA의 온/오프 주기를 랜덤화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, Scheme 3에서는 fixed frame period 내에서 CCA를 수행하는 subframe 및 symbol이 고정되어 있는 상황을 가정한다. 만약 기지국이 CCA를 수행하여 clear channel을 탐지하였다면 해당 fixed frame period 동안 비면허 대역을 통해서 전송을 수행할 수 있다. 이와 함께 기지국은 CCA의 ON 주기의 길이를 결정하기 위해서 임의의 숫자 M을 선택한다(801). 이것은 기지국이 앞으로 M번 CCA 성공 및 전송 수행 후 OFF 주기로 진입하겠다는 것을 의미한다. 따라서 기지국은 CCA를 성공할 때마다 M을 하나씩 감소시켜서 M = 0이 되었을 때(803) OFF 주기로 진입한다. OFF 주기로 진입하면서 기지국은 OFF 주기의 길이를 결정하기 위해서 임의의 숫자 N을 선택한다(805). 이는 기지국이 앞으로 N번의 fixed frame period 동안 OFF 주기를 유지하겠다는 것을 의미한다. 따라서 기지국은 해당 OFF 주기 동안 CCA 및 전송을 수행하지 않고 OFF 주기가 종료될 경우(807) 다시 ON 주기로 진입하여 CCA 및 전송을 수행한다.
도 8의 실시 예에서는 ON 주기의 길이를 결정하는 parameter인 M과 OFF 주기의 길이를 결정하는 parameter인 N을 모두 임의로 설정하는 상황에 대해서 설명하였다. 하지만 ON 주기만 랜덤화하는 경우에는 M은 임의로, N은 고정으로 설정할 수 있다. 다른 실시 예로 OFF 주기만 랜덤화하는 경우에는 M은 고정으로, N은 임의로 설정할 수 있다.
이하 TDD(Time-Division Duplex) 기반 LAA-LTE에서 공정성(fairness)를 향상시키기 위한 본 발명의 실시 예들을 설명하기로 한다.
본 실시 예의 TDD 기반 LAA-LTE에서 하향 링크(DL) 구간 및 상향 링크(UL) 구간을 위한 TDD 프레임 구조는 아래 <표 2>와 같다.
DL 구간 UL 구간
규정(regulation) LBE 기반으로 동작 FBE 기반으로 동작
채널 예약 전송됨 전송 안됨
특징 채널 점유 가능성 향상 다중 사용자 스케줄링 지원
도 9a는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 하향 링크(DL) 구간 및 상향 링크(UL) 구간을 위한 TDD 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 9a를 참조하면, 기지국으로부터 단말로의 DL 구간에서는 LBE 기반으로 동작하고, 단말로부터 기지국으로부터 UL 구간에서는 FBE 기반으로 동작한다. 도 9a의 예에서 LBE의 경우 1번째 서브프레임(Subframe0)의 일부를 예약하고(901) 2번째 서브프레임(Subframe1)부터 PDCCH 및 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그리고 도 9a의 프레임 구조에서 상기 DL 구간과 UL 구간 사이에는 보호 구간을 포함한 특별(special) 서브프레임이 존재한다.
도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE의 프레임 구조에서 DL 및 UL 전송을 나타낸 도면이다. 도 9b의 (a)는 기지국 관점에서 DL 전송을 나타낸 것이고, 도 9b의 (b)는 단말 관점에서 UL 전송을 나타낸 것이다.
그리고 TDD 기반 LAA-LTE에서 기지국들 간에 동기가 일치하는 경우에는 기지국들 간에 공정한 경쟁이 수행될 수 있으며, 이 경우 전술한 도 10의 예와 같이, 기지국 별로 독립적인 CCA 수행이 가능하고 다수의 기지국들이 동시에 CCA을 성공했을 때에는 주파수 재사용률 1을 달성하여 LAA-LTE의 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있다. DL 구간에서는 ECCA 수행 시 작은 랜덤 숫자(random number)를 선택한 기지국이 채널을 점유할 수 있으며, UL 구간에서는 주파수 재사용률 1을 달성할 수 있다.
그러나 그리고 TDD 기반 LAA-LTE에서 기지국들 간에 동기가 일치하지 않는 경우에는 기지국들 간에 공정한 경쟁이 수행되기 어렵다.
도 11은 TDD 기반 LAA-LTE에서 기지국들 간에 동기가 일치하지 않는 경우를 예시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 두 기지국들(1101, 1103)이 서로 다른 subframe 동기를 갖고 있기 때문에 발생하는 문제를 나타낸 것이다. 이 경우 각 기지국(1101, 1103)의 CCA 수행 시점이 고정되어 있으면 특정 기지국(1103)이 항상 먼저 CCA을 수행하게 된다. 이는 채널 점유 측면에서 특정 기지국(1103)이 우선 순위를 갖게 되므로 불공정하다고 볼 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 도 11의 예와 같은 불공정 문제를 해결하기 위한 방법들을 제안한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 13에서 두 기지국들(1301, 1303)은 서로 다른 subframe 동기를 갖고 있음을 가정한다.
도 13의 방법은, subframe 단위로 TDD subframe 구성을 shift 하는 것이다. 예를 들어 계속해서 채널을 점유하지 못한 기지국(1301)은 DL subframe 하나 혹은 n개를 맨 뒤로 옮긴다(1305). 이는 UL subframe을 앞으로 당기는 것(1307)과 동일한 효과를 주기 때문에 불공정성이 일부 해소될 수 있다. 또한 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 참조 번호 1201은 채널을 점유하지 못한 기지국이 DL subframe 하나를 맨 뒤로(화살표 방향으로) circular shift 하는 것을 나타낸 것이다. 그 결과 쉬프트된 TDD subframe 구성은 참조 번호 1211과 같다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14에서 두 기지국들(1401, 1403)은 서로 다른 subframe 동기를 갖고 있음을 가정한다.
도 14의 방법은, subframe 단위로 TDD subframe 구성을 shift 하는 다른 예로서, 계속해서 channel을 점유한 기지국(1403)은 DL subframe 하나 혹은 n개를 뒤로 shift 시킨다(1405). 이는 UL subframe을 뒤로 shift 시키는 것(1407)과 동일한 효과를 주기 때문에 불공정성이 일부 해소될 수 있다. 또한 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 참조 번호 1203은 채널을 점유한 기지국이 UL subframe 하나를 맨 앞으로(화살표 방향으로) circular shift 하는 것을 나타낸 것이다. 그 결과 쉬프트된 TDD subframe 구성은 참조 번호 1213과 같다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 15에서 두 기지국들(1501, 1503)은 서로 다른 subframe 동기를 갖고 있음을 가정한다.
도 15의 방법은, 계속해서 channel을 점유한 기지국(1503)은 TDD configuration(DL 및 UL subframe 개수 및 위치)을 그대로 유지한 채 하나의 UL subframe을 추가적인 special subframe(1505)으로 대체한다. 이는 계속해서 channel을 점유한 기지국(1503)이 자신으로 인해서 계속해서 channel을 점유하지 못한 기지국(1501)을 위해 channel 점유 기회를 양보하는 동작으로 이해될 수 있다. 도 15에서 기본적인 special subframe은 "S", 추가적인 special subframe은 "S*"으로 도시되어 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 16에서 두 기지국들(1601, 1603)은 서로 다른 subframe 동기를 갖고 있음을 가정한다.
도 16의 방법은, 계속해서 channel을 점유하지 못한 기지국(1601)은 일시적으로 special subframe 내 임의의 symbol(1605)(또는 DL 경우와 마찬가지로 CCA가 성공하는 symbol 위치로)에서 CCA를 수행한 후 만약 clear channel을 탐지하였다면 다가오는 UL subframe boundary까지 reservation signal(1607)을 전송한다. 도 16의 방법은 일시적으로 CCA 시점을 앞 당김으로써 계속해서 channel을 점유하지 못한 기지국(1601)이 channel 점유를 시도하는 방법을 제안한 것이다. 도 16에서 special subframe내 임의의 symbol(1605)에서 수행한 CCA 결과 전송되는 reservation signal(1607)을 "R"로 표시하였다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 공정성을 제공하기 위한 기지국의 방법을 나타낸 순서도로서, DL 구간은 LBE 기반으로 CCA를 수행하고, UL 구간은 FBE 기반으로 CCA를 수행함을 가정한다.
도 17을 참조하면, 1701 단계에서 기지국은 시스템에서 정해진 기본 TDD subframe 구성을 적용한다. 1703 단계에서 기지국은 단말이 CCA를 실패한 경우, 단말로부터 UL 서브프레임에 대한 busy 피드백을 수신한다. 즉 기지국은 CCA를 실패한 단말로부터 busy 피드백을 수신한다. 1705 단계에서 기지국은 하나의 UL 구간(period) 동안 채널 점유 여부를 판단하고, 1707 단계에서 기지국은 그 채널 점유 또는 비점유 상태가 미리 정해진 K 개의 UL 구간 동안 지속되는 경우, 1709 단계에서 단말에게 서브프레임 circular shift 명령을 전송한다. 그리고 1711 단계에서 기지국은 circular shift된 TDD subframe 구성을 적용한다. 여기서 상기 circular shift를 수행하는 방법은, 상기 도 12 내지 도 16에서 설명한 방법들 중 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.
상기한 도 12 내지 도 17의 방법들에 의하면, FBE 기반으로 동작하는 UL 구간에서 계속해서 channel을 점유하는 기지국이 있을 경우, subframe 단위로 TDD subframe 구성을 circular shift 하여 공정성을 향상시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 기본 TDD subframe 구성은 유지하면서 공정성을 제공하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 제1 및 제2 기지국(2001, 2003)이 기본 TDD subframe 구성은 유지하면서 적어도 하나의 UL 구간의 온/오프를 랜덤화하여 공정성을 제공하는 방법을 예시한 것이다. 도 20은 UL 구간의 온/오프를 예시하였으나, 도 20의 방법은 DL 구간에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 CCA 타이밍 제어를 위한 기지국과 단말 간의 시그널링 방법을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 1801 단계에서 기지국(10)은 상기한 실시 예들에 따라 DL 혹은 UL CCA 타이밍을 결정하고, 1803 단계에서 상기 결정된 CCA 타이밍에 대한 정보를 단말(20)에게 전송한다. 상기 CCA 타이밍에 대한 정보는 PDCCH을 통해서 전송되는 DCI(Downlink Control Indicator) 메시지 혹은 PDSCH을 통해서 전송되는 RRC 연결 (재)설정 메시지(Connection Reconfiguration Message) 등을 이용하여 전송될 수 있다. 이후 1805 단계에서 상기 CCA 타이밍에 대한 정보를 수신한 단말(20)은 결정된 CCA 타이밍에서 CCA를 수행한다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 기반 LAA-LTE에서 CCA 타이밍 제어를 위한 기지국과 단말 간의 다른 시그널링 방법을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 1901 단계에서 단말(20)은 기지국(10)에게 CCA 결과를 보고하고, 1903 단계에서 상기 CCA 결과 보고를 수신한 기지국(10)은 상기한 실시 예들에 따라 DL 혹은 UL CCA 타이밍을 결정하고, 1905 단계에서 상기 결정된 CCA 타이밍에 대한 정보를 단말(20)에게 전송한다. 상기 CCA 타이밍에 대한 정보는 PDCCH을 통해서 전송되는 DCI 메시지 혹은 PDSCH을 통해서 전송되는 RRC 연결 (재)설정 메시지 등을 이용하여 전송될 수 있다. 이후 1907 단계에서 상기 CCA 타이밍에 대한 정보를 수신한 단말(20)은 결정된 CCA 타이밍에서 CCA를 수행한다.
아래 <표 3>, <표 4>는 기지국(10)이 단말(20)에게 상기 DL 혹은 UL CCA 타이밍에 대한 정보를 전송할 때 사용될 수 있는 DCI 메시지(예컨대, DCI format 1)의 일 구성 예를 나타낸 것이다. 기재의 편의상 DCI 메시지의 구성을 <표 3>, <표 4>의 분리된 표로 기술하였으나, 실제 <표 3>, <표 4>는 DCI 메시지의 구성을 나타낸 하나의 표로 이해될 수 있다.
Field name Length (bits) Comment
Resource allocation header 1 RA type 0 or RA type 1
Resource block assignment for RA type 0 6 (1.4 MHz)8 (3 MHz)13 (5 MHz)17 (10 MHz)19 (15 MHz)25 (20 MHz) Applicable only when resource allocation header = 0 (RA type 0)
Subset N/A (1.4 MHz)1 (3 MHz)1 (5 MHz)2 (10 MHz)2 (15 MHz)2 (20 MHz) Applicable only when resource allocation header = 1 (RA type 1)
Shift N/A (1.4 MHz)1 (3 MHz)1 (5 MHz)1 (10 MHz)1 (15 MHz)1 (20 MHz) Applicable only when resource allocation header = 1 (RA type 1)
Field name Length (bits) Comment
Resource block assignment for RA type 1 N/A (1.4 MHz)6 (3 MHz)13 (5 MHz)14 (10 MHz)16 (15 MHz)22 (20 MHz) Applicable only when resource allocation header = 1 (RA type 1)
MCS 5
HARQ process 3 (FDD)4 (TDD)
RV 2
TPC for PUCCH 2
DL CCA timing L번째 프레임 내 M번째 서브프레임의 N번째 심볼
DL CCA period TDL 서브프레임 기지국이 주기적으로 DL 전송을 위한 CCA을 수행할 때 적용
UL CCA timing L'번째 프레임 내 M'번째 서브프레임의 N'번째 심볼
UL CCA period TUL 서브프레임 단말이 주기적으로 UL 전송을 위한 CCA을 수행할 때 적용
또한 본 발명의 실시 예에서 단말은 기지국에게 UL 전송을 수행하기 위한 CCA 결과를 전달하여 상기 도 11에서 예시한 것과 같은, 불공정한 상황이 발생하고 있는지 여부를 알려준다. 이는 단말로부터 기지국으로 LTE 시스템에서 SR, CQI, PMI, RI, HARQ ACK/NACK 정보 등이 feedback 되는 PUCCH 등을 통해서 전송될 수도 있고 측정 보고(measurement report)와 동일한 RRC message 등을 통해서 전송될 수도 있다. 구체적으로 각 단말은 아래 CCA 결과를 포함한 PUCCH 전송 조건 또는 CCA 결과를 포함한 measurement report 전송 조건이 만족되었을 때 CCA 수행 결과를 포함한 PUCCH 또는 measurement report을 전송할 수 있다.
- CCA 결과를 포함한 PUCCH 전송 조건
1) 매 CCA 수행 시 busy channel을 탐지하였을 때, 이 경우 1-bit indicator (1: busy, 0: clear)가 PUCCH을 통해서 전송된다.
2) 일정 시간 동안 busy channel 탐지 빈도가 X % 이상 되었을 때, 이 경우 1-bit indicator (1: busy, 0: clear)가 PUCCH을 통해서 전송된다.
- CCA 결과를 포함한 measurement report 전송 조건
1) 일정 시간 동안 연속으로 K번 busy channel을 탐지하였을 때, 이 경우 1-bit indicator (1: busy, 0: clear)가 measurement report을 통해서 전송된다.
2) 일정 시간 동안 busy channel 탐지 빈도가 X % 이상 되었을 때, 이 경우 단말이 탐지한 busy channel의 빈도 또는 절대값이 measurement report을 통해서 전송된다.
이하 본 발명의 실시 예에 따라 비면허 대역 등 공유 대역에서 FBE 또는 LBE 방식으로 자원을 공유하는 무선 통신 시스템에서 효율적으로 채널 품질 보고를 수행하는 방법과 링크 적응 방법을 설명하기로 한다. 이를 통해 본 발명은 높은 대역 효율화를 기대할 수 있다.
기지국 영역 내에 있는 단말은 RRC IDLE 상태에 있거나 RRC CONNECTED 상태에 있다.
- RRC IDLE 상태 : 기지국(또는 셀(Cell)) 선택을 하고, Paging Channel을 감시(Monitor)하고, 시스템 정보(System Information, SI)을 획득하지만, 기지국과 데이터를 주고 받지는 않는 상태이다.
- RRC CONNECTED 상태 : 제어 채널(Control Channel)을 감시하고 데이터 채널(Data Channel)을 통해 기지국과 데이터를 주고 받는 상태이다. 기지국의 스케줄링을 돕도록 기지국과 주변 기지국의 여러 측정 결과들을 보고하는 상태이다.
본 발명의 실시 예에서는 배경 기술에서 비면허 대역 등 공유 대역에서 기존 링크 적응 기법을 적용하는데 세 가지 문제점을 해결하기 위한 방안(A, B, C)을 아래와 같이 제안한다.
A. 자원 할당 및 데이터 송신 이전에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법
B. 자원 할당 후 데이터 송신 시점에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법
C. 자원 할당과 데이터 송신 시점 사이에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법
또한 기준신호에 대한 채널 품질 보고를 할 때 또는 데이터송신에 대한 ACK/NACK 피드백을 할 때 PCell과 SCell 중 어느 기지국을 사용하느냐에 따라 네 가지 경우의 수가 있을 수 있다.
채널 품질 보고 ACK/NACK 피드백
I-1 PCell PCell
I-2 PCell SCell
II-1 SCell PCell
II-2 SCell SCell
채널 품질 보고 또는 ACK/NACK 피드백을 보내고자 할 때, LAA-LTE 시스템이 FDD 시스템 인지 또는 TDD시스템 인지에 따라 서로 다른 동작을 고려할 수 있다. 예를 들어 FDD시스템인 경우, 하나의 대역을 하향링크 또는 상향링크 중 어느 하나로만 설정할 수 있으므로, 일반적인 시나리오에서 공유 대역1번은 기본적으로 하향링크를 위해 설정된다. FDD시스템에서 공유대역으로 상향링크를 설정하려면 다른 공유 대역 2번을 사용해야 하므로 적어도 2개 이상의 공유대역에 대한 동시적인 무선자원 접속을 위한 동작이 고려되어야 한다. 즉, 단말이 두 개 이상의 공유대역 주파수에 대한 동작이 고려되어야 하는데 현재 LTE규격의 CA(Carrier Aggregation) 또는 HetNet 동작에 따르면, 복수의 공유대역에 대해 LBT수행을 지원하도록 변경하기가 쉽지 않다. 이러한 복잡한 동작을 피하기 위해서는 상향링크를 기존 PCell을 통해 수행할 수 있다. 또 다른 예를 들어 TDD 시스템인 경우, 하나의 대역에서 하향링크와 상향링크가 모두 설정될 수 있으므로, 하향링크 서브프레임에 대한 채널 측정 보고 또는 ACK/NACK 피드백을 상향링크 서브프레임에서 수행할 수 있다. 하지만 흔히 하향링크 서브프레임에 비해 상향링크 서브프레임의 비율이 적게 설정되므로, 상향링크에서 자원 획득에 실패하면 수 서브프레임 뒤로 상향링크 송신에 있어 지연이 발생한다. 이런 문제가 예상된다면, 오히려 상향링크 서브프레임을 비워두거나 다음 하향링크가 오기 일정 시간 전부터 LBT 성공에 이은 예약(reservation) 신호를 송신하는 편이 나을 수 있다. 이렇게 상향링크 서브프레임을 사용하지 않는 대신에 FDD시스템과 마찬가지로 상향링크 송신을 PCell에서 수행하여야 한다.
참고로 도 22a는 LTE 시스템에서 일반적인 TDD DL/UL 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 22b는 비면허 대역과 같은 공유 대역에서 선호되는 TDD DL/UL 프레임 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시 예에서 제안하는 링크 적응 기법은 아래와 같다.
[A. 자원할당 및 데이터 송신 이전에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법]
앞서 살펴보았듯이, LAA-LTE 시스템에서는 LBT 규제에 따라 채널 점유 방식이 크게 FBE 방식과 LBE 방식으로 나뉠 수 있다. LBT 규제는 기지국과 단말을 구분하지 않고 동일하게 적용된다. 본 발명의 실시 예에서는 기지국이 송신하는 하향링크의 예시로 링크 적응 기법을 설명한 것이나, 상향 링크에서의 적용도 역시 고려한다. 본 발명의 프레임 구조의 예시에서 Data 영역은 하향링크 또는 상향링크에 대해 모두 할당할 수 있다. 프레임 구조에서는 생략되어 있지만, 일반적으로 하향링크 신호를 송신하다가 상향링크를 송신하기 위해 시간적으로 Tx-Rx전환에 필요한 간격(gap)이 규정되어 있어야 한다. 상황에 따라, 상기 간격을 활용하여 CCA를 수행할 수 있다.
FBE 방식의 하향링크에서는 특정 주기(예를 들어 서브프레임)의 시작에 CCA를 수행하고 성공하면 기지국이 하향링크 신호를 송신한다. 다른 예시에서는 CCA가 매 서브프레임의 끝에 위치할 수 있으나 CCA 수행의 결과에 따라 신호를 송신하는 동작에 있어 차이는 없다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
기존 LTE 규격을 유지하고 CCA를 수행하는 동작만 추가한 경우, 도 23과 같이 구성될 수 있다. 기지국(2301)은 서브프레임#0에서 CCA 성공 이후 데이터 송신 구간에서 LAA-RS를 다중화하여 송신한다. LAA-RS는 기존 CRS와 같이 기지국 내 모든 단말이 들을 수 있는 공통 기준신호일 수 있고, 또는 DRS나 CSI-RS와 같이 특정 단말만 들을 수 있는 단말 별 기준신호일 수 있다. 기지국(2301)이 CCA를 성공한 상태에서 보내는 기준신호이므로 적어도 기지국으로부터 평균적으로 일정 거리 이내의 장치들은 이어지는 데이터 송신 구간에서 신호를 송신하지 않는다. 기지국에 소속한 단말들(2303)은 LAA-RS를 측정하고 이를 다음 보고 구간, 예를 들어 서브프레임#1에서 PCell 기지국에 보고한다. PCell또는 SCell기지국은 서브프레임#3과 #4동안 채널품질을 보고한 단말들에 대한 스케줄링을 수행하고 서브프레임#4에서 데이터를 송신한다. PCell과 SCell이 광케이블 등 고속망으로 연결되어 있지 않다면, 추가적인 지연시간이 발생할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우를 나타낸 것이다.
도 24의 예는 기존 LTE 규격을 변경하여 기지국이 CCA 성공 이후 LAA-RS를 송신하고 이에 대해 단말이 바로 채널품질보고를 수행하는 방식으로 도23의 방식보다 빠른 보고가 가능하다. 기지국은 채널품질보고에 따라 미리 준비해둔 여러 MCS 인덱스에 대한 encoding 블록 중에서 채널품질에 대해 적절한 하나를 선택하여 이어지는 데이터 송신구간에서 보낸다. 기지국이 미리 하나의 단말에 대해 여러 MCS 인덱스에 대한 encoding 블록을 준비하기 어려운 경우에는, 하나의 물리자원블록(PRB)에 대해 복수 단말의 encoding 블록을 준비해 두었다가 예상했던 채널품질보다 못한 단말에 대해 할당을 하지 않도록 overbooking 기반의 스케줄링을 할 수 있다. 채널품질보고를 위한 FB(feedback) 구간의 구성은 시스템에 따라 FDMA, OFDMA, TDMA 또는 TDMA-OFDMA의 다양한 방식으로 복수의 단말을 지원할 수 있다. OFDMA의 경우 각 단말의 피드백 신호가 주파수 별 전송단위로 구분되는데, 규제에 따라서 피드백 신호를 송신하기 전에 LBT를 수행해야 할 수 있다. 이를 위해 LAA-RS와 FB사이에 단말용 CCA 구간을 추가하거나, LAA-RS 구간에 단말이 CCA를 수행하되, LAA-RS 신호에 대해서는 CCA 측정에서 배제하는 방법이 있을 수 있다. 상기 단말의 CCA 구간은 FB 자원과 동일한 주파수 서브캐리어에 대해 수행하거나 또는 전 대역에 대해 수행할 수 있다. FB 자원이 물리적으로 호핑하는 경우에는 호핑하는 모든 주파수 서브캐리어에 대해 CCA를 한번에 수행하여야 한다. WiFi와 동일한 다른 시스템이 CCA를 수행하고 송신을 수행하는 기회를 제공할 만큼 FB 구간이 길다면, FB구간 사이 사이에 기지국이 예약(R, reservation) 신호(2401)를 송신할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 25의 방식은, 도 24에서 나타낸 빠른 채널품질보고의 방식과 유사하나 성능이 낮은 단말의 경우, LAA-RS를 측정하고 바로 피드백 구간이 이어지므로 보고를 할 수 없는 상황을 고려하여, 피드백 구간(2501)을 서브프레임의 끝에 위치한 방식이다. 따라서 단말이 측정/보고한 서브프레임의 다음 서브프레임에서 자원할당이 가능하다. 시스템에 따라서, 기지국의 명령에 의해 단말은 제어채널을 수신한 서브프레임 n에 대해 n+k의 FB 자원에서 보고를 하도록 제어될 수 있다. 이 때, k는 1) 상위계층 메시지인RRC Connection Setup 또는 RRC Connection Reconfiguration 과정에서 설정되거나, 2) 물리계층 제어채널 내 DCI (Downlink Control Information)에 의해 설정되거나, 3) 임의 접속(RACH) 절차 중 RAR (Random Access Response) 메시지에 의해 설정되거나, 4) 물리계층 기준 신호(Reference Signal)의 ID 또는 그 위치에 의해 설정될 수 있다.
상기 k는 하나의 값 또는 값의 범위로 설정될 수 있다. k 값이 범위로 설정되는 경우에는 k=[a, a+b] 내의 FB 자원을 단말 간 공유하여 송신하여야 하므로, 물리계층에서 FDMA, CDMA, TDMA 등의 multiple access 방식 또는 LBT를 지원하여야 한다. 상기 값의 범위로 설정되는 또 다른 예시로는 기지국이 공통 메시지로 지시할 수 있는 이번 프레임의 연속적인 공통 상향링크 서브프레임 수, 또는 기지국이 단말에게 개별 메시지로 할당하는 연속적인 상향링크 서브프레임 수에 해당할 수 있다. 또는 k는 하나의 값이되, 단말은 FB 자원을 지연하여 보낼 수 있는 제한 시간에 대한 타이머를 설정받을 수 있다. 기지국은 방송 제어 채널(BCH, Broadcast Control Channel) 또는 Common DCI를 통하여 공통제어채널로 상기 k 또는 타이머의 값을 설정하거나, 단말 별 개별제어채널로 설정할 수 있다. 상기 k는 1) PCell의 절대시간 기준으로 결정하거나, 2) SCell에서 비연속적으로 기지국이 자원을 확보하는 동작을 고려하여 SCell에서 자원을 확보한 경우의 서브프레임에 대해서만 유효 서브프레임으로 보고 결정할 수 있다. 유효 서브프레임은 1) 기지국 또는 단말이 자원을 확보한 경우 (DL & UL), 2) 기지국만 자원을 확보한 경우 (DL), 또는 3) 단말만 자원을 확보한 경우 (UL) 에 대해서 유효성을 판단할 수 있다.
비면허대역의 프레임 구조에 따르면, DL과 UL이 동적으로 바뀔 수 있고, 또한 LBT 성공여부에 따라 자원 확보 여부가 결정되므로 상기 유효 서브프레임을 판별하기 위한 동작이 필요하다. 예시로, 상기 n+k의 지정된 서브프레임에서; 1) 기지국의 SCell에서의 하향링크 기준신호가 단말에 수신됨, 2) 단말이 FB 전 CCA를 성공함, 3) 기지국이 이전 서브프레임에서 현재 서브프레임을 포함하는 연속적인 하향링크 점유에 대한 정보를 보내고 이를 단말이 수신함, 4) 기지국이 이전 서브프레임에서 현재 서브프레임을 포함하는 연속적인 상향링크 점유에 대한 정보를 보내고 이를 단말이 수신함; 중 적어도 하나를 조건으로 유효 서브프레임임을 결정할 수 있다. 만일 n+k에서 유효 서브프레임이 아님을 판별하면, 단말은 n+k보다 큰 서브프레임에서 FB 자원이 할당되도록 제어되어 있는 가장 먼저 판별하는 유효 서브프레임에서 보고를 수행한다. 한편, 상기 k에서 단말이 보고를 시도하기 전에 LBT 를 위한 CCA의 결과가 실패하면, 타이머 만료 시점 또는 설정된 시간 전까지 가능한 다음 보고 자원에서 재시도한다.
추가적으로, 만약 1) 유효 서브프레임에서 상기 재시도가 특정 시점까지 성공하지 못하거나, 2) 일정 타이머 만료 때까지, 또는 기지국이 단말에게 지정한 시점까지 보고를 위한 유효 서브프레임이 사전에 확인되지 않으면, 단말은 기지국이 미리 설정한 하나 이상의 후보 SCell 중에서 1)임의의 하나를 선택, 2) 또는 어떤 기준에 따라 순서 상 최우선의 하나를 선택, 3) 특정 윈도우 내에서 가장 빠른 보고 자원이 있는 하나를 선택; 4)기지국이 L1 indication으로 지정한 하나; 중 적어도 하나의 방법에 따라 SCell을 선택하여 1) RACH(임의접속)를 수행하여 할당 받은 자원, 2) 기지국이 후보 SCell에 자원을 설정한 경우, 그 자원, 3) 자원을 할당 받지 않았지만, LBT 수행 후 자원이 쓰이지 않음을 확인한 자원; 중 적어도 하나의 자원으로 보고한다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 또 다른 예를 나타낸 것이다.
도 26의 방식은, 도 25의 방식과 유사하나 하나의 서브프레임을 다른 용도의 여러 구간으로 나누기가 어려운 경우, 도 26의 (a)와 같이 하나의 서브프레임 내에 LAA-RS와 피드백 구간(2601)을 두는 구조이거나, 도 26의 (b)와 같이 두 연접한 서브프레임을 활용하여 앞 서브프레임에서는 기지국이 Data 구간 내 LAA-RS를 송신하고, 뒤 서브프레임에서는 피드백(2603)을 받는 구조에 따라 동작할 수 있다. FB만 수행하는 서브프레임에서 단말의 CCA 구간은 FB 자원과 동일한 주파수 서브캐리어에 대해 수행하거나 또는 전 대역에 대해 수행할 수 있다. FB 자원이 물리적으로 호핑하는 경우에는 호핑하는 모든 주파수 서브캐리어에 대해 CCA를 한번에 수행하여야 한다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 FBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 또 다른 예를 나타낸 것이다.
도 27의 방식은 도 26의 방식과 유사하나, 여러 단말에 대해 TDM으로 기준신호와 피드백 자원(2701)을 할당하는 방식으로 TDMA 나 Beamforming 시스템에 적용할 수 있다.
도 28a는 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 28a를 참조하면, LBE 방식의 하향링크에서는 특정 서브프레임의 시작에 ECCA를 수행하고 성공하면 기지국(2801)이 하향링크 신호를 송신한다. 기존 LTE 규격을 유지하고 ECCA를 수행하는 동작만 추가한 경우, 도 28a와 같이 구성될 수 있다. 기지국(2801)은 서브프레임#0에서 ECCA 성공 이후 예약(Reservation)구간에서 LAA-RS(2803)를 송신한다. LAA-RS(2803)는 기존 CRS와 같이 기지국 내 모든 단말이 들을 수 있는 공통 기준신호일 수 있고, 또는 DRS나 CSI-RS와 같이 특정 단말만 들을 수 있는 단말 별 기준신호일 수 있다. 기지국이 ECCA를 성공한 상태에서 보내는 기준신호이므로 적어도 기지국으로부터 평균적으로 일정 거리 이내의 장치들은 각자의 CCA시도가 실패하고, 이어지는 데이터 송신 구간에서 신호를 송신하지 않는다. 기지국에 소속한 단말들은 LAA-RS를 측정하고 이를 다음 서브프레임#1에서 PCell 기지국에 보고한다. PCell또는 SCell기지국은 서브프레임#3과 #4동안 채널품질을 보고한 단말들에 대한 스케줄링을 수행하고 서브프레임#4에서 데이터를 송신한다. PCell과 SCell이 광케이블 등 고속망으로 연결되어 있지 않다면, 추가적인 지연시간이 발생할 수 있다.
도 28b는 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 28b의 실시 예는 도 28a과 기본적인 동작은 동일하며, 단말(2805)의 수신부의 채널 측정 방법만 변경하여 성능향상을 기대할 수 있다. 도 28b에서는 단말(2805)이 Reservation구간에서의 LAA-RS신호를 구분 가능하므로, 전체 서브프레임 중에서 LAA-RS가 수신되는 구간(2809)의 채널측정값과 수신되기 전 구간(2807)의 채널측정값을 단말(2805)이 구분하여 저장한다. 단말(2805)은 기지국에 두 가지 채널측정값을 보고하거나, 기존 LAA-RS에 대한 채널측정값을 보정하여 보고할 수 있다. 이 방법은 도23의 FBE 방식에서도 CCA구간에 대한 채널측정을 추가로 수행함으로써 적용이 가능하지만, CCA 구간이 9 us 에서 20 us 정도로 짧기 때문에 정확한 채널 측정이 어려울 수도 있다. 또한 FBE 방식에서는 데이터가 할당된 경우에만 채널측정이 가능한데 비해 LBE 방식에서는 예약 신호를 이용하여 채널측정이 가능하다.
기본적으로 LBE 방식에서 CCA를 제외한 나머지 구간을 위한 여러 변형들이 FBE 방식에서 ECCA와 Reservation 구간 이후에 마찬가지로 사용될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 조합에 대해서는 생략하고 FBE에서 Reservation구간을 활용한 변형에 주목한다.
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 예를 나타낸 것이다. 도 29를 참조하면, Reservation 구간(2901)에 LAA 기준신호와 채널품질보고를 위한 피드백신호를 보내는 구간을 구성한 방식을 나타낸다. 역시 TDMA, FDMA, OFDMA, TDMA-OFDMA 등 다중화 방식에 따라 적절한 구조를 사용할 수 있다. LBE 방식에서의 기술 이슈는 ECCA에서 채널을 점유하는 시점이 가변적이므로 Reservation 구간(2901)의 구조 역시 가변적이어야 한다는 점이다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 다른 예를 나타낸 것이다. 도 30의 실시 예는 도 29의 실시 예에 비해 잔여 Reservation 구간(3001)이 최소 일 때, LAA-RS를 위한 구간을 제외하고 가장 짧은 구간에 예약신호(3003)와 피드백채널(3005)을 구성한 경우를 나타낸다.
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 비면허 대역에서 LBE 방식의 LAA DL 동작의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 SCell로 빠른 채널품질보고를 하는 경우의 또 다른 예를 나타낸 것이다.
도 30의 실시 예와 같이 짧은 Reservation 구간의 구성이 어려운 경우라면, 도 31의 실시 예와 같이 고정된 길이의 Reservation 구간(3103)을 사용하되, ECCA에서 채널을 점유하는 시점이 늦어지면 그 결과로 인해 Reservation 구간(3103)을 다음 서브프레임까지 침범할 수 있도록 설계되어야 한다. 하지만 이 방법은 시스템의 서브프레임 경계에 대한 기준을 무너뜨리므로 선호되지 않는다.
[B. 자원할당 후 데이터 송신 시점에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법]
앞서 살펴본 방법 A. 자원할당 및 데이터 송신 이전에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법은 기존 LTE의 스케줄링을 위한 주기적인 채널측정값이 부정확하므로 CCA나 ECCA로 채널을 점유하였을 때의 채널품질값을 지연을 최소화하여 적용하고자 하는 방법이다. 하지만 이를 위해 하나의 서브프레임 내에서 LAA 기준신호 및 피드백채널을 구성하고 기존 제어 및 데이터채널 구조를 새로 만들어야 한다는 부담이 존재한다. 따라서 방법 B에서는 기존 제어 및 데이터채널구조를 재활용하면서 데이터 송신할 때의 채널품질값을 스케줄링에 적용한다.
도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 간소화된 FBE 방식과 LBE 방식의 일 예를 나타낸 도면으로서, 도 32의 (a)는 FBE 방식, (b)는 LBE 방식을 나타낸 것이다. 각 방식에서 하향링크 동작을 수행할 때, 데이터 송신시 데이터와 다중화되어 송신되는 기준신호만을 사용하여 채널측정을 하는 방식을 나타낸다. 미리 단말로부터 채널측정보고를 받지 않으므로 첫 서브프레임#0부터 서브프레임#3까지는 미리 설정된 MCS 인덱스에 따라 송신한다. 미리 설정된 MCS 인덱스는 보수적으로 에러에 강건한 인덱스를 설정하기 때문에 시스템 성능을 감소시키는 원인이 된다. 다른 예시에 따르면 미리 설정된 MCS 인덱스 대신에 단말 별 가장 마지막에 보고한 MCS 인덱스를 사용할 수 있다. 또는 어떤 단말이 이전 라디오 프레임에서 데이터를 수신하지 않음에도 불구하고 다른 단말의 데이터 송신 구간에 대해 채널측정을 수행하도록 기지국이 그 단말을 제어할 수 있다. 기지국은 이전 라디오프레임에서 제어한 단말의 채널품질보고에 기반하여 이번 라디오프레임에서 스케줄링을 수행할 수 있다. 라디오프레임 별 채널품질보고의 신뢰성을 위해서 기본적으로 기지국은 라디오프레임 별 기준신호의 송신전력을 일정하게 유지하여야 한다. 기지국은 이렇게 다른 단말에게 송신한 데이터구간에서 기지국의 기준신호에 대한 채널품질을 측정하도록 한 단말 별, 단말 그룹 별, 기지국 내 connected 단말 전부 또는 기지국 내 단말 전부에 대해 별도의 제어신호로 제어할 수 있다. 채널품질보고는 PCell을 통해 예로, 매 서브프레임 보고를 위한 자원이 할당되는 경우에, FBE 방식은 서브프레임#1에서 바로 보고가 가능하고, LBE방식은 Reservation(3201)에 대한 채널측정이 이루어진 경우에만 서브프레임#1에서부터 보고가 가능하다.
도 32에 따르면, PCell에서 긴 주기로 보고를 위한 FB 자원이 설정되어 있거나, 비주기적인 FB 자원 설정을 따르는 경우, 기존 PCell을 통해 채널품질을 보고할 때의 공통적인 문제인 스케줄링 지연 문제가 존재하므로, 도 33과 같이 SCell을 통해 채널품질을 보고할 수 있다.
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 간소화된 FBE 방식과 LBE 방식의 다른 예를 나타낸 도면으로서, SCell로 빠른 채널 품질 보고를 하는 경우를 나타낸 것이다. 그리고 도 33의 (a)는 FBE 방식, (b)는 LBE 방식을 나타낸 것이다.
도 33의 (a)의 FBE 방식에서는 기존 LTE 규격에서의 단말의 SRS 구간을 재활용할 수 있는데, SRS 구간의 구조는 주파수로 다중화하거나 또는 code로 다중화할 수 있다. 기존 MCS 인덱스 정보를 SRS 구간에서 모두 보내기가 어려울 수 있으므로, 단말은 해당 서브프레임에서의 채널측정 결과에 기반하여 MCS 재조정 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어 단말은 +1, -1의 2bits 정보를 보내거나, +1, +2, -1, -2의 2bits 정보를 보낼 수 있다. 재조정에 의해 실제 MCS 인덱스의 변경은 델타(Δ)값만큼 곱해질 수 있다. 예를 들어 단말이 +1을 보낸 경우 실제 변경을 요청하는 MCS 인덱스는 + Δ이며, 단말이 -2를 보낸 경우 실제 변경을 요청하는 MCS 인덱스는 -2x Δ이다. Δ값은 기지국이 방송제어신호 또는 SIB(System Information Block) 또는 Common DCI 등 공통 제어 메시지로 알려줄 수 있다. 한편 기존 SRS 용도로 사용하는 SRS 자원과 채널보고 또는 ACK/NACK 등 FB 용도로 사용하는 SRS를 구분하기 위하여 기지국이 특정 서브프레임에 대한 SRS 용도를 미리 설정할 수 있다. 이 SRS 용도 지시자는 방송제어신호, SIB, Common DCI 등 공통 제어 메시지, 또는 Dedicated DCI 등 개별 제어 메시지, 또는 상위계층 메시지인 RRC Connection Setup/Reconfiguration 메시지로 설정할 수 있다.
마찬가지 방법이 PUSCH 또는PRACH 에 적용될 수 있다. PUSCH에 적용 시, PUSCH 자원의 특정 위치에서 ACK/NACK, CQI 중 적어도 하나에 대한 정보를 보낼 수 있다. PRACH에 적용 시, 1) 단말에게 할당한 preamble ID의 group 정보로 ACK/NACK을 구분하여 보고하거나, 2) RAR(Random Access Response)에 대한 단말의 PUCH 송신 시 포함된 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)로 단말을 구분하고 함께 송신된 ACK/NACK, CQI 중 적어도 하나의 정보로 보고할 수 있다. 한 예로, 기지국이 특정 서브프레임을 보고용으로 설정하고, 그 서브프레임에 SRS, PUCCH, PUSCH, PRACH 중 둘 이상이 포함되어 있다면, 단말은 1) 상기 SRS, PUCCH, PUSCH, PRACH 간 설정된 우선순위에 따라 결정된 채널, 또는 2) 각 SRS, PUCCH, PUSCH, PRACH의 송신 가능 조건에 따라 가장 빨리 송신 가능한 채널; 중 적어도 하나의 채널로 보고할 수 있다.
[C. 자원할당과 데이터 송신 시점 사이에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법]
앞서 살펴본 A. 자원할당 및 데이터 송신 이전에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법"은 기존 LTE의 스케줄링을 위한 주기적인 채널측정값이 부정확하므로 CCA나 ECCA로 채널을 점유하였을 때의 채널품질값을 지연을 최소화하여 적용하고자 하는 방법이였다. 하지만 이를 위해 하나의 서브프레임 내에서 LAA 기준신호 및 피드백채널을 구성하고 기존 제어 및 데이터채널 구조를 새로 만들어야 한다는 부담이 존재한다. 또한 "B. 자원할당 후 데이터 송신 시점에 측정한 채널 품질 보고에 기반한 링크 적응 방법"은 간단하지만, 채널의 변화에 빠른 적응이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 방법 C에서는 기존 제어 및 데이터채널구조를 재활용하면서 채널을 점유하였을 때의 채널품질값을 최소지연으로 스케줄링에 적용하고자 한다.
도 34는 비주기적 보고에 기반한 기존 LTE 규격의 하향링크 스케줄링 동작의 나타낸 도면이다.
도 34를 참조하면, 주기적 보고와 달리 비주기적 보고는 기지국의 지시(3401)에 따라 단말이 채널측정을 수행하고 기지국이 할당한 상향링크 자원에서 단말이 채널품질보고(3403)를 올린다. 하지만 기지국이 LBT성공 이후 비주기적으로 채널품질보고를 단말에게 지시하려면 상향링크 자원에 대한 채널측정 결과를 이용하여 단말에게 상향링크 자원을 할당하기 위해 지연이 발생한다. 또한 단말이 기지국 신호에 대한 채널품질보고를 PCell로 하지 않고 SCell로 한다면 LBT에 의한 지연이 추가적으로 발생할 수 있다.
따라서 세 번째 방법에서는 우선 상향링크로 채널품질보고를 하기 위한 주기적인 자원(semi-persistent)을 할당하여 지연을 감소하는 방식을 고려한다. 이 때 문제는 모든 단말에게 이러한 주기적인 자원을 할당하면 요구되는 자원의 양이 가용한 상향링크 자원보다 많아질 수 있다는 점이다. 따라서 기지국은 복수의 단말 그룹에게 동일한 자원을 보고용으로 할당해줄 수 있다. 상기 자원은 하나 또는 그 이상의 서브프레임에 대한 할당 자원일 수 있다. 기지국은 이전 스케줄링의 결과 및 시스템 성능에 기초하여 하나의 보고용 자원에 대한 복수의 단말 그룹 중에서 하나의 단말에게만 제어신호를 보내줄 수 있다. 이 제어신호는 기존 하향링크 제어채널(PDCCH) 또는 별도의 알림(Indication) 신호일 수 있다. 제어신호는 단말 별 고유의 C-RNTI 또는 M-RNTI로 스크램블되어 있으므로 해당 단말은 기지국의 지시여부를 확인할 수 있다. 지시를 받은 단말은 지시받은 서브프레임에서 LAA-RS를 측정하고, 미리 할당되어 있는 가장 가까운 가용한 주기적인 서브프레임에서 채널품질보고를 수행한다. 이 방법에서는 기지국이 상향링크 자원의 채널품질을 미리 판단하기 어려우므로 단말의 상향링크 신호를 채널에러에 강건하게 송신하여야 한다. 상기 측정과 보고 동작은 별도로 지시될 수도 있다. 이에 대한 추가적인 예시로; 상기 기지국의 하향링크 제어채널 또는 알림 신호를 수신한 단말은, PCell에서 알려주는 경우 상향링크 서브프레임이 구성된 동일한 서브프레임에서 또는 가장 가까운 가용한 주기적인 상향링크 서브프레임에서 채널 품질보고를 수행한다. 또는 SCell에서 알려주는 경우 가장 가까운 가용한 주기적인 상향링크 서브프레임에서 채널 품질보고를 수행한다. 이때 채널품질에 대한 측정은 가장 최근의 유효한 N개의 하향링크 서브프레임에 대한 측정 결과, 또는 가장 최근의 N 서브프레임 수 만큼의 시간 동안의 하향링크 서브프레임에 대한 측정 결과, 또는 가장 최근의 N ms (절대 시간) 동안의 하향링크 서브프레임에 대한 측정 결과, 또는 가장 최근의 N 크기의 평균 윈도우 내의 측정 결과 중 적어도 하나의 결과에 기반하여 결정할 수 있다. 채널품질 보고에는 채널 품질값과 함께 측정한 시점에 대한 정보가 함께 보고될 수 있는데, 이 정보는 SFN(System Frame Number), 서브프레임 인덱스, COT(Channel Occupancy Time) 구간에 대한 상대적인 회수(즉, 몇 번째 이전의 COT에서 측정했는지), 기지국이 설정한 측정 기회의 인덱스 중 적어도 하나를 기반으로 결정할 수 있다. 이러한 측정 시점 정보는 기지국이 송신전력 등 송신 변수를 동적으로 제어할 때, 이에 대한 측정값 변화를 고려하여 단말로부터의 채널품질 보고를 기반으로 특정 시점에서의 정확한 채널 분석 및 향후 품질 예상을 하는데 유용하다. 상기 "가장 가까운 가용한 상향링크 서브프레임"에 대해 가용함의 의미는, 기지국이 채널 품질 보고를 하도록 설정한 서브프레임, 또는 상향링크 LBT를 성공한 서브프레임, 또는 기지국이 확보하였음을 단말에게 알린 서브프레임, 기지국이 개별적으로 할당한 상향링크 서브프레임; 중 적어도 하나 또는 그 이상의 조건에 대한 AND/OR논리식의 결과를 만족하는 서브프레임을 의미한다.
상기 설명한 단말 그룹 별 주기적인 자원을 이용한 채널품질을 적용할 경우, 채널품질보고의 위치가 미리 예상되므로 도 35와 같이 채널품질보고를 위한 주기적인 상향링크 서브프레임에 바로 앞서 기지국이 단말에게 지연할당에 대한 지시를 수행할 수 있다. 예를 들어 기지국은 4 서브프레임 후에 해당 단말에게 데이터 송신을 할 것임을 미리 알려준다. 단말의 채널품질보고를 수신한 기지국은 스케줄링을 위한 지연시간 후에 미리 알려준 서브프레임에서 채널품질값에 기반해 결정한 MCS 인덱스를 제어채널(PDCCH)로 보내고 데이터채널(PDSCH)로 encoding한 데이터블록을 단말에게 송신한다. 이 방법의 장점은 기지국이 미리 지정한 자원에 대한 채널품질만 보고하면 되므로 보고에 의한 부하를 감소할 수 있다는 점에 있다. 예를 들어 기지국은 PRB 전체 50개 중 #0~4에 대한 채널품질 보고를 어떤 단말에게 지시할 수 있다. 단말은 기지국이 지시한 자원에 대한 채널품질을 측정하여 보고한다.
도 35는 본 발명의 실시 예에 따라 지연 할당에 기반한 하향링크 스케줄링 동작을 나타낸 도면이다.
도 35를 참조하면, 지연할당을 알려주는 새로운 제어신호(3501)가 필요하므로 기존 하향링크제어채널(PDCCH)을 다소 수정하여 동일한 동작을 수행하도록 할 수 있다. 즉 일부 단말에 대하여 PDCCH로 기지국은 n 서브프레임 이후에 데이터가 할당될 것임을 알려줄 수 있다. 기지국이 PDCCH에서 알려준 임시 MCS 인덱스는 n서브프레임 이후에 실제 송신이 이루어질 때, 변경되어 알려준다. 변경된 MCS 인덱스는 다시 PDCCH로 알려주거나 또는 별도의 신호로 알려줄 수 있다.
도 36은 본 발명의 실시 예에 따라 지연 할당에 기반한 하향링크 스케줄링 동작의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 36의 방식과 도 35의 방식은 처음에 가늠한 채널품질과 실제 단말이 보고한 채널품질 간에 차이가 생길 때 문제가 발생할 수 있다. 특히 실제 단말이 보고한 채널품질이 더 나쁠 때 에러가 더욱 발생할 수 있다. 따라서 기지국은 데이터를 보내는 시점에 미리 예정했던 송신을 취소(Withdrawal)하는 신호를 보낼 수 있다.
도 37과, 도 38은 본 발명의 실시 예에 따라 지연 할당에 기반한 하향링크 스케줄링 동작의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 37과, 도 38을 참조하면, 기지국이 지연할당을 각각 PDCCH(3701) 또는 지연할당지시(3801) 신호로 알려주는 경우에 예정했던 송신을 취소하는 동작을 보여준다. 취소신호는 기존 PDCCH에 포함되거나 별도의 신호로 구성될 수 있다. 단말은 취소신호를 수신하게 되면 미리 예약되었던 자원에 대한 데이터 수신을 포기한다. 상기 취소 신호의 변형으로 취소+재할당을 수행하는 Pending 신호를 고려할 수 있다. 이는 본 발명의 실시 예에서 예시한 취소 Indication과 지연할당 Indication 에 대한 정보를 함께 보내는 경우에 해당한다.
상기한 본 발명의 실시 예에서 주기적인 상향링크 자원을 나타내기 위해 사용한 PUCCH는 실제로는 주기적으로 할당된 PUSCH 자원이거나, 비주기적으로 할당된 PUSCH 자원과 주기적인 PUCCH 자원이 동일 서브프레임인 경우 단말이 PUSCH로 보고하는 경우에 대해, PUSCH로 바꾸어 표현해도 무방하다.
한편 SCell에서 LBT 실패로 인해 채널 품질 보고를 실패한 경우, 단말은 추가적인 상향링크 자원이 일정 시간 내 할당되어 있는지를 확인하고, 그러한 자원이 할당되어 있다면 가장 가까운 상향링크 자원에서 채널 품질 보고를 한다. 그렇지 않다면, 1) 바로 PCell에 할당된 주기적인 상향링크 자원으로 보고하거나, 2) PCell에 주기적인 상향링크 자원이 할당되어 있지 않으면 비주기적인 상향링크 자원이 할당되는지 일정 시간 내 PCell의 제어채널을 모니터링하면서 기다린다. 또는 PCell이나 SCell에서 일정 시간 내 상향링크 자원이 할당되지 않으면 3) RACH 절차를 통해 상향링크 자원을 요청하고 그 할당된 자원으로 채널품질 보고를 한다.
단말이 SCell에 대한 채널품질 보고를 다른 캐리어 즉 PCell로 보고하는 경우에 어떤 캐리어 (공유 대역 채널)에 대한 채널품질 값인지를 알려주어야 한다. 일반적인 cross carrier 스케줄링에서는 PCell과 SCell의 관계가 미리 설정되어 있으므로 필요없지만, 본 발명에서 채널품질 보고를 SCell로 보내다가 LBT 실패로 인해 SCell로 보고할 수 없을 때 PCell로 보고하는 경우가 발생하므로 별도의 정보가 필요하다. 따라서 기존 CIF(Carrier Indicator Field)를 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information)에 넣어서 보내거나 상위계층 신호에 동일한 정보를 실어서 보고할 수 있다. 이러한 방법은 채널 품질 보고 뿐 아니라 다른 종류의 보고, 예를 들어 ACK/NACK이나 수신 전력, 간섭량 보고에도 동일하게 적용이 가능하다.
한편, 명시적인 CIF정보를 사용하지 않는 방법이 필요하다면, 기지국이 SCell에서의 보고의 실패 및 지연을 기반으로 판단하여 단말에게 하항링크 제어채널로 특정 SCell에 대한 보고를 명령할 수 있다. 이때 이 명령에는 보고의 시점과 보고 자원의 위치가 추가로 설정될 수 있다. 설정한 자원에서의 보고를 기반으로 기지국은 별도의 CIF 정보 없이 특정 SCell에 대한 보고를 구분할 수 있다.
[채널품질보고와 ACK/NACK을 함께 또는 구분하여 보고하는 방법]
본 발명에서 채널품질 보고를 위한 절차에 따라 단말이 채널품질 보고를 할 때 보고의 방식(mode) 설정에 따라 채널 품질 보고와 ACK/NACK 보고를 결합하여 할 수도 있다. 일반적으로 ACK/NACK 보고는 하향링크 데이터가 할당된 n번째 서브프레임에 기준하여 미리 정해진 상향링크 서브프레임, 예를 들어 n+k 번째 서브프레임에서 보내도록 설정된다. 그래서 n+k 번째 상향링크 서브프레임과 채널품질 보고를 하도록 설정된 주기적 또는 비주기적 상향링크 서브프레임이 동일하면, 단말은 하나의 보고 자원을 통해 채널품질 보고와 ACK/NACK 보고를 함께 하도록 되어 있다. 하지만 본 발명에서 다루는 비면허 공유대역에서의 DL & UL TDD 프레임 구조는 DL/UL 서브프레임 수가 가변적이다. 따라서 하향링크 할당 자원에 대해 고정된 간격을 가진 상향링크 서브프레임이 있음을 보장할 수 없으므로 하기와 동일한 방법 중 적어도 하나에 따라 ACK/NACK 보고를 위한 자원을 결정할 수 있다.
1) DL 서브프레임 (n번째)에 대해 정해진 서브프레임 (n+k번째)보다 같거나 큰 서브프레임에서 가장 가까운 상향링크 자원에서 ACK/NACK 보고를 함께 보낸다. 이 때 충돌 방지를 위해 별도로 할당된 상향링크 자원(PUCCH 또는 PUSCH)이 확보되어 있어야 하는 조건이 있다.
2) DL 서브프레임 (n번째)에 대해 정해진 서브프레임 (n+k번째)보다 같거나 큰 서브프레임에서 가장 가까운 주기적인 상향링크 채널품질 보고 자원에서 ACK/NACK 보고를 함께 보낸다.
3) 상기 1), 2)에서 가장 가까운 상향링크 채널품질 보고 자원 또는 가장 가까운 주기적인 상향링크 채널품질 보고 자원이 일정 시간(타이머, 서브프레임, 프레임, COT 횟수) 내 없다면, 단말은 PCell에 할당된 주기적인 상향링크 자원으로 ACK/NACK 보고를 송신하거나 PCell로 비주기적인 상향링크 자원 할당을 요청한다. 상기 PCell은 PUCCH을 가진 SCell 또는 보고 자원이 설정된 SCell로 대체될 수 있다.
상기한 실시 예들에 의하면, 기존 부정확한 채널 품질 보고 절차를 보다 정확한 채널 품질 보고가 가능하도록 개선하거나, 부정확한 채널 품질 보고에 기반한 송수신의 실패율을 줄일 수 있다.
[멀티 CCA에 기반한 hidden node 문제 해결 방법]
하기 설명하는 방법은 LBE 방식의 하향링크 또는 상향링크의 여러 변형에 모두 적용할 수 있다. 도 43은 상향 링크에서 LBT 성공을 알리는 알림 신호(4301)와, 상향 링크에서 LBT 실패를 알리는 알림 신호(4303)의 예를 나타낸 것이다. 도 44는 하향 링크에서 LBT 성공을 알리는 알림 신호(4401, 4403)와, 도 45는 하향 링크에서 LBT 실패를 알리는 알림 신호(4501, 45013)의 예를 나타낸 것이다.
상향링크에서 CCA1과 CCA2를 겹치되, CCA1은 CCA2의 앞쪽 절반을 차지한다. CCA1은 기지국 용이고 CCA2는 단말 용이다. 기지국이 CCA1에서 성공하면 CCA2의 남은 구간에서 LBT 성공을 알리는 특정 신호를 송신한다. 단말은 미리 알고 있는 신호가 CCA2에서 수신될 경우, CCA 실패로 생각하지 않고 상향링크 송신을 수행한다. 규제에 따라서 상기 특정신호가 단말에서 특정 threshold 이상으로 수신되지 않도록 기지국이 CCA2에서 송신하는 특정 신호의 송신전력을 제한할 수 있다. 또는 기지국의 특정 신호에 비어 있는 자원이 있어 단말은 미리 비어 있는 자원의 패턴을 알고 해당 부분에서만 CCA2를 수행할 수 있다.
다른 일례로, 상향링크에서 CCA1과 CCA2를 겹치되, CCA1은 CCA2의 앞쪽 절반을 차지한다. CCA1은 기지국 용이고 CCA2는 단말 용이다. 기지국이 CCA1에서 실패하면 CCA2의 남은 구간에서 LBT 실패를 알리는 특정 신호를 송신한다. 단말은 1) 미리 알고 있는 신호가 CCA2에서 수신될 경우 또는 2) 수신 에너지 값이 일정 문턱값 이상일 경우; CCA 실패로 생각하고 상향링크 송신을 수행하지 않는다.
하향링크에서도 유사한 방법을 적용할 수 있다. 하향링크에서 CCA1과 CCA2를 겹치되, CCA1은 CCA2의 앞쪽 절반을 차지한다. CCA1은 단말 용이고, CCA2는 기지국 용이다. 단말이 CCA1에서 성공하면 CCA2의 남은 구간에서 1) composite 채널로 복수개의 단말이 LBT 성공을 알리는 동일한 특정 신호를 또는 2)FDM/CDM으로 단말 별 서로 다른 LBT 성공 신호를 송신한다. 기지국은 미리 알고 있는 신호가 CCA2에서 수신될 경우, CCA 실패로 생각하지 않고 하향링크 송신을 수행한다. 규제에 따라서 상기 특정신호가 기지국에서 특정 threshold 이상으로 수신되지 않도록 단말이 CCA2에서 송신하는 특정 신호의 송신전력을 제한하거나 기지국이 단말의 특정 신호 송신 여부를 제한하거나 미리 스케줄링할 수 있다. 또는 단말의 특정 신호에 비어 있는 자원이 있어 기지국은 미리 비어 있는 자원의 패턴을 알고 해당 부분에서만 CCA2를 수행할 수 있다.
다른 일례로, 하향링크에서 CCA1과 CCA2를 겹치되, CCA1은 CCA2의 앞쪽 절반을 차지한다. CCA1은 단말 용이고, CCA2는 기지국 용이다. 단말이 CCA1에서 실패하면 CCA2의 남은 구간에서 1) composite 채널로 복수개의 단말이 LBT 성공을 알리는 동일한 특정 신호를, 또는 2)FDM/CDM으로 단말 별 서로 다른 LBT 성공 신호를; 송신한다. 기지국은 1) 미리 알고 있는 신호가 CCA2에서 수신될 경우 또는 2) 수신 에너지 값이 일정 문턱값 이상일 경우; CCA 실패로 생각하고 하향링크 송신을 수행하지 않는다.
상기 방법의 장점은 미리 hidden node 문제를 해결하여 수신 성능을 보장할 수 있다는 점이다. 한편, CCA1과 CCA2의 물리적인 자원은 시간적으로 연속하지 않을 수도 있으며 그 간격을 reservation 신호 또는 일반적인 제어/데이터 신호를 보낼 수 있다. 또는 기지국은 LBE 방식의 ECCA를 수행하다가 백오프 카운터가 0이 되어 마지막으로 수행하는 CCA slot을 CCA1로 간주하고, 단말은 CCA2를 이어서 수행할 수 있다. 또는 단말은 LBE 방식의 ECCA를 수행하다가 백오프 카운터가 0이 되어 마지막으로 수행하는 CCA slot을 CCA1로 간주하고, 기지국은 CCA2를 이어서 수행할 수 있다. 또는 기지국과 단말이 모두 LBE 방식의 ECCA를 수행하다가 백오프 카운터가 0이 되어 마지막으로 수행하는 CCA slot을 각각 CCA2, CCA1로 (하향링크의 경우), 또는 각각 CCA1, CCA2으로(상향링크의 경우) 간주할 수 있다. 또는 CCA1과 CCA2를 각각 길이가 다른 ECCA 구간으로 간주할 수 있다.
[FBE와 LBE 방식을 모두 지원하는 프레임 구조]
도 39는 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 FBE 방식과 LBE 방식을 동적으로 선택할 수 있는 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 39의 프레임 구조를 이용하면, 기지국은 자유롭게 FBE와 LBE 방식을 동적으로 선택할 수 있다. 도 39의 프레임 구조의 특징은 어떤 서브프레임의 끝에 CCA가 위치하고, FBE를 지원하는 경우에는 그 다음 서브프레임도 동일하게 서브프레임의 끝에 CCA(3901)가 위치하고(가변구조1), LBE를 지원하는 경우에는 그 다음 서브프레임의 시작에 ECCA(3903)가 위치하는(가변구조2) 구조이다. 기지국은 방송 제어 채널 또는 SIB로 특정 라디오 프레임의 특정 서브프레임에서 가변구조 1 또는 2를 사용하는지를 모든 단말에게 알려주거나, 하향링크 제어채널로 개별 단말에게 알려주거나, 하향링크 데이터채널로 개별 단말에게 알려줄 수 있다. 개별 단말에게 알려준 경우 방송 제어 채널 또는 SIB로 알려준 정보는 덧씌워진다(overwriting). 가변구조 1 또는 2의 여부에 더하여 각 서브프레임의 햐향링크 또는 상향링크 여부를 알려줄 수 있다. 가변구조 2는 하향링크에서만 사용하고, 가변구조 1은 상향링크에서만 사용하는 시스템에서는 추가적인 정보 없이 가변구조 1/2 여부에 대한 정보에 따라 하향/상향링크 서브프레임에 해당하는 동작을 단말이 수행한다. 가변 구조 정보 신호가 n번째 서브프레임에서 PCell을 통해 수신되면 단말은 SCell의 동일한 서브프레임의 가변구조를 판단할 수 있다. 또한 다음 서브프레임에 대한 수신 준비를 위해 기지국은 n 번째 서브프레임에서 동일 서브프레임을 포함하지 않는 다음 k 개 서브프레임에 대한 가변구조 정보를 알려줄 수 있다. 다른 예시로, 다음 서브프레임에 대한 수신 준비를 위해 기지국은 n 번째 서브프레임에서 동일 서브프레임을 포함하는 다음 k 개 서브프레임에 대한 가변구조 정보를 알려줄 수 있다. 상기 k개 정보는 상위 계층 제어 메시지로 설정하거나 방송 제어 채널 또는 SIB로 기지국이 단말에게 공통 제어 메시지로 설정할 수 있다. 또는 기지국이 단말 별 개별 제어 신호로 k를 설정할 수 있다. 실시예에 따라 k는 미리 설정되거나 고정값일 수 있다.
도 40은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 FBE 방식과 LBE 방식을 동적으로 선택할 수 있는 프레임 구조의 다른 예를 나타낸 도면으로서, 도 40은 도 39의 가변적인 프레임 구조의 연속된 4개 서브프레임을 FBE로 사용하는 경우의 예시이다.
도 41은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 FBE 방식과 LBE 방식을 동적으로 선택할 수 있는 프레임 구조의 다른 예를 나타낸 도면으로서, 도 41은 도 39의 가변적인 프레임 구조의 연속된 4개 서브프레임을 LBE로 사용하는 경우의 예시이다.
도 46은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말에 적용될 수 있는 통신 장치 구성을 나타낸 블록도로서, 상기 통신 장치는 제어기(100)와 송수신기(200)를 포함한다. 도 20에서 제어기(100)는 장치 전반의 동작을 제어하고, 송수신기(200)는 네트워크를 통해 신호를 송신 또는 수신한다. 또한 제어기(100)는 상기한 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나의 실시 예를 이용하여 CCA 타이밍 제어, 공정성 제공, 채널 품질 보고 및 링크 적응 중 적어도 하나가 수행되도록 제어한다. 그러나 제어기(100)와 송수신기(200)는 반드시 별도의 장치로 구현되어야 하는 것은 아니고, 단일 칩과 동일한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
상기한 실시 예들이 예시하는 LAA 단말의 구성도, LAA 제어/데이터 신호 송신 방법의 예시도, LAA 단말의 동작 절차 예시도, 자원 프레임 구성 예시도, 단말 장치의 구성도들은 본 개시의 권리범위를 한정하기 위한 의도가 없음을 유의하여야 한다. 즉, 상기한 실시 예들에 기재된 모든 구성부, 엔터티, 또는 동작의 단계가 발명의 실시를 위한 필수구성요소인 것으로 해석되어서는 안되며, 일부 구성요소 만을 포함하여도 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 구현될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기지국이나 단말의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 또는 단말 장치 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 기지국 또는 단말 장치의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 엔터티, 기지국 또는 단말 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 동일한 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 동일한 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.

Claims (14)

  1. 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 CCA(Clear Channel Assessment) 타이밍을 제어하는 방법에 있어서,
    CCA의 연속적인 성공 또는 실패 횟수를 정해진 임계값과 비교하여 CCA 타이밍의 변경 여부를 결정하는 과정; 및
    상기 CCA 타이밍의 변경이 결정된 경우, 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCA 타이밍의 랜덤화는 서브프레임 레벨 또는 심볼 레벨에서 수행되는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랜덤화하는 과정은,
    상기 서브프레임 레벨에서 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 경우, 서브프레임 번호에 대응되는 임의의 숫자를 선택하는 과정; 및
    다음 고정 프레임 주기에서 상기 선택된 숫자에 해당되는 서브프레임부터 상기 CCA를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 랜덤화하는 과정은,
    상기 심볼 레벨에서 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 경우, 서브프레임 번호에 대응되는 임의의 숫자를 선택하는 과정; 및
    다음 고정 프레임 주기에서 상기 선택된 숫자에 해당되는 심볼부터 상기 CCA를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCA 타이밍의 랜덤화에 따라 변경된 CCA 타이밍을 기준으로 프레임을 업데이트하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜덤화하는 과정은 상기 CCA의 온/오프 주기를 랜덤화하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 CCA(Clear Channel Assessment) 타이밍을 제어하는 기지국에 있어서,
    데이터를 송수신하기 위한 송수신기; 및
    CCA의 연속적인 성공 또는 실패 횟수를 정해진 임계값과 비교하여 CCA 타이밍의 변경 여부를 결정하고, 상기 CCA 타이밍의 변경이 결정된 경우, 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 것을 제어하는 제어기를 포함하는 기지국.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 CCA 타이밍의 랜덤화는 서브프레임 레벨 또는 심볼 레벨에서 수행되는 기지국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 서브프레임 레벨에서 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 경우, 서브프레임 번호에 대응되는 임의의 숫자를 선택하고, 다음 고정 프레임 주기에서 상기 선택된 숫자에 해당되는 서브프레임부터 상기 CCA를 수행하는 것을 더 제어하는 기지국.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 심볼 레벨에서 상기 CCA 타이밍을 랜덤화하는 경우, 서브프레임 번호에 대응되는 임의의 숫자를 선택하고, 다음 고정 프레임 주기에서 상기 선택된 숫자에 해당되는 심볼부터 상기 CCA를 수행하는 것을 제어하는 기지국.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 CCA 타이밍의 랜덤화에 따라 변경된 CCA 타이밍을 기준으로 프레임을 업데이트하는 것을 더 제어하는 기지국.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 CCA의 온/오프 주기를 랜덤화하는 것을 더 제어하는 기지국.
  13. 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 공정성을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 비면허 대역에서 채널 점유 또는 비점유 상태가 미리 정해진 개수의 UL 구간 동안 지속되는 경우, 기본 TDD 서브프레임 구성에 서브프레임 단위의 순환 쉬프트를 적용하는 과정; 및
    상기 순환 쉬프트된 TDD 서브프레임 구성을 이용하여 CCA를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  14. 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 공정성을 제공하는 기지국에 있어서,
    데이터를 송수신하기 위한 송수신기; 및
    상기 비면허 대역에서 채널 점유 또는 비점유 상태가 미리 정해진 개수의 UL 구간 동안 지속되는 경우, 기본 TDD 서브프레임 구성에 서브프레임 단위의 순환 쉬프트를 적용하고, 상기 순환 쉬프트된 TDD 서브프레임 구성을 이용하여 CCA를 수행하는 것을 제어하는 제어기를 포함하는 기지국.
PCT/KR2016/001047 2015-01-29 2016-01-29 비면허 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 방법 및 장치 WO2016122274A1 (ko)

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