WO2017138689A1 - 무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017138689A1
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이상림
정재훈
이호재
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for receiving a signal in a wireless communication system.
  • the 3GPP LTE 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE) system is designed as a frame structure with a 1ms transmission time interval (TTI), and the data request delay time is 10ms for video applications.
  • TTI transmission time interval
  • future 5G technologies will require lower latency data transmissions with the emergence of new applications such as real-time control and tactile internet, and 5G data demand latency will be lowered to 1ms. It is expected.
  • 5G aims to provide about 10 times less data delay than before.
  • 5G communication system requires a new frame structure, but it has not been proposed yet.
  • An object of the present invention is to provide a method for a terminal to receive a signal in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a method for transmitting a signal by a base station in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a terminal for receiving a signal in a wireless communication system.
  • Another object of the present invention is to provide a base station for transmitting a signal in a wireless communication system.
  • a method for a terminal to receive a signal in a wireless communication system comprising: receiving information indicating a subframe configuration type of subframes bundled in a plurality of subframes from a base station; And receiving a signal of a service corresponding to the indicated subframe configuration type from the base station in the bundled subframes, wherein the subframe configuration type of the bundled subframes is in the bundled subframes. It is decided based on the characteristics of the service to be provided.
  • the characteristic of the service may be a characteristic distinguished according to whether it requires more than a predetermined data throughput or a predetermined low latency.
  • the information indicating the subframe configuration type of the bundled subframes may include information indicating the subframe configuration type of each of the bundled subframes.
  • Information indicating the subframe configuration type of the bundled subframes may be received through a downlink control channel or higher layer signaling.
  • a method for transmitting a signal by a base station in a wireless communication system includes: transmitting information indicating a subframe configuration type of subframes bundled into a plurality of subframes to a terminal; And transmitting a signal of a service corresponding to the indicated subframe configuration type to the terminal in the bundled subframes, wherein the subframe configuration type of the bundled subframes is in the bundled subframes. It may be determined based on the characteristics of the service to provide. The characteristic of the service may be a characteristic distinguished according to whether it requires more than a predetermined data throughput or a predetermined low latency.
  • the information indicating the subframe configuration type of the bundled subframes may include information indicating the subframe configuration type of each of the bundled subframes.
  • Information indicating the subframe configuration type of the bundled subframes may be received through a downlink control channel or higher layer signaling.
  • a terminal for receiving a signal in a wireless communication system the receiver; And a processor, wherein the receiver receives information from a base station indicating a subframe configuration type of subframes bundled in a plurality of subframes, and the indicated subframe configuration in the bundled subframes.
  • a signal of a service corresponding to a type is controlled to be received from the base station, and the subframe configuration type of the bundled subframes may be determined based on a characteristic of a service to be provided in the bundled subframes.
  • a base station for transmitting a signal in a wireless communication system, the transmitter; And a processor, wherein the transmitter transmits information indicating a subframe configuration type of subframes bundled by a plurality of subframes to the terminal, and the indicated subframe configuration type in the bundled subframes.
  • the subframe configuration type of the bundled subframes may be determined based on the characteristics of the service to be provided in the bundled subframes.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 105 and a terminal 110 in a wireless communication system 100.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining correlation with IMT 2020 core performance requirements for 5G and 5G performance requirements for each service scenario.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an LTE / LTE-A frame structure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an FDD / TDD frame structure in an LTE / LTE-A system.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a self-contained subframe structure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a HARQ procedure when an uplink resource allocation of a data zone is directly received.
  • FIG. 7 illustrates a HARQ procedure when a UL resource of a data zone is not directly received.
  • FIG. 8 is a diagram showing a new frame structure according to the proposal 1-1 of the present invention.
  • 9 is an exemplary diagram for describing a case where a downlink transmission time and an uplink transmission time overlap.
  • FIG. 10 is a diagram for one example of inconsistency between DL and UL data symbol boundaries in a data zone at a base station.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an RF structure of a base transceiver station.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a frame structure time-frequency resource in a TDD carrier.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of time-frequency resources of a frame structure in an FDD carrier.
  • FIG. 14 illustrates an example of a configurable frame structure in TDD.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of consecutive subframes in a self-contained subframe structure.
  • FIG. 16 is an exemplary diagram illustrating not only a basic self-contained subframe type but also other subframe types that can be set.
  • FIG. 17 illustrates a combination or bundling of subframes configurable from a downlink data point of view based on configuration types of a plurality of subframes.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of bundling three or four subframes.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed user terminal device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal such as a Node B, an eNode B, a Base Station, and an Access Point (AP).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • AMS advanced mobile station
  • AP Access Point
  • a user equipment may receive information from a base station through downlink, and the terminal may also transmit information through uplink.
  • the information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type and purpose of the information transmitted or received by the terminal.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink as part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA.
  • LTE-A Advanced is an evolution of 3GPP LTE.
  • the transmission from the base station to the terminal is referred to as downlink transmission and the transmission from the terminal to the base station are collectively referred to as uplink transmission.
  • a method of dividing the radio resources between the downlink transmission and the uplink transmission is defined as a duplex, and when a frequency band is divided into a downlink transmission band and an uplink transmission band and bi-directionally transmitted and received, a frequency division duplex (Frequency Division Duplex) FDD).
  • FDD Frequency Division Duplex
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 105 and a terminal 110 in a wireless communication system 100.
  • the wireless communication system 100 may include one or more base stations and / or one or more base stations. It may include a terminal.
  • the base station 105 includes a transmit (Tx) data processor 115, a symbol modulator 120, a transmitter 125, a transmit / receive antenna 130, a processor 180, a memory 185, and a receiver ( 190, a symbol demodulator 195, and a receive data processor 197.
  • the terminal 110 transmits (Tx) the data processor 165, the symbol modulator 170, the transmitter 175, the transmit / receive antenna 135, the processor 155, the memory 160, the receiver 140, and the symbol. It may include a demodulator 155 and a receive data processor 150.
  • the base station 105 and the terminal 110 are provided with a plurality of transmit and receive antennas. Accordingly, the base station 105 and the terminal 110 according to the present invention support a multiple input multiple output (MIMO) system. In addition, the base station 105 according to the present invention may support both a single user-MIMO (SU-MIMO) and a multi-user-MIMO (MU-MIMO) scheme.
  • MIMO multiple input multiple output
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • MU-MIMO multi-user-MIMO
  • the transmit data processor 115 receives the traffic data, formats the received traffic data, codes it, interleaves and modulates (or symbol maps) the coded traffic data, and modulates the symbols ("data"). Symbols ").
  • the symbol modulator 120 receives and processes these data symbols and pilot symbols to provide a stream of symbols.
  • the symbol modulator 120 multiplexes the data and pilot symbols and sends it to the transmitter 125.
  • each transmission symbol may be a data symbol, a pilot symbol, or a signal value of zero.
  • pilot symbols may be sent continuously.
  • the pilot symbols may be frequency division multiplexed (FDM), orthogonal frequency division multiplexed (OFDM), time division multiplexed (TDM), or code division multiplexed (CDM) symbols.
  • Transmitter 125 receives the stream of symbols and converts it into one or more analog signals, and further adjusts (eg, amplifies, filters, and frequency upconverts) the analog signals to provide a wireless channel. Generates a downlink signal suitable for transmission via the transmission antenna 130, the transmission antenna 130 transmits the generated downlink signal to the terminal.
  • the receiving antenna 135 receives the downlink signal from the base station and provides the received signal to the receiver 140.
  • Receiver 140 adjusts the received signal (eg, filtering, amplifying, and frequency downconverting), and digitizes the adjusted signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 145 demodulates the received pilot symbols and provides them to the processor 155 for channel estimation.
  • the symbol demodulator 145 also receives a frequency response estimate for the downlink from the processor 155 and performs data demodulation on the received data symbols to obtain a data symbol estimate (which is an estimate of the transmitted data symbols). Obtain and provide data symbol estimates to a receive (Rx) data processor 150. Receive data processor 150 demodulates (ie, symbol de-maps), deinterleaves, and decodes the data symbol estimates to recover the transmitted traffic data.
  • the processing by symbol demodulator 145 and receiving data processor 150 is complementary to the processing by symbol modulator 120 and transmitting data processor 115 at base station 105, respectively.
  • the terminal 110 is on the uplink, and the transmit data processor 165 processes the traffic data to provide data symbols.
  • the symbol modulator 170 may receive and multiplex data symbols, perform modulation, and provide a stream of symbols to the transmitter 175.
  • the transmitter 175 receives and processes a stream of symbols to generate an uplink signal.
  • the transmit antenna 135 transmits the generated uplink signal to the base station 105.
  • the transmitter and the receiver in the terminal and the base station may be configured as one radio frequency (RF) unit.
  • RF radio frequency
  • an uplink signal is received from the terminal 110 through the reception antenna 130, and the receiver 190 processes the received uplink signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 195 then processes these samples to provide received pilot symbols and data symbol estimates for the uplink.
  • the received data processor 197 processes the data symbol estimates to recover the traffic data transmitted from the terminal 110.
  • Processors 155 and 180 of the terminal 110 and the base station 105 respectively instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) operations at the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • Respective processors 155 and 180 may be connected to memory units 160 and 185 that store program codes and data.
  • the memory 160, 185 is coupled to the processor 180 to store the operating system, applications, and general files.
  • the processors 155 and 180 may also be referred to as controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 155 and 180 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and to perform the present invention.
  • the firmware or software configured to be may be provided in the processors 155 and 180 or stored in the memory 160 and 185 to be driven by the processors 155 and 180.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the base station between the wireless communication system (network) are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in the communication system. ), And the third layer L3.
  • the physical layer belongs to the first layer and provides an information transmission service through a physical channel.
  • a Radio Resource Control (RRC) layer belongs to the third layer and provides control radio resources between the UE and the network.
  • the terminal and the base station may exchange RRC messages through the wireless communication network and the RRC layer.
  • the processor 155 of the terminal and the processor 180 of the base station process the signals and data, except for the function of receiving or transmitting the signal and the storage function of the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • the following description does not specifically refer to the processors 155 and 180.
  • the processors 155 and 180 it may be said that a series of operations such as data processing is performed rather than a function of receiving or transmitting a signal.
  • the present invention proposes a new and various frame structure for the fifth generation (5G) communication system.
  • Next-generation 5G systems can be categorized into Enhanced Mobile BroadBand (eMBB) / Ultra-reliable Machine-Type Communications (uMTC) / Massive Machine-Type Communications (mMTC).
  • eMBB is a next generation mobile communication scenario with characteristics such as High Spectrum Efficiency, High User Experienced Data Rate, High Peak Data Rate, and
  • uMTC is a next generation mobile communication scenario with characteristics such as Ultra Reliable, Ultra Low Latency, Ultra High Availability, etc.
  • mMTC are next generation mobile communication scenarios having low cost, low energy, short packet, and mass connectivity (eg IoT).
  • FIG. 2 is a diagram for explaining correlation with IMT 2020 core performance requirements for 5G and 5G performance requirements for each service scenario.
  • FIG 2 illustrates the correlation between the core performance requirements presented in IMT 2020 for 5G and the 5G performance requirements for each service scenario.
  • uMTC Service has very limited Over The Air (OTA) Latency Requirement, and requires high mobility and high reliability (OTA Latency: ⁇ 1ms, Mobility:> 500km / h, BLER: ⁇ 10 -6 ).
  • OTA Latency ⁇ 1ms, Mobility:> 500km / h, BLER: ⁇ 10 -6 ).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an LTE / LTE-A frame structure.
  • FIG. 3 shows a basic concept of a frame structure of LTE / LTE-A.
  • One frame is composed of 10 ms and 10 1 ms subframes.
  • One subframe consists of two 0.5 ms slots, and one slot consists of seven Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbols.
  • One resource block (RB) is defined by 12 subcarriers spaced at 15 kHz and 7 OFDM symbols.
  • the base station transmits a Primary Synchronization Signal (PSS) for Synchronization, a Secondary Synchronization Signal (SSS), and a Physical Broadcast Channel (PBCH) for system information at the Center Frequency 6RB.
  • PSS Primary Synchronization Signal
  • SSS Secondary Synchronization Signal
  • PBCH Physical Broadcast Channel
  • the frame structure, the signal, and the channel positions may be different according to a normal / extended CP (cyclic prefix), a time division duplex (TDD), and a frequency division duplex (FDD
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an FDD / TDD frame structure in an LTE / LTE-A system.
  • downlink and uplink frequency bands are divided, and in the case of the TDD frame structure, the downlink region and the uplink region are divided in subframe units in the same band.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating a self-contained subframe structure.
  • FIG. 5 shows a self-contained subframe structure for satisfying the low latency requirement among the 5G performance requirements.
  • resource sections for downlink and uplink eg, downlink control channel and uplink control channel
  • GP Guard Period
  • the downlink resource interval indicated by DL may be a resource interval for a downlink control channel
  • the uplink resource interval indicated by UL may be a resource interval for an uplink control channel.
  • the downlink resource interval indicated by DL may be a resource interval for a downlink control channel
  • the uplink resource interval indicated by UL may be a resource interval for an uplink control channel.
  • next generation 5G systems V2X targeting Ultra-Low Latency Service, Emergency Service, Machine Control and eMBB service targeting data rate are being considered. Therefore, a design supporting low latency (OTA ⁇ 1ms) and high degree of freedom of DL / UL data is required. In addition, it is necessary to design a common structure based frame structure that does not require redesign in a TDD or FDD operation scheme as one frame structure.
  • the present invention proposes a new frame structure and a control zone configuration method to provide low latency and freedom of DL / UL data configuration of a next generation 5G system.
  • zone refers to a resource and may be used in the same meaning as terms such as 'zone' or 'channel'.
  • Proposal 1 New Frame Structure (Adaptive / Self-contained Frame structure) for 5G systems
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a HARQ procedure when an uplink resource allocation of a data zone is directly received.
  • the data zone is always guaranteed to be an uplink data zone or a downlink data zone (or downlink data region) as follows. That is, the HARQ procedure is possible in five subframes from UL buffer arrival to final ACK / NACK.
  • Subframe # 6 shows an example of receiving HARQ ACK in 5 subframes, and the procedure is as follows.
  • Subframe # 1 When data to be transmitted to the uplink is generated and the buffer arrival event is triggered, the UE transmits a Scheduling Request (SR) using the UL Control Zone.
  • Subframe # 2 is a time for uplink scheduling.
  • Subframe # 3 is a downlink control zone, and the terminal receives UL grant and prepares data for transmission.
  • the UE transmits uplink data through the data zone.
  • Subframe # 5 is the time that the base station performs Rx processing after receiving data.
  • subframe # 6 the UE receives an ACK through a downlink control channel.
  • FIG. 7 illustrates a HARQ procedure when a UL resource of a data zone is not directly received.
  • the present invention proposes a new frame structure that satisfies low latency and downlink / uplink data flexibility based on one carrier.
  • FIG. 8 is a diagram showing a new frame structure according to the proposal 1-1 of the present invention.
  • one subframe in one carrier is largely a downlink control zone (or downlink control channel), a GP, a data zone (data area or data channel), and an uplink control zone (or uplink control). Zone).
  • the frame structure as shown in FIG. 8 is a frame structure assuming that the base station operates in Full Duplex Radio (FDR). Meanwhile, the frame structure shown in FIG. 8 may be a frame structure allocated by a base station for one terminal. For example, if the frame structure of FIG. 8 is a frame structure allocated by a base station for one terminal, the terminal includes DL, UL, and DL data zones for each band in the frequency domain direction in the first subframe shown in FIG. Was assigned.
  • the terminal may receive downlink data from the base station in the band indicated by FIG. DL and transmit uplink data to the base station in the band indicated by UL.
  • the frame structure shown in FIG. 8 may represent the frame structure allocated by the base station for one terminal assuming that the terminal can also operate in FDR.
  • a DL / UL data zone allocated for each band in one subframe may be configured differently for each subframe.
  • DL, UL, and UL data zones may be allocated for each band in the frequency domain direction.
  • the downlink control zone is located at the beginning (or beginning) of a subframe on the time domain, followed by the data zone (DL, zone indicated by UL), and finally the uplink control zone.
  • the data zone may be used without limitation as downlink data or uplink data for each band in the frequency domain.
  • the position of the GP is located between the downlink control zone and the data zone when the data belonging to the band is uplink (UL).
  • the data is located between the data zone and the uplink control zone.
  • the base station may have more efficiency in terms of utilizing DL / UL data resources than the existing self-contained TDD frame structure. Accordingly, the frame structure shown in FIG. 8 is a frame structure capable of eliminating inefficiency due to asymmetry of DL / UL traffic and at the same time achieving low latency.
  • 9 is an exemplary diagram for describing a case where a downlink transmission time and an uplink transmission time overlap.
  • the downlink (DL) data and the uplink (UL) data can be transmitted at the same time. It also supports simultaneous transmission.
  • the advantage of the frame structure of Figure 9 is that the gain is greater when there is a lot of traffic.
  • N symbols may be configured.
  • N symbols may be configured in the case of a DL control zone and an UL control zone.
  • GP it consists of an integer multiple of a symbol.
  • the length of the GP may be configured by an integer multiple of unit symbols allocated to the data zone.
  • the GP length is designed by Round Trip Time (RTT) and RF switching time (from DL to UL / from UL to DL). Therefore, as an example, it may be determined as a method of minimizing overhead while considering RTT and RF switching time overhead, such as a self-contained frame structure.
  • RTT Round Trip Time
  • RF switching time overhead such as a self-contained frame structure.
  • the base station operates in a full duplex manner in which uplink / downlink data transmission and reception are simultaneously performed in the data zone, and the terminal transmits or It works by half duplex method that receives only. Therefore, the base station should receive uplink data while transmitting downlink data.
  • the GP is configured according to the existing scheme, it is obvious that the interference between the symbol boundaries occurs as shown in FIG. 10.
  • FIG. 10 is a diagram for one example of inconsistency between DL and UL data symbol boundaries in a data zone at a base station.
  • the data sent to the downlink (DL) is received in the in-band. Therefore, if the degree of mismatch falls within the CP length, uplink (UL) data can be received without interference in an ideal channel through orthogonality of OFDM. However, as shown in FIG. This makes the symbol boundary of downlink data (DL data) inconsistent. Therefore, this interference can be solved by setting the GP length of the data zone to the symbol length as shown in FIG.
  • the length of the GP of the data zone is set so that the following expression 1 is always satisfied so as to be an integer multiple of the unit symbol length constituting the data zone.
  • T_cp is the length of CP
  • T_u is the length of the data portion in the symbol. That is, the length of the GP becomes an integer multiple of the unit symbol length constituting the data zone.
  • the downlink control zone (DL control zone) and the uplink control zone (UL control zone) may be composed of N symbols without being limited to one symbol.
  • a base station requires a transceiver for simultaneously transmitting and receiving downlink and uplink in a downlink zone.
  • the structure may be configured as follows.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an RF structure of a base transceiver station.
  • the signal attenuated by the circulator is used to reduce the leakage power of the signal transmitted from the base station to the receiver.
  • an analog magnetic interference cancellation (Anaglong SIC) device can further suppress the magnetic interference signal.
  • the frame structure proposed in the proposal 1 can be said to be a structure that achieves the feature of guaranteeing the transmission opportunity of the DL / UL traffic of the FDD in the existing system and the efficient use of resources according to the asymmetry of the DL / UL traffic of the TDD simultaneously. .
  • One subframe in a TDD carrier consists of a downlink control zone, a GP, a data zone, and an uplink control zone.
  • the downlink control zone is located at the beginning of the subframe, followed by the data zone and finally the uplink control zone.
  • the data zone is used as one of downlink (DL) or uplink (UL) data in one subframe.
  • the position of the GP is located between the downlink control zone and the data zone when the data belonging to the band is UL.
  • the data is downlink data
  • the data is located between the data zone and the uplink control zone.
  • the downlink control zone and the uplink control zone may consist of 1 to N symbols. In the case of a GP, it consists of an integer multiple of a symbol.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a frame structure time-frequency resource in a TDD carrier.
  • the data zone of every subframe is allocated to an uplink (UL) data zone or a downlink (DL) data zone. Therefore, although DL / UL flexibility is inferior to the frame structure of proposal 1, since there is still a downlink control zone and an uplink control zone in one subframe, OTA (w / initiation) ⁇ 1ms can be achieved by the scheduler. Provides the foundation. In addition, since the data zone can also be utilized as a downlink data zone or an uplink data zone by the scheduler, more DL / UL flexibility than the existing LTE TDD is obvious.
  • the length of the GP is set as a multiple of the symbol length. This makes it possible to use the same Numerology (subcarrier spacing, CP length, symbol length, number of symbols in one TTI) used in TDD in the FDD frame structure. That is, it is a design method for providing maximum commonality in TDD and FDD frame structures. As a result, many common parts can be maintained in the baseband operation.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of time-frequency resources of a frame structure in an FDD carrier.
  • one subframe in an FDD carrier is largely composed of a control zone and a data zone.
  • the control zone is located at the beginning of the subframe, followed by the data zone.
  • an uplink control zone is located at the beginning of a subframe, followed by a data zone.
  • FIG. 13 illustrates a frame structure in which a GP is used as data in a conventional TDD frame structure and a control zone is positioned at the beginning of a subframe.
  • the commonality is maximized by designing while maintaining the common part with the existing TDD frame structure as much as possible.
  • the frame structure according to the proposal provided by the present invention can achieve 5G service requirement Low latency, that is, OTA (w / initiation) ⁇ 1ms, and at the same time, maximize the asymmetry of DL / UL traffic. Provides DL / UL flexibility that can be supported.
  • Proposal 3 configurable new frame structure for unpaired spectrum (TDD) in 5G systems
  • the new TDD frame structure proposed in the proposal 2-1 can provide low latency and DL / UL flexibility of the data zone compared to the existing LTE TDD structure.
  • resources can be used only in one direction of transmission, i.e., uplink or downlink, at a specific time. Therefore, the new TDD frame structure can also be used as an uplink or a downlink in a data zone within one subframe.
  • the data zone should be used as the entire uplink. At this time, when the amount of traffic generated by the uplink is small at that point, the waste of the data zone in the corresponding subframe becomes large.
  • One subframe in a carrier operating in the TDD scheme is a DL control zone, a DL data zone, a GP, an UL data zone, and an UL control zone. It can be configured in the order of (UL Control Zone).
  • the size of the downlink data zone and the size of the uplink data zone are determined according to the position of the GP, and the GP may be disposed anywhere in the data zone.
  • FIG. 14 illustrates an example of a configurable frame structure in TDD.
  • the data zone in the case of the second subframe from the left (subframe 1), is a downlink data zone having a size of 5 symbols (the zone indicated by DL in subframe 1), a GP and an uplink having a size of 5 symbols. It is set to a data zone (zone indicated by UL in subframe 1).
  • the data zone is set to a downlink data zone of eight symbol sizes, a GP, and an uplink data zone of two symbols. This setting method can be properly adjusted by the scheduler of the base station according to the traffic amount.
  • the GP may be located in the first symbol or the last symbol of the data zone to use the data zone as an entire uplink or downlink.
  • the size of the downlink data zone is large, so that the GP comes after the downlink data zone and the uplink control zone follows the GP.
  • the UE processing time is insufficient to transmit the HARQ ACK / NACK for the downlink reception in subframe 0 in the uplink control zone of the subframe 0.
  • the UE can transmit HARQ ACK / NACK for downlink reception in subframe 0 in the uplink control zone of subframe 1, which is the next subframe.
  • the UE processing time is guaranteed because the size of the downlink data zone is smaller than subframe 0, so that the UE transmits HARQ ACK / NACK for downlink reception in subframe 1 in the uplink control zone of subframe 1.
  • the sizes of the downlink data zone and the uplink data zone may be flexibly changed for each subframe by DL / UL flexiblity.
  • the UE allocates HARQ ACK / NACK for downlink reception in subframe 1 by assigning a number of symbols smaller than subframe 0 in the downlink data zone.
  • Proposal 3-2 The base station can signal the location information of the GP to the terminal every subframe through the downlink control zone .
  • TDD configuration is signaled in a System Information Block Type (SIB1).
  • SIB1 System Information Block Type
  • transmission is performed every 80 ms.
  • SIB1 This configuration method has a limitation in controlling the amount of DL / UL traffic dynamically for various services in 5G. Therefore, in the present embodiment, the base station may inform the UE in the downlink control zone every subframe, thereby improving flexibility of DL / UL data. That is, DL / UL Flexibility may be improved by changing the existing cell-specific setting method to a subframe-specific setting method.
  • the information informed by the base station to the terminal may include information related to the position of the GP in the data zone of a particular subframe (subframe or subframe after M subframes).
  • the information related to the position of the GP in the data zone may be configured with the size of the rounded bit number of log 2 N when the number of symbols in the data zone is N total. It is also possible to reduce the number of bits by reducing the degree of GP position refinement. As an example, in the case of 10 symbols in the total data zone, 4 bits may indicate the position of the GP. If it is limited to 1, 4, 7, and 10, it may be configured as 2 bits.
  • the method of signaling information related to the position of the GP in the data zone can be divided into two cases as follows.
  • the base station can inform the GP location information through a downlink control channel (eg, PDCCH, EPDCCH) in the downlink control zone.
  • a downlink control channel eg, PDCCH, EPDCCH
  • the base station may inform the GP location information to all the terminals allocated resources in the corresponding subframe through the common search space.
  • the GP location information may be masked and transmitted with an ID (eg, SI-RNTI) known to all terminals.
  • Method 2 The base station can inform the terminal of the GP position information through an independent channel (eg, a physical control format indicator channel (PCFICH). Unlike the above-described method 1 which needs to perform blind decoding, this method is determined modulation and coding). By determining the method (MCS) and the location of the resource element (RE), the robustness of detection and the computational complexity of the terminal can be reduced.
  • PCFICH physical control format indicator channel
  • the terminal When the terminal knows the GP position information, it can also know that the uplink data zone is located in the downlink data zone before and after the GP. Accordingly, the terminal may receive downlink data from the symbol after the downlink control zone to the previous symbol where the GP is located in the corresponding subframe by receiving the GP position information, and transmit the uplink data from the symbol after the GP to the last symbol. have.
  • the base station can inform the GP location information through a downlink control channel (eg, PDCCH, EPDCCH) in the downlink control zone.
  • a downlink control channel eg, PDCCH, EPDCCH
  • the GP location information may be notified to all terminals allocated resources after the next M subframe through a common search space.
  • the GP location information may be transmitted by masking with an ID (eg, SI-RNTI) known to all terminals.
  • Method 2 The base station can inform the GP location information after the next M subframe through an independent channel (eg, PCFICH). Unlike Method 1, which requires blind decoding, robustness of detection and computational complexity of the UE can be reduced by determining a predetermined MCS and RE location.
  • PCFICH independent channel
  • This GP position may be set subframe-specifically and does not need to be terminal-specific.
  • the proposed frame structure can provide more improved DL / UL flexibility by means of a configurable frame structure and a signaling method.
  • the existing self-contained frame structure always allocates a downlink control region (or a downlink control channel) and an uplink control region (or an uplink control channel) to a subframe so that the ACK / NACK for the received data is allocated in the TDD structure.
  • a downlink control region or a downlink control channel
  • an uplink control region or an uplink control channel
  • the present invention proposes a new frame structure for increasing data throughput in a self-contained TDD frame structure.
  • the new TDD frame structure proposed in the proposal 2-1 provides low latency and DL / UL flexibility of the data zone compared to the existing LTE TDD structure.
  • the overhead is large in the eMBB scenario in which the uplink control region and the downlink control region exist in every subframe, where data throughput is important.
  • a method of reducing the overhead of the control region by utilizing other subframe types by defining other subframe types in addition to the basic subframe to reduce the overhead of the control region is needed.
  • Proposal 4 New frame structure and signaling to improve data throughput in TDD frame structure
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of consecutive subframes in a self-contained subframe structure.
  • a self-contained subframe includes a downlink control region (DL control), an uplink control region (UL control) and an uplink data region (UL data), or a downlink data region (DL data) and a GP. It is composed.
  • the first subframe (subframe # 1) of FIG. 15 shows a case where a data zone is allocated to a downlink data zone
  • the second subframe (subframe # 2) shows a case where a data zone is allocated to an uplink data zone. It is shown.
  • FIG. 16 is an exemplary diagram illustrating not only a basic self-contained subframe type but also other subframe types that can be set.
  • a subframe of type # 1 is a basic self-contained subframe type and is a subframe in which a data zone is allocated to a downlink data zone
  • a subframe of type # 2 is a basic self-contained subframe type. This is a subframe when the data zone is allocated to the uplink data zone.
  • the subframe of type # 3 is a type of subframe including only a downlink control region and a downlink data region
  • the type # 4 subframe is a type of subframe consisting of a downlink control region, a GP, and an uplink data region.
  • the subframe of type # 5 is a subframe consisting of only the downlink data area
  • the subframe of type # 6 is a subframe consisting of an uplink data area and an uplink control area
  • the subframe of type # 7 is a downlink data area.
  • a subframe of type # 8 is a subframe including only an uplink data region.
  • the subframe of type # 9 is a subframe consisting of a downlink control region, a downlink data region, a GP, and an uplink data region.
  • the subframe of type # 10 is a downlink data region, a GP, an uplink data region, and an uplink. It is a subframe composed of a control region.
  • the configuration types of the ten subframes shown in FIG. 16 are exemplary. Based on the configuration types of the 10 subframes, a combination or bundling of subframes can be made as follows from the downlink data point of view.
  • FIG. 17 illustrates a combination or bundling of subframes configurable from a downlink data point of view based on configuration types of a plurality of subframes.
  • FIG. 17A illustrates subframe bundling made by connecting a subframe of type # 1 and a subframe of type # 5.
  • FIG. 17B illustrates a subframe bundling made by connecting a subframe of type # 3 and a subframe of type # 5. Subframes bundled with this subframe configuration type are effective for increasing downlink data throughput. to be.
  • FIG. 17C illustrates subframe bundling made by connecting a subframe of type # 3 and a subframe of type # 10.
  • FIG. 17D illustrates a subframe bundling made by connecting a subframe of type # 3 and a subframe of type # 7, and the subframes bundled with this subframe configuration type are downward to increase downlink data throughput.
  • FIG. 17 (e) illustrates subframe bundling made by connecting a subframe of type # 9 and a subframe of type # 6, and FIG. 17 (f) shows a subframe of type # 9 and type # 8. Subframe bundling created by concatenating subframes is illustrated.
  • FIG. 17G illustrates a subframe bundling created by concatenating a subframe of type # 4 and a subframe of type # 6, and subframes bundled with this subframe configuration type are uplinked to increase uplink data throughput. It has a link data area but includes an uplink control area for transmitting uplink control information.
  • FIG. 17 (h) illustrates subframe bundling made by connecting a subframe of type # 4 and a subframe of type # 8. Subframes bundled with this subframe configuration type are used to increase uplink data throughput. Efficient subframes. In FIG. 17, two subframe configuration types are combined to form bundled subframes. However, two or more subframe configuration types may be combined to configure bundling of subframes.
  • the downlink control region / uplink control region / GP overhead is 2/2/2 in two subframes.
  • the subframe of type # 3 and the subframe of type # 5 shown in FIG. 17B are bundled, the downlink control region / uplink control region / GP overhead is 1/0/0, respectively.
  • the base station may transmit information about the combination (ie, information on the subframe configuration types of the bundled subframes) in the downlink control region located at the beginning of the subframe. cell specific) can be instructed to all the terminals, the terminal can determine the combination of the subframe configuration types corresponding to the combination based on the information on the combination indicated above, the service corresponding to this combination To perform the operation corresponding to the combination, such as the reception of.
  • the base station may indicate to the UEs the configuration type of the bundled subframes changed through a downlink control channel (eg, PDCCH) or higher layer signaling (eg, a Radio Resource Control (RRC) signal).
  • a downlink control channel eg, PDCCH
  • RRC Radio Resource Control
  • the indicated information may include an index for each combination of basic subframe configuration types (eg, the 10 subframe configuration types shown in FIG. 16).
  • Each index information for each combination of these basic subframe configuration types may be shared between the base station and the terminals in advance.
  • the terminal may determine a combination of subframe configuration types corresponding to the index based on the indicated index, and performs an operation corresponding to the combination, such as reception of a service corresponding to the combination.
  • a combination of subframe configuration types the operation of the terminal will be described below.
  • the base station In the case of a subframe configuration type in which a subframe of type # 1 and a subframe of type # 5 are bundled, the base station provides information indicating an allocation area of a downlink data zone through a downlink control channel in a first subframe. Can be sent to. For example, when data is multiplexed using the FDM scheme, the UE may detect data up to the last symbol of the second subframe and then acquire the data through a channel decoder. On the other hand, the base station allocates user data (or data for the terminal) in a TDM manner to allocate terminal 1 (UE # 1) to the first subframe and terminal 2 (UE # 2) to the second subframe. It may be.
  • the UE may first recognize a combination of basic subframe configuration types and operate according to the corresponding bundling structure.
  • a combination of two subframes is taken as an example, it is not limited to the bundling of two subframes as mentioned above.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of bundling three or four subframes.
  • FIG. 18A illustrates an example of bundling three subframes and bundles a subframe of type # 3, a subframe of type # 5, and a subframe of type # 7. This case is an efficient bundling example for increasing downlink data throughput.
  • FIG. 18B illustrates an example of bundling four subframes and bundles one subframe of type # 3 and three subframes of type # 5. This bundling example has an advantage of further increasing downlink data throughput than in the case of FIG.
  • the base station may transmit information indicating a subframe configuration type of subframes bundled in a plurality of subframes to the terminal through a downlink control channel or higher layer signaling.
  • the information indicating the subframe configuration type of the subframes bundled in the subframe unit may include an index indicating a combination of a specific subframe configuration type as shown in Table 1 below.
  • Table 1 is shared in advance between the base station and the terminals so that when the base station transmits an index indicating the combination of the subframe configuration type to the terminal, the terminal can determine the subframe configuration type constituting the combination from the indicated index. Can be.
  • Type # 1 + type # 5 One Type # 3 + type # 5 2 type # 3 + type # 10 3 type # 3 + type # 7 4 type # 9 + type # 6 5 type # 4 + type # 8 6 Type # 3 + type # 5 + type # 7 7 Type # 3 + type # 5 (x3)
  • the base station may select an index by determining a combination of appropriate subframe configuration types according to characteristics of a service to be provided in a 5G communication system. For example, a combination of specific subframe configuration types may be selected for a service that requires a low latency (eg, a service that requires a lower delay than a given low latency). In addition, for a service requiring high data throughput (eg, a service requiring higher data throughput than a predetermined data throughput), a combination of subframe configuration types suitable for this service can be selected. As such, the base station may select a combination of subframe configuration types based on characteristics of a service to be provided to the terminal, and may change the combination of subframe configuration types for each service.
  • a combination of specific subframe configuration types may be selected for a service that requires a low latency (eg, a service that requires a lower delay than a given low latency).
  • a combination of subframe configuration types suitable for this service can be selected.
  • the base station may select a combination
  • Table 1 exemplifies a case in which an index is transmitted with a size of 3 bits, when bundling more subframes, more bits may be needed.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • a method for a communication device to transmit and receive a signal in a wireless communication system can be applied industrially in various wireless communication systems such as 3GPP LTE / LTE-A, 5G system.

Abstract

무선통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하기 위한 방법은, 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것이다.

Description

무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 시스템은 1ms TTI (transmission time interval)를 가지는 프레임 구조로 디자인 되었으며, 비디오(video) 어플리케이션을 위해 데이터 요구 지연 시간은 10ms이었다. 그러나, 미래의 5G 기술은 실시간 제어(real-time control) 및 촉감 인터넷(tactile internet)과 같은 새로운 어플리케이션의 등장으로 더욱 낮은 지연의 데이터 전송을 요구하고 있으며, 5G 데이터 요구 지연은 1ms까지 낮춰질 것으로 예상된다.
그러나, 종래 1ms TTI를 가지는 프레임 구조로는 1ms 데이터 요구 지연을 만족시킬 수 없는 문제가 있다. 5G는 종래 대비 약 10배 감소된 데이터 지연 제공을 목표로 하고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 5G 통신 시스템에서는 새로운 프레임 구조가 필요하나 아직까지 제시된 적이 없었다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 단말을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 기지국을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하기 위한 방법은, 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것이다. 상기 서비스의 특성은 소정의 데이터 쓰루풋(throughput) 이상을 요구하는지 여부 또는 소정의 낮은 레이턴시(low latency)를 요구하는지 여부에 따라 구분되는 특성일 수 있다. 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 상기 번들링된 서브프레임들 각각의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 하향링크 제어 채널 혹은 상위 계층 시그널링을 통해 수신될 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하기 위한 방법은, 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 단말로 전송하는 단계; 및 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것일 수 있다. 상기 서비스의 특성은 소정의 데이터 쓰루풋(throughput) 이상을 요구하는지 여부 또는 소정의 낮은 레이턴시(low latency)를 요구하는지 여부에 따라 구분되는 특성일 수 있다. 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 상기 번들링된 서브프레임들 각각의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 하향링크 제어 채널 혹은 상위 계층 시그널링을 통해 수신될 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 단말은, 수신기; 및 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 수신기가 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 기지국으로부터 수신하고, 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하며, 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것일 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 기지국은, 송신기; 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 송신기가 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 단말로 전송하고, 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 단말로 전송하도록 제어하며, 상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 5G 통신 서비스 요구사항인 저지연(Low latency), DL/UL Traffic flexibility과 더불어 높은 데이터 쓰루풋(data throughput)을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 5G를 위한 IMT 2020 핵심 성능 요구사항 및 서비스 시나리오 별 5G 성능 요구사항과의 연관성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 LTE/LTE-A 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 LTE/LTE-A 시스템에서의 FDD/TDD 프레임 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 Self-contained Subframe 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 데이터 존의 상향링크 자원 할당을 바로 받은 경우의 HARQ 프로시저를 도시한 도면이다.
도 7은 데이터 존의 상향링크 자원을 바로 받지 못한 경우의 HARQ 프로시저를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제안 1-1에 따른 새로운 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 하향링크 전송 시점과 상향링크 전송 시점이 중복되었을 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 기지국에서 데이터 존에서의 DL과 UL 데이터 심볼 경계가 불일치하는 예제를 도시한 도면이다.
도 11은 기지국의 송수신 장치의 RF 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 12는 TDD 캐리어에서의 프레임 구조 시간-주파수 자원의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 FDD 캐리어에서 프레임 구조의 시간-주파수 자원의 일 예를 도시한 도면이다.
도 14는 TDD에서 설정가능한(Configurable) 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 self-contained 서브프레임 구조에서 연속적인 서브프레임의 구성을 도시한 도면이다.
도 16은 기본 self-contained 서브프레임 타입 뿐만 아니라 설정가능한 다른 서브프레임 타입들에 대해 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 복수의 서브프레임의 구성 타입들을 기반으로 하향링크 데이터 관점에서 설정가능한 서브프레임들의 조합 혹은 번들링을 예시한 도면이다.
도 18은 3개 혹은 4개의 서브프레임들을 번들링한 예를 도시한 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 본 명세서에서는 IEEE 802.16 시스템에 근거하여 설명하지만, 본 발명의 내용들은 각종 다른 통신 시스템에도 적용가능하다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 데이터 Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
기지국과 단말 간의 무선 전송에 대하여 기지국에서 단말로의 전송을 하향 링크 전송, 단말로부터 기지국으로의 전송을 상향링크 전송으로 통칭하여 표현한다. 이러한 하향링크 전송과 상향링크 전송 간의 무선 자원을 구분하는 방식을 듀플렉스(duplex)라고 정의하며 주파수 밴드를 하향링크 전송 밴드와 상향링크 전송 밴드로 구분하여 양방향 송수신하는 경우 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD)라고 표현한다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)(D2D 단말을 포함)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서(150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다. 단말 및 기지국에서의 송신기 및 수신기는 하나의 RF(Radio Frequency) 유닛으로 구성될 수도 있다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
본 명세서에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능 등을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
본 발명에서는 5세대(5G) 통신 시스템을 위한 새롭고 다양한 프레임 구조를 제안한다. 차세대 5G 시스템에서는 Enhanced Mobile BroadBand (eMBB)/Ultra-reliable Machine-Type Communications (uMTC)/Massive Machine-Type Communications (mMTC) 등으로 시나리오를 구분할 수 있다. eMBB는 High Spectrum Efficiency, High User Experienced Data Rate, High Peak Data Rate 등의 특성을 갖는 차세대 이동통신 시나리오이고, uMTC는 Ultra Reliable, Ultra Low Latency, Ultra High Availability 등의 특성을 갖는 차세대 이동통신 시나리오이며 (예를 들어, V2X, Emergency Service, Remote Control), mMTC는 Low Cost, Low Energy, Short Packet, Massive Connectivity 특성을 갖는 차세대 이동통신 시나리오이다(예를 들어, IoT).
도 2는 5G를 위한 IMT 2020 핵심 성능 요구사항 및 서비스 시나리오 별 5G 성능 요구사항과의 연관성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 5G를 위한 IMT 2020에서 제시한 핵심 성능 요구사항과 서비스 시나리오 별 5G 성능 요구사항과의 연관성을 도시하고 있다.
특히, uMTC Service는 Over The Air (OTA) Latency Requirement가 매우 제한적이고, 높은 Mobility와 높은 Reliability를 요구한다 (OTA Latency: < 1ms, Mobility: > 500km/h, BLER: < 10-6).
도 3은 LTE/LTE-A 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 LTE/LTE-A의 프레임 구조의 기본적인 개념을 나타낸다. 하나의 프레임은 10ms으로, 10개의 1ms 서브프레임(subframe)으로 이루어진다. 하나의 서브프레임은 2개의 0.5ms 슬롯(slot)으로 이루어지며, 하나의 슬롯은 7개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 이루어 진다. 15 kHz 간격의 부반송파 12개와 7개의 OFDM 심볼로 하나의 자원 블록(Resource Block, RB)가 정의된다. 기지국은 중심 주파수(Center Frequency) 6RB에서 동기화(Synchronization)를 위한 Primary Synchronization Signal (PSS), Secondary Synchronization Signal (SSS)와 시스템 정보를 위한 Physical Broadcast Channel (PBCH)를 전송한다. 여기서, Normal/Extended CP(Cyclic Prefix), TDD(Time Division Duplex)/FDD(Frequency Division Duplex)에 따라 상기 프레임 구조 및 신호, 채널의 위치에 차이가 있을 수 있다.
도 4는 LTE/LTE-A 시스템에서의 FDD/TDD 프레임 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, FDD 프레임 구조의 경우, 하향링크와 상향링크의 주파수 대역이 구분되어 있으며, TDD 프레임 구조의 경우 동일 밴드 내에서 서브프레임 단위로 하향링크 영역과 상향링크 영역이 구분된다.
도 5는 Self-contained Subframe 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 5G 성능요구 사항 중, 저지연 요구조건을 만족 시키기 위한 Self-contained Subframe 구조를 나타낸다. TDD 기반의 Self-contained Subframe 구조는 하나의 서브프레임 내에 하향링크와 상향링크를 위한 자원구간(예를 들어, 하향링크 제어 채널 및 상향링크 제어 채널)이 존재하며, 하향링크/상향링크 간 간섭 문제를 해결하기 위한 Guard Period (GP)와 데이터 전송을 위한 자원구간이 존재한다.
도 5의 (a)는 Self-contained Subframe 구조의 일 예로서, 하향링크-상향링크-데이터를 위한 자원 구간의 순서로 서브프레임이 구성되며, 자원 구간 사이에 GP가 존재한다. 도 5의 (a)에서 DL로 표시된 하향링크 자원 구간은 하향링크 제어 채널을 위한 자원 구간일 수 있으며, UL로 표시된 상향링크 자원 구간은 상향링크 제어 채널을 위한 자원 구간일 수 있다.
도 5의 (b)는 Self-contained Subframe 구조의 다른 일 예로서, 하향링크-데이터-상향링크를 위한 자원구간 순서로 서브프레임이 구성되며, 상향링크 자원 구간 앞에만 GP가 존재한다. 도 5의 (b)에서도 마찬가지로 DL로 표시된 하향링크 자원 구간은 하향링크 제어 채널을 위한 자원 구간일 수 있으며, UL로 표시된 상향링크 자원 구간은 상향링크 제어 채널을 위한 자원 구간일 수 있다.
차세대 5G 시스템에서는 Ultra-Low Latency Service를 타겟으로 하는 V2X, Emergency Service, Machine Control과 데이터 속도를 타겟으로 하는 eMBB 서비스 등이 고려되고 있다. 따라서, 프레임 구조부터 Low latency(OTA < 1ms)와 DL/UL 데이터의 높은 자유도를 지원하는 설계가 필요하다. 또한, 하나의 프레임 구조로 TDD 혹은 FDD 동작 방식에서 재설계가 필요 없는 공통성(commonality) 기반의 프레임 구조 설계가 필요하다.
본 발명에서는 차세대 5G 시스템의 저지연 및 DL/UL 데이터 구성의 자유도를 제공하기 위해, 새로운 프레임 구조와 제어 존(Control Zone) 구성 방식을 제시한다. 본 명세서에서 존(zone)이라는 용어는 자원을 일컫는 말로서 '영역' 혹은 '채널' 등의 용어와 같은 의미로 사용될 수 있다.
제안 1: New Frame Structure (Adaptive/Self-contained Frame structure) for 5G systems
현재 LTE/LTE-A TDD 프레임 구조에서는 OTA < 1ms 요구사항을 만족하기 어렵다. 또한, DL/UL 데이터 양의 비대칭성(DL Traffic > UL Traffic)을 효율적으로 지원하기 위해서 TDD 방식에서 다양한 TDD DL/UL Configuration을 제공하고 있지만, 이로 인해서 TDD DL/UL Configuration에 따라 Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) ACK/NACK 시간에 대한 복잡한 절차를 야기한다. 이런 문제점을 해결하기 위해, 도 5에서 도시한 것처럼 self-contained 프레임 구조들은 한 서브 프레임에 하향링크 제어 존(혹은 하향링크 제어 채널, 하향링크 제어 영역)과 상향링크 제어 존을 동시에 구성함으로써 매 서브프레임마다 ACK/NACK을 전송할 수 있는 기회를 프레임 구조에서 제공한다.
도 6은 데이터 존의 상향링크 자원 할당을 바로 받은 경우의 HARQ 프로시저를 도시한 도면이다.
도 5의 (b)의 서브프레임 구조를 기반으로 데이터 존(Data Zone)을 상향링크 데이터 존 또는 하향링크 데이터 존(혹은 하향링크 데이터 영역)으로 항상 보장하는 경우는 아래와 같이 OTA(w/ initiation) 즉 상향링크 버퍼 도착(UL buffer arrival)부터 최종 ACK/NACK을 받을 때까지 5개 서브프레임 안에 HARQ 절차가 가능하다.
도 6은 5 서브프레임 안에 HARQ ACK까지 받은 예제를 보여주며, 그 절차는 다음과 같다. 서브 프레임 #1: 상향링크로 보낼 데이터가 발생하여 buffer arrival event가 트리거링되면 단말은 상향링크 제어 존(UL Control Zone)을 이용하여 Scheduling Request (SR)을 전송한다. 서브 프레임 #2는 상향링크 스케줄링을 위한 시간이다. 서브 프레임 #3은 하향링크 제어 존으로 단말은 UL Grant를 수신하고 전송할 데이터를 준비한다. 서브 프레임 #4에서 단말은 상향링크 데이터를 데이터 존을 통해 전송한다. 서브 프레임 #5는 기지국이 데이터 수신 후 Rx 프로세싱하는 시간이다. 서브 프레임 #6에서 하향링크 제어 채널을 통해 단말이 ACK를 수신한다.
상기 과정을 살펴보면 Buffer arrival event 발생 시점부터 ACK을 수신한 시점까지 5개 서브프레임 안에 일어난 것을 알 수 있다. 따라서, TTI를 0.2ms로 설정한다면 OTA(w/ initiation) < 1ms를 만족한다. 그러나, 한 서브프레임 안에서 데이터 존은 상향링크 데이터 존 또는 하향링크 데이터 존으로 한정되기 때문에 하향링크(또는 상향링크) 트래픽이 많이 발생하는 경우는 다음 도 7에서와 같이 하향링크(또는 상향링크) 트래픽을 보내지 못하는 경우가 발생할 것은 자명하다.
도 7은 데이터 존의 상향링크 자원을 바로 받지 못한 경우의 HARQ 프로시저를 도시한 도면이다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 좌측에서 4번째 서브프레임에서 다른 단말들을 위한 하향링크 트래픽으로 인해 상향링크 데이터에 대한 스케쥴링을 받지 못한 경우에는 1 서브프레임의 지연이 발생하게 되고 OTA(w/ initiation) < 1ms를 만족시키지 못하게 된다. 더욱이 하향링크 트래픽이 더 많이 전송되어야 하는 경우에는 지연이 더 늘어나게 될 것이다. 따라서, 데이터 존에서의 하향링크/상향링크 트래픽의 자유도를 최대한 보장해 주는 것이 하향링크/상향링크 트래픽 양의 비대칭성 뿐만 아니라 low latency를 달성하기 위해서도 필요하다.
본 발명에서는 하나의 캐리어(carrier)를 기준으로 저지연(Low latency)와 하향링크/상향링크 데이터 유연성(Data flexibility)를 만족시키는 새로운 프레임 구조를 제시한다.
제안 1-1
도 8은 본 발명의 제안 1-1에 따른 새로운 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 한 캐리어에서 한 서브프레임은 크게 하향링크 제어 존(혹은 하향링크 제어 채널), GP, 데이터 존(데이터 영역 혹은 데이터 채널) 그리고, 상향링크 제어 존(혹은 상향링크 제어 존)으로 구성된다. 도 8과 같은 프레임 구조는 기지국이 Full Duplex Radio (FDR) 방식으로 동작함을 가정한 프레임 구조이다. 한편, 상기 도 8에 도시한 프레임 구조는 기지국이 한 단말을 위해 할당한 프레임 구조일 수도 있다. 예를 들어, 도 8의 프레임 구조가 기지국이 한 단말을 위해 할당한 프레임 구조일 경우, 해당 단말은 도 8에 도시된 첫 번째 서브프레임에서 주파수 도메인 방향으로 밴드 별로 각각 DL, UL, DL 데이터 존을 할당받았다. 이 경우, 해당 단말은 도 DL로 표시된 밴드에서는 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하고 UL로 표시된 밴드에서는 기지국으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 이와 같이, 도 8에 도시한 프레임 구조는 단말도 FDR로 동작 가능함을 가정하여 기지국이 한 단말을 위해 할당한 프레임 구조를 나타낼 수 있다.
도 8에서 한 서브프레임 내에서 밴드 별로 할당된 DL/UL 데이터 존은 서브프레임 별로 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 두 번째 서브프레임에서는 주파수 도메인 방향으로 밴드 별로 각각 DL, UL, UL 데이터 존이 할당될 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 하향링크 제어 존은 시간 도메인 상에서 서브프레임의 처음(혹은 시작)에 위치하고, 그 다음으로 데이터 존(DL, UL로 표시된 존)이 위치하고 마지막으로 상향링크 제어 존이 위치하게 된다. 여기서, 데이터 존은 주파수 영역에서 밴드 별로 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터로 제약 없이 사용될 수 있다. 그리고, GP의 위치는 해당 밴드에 속하는 데이터가 상향링크(UL)일 경우는 하향링크 제어 존과 데이터 존 사이에 위치하게 된다. 반대로, 데이터가 하향링크일 경우는 데이터 존과 상향링크 제어 존 사이에 위치하게 된다.
상기 도 8에서 도시한 바와 같이 매 서브프레임의 데이터 존에서 UL/DL의 전송 기회가 동시에 존재한다. 따라서, 기존의 데이터 존이 DL 혹은 UL로 한정되어 생기는 추가 지연을 막을 수 있고 한 서브프레임의 길이를 0.2ms 이하로 설정하면 OTA(w/ initiation) < 1ms를 달성할 수 있다.
더불어, 데이터 존의 DL/UL flexibility를 통해 기지국은 기존 self-contained TDD 프레임 구조에 비해 DL/UL 데이터 자원을 활용하는 측면에서 더 많은 효율성을 가질 수 있다. 따라서, 도 8에 도시한 프레임 구조는 DL/UL 트래픽의 비대칭성에 따른 비효율성을 없애고 동시에 low latency를 달성할 수 있는 프레임 구조이다.
제안 1-1의 실시예
저지연(Low latency)를 달성하는 동시에 하향링크 데이터 전송 시점과 상향링크 데이터 전송 시점이 겹쳤을 경우의 동작 방법에 대한 예제
도 9는 하향링크 전송 시점과 상향링크 전송 시점이 중복되었을 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9에서 보듯이, 하향링크(DL)과 상향링크(UL)의 buffer arrival event가 각각 발생했을 때 기존 프레임 구조의 경우에서는 두 개중의 하나가 지연될 수 밖에 없다. 그러나, 도 9에 예시한 것은 2개의 트래픽(DL 트래픽/UL 트래픽)이 중복되었을 때를 가정한 도면이고, 만약 더 많은 트래픽이 동시에 발생하였을 때는 더 많은 지연을 발생하게 된다.
반면에 제안한 도 9의 프레임 구조에서는 한 서브프레임 내에 하향링크 데이터 존과 상향링크 데이터 존이 할당되어 있기 때문에 동시에 하향링크(DL) 데이터와 상향링크(UL) 데이터가 전송이 가능하며 기존의 최소 지연을 유지하면서 동시 전송 또한 지원한다. 도 9의 프레임 구조의 장점은 트래픽이 발생이 많을 경우에 그 이득은 더 커진다는 것이다.
제안 1-2
하향링크 제어 존(DL Control Zone)과 상향링크 제이 존(UL Control Zone)의 경우는 1~N개의 심볼들로 구성될 수 있다. GP의 경우는 심볼의 정수배로 구성된다. 보다 상세히는, GP의 길이는 데이터 존에 할당된 단위 심볼의 정수배로 구성될 수 있다.
일반적으로 GP의 길이는 Round Trip Time (RTT)와 RF switching time (from DL to UL/ from UL to DL)에 의해서 설계된다. 따라서, 일 예로서 self-contained 프레임 구조와 같이 RTT와 RF switching time 오버헤드를 고려하면서 오버헤드를 최소화하는 방법으로 결정될 수 있다.
그러나, 상기 제안한 도 8의 프레임 구조가 기지국이 복수의 단말들을 위해 할당한 프레임 구조라고 하면, 기지국은 데이터 존에서 상향링크/하향링크 데이터 송수신을 동시에 하는 full duplex 방식으로 동작하고, 단말은 송신 혹은 수신만 하는 Half duplex 방식으로 동작한다. 따라서, 기지국의 경우 하향링크 데이터를 송신하는 동시에 상향링크 데이터를 수신하여야 한다. 해당 경우, 기존 방식에 따라 GP를 설정했을 경우 다음 도 10과 같이 심볼 경계의 불일치가 발생하여 간섭이 발생하게 되는 것이 자명하다.
도 10은 기지국에서 데이터 존에서의 DL과 UL 데이터 심볼 경계가 불일치하는 예제를 도시한 도면이다.
기지국의 경우는 하향링크(DL)로 보낸 데이터가 In-band 안으로 수신이 된다. 따라서, 그 불일치 정도가 CP 길이 안으로 들어온다면 OFDM의 직교성을 통해 이상적인 채널에서는 간섭 없이 상향링크(UL) 데이터를 수신할 수 있다, 그러나, 도 10에서 보듯이 GP가 상향링크 데이터(UL Data)와 하향링크 데이터(DL Data)의 심볼 경계를 불일치 시키게 만든다. 따라서, 도 8에 도시한 것과 같이 데이터 존의 GP 길이를 심볼 길이로 설정함으로써 이 간섭을 해결할 수 있다.
따라서, 데이터 존의 GP의 길이는 데이터 존을 구성하는 단위 심볼 길이의 정수배가 되도록 아래의 수학식 1을 항상 만족하도록 설정한다.
[수학식 1]
데이터 존 길이 ÷ 데이터 존에서의 심볼의 개수 = 한 심볼의 길이 = T_cp + T_u = GP 길이 ÷ k
여기서, k는 자연수이며, T_cp는 CP의 길이이고, T_u는 심볼에서 데이터 부분의 길이이다. 즉, GP의 길이는 데이터 존을 구성하는 단위 심볼 길이의 정수배가 된다.
또한, 하향링크 제어 존(DL Control Zone)과 상향링크 제어 존(UL Control Zone)의 경우는 한 개의 심볼로 국한하지 않고 N개의 심볼로 구성될 수 있다.
상기 도 10에서 프레임 구조는 기지국이 하향링크 존에서 하향링크와 상향링크 즉 송수신을 동시에 하는 송수신기가 필요하다. 그 구조는 아래와 같이 구성될 수 있다.
도 11은 기지국의 송수신 장치의 RF 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 한 캐리어에서 송수신을 동시에 하기 위한 장치들의 구성을 보여준다. 첫 째로, 기지국이 송신한 신호가 수신단으로 들어오는 누출(leakage) 파워를 줄이기 위해 circulator를 이용하여 신호를 감쇄시킨다. 추가적으로, 아날로그 자기간섭제거(Anaglong SIC) 장치를 통해서 추가적으로 자기 간섭 신호를 억제할 수 있다.
상기 제안 1에서 제시한 프레임 구조는 기존 시스템에서 FDD의 DL/UL 트래픽의 전송 기회를 항상 보장하는 특징과 TDD의 DL/UL 트래픽의 비대칭성에 따른 자원의 효율적 사용을 동시에 달성하는 구조라고 할 수 있다.
이어서, 기지국과 단말이 TDD 혹은 FDD 모드에서 동작하는 프레임 구조를 제안한다.
제안 2-1
TDD 캐리어에서 한 서브프레임은 크게 하향링크 제어 존, GP, 데이터 존 그리고, 상향링크 제어 존으로 구성된다. 하향링크 제어 존은 서브 프레임의 처음에 위치하고, 그 다음으로 데이터 존이 위치하고 마지막으로 상향링크 제어 존이 위치하게 된다. 여기서, 한 서브프레임 안에서 데이터 존은 하향링크(DL) 혹은 상향링크(UL) 데이터 중 하나로 사용된다. 그리고, GP 의 위치는 해당 밴드에 속하는 데이터가 UL일 경우는 하향링크 제어 존과 데이터 존 사이에 위치하게 된다. 반대로, 데이터가 하향링크 데이터일 경우는 데이터 존과 상향링크 제어 존 사이에 위치하게 된다. 하향링크 제어 존과 상향링크 제어 존의 경우는 1~N개의 심볼들로 구성될 수 있다. GP의 경우는 심볼의 정수배로 구성된다.
도 12는 TDD 캐리어에서의 프레임 구조 시간-주파수 자원의 일 예를 도시한 도면이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 매 서브프레임의 데이터 존은 상향링크(UL) 데이터 존 혹은 하향링크(DL) 데이터 존으로 할당된다. 따라서, 제안 1의 프레임 구조에 비해 DL/UL flexibility는 떨어지지만, 여전히 한 서브프레임 안에 하향링크 제어 존과 상향링크 제어 존이 있기 때문에, OTA (w/ initiation) < 1ms는 스케쥴러에 의해서 달성될 수 있는 기반을 제공한다. 또한, 데이터 존 역시 스케쥴러에 의해서 하향링크 데이터 존 혹은 상향링크 데이터 존으로 활용가능하기 때문에 기존 LTE TDD 보다 더 많은 DL/UL flexibility함은 자명하다.
또한, GP의 길이는 심볼 길이의 배수로 설정한다. 이는 FDD 프레임 구조에서도 TDD에서 사용된 Numerology (Subcarrier spacing, CP길이, 심볼 길이, 한 TTI의 심볼 개수)를 동일하게 사용할 수 있도록 해준다. 즉 TDD와 FDD 프레임 구조에서 공통성(commonality)을 최대한 제공하기 위한 설계 방법이다. 그 결과, 베이스밴드 동작(Baseband operation)에서 많은 공통 부분을 유지할 수 있다.
예를 들어, 만약 GP를 한 심볼로 유지하지 않고 반 심볼 길이로 설계를 하면, TTI를 동일하게 가져가면 들어가는 심볼 개수 혹은 CP의 길이가 TDD와 FDD가 달라지게 되고 이는 구현 장치 관점에서 통일성을 해쳐 각각 구현을 해야 하는 일이 발생한다. 그에 반해, GP를 한 심볼 길이의 배수로 유지하면 CP, 심볼 길이 등 공통으로 사용할 수 있는 구현 부분이 많아지게 하는 효과가 있다.
제안 2-2
도 13은 FDD 캐리어에서 프레임 구조의 시간-주파수 자원의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13에서, FDD 캐리어에서 한 서브프레임은 크게 제어 존(Control Zone), 데이터 존(Data Zone)으로 구성된다. 하향링크(DL)의 경우 제어 존은 서브 프레임의 처음에 위치하고, 그 다음으로 데이터 존이 위치한다. 상향링크(UL)의 경우, 서브 프레임의 처음에 상향링크 제어 존이 위치하고, 그 다음으로 데이터 존이 위치한다.
상기 도 13은 기존의 TDD 프레임 구조에서 GP를 데이터로 활용하고 제어 존을 서브프레임의 처음 부분으로 위치 시킨 프레임 구조를 나타낸다. 상술한 것처럼 기존의 TDD 프레임 구조와의 공통 부분을 최대한 유지시키면서 설계를 하여 공통성(commonality)를 최대화 한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 제안에 따른 프레임 구조는 5G 서비스 요구사항인 Low latency 즉 OTA (w/ initiation) < 1ms를 달성할 수 있고, 동시에 DL/UL 트래픽의 비대칭성을 최대한 효율적으로 지원할 수 있는 DL/UL flexibility를 제공한다.
앞서 5G 서비스 요구사항인 Low latency 즉 OTA (w/ initiation)를 1ms 미만으로 달성할 수 있고, 동시에 DL/UL 트래픽의 비대칭성을 최대한 효율적으로 지원하기 위해 DL/UL flexibility를 제공하는 새로운 프레임 구조를 제시하였다. 제안 1에서는 데이터 존을 주파수 대역 별로 나누어 하향링크/상향링크(DL/UL)을 동시에 전송할 수 있는 구조를 통해 DL/UL flexibility를 제공하였다. 반면에, 제안 2-1에서 제시한 TDD 프레임 구조에서는 한 서브프레임 안의 데이터 존은 상향링크 혹은 하향링크 중 하나로 기지국 스케줄러에 의해서 결정된다. 따라서, 제안 1에 비해 원천적으로 하향링크/상향링크(DL/UL)의 자유도는 낮아진다.
따라서, TDD 구조에서의 하향링크와 상향링크의 트래픽 양의 flexibility를 개선할 수 있는 기법이 필요하다. 특히, mMTC와 같이, 아주 작은 패킷 사이즈를 가지고 sporadic한 특성을 가진 서비스에서는 주파수 효율을 더 개선할 수 있다.
이하에서는 제안 2-1의 TDD 프레임 구조에서 DL/UL flexibility를 개선하는 새로운 프레임 구조를 제시한다.
제안 3: 5G 시스템에서의 unpaired 스펙트럼 (TDD)을 위해 설정가능한 새로운 프레임 구조(configurable New Frame Structure for Unpaired spectrum (TDD) in 5G systems)
상기 제안 2-1에서 제안된 새로운 TDD 프레임 구조는 기존 LTE TDD 구조에 비해 low latency와 데이터 존의 DL/UL flexibility를 제공할 수 있다. 그러나, TDD 특성상, 특정 시간에는 한 방향의 전송 즉 상향링크 혹은 하향링크로만 자원을 사용할 수 있다. 따라서, 새로운 TDD 프레임 구조 역시 한 서브프레임 안의 데이터존에서는 상향링크 혹은 하향링크로 사용할 수 밖에 없다. 그 결과, 상향링크 데이터 트래픽이 발생하는 경우 데이터 존을 전체 상향링크로 사용하여야 한다. 이때, 그 시점에서 상향링크로 발생한 트래픽의 양이 작은 경우에는 해당 서브프레임 안에서의 데이터 존의 낭비는 커지게 된다.
특히, 5G 서비스를 위해서는 광대역 (~100MHz)의 대역폭을 고려하고 있기 때문에 자원의 비효율성은 매우 커지는 것이자명하다. 더 나아가, mMTC 서비스에서의 단말들이 아주 작은 패킷 사이즈를 sporadic하게 발생시키는 경우는 자원의 효율성은 더 낮아질 수 밖에 없다. 하나의 해결 방법으로서 TTI를 더 작게 가져갈 수 있지만, 이는 GP의 오버헤드를 2배로 증가시킬 뿐만 아니라 하향링크 제어(DL control)의 오버헤드 또한 증가할 수 밖에 없다. 따라서, 현 프레임 구조에서 하향링크와 상향링크의 flexibility를 더 개선하는 방법이 필요하다. TDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 데이터 flexibility를 개선하는 새로운 프레임 구조와 시그널링을 제안한다.
제안 3-1
TDD 방식으로 동작하는 캐리어에서 한 서브프레임은 크게 하향링크 제어 존(DL Control Zone), 하향링크 데이터 존(DL Data Zone), GP, 상향링크 데이터 존(UL Data Zone), 그리고, 상향링크 제어 존 (UL Control Zone) 순서로 구성될 수 있다. 이 때, GP의 위치에 따라 하향링크 데이터 존의 크기와 상향링크 데이터 존의 크기가 결정되며, GP는 데이터 존의 어디에도 배치될 수 있다.
도 14는 TDD에서 설정가능한(Configurable) 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 왼쪽에서 두 번째 서브 프레임의(subframe 1) 경우는 데이터 존을 5개 심볼 크기의 하향링크 데이터 존(subframe 1에서 DL로 표시된 존), GP와 5개 심볼 크기의 상향링크 데이터 존(subframe 1에서 UL로 표시된 존)으로 설정하였다. 또한, 세 번째 서브프레임(subframe 2)의 경우는 데이터 존을 8개 심볼 크기의 하향링크 데이터 존, GP, 그리고 2개 심볼 크기의 상향링크 데이터 존으로 설정하였다. 이런 설정 방법은 기지국의 스케줄러가 트래픽 양에 따라 적절히 조절할 수 있다. 또한, GP가 데이터 존의 첫 번째 심볼 혹은 마지막 심볼에 위치하여 데이터 존을 상향링크 혹은 하향링크 전체로 사용할 수도 있다.
subframe 0에서는 하향링크 데이터 존이 크기가 커서 하향링크 데이터 존 이후에 GP가 오고 GP 다음이 상향링크 제어 존이 오는 경우를 도시하고 있다. 이 경우, subframe 0에서의 하향링크 수신에 대한 HARQ ACK/NACK을 subframe 0의 상향링크 제어 존에서 전송하기에는 단말 프로세싱 시간이 부족하다. 그래서, 단말은subframe 0에서의 하향링크 수신에 대한 HARQ ACK/NACK은 다음 서브프레임인 subframe 1의 상향링크 제어 존에서 전송할 수 있다.
한편, subframe 1의 경우는 하향링크 데이터 존의 크기가 subframe 0 보다는 작아서 단말 프로세싱 시간이 보장되므로, 단말은 subframe 1에서의 하향링크 수신에 대한 HARQ ACK/NACK을 subframe 1의 상향링크 제어 존에서 전송할 수 있다. subframe 0 및 subframe 1에서 각각 설정된 데이터 존과 같이, DL/UL flexiblity 특성에 의해 서브프레임 별로 특정하게 하향링크 데이터 존과 상향링크 데이터 존의 크기가 유연하게 변경될 수 있다. subframe 1에서 하향링크 데이터 존을 subframe 0 보다는 작은 개수의 심볼을 할당함으로써 단말이 subframe 1에서 하향링크 수신에 대한 HARQ ACK/NACK을 subframe 1에서 바로 전송해 줄 수 있는 장점이 있다.
제안 3-2: 기지국은 하향링크 제어 존을 통해 매 서브프레임 마다 GP의 위치 정보를 단말에게 시그널링할 수 있다.
기존 LTE 시스템의 경우, TDD Configuration을 시스템 정보 블록 타입(System Information Block Type 1, SIB1)에서 시그널링을 하였다. 그리고, SIB1의 경우는 현재 80ms마다 전송이 된다. 이 설정 방식은 5G에서의 다양한 서비스를 동적으로 DL/UL traffic 양을 조절하기에는 한계점이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 매 서브 프레임마다 하향링크 제어 존에서 기지국이 단말에게 알려줌으로써 DL/UL 데이터의 Flexibility를 개선할 수 있다. 즉, 기존 셀-특정(cell specific)한 설정 방법을 서브프레임-특정(subframe specific)한 설정 방법으로 변경하여 DL/UL Flexibility를 개선할 수 있다.
기지국이 단말에게 알려주는 정보는 특정 서브프레임(해당 서브프레임 또는 M개 서브프레임 이후의 서브프레임)의 데이터 존에서의 GP의 위치와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
데이터 존에서의 GP의 위치와 관련된 정보는 데이터 존의 심볼 개수가 총 N일 때, log2N의 올림한 비트 수의 크기로 구성될 수 있다. 또한, GP 위치 세분화 정도를 줄임으로써 비트 수를 줄일 수도 있다. 일 예로서, 총 데이터 존에 10개의 심볼로 구성할 경우, 4 비트로 GP의 위치를 지시할 수 있다. 만약, 1,4,7,10으로 한정하여 2 비트로 구성할 수도 있다. 데이터 존에서의 GP의 위치와 관련된 정보를 시그널링하는 방법은 다음과 같이 크게 2가지 경우로 나눌 수 있다.
1. 해당 서브프레임의 GP 위치를 알려주는 경우.
방법 1: 기지국은 하향링크 제어 존에서 하향링크 제어 채널 (예를 들어, PDCCH, EPDCCH) 을 통해서 GP 위치 정보를 알려줄 수 있다. 이때, 기지국은 GP 위치 정보를 공통 검색 공간(Common Search space)를 통해 해당 서브프레임에서 자원을 할당받은 모든 단말들에게 알려줄 수 있다. 디코딩을 위해서 GP 위치 정보는 모든 단말들이 알고 있는 ID(예를 들어, SI-RNTI)로 마스킹되어 전송될 수 있다.
방법 2: 기지국은 독립된 채널(예를 들어, PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)을 통해서 GP 위치 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 블라인드 디코딩을 해야 하는 앞서 설명한 방법 1과 달리 이 방법은 정해진 변조 및 코딩 방식(MCS)와 RE(Resource Element) 위치를 정함으로써 검출의 강건성과 단말의 계산 복잡도를 줄일 수 있다.
단말은 GP 위치 정보를 알게 되면, GP 전후로 하향링크 데이터 존에서 상향링크 데이터 존이 위치하고 있다는 것도 알 수 있다. 따라서, 단말은 GP 위치 정보를 수신함으로써 해당 서브프레임에서 하향링크 제어 존 이후 심볼부터 GP가 위치한 이전 심볼까지 하향링크 데이터를 수신할 수 있고, GP 이후 심볼부터 마지막 심볼 이전 까지 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
2. 다음 M 서브프레임 후의 GP 위치를 알려주는 경우.
방법 1: 기지국은 하향링크 제어 존에서 하향링크 제어 채널 (예를 들어, PDCCH, EPDCCH) 을 통해서 GP 위치 정보를 알려줄 수 있다. 이때, GP 위치 정보는 공통 검색 공간(Common Search space)을 통해 다음 M 서브프레임 이후에 자원을 할당 받은 모든 단말들에게 알려줄 수 있다. 디코딩을 위해서 GP 위치 정보는 모든 단말들이 알고 있는 ID (예를 들어, SI-RNTI)로 마스킹하여 전송될 수 있다.
방법 2: 기지국은 독립된 채널(예를 들어, PCFICH)을 통해서 다음 M 서브프레임 이후의 GP 위치 정보를 알려줄 수 있다. 블라인드 디코딩을 해야 하는 방법 1과 달리, 정해진 MCS와 RE 위치를 정함으로써 검출의 강건성과 단말의 계산 복잡도를 줄일 수 있다.
이러한 GP 위치는 서브프레임-특정하게 설정될 수 있으며, 단말-특정하게 설정될 필요는 없다.
이와 같이 제안한 프레임 구조는 설정가능한(Configurable) 프레임 구조 및 시그널링 방법에 의해 보다 더 개선된 DL/UL flexibility를 제공할 수 있다.
5G 통신 서비스 요구사항인 저지연(Low latency), DL/UL Traffic flexibility 제공과 더불어 데이터 쓰루풋(data throughput) 역시 중요한 요구사항 중 하나이다. 기존 self-contained 프레임 구조는 한 서브프레임에 하향링크 제어 영역(혹은 하향링크 제어 채널)과 상향링크 제어 영역(혹은 상향링크 제어 채널)을을 항상 할당함으로써 수신 데이터에 대한 ACK/NACK을 TDD 구조에서 빠르게 전송할 수 있는(예를 들어, 해당 서브프레임에서 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK을 상기 해당 서브프레임의 상향링크 제어 채널에서 전송) 기회를 부여하여 저지연(low latency)를 만족할 수 있도록 설계가 되었다.
그러나, 데이터 쓰루풋 관점에서는 매 서브프레임 마다 항상 존재하는 하향링크 제어 영역 및 상향링크 제어 영역은 오버헤드를 증가시킨다. 따라서, 데이터 쓰루풋을 더 요구하는 eMBB와 같은 서비스 시나리오를 위해서는 오버헤드를 줄이기 위한 방법이 필요하다.
이하 본 발명에서는 self-contained TDD 프레임 구조에서 데이터 쓰루풋을 올리기 위한 새로운 프레임 구조를 제안한다.
설정가능한 다중 서브프레임 번들링 방식(Configurable multiple subframe bundling scheme)
상기 제안 2-1에서 제안된 새로운 TDD 프레임 구조는 기존 LTE TDD 구조에 비해 저지연(low latency)와 데이터 존의 DL/UL flexibility를 제공한다. 그러나, 매 서브 프레임마다 상향링크 제어 영역 및 하향링크 제어 영역이 존재하여 데이터 쓰루풋을 중요시하는 eMBB 시나리오에서는 오버헤드가 크다는 것은 자명하다. 이러한 오버헤드 증가의 해결 방법으로는 기본 서브프레임 이외에 제어 영역의 오버헤드를 줄이기 위한 다른 서브프레임 타입들을 정의하여 이러한 다른 서브프레임 타입들을 활용하여 제어 영역의 오버헤드를 감소시키는 방법이 필요하다.
제안 4: TDD 프레임 구조에서 데이터 쓰루풋을 개선하는 새로운 프레임 구조와 시그널링
도 15는 self-contained 서브프레임 구조에서 연속적인 서브프레임의 구성을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, self-contained 서브 프레임은 하향링크 제어 영역(DL control), 상향링크 제어 영역(UL control)과 상향링크 데이터 영역(UL Data) 또는 하향링크 데이터 영역(DL Data)와 GP로 구성된다. 도 15의 첫 번째 서브프레임(subframe #1)은 데이터 존이 하향링크 데이터 존으로 할당된 경우를 도시한 것이고, 두 번째 서브프레임(subframe #2)은 데이터 존이 상향링크 데이터 존으로 할당된 경우를 도시한 것이다.
도 16은 기본 self-contained 서브프레임 타입 뿐만 아니라 설정가능한 다른 서브프레임 타입들에 대해 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, type #1의 서브프레임은 기본 self-contained 서브프레임 타입으로서 데이터 존이 하향링크 데이터 존으로 할당된 서브프레임이며, type #2의 서브프레임은 기본 self-contained 서브프레임 타입으로서 데이터 존이 상향링크 데이터 존으로 할당된 경우의 서브프레임이다. type #3의 서브프레임은 하향링크 제어 영역과 하향링크 데이터 영역만으로 구성된 타입의 서브프레임이며, type #4 서브프레임은 하향링크 제어 영역, GP 및 상향링크 데이터 영역으로 구성된 타입의 서브프레임이다.
type #5의 서브프레임은 하향링크 데이터 영역만으로 구성된 서브프레임이며, type #6의 서브프레임은 상향링크 데이터 영역 및 상향링크 제어 영역으로 구성된 서브프레임이고, type #7의 서브프레임은 하향링크 데이터 영역, GP 및 상향링크 제어 영역으로 구성된 서브프레임이고, type #8의 서브프레임은 상향링크 데이터 영역만으로 구성된 서브프레임이다. type #9의 서브프레임은 하향링크 제어 영역, 하향링크 데이터 영역, GP 및 상향링크 데이터 영역으로 구성된 서브프레임이며, type #10의 서브프레임은 하향링크 데이터 영역, GP, 상향링크 데이터 영역 및 상향링크 제어 영역으로 구성된 서브프레임이다. 도 16에 도시한 10가지의 서브프레임의 구성 타입들은 예시적인 것이다. 이러한 10가지의 서브프레임의 구성 타입들을 기반으로 하향링크 데이터 관점에서 서브프레임들의 조합혹은 번들링을 다음과 같이 만들 수 있다.
도 17은 복수의 서브프레임의 구성 타입들을 기반으로 하향링크 데이터 관점에서 설정가능한 서브프레임들의 조합 혹은 번들링을 예시한 도면이다.
도 17의 (a)는 type #1의 서브프레임과 type #5의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있다. 도 17의 (b)는 type #3의 서브프레임과 type #5의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있으며 이 서브프레임 구성 타입으로 번들링된 서브프레임들은 하향링크 데이터 쓰루풋을 높이는데 효율적이다. 도 17의 (c)는 type #3의 서브프레임과 type #10의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있다. 도 17의 (d)는 type #3의 서브프레임과 type #7의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있으며 이 서브프레임 구성 타입으로 번들링된 서브프레임들은 하향링크 데이터 쓰루풋을 높이기 위해 하향링크 데이터 영역을 크게 가지되 상향링크 제어 정보 전송을 위해 상향링크 제어 영역을 포함하고 있다. 도 17의 (e)는 type #9의 서브프레임과 type #6의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있고, 도 17의 (f)는 type #9의 서브프레임과 type #8의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있다.
도 17의 (g)는 type #4의 서브프레임과 type #6의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있으며 이 서브프레임 구성 타입으로 번들링된 서브프레임들은 상향링크 데이터 쓰루풋을 높이기 위해 상향링크 데이터 영역을 크기 가지되 상향링크 제어 정보를 전송하기 위해 상향링크 제어 영역을 포함하고 있다. 도 17의 (h)는 type #4의 서브프레임과 type #8의 서브프레임을 연결하여 만든 서브프레임 번들링을 예시하고 있으며, 이 서브프레임 구성 타입으로 번들링된 서브프레임들은 상향링크 데이터 쓰루풋을 높이기 위해 효율적인 서브프레임들이다. 도 17에서는 2개의 서브프레임 구성 타입을 결합하여 번들링된 서브프레임들을 구성하는 것을 예시하고 있으나, 2개의 이상의 서브프레임 구성 타입을 결합하여 서브프레임들의 번들링을 구성할 수도 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 데이터 쓰루풋을 증가시키기 위해 하향링크 제어 영역/상향링크 제어 영역의 오버헤드를 개선하는 조합을 알 수 있다. 도 15에서의 오버헤드의 경우는 2개의 서브프레임에 하향링크 제어 영역/상향링크 제어 영역/GP 오버헤드가 각각 2/2/2이다. 반면, 도 17의 (b)에 도시한 type #3의 서브프레임과 type #5의 서브프레임이 번들링된 경우는 하향링크 제어 영역/상향링크 제어 영역/GP 오버헤드를 각각 1/0/0으로 줄임으로써 하향링크 데이터 쓰루풋을 개선하는 효과를 최대화 할 수 있다. 또한, 각 서브프레임 구성 타입의 조합에 따라 하향링크 제어 영역/상향링크 제어 영역/하향링크 데이터/상향링크 데이터의 위치와 데이터양의 비율을 다양하게 설정할 수 있다. 해당 조합을 단말이 인지하고 동작하기 위해서, 기지국은 해당 조합(즉, 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입들의 정보)에 대한 정보를 서브프레임의 처음에 위치하는 하향링크 제어 영역에서 셀-특정(cell specific)하게 모든 단말들에게 지시해 줄 수 있고, 단말은 상기 지시된 해당 조합에 대한 정보에 기초하여 해당 조합에 대응하는 서브프레임 구성 타입들의 조합을 파악 할 수 있고, 이러한 조합에 해당하는 서비스의 수신 등 상기 조합에 상응하는 동작을 수행한다.
기지국은 하향링크 제어 채널(예를 들어, PDCCH) 혹은 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC(Radio Resource Control) 시그널)을 통해서 변경되는 번들링된 서브프레임들의 구성 타입을 단말들에게 지시해 줄 수 있다.
이 때, 지시되는 정보는 각 기본 서브프레임 구성 타입들(예를 들어, 도 16에 도시한 10가지 서브프레임 구성 타입들)의 조합에 대한 인덱스를 포함할 수 있다. 이 각 기본 서브프레임 구성 타입들의 조합에 대한 각각의 인덱스 정보는 사전에 기지국과 단말들 간에 공유하고 있을 수 있다. 단말은 상기 지시된 인덱스에 기초하여 상기 인덱스에 대응하는 서브프레임 구성 타입들의 조합을 파악 할 수 있고, 이러한 조합에 해당하는 서비스의 수신 등 상기 조합에 상응하는 동작을 수행한다. 구체적으로 서브프레임 구성 타입들의 조합의 예를 들어 이하에서 단말의 동작을 설명한다.
Type #1의 서브프레임과 type #5의 서브프레임이 번들링된 서브프레임 구성 타입의 경우는, 기지국이 첫 번째 서브프레임에서 하향링크 제어 채널을 통해서 하향링크 데이터 존의 할당 영역을 알려주는 정보를 단말에게 전송할 수 있다. 예를 들어, FDM 방식으로 데이터를 다중화할 경우는 단말은 두 번째 서브프레임의 마지막 심볼까지 검출한 후 채널 디코더(channel decoder)를 통해서 데이터를 획득할 수 있다. 반면에, 기지국은 TDM 방식으로 사용자 데이터(혹은 단말을 위한 데이터)를 할당하여 첫 번째 서브프레임에 단말 1(UE #1)을 두 번째 서브프레임에 단말 2(UE#2)의 데이터를 할당할 수도 있다.
Type #3의 서브프레임과 type #5의 서브프레임이 번들링된 서브프레임 구성 타입의 경우는, 단말이 하향링크 제어 채널을 검출하고 상기 단말을 위한 데이터가 있을 경우, 해당 데이터의 심볼 레인지(range)가 두 번째 서브프레임의 마지막 심볼까지인 것을 인지하고 데이터 검출한다.
Type #3의 서브프레임과 type #7의 서브프레임이 번들링된 서브프레임 구성 타입의 경우는, 단말이 하향링크 제어 채널을 검출하고 상기 단말을 위한 데이터가 있을 경우, 해당 데이터의 심볼 레인지가 두 번째 서브프레임의 마지막 심볼에서 GP와 상향링크 제어 심볼들을 뺀 나머지 인 것을 인지하고 데이터를 검출한다.
Type #4의 서브프레임과 type #6의 서브프레임이 번들링된 서브프레임 구성 타입의 경우는, 단말이 하향링크 제어 채널을 검출하고 상기 단말을 위한 상향링크 데이터 영역이 있을 경우, 해당 상향링크 데이터의 심볼 레인지가 두 번째 서브프레임의 마지막 심볼에서 GP와 상향링크 제어 영역 심볼들을 제외한 나머지 심볼들인 것을 인지하고 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
나머지 경우에도 단말이 먼저 기본 서브프레임 구성 타입들의 조합을 인지하고 해당 번들링 구조에 따라 동작할 수 있다. 2개의 서브프레임 조합을 예로 들었으나 앞서 언급한 바와 같이 2개 서브프레임들의 번들링에 국한되지는 않는다. 예를 들어, 3개 혹은 4개의 서브프레임 조합을 다음 도 18과 같이 번들링하는 방법도 있다.
도 18은 3개 혹은 4개의 서브프레임들을 번들링한 예를 도시한 도시한 도면이다.
도 18의 (a)는 3개의 서브프레임들을 번들링한 예로서 type #3의 서브프레임, type #5의 서브프레임 및 type #7의 서브프레임들을 조합하여 번들링한 예를 도시하고 있다. 이 경우는 하향링크 데이터 쓰루풋의 높이기에 효율적인 번들링 예이다. 도 18의 (b)는 4개의 서브프레임들을 번들링한 예로서 1개의 type #3의 서브프레임과 3개의 type #5의 서브프레임을 조합하여 번들링한 예를 도시하고 있다. 이 번들링 예는 도 18의 (a)의 경우보다 하향링크 데이터 쓰루풋을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 기지국은 하향링크 제어 채널 혹은 상위 계층 시그널링 등을 통해서 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 단말에게 전송해 줄 수 있는데, 이때 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 다음 표 1과 같이 특정 서브프레임 구성 타입의 조합(combination)을 가리키는 인덱스를 포함할 수 있다. 다음 표 1은 기지국과 단말들 간에 사전에 공유되어 있어서 기지국이 단말에게 해당 서브프레임 구성 타입의 조합을 가리키는 인덱스를 전송하면, 단말은 상기 지시된 인덱스로부터 해당 조합을 구성하는 서브프레임 구성 타입을 파악할 수 있다.
Multiple subframe bundling index Combination
0 Type #1 + type #5
1 Type #3 + type #5
2 type #3 + type #10
3 type #3 + type #7
4 type #9 + type #6
5 type #4 + type #8
6 Type #3 + type #5 + type #7
7 Type #3 + type #5 (x3)
기지국은 5G 통신 시스템 등에서 제공할 서비스의 특성에 따라 적절한 서브프레임 구성 타입의 조합을 결정하여 인덱스를 선택할 수 있다. 예를 들어, 저지연이 요구되는 서비스(예를 들어, 소정의 저지연 보다 더 낮은 저지연을 요구하는 서비스)에 대해서는 특정 서브프레임 구성 타입의 조합을 선택할 수 있다. 또한, 높은 데이터 쓰루풋이 요구되는 서비스(예를 들어, 소정의 데이터 쓰루풋 보다 더 높은 데이터 쓰루풋이 요구되는 서비스)에 대해서는 이 서비스에 적합한 서브프레임 구성 타입의 조합을 선택할 수 있다. 이와 같이, 기지국은 단말에게 제공할 서비스의 특성에 기초하여 서브프레임 구성 타입의 조합을 선택할 수 있고, 서비스 마다 서브프레임 구성 타입의 조합을 변경할 수 있다.
상기 표 1에서는 인덱스가 3 비트의 크기로 전송되는 경우를 예시하였으나, 더 많은 서브프레임들을 번들링하는 경우에는 더 많은 크기의 비트가 필요할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
무선통신 시스템에서 통신 장치가 신호를 송수신하기 위한 방법은 3GPP LTE/LTE-A, 5G 시스템 등 다양한 무선통신 시스템에서 산업상으로 적용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무선통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것인, 신호 수신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서비스의 특성은 소정의 데이터 쓰루풋(throughput) 이상을 요구하는지 여부 또는 소정의 낮은 레이턴시(low latency)를 요구하는지 여부에 따라 구분되는 특성인, 신호 수신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 상기 번들링된 서브프레임들 각각의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 포함하는, 신호 수신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 하향링크 제어 채널 혹은 상위 계층 시그널링을 통해 수신되는, 신호 수신 방법.
  5. 무선통신 시스템에서 기지국이 신호를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것인, 신호 전송 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 서비스의 특성은 소정의 데이터 쓰루풋(throughput) 이상을 요구하는지 여부 또는 소정의 낮은 레이턴시(low latency)를 요구하는지 여부에 따라 구분되는 특성인, 신호 전송 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 상기 번들링된 서브프레임들 각각의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 포함하는, 신호 전송 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보는 하향링크 제어 채널 혹은 상위 계층 시그널링을 통해 수신되는, 신호 전송 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 단말에 있어서,
    수신기; 및
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 수신기가 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 기지국으로부터 수신하고, 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하며,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것인, 단말.
  10. 무선통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 기지국에 있어서,
    송신기;
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 송신기가 복수의 서브프레임 단위로 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입을 지시하는 정보를 단말로 전송하고, 상기 번들링된 서브프레임들에서 상기 지시된 서브프레임 구성 타입에 대응되는 서비스의 신호를 상기 단말로 전송하도록 제어하며,
    상기 번들링된 서브프레임들의 서브프레임 구성 타입은 상기 번들링된 서브프레임들에서 제공할 서비스의 특성에 기초하여 결정된 것인, 기지국.
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