WO2017142358A1 - 무선 통신 시스템에 있어서 통신을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에 있어서 통신을 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017142358A1
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이현용
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting information about a beam to a terminal by a base station in a communication system performing beamforming.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a Beyond 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 massive array multiple input / output
  • Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • an advanced small cell in the 5G communication system, an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network ), Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development, etc.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development, etc.
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • a synchronization signal may be transmitted with different beam directions in each of a plurality of symbols.
  • the terminal receiving the synchronization signal does not know which beam the received signal has the highest signal strength through the symbol.
  • the present invention provides a method and apparatus for transmitting symbol index information corresponding to each of a plurality of symbols to which a synchronization signal is transmitted by a base station using a beamforming system.
  • the present invention also provides a method for transmitting information on a beam transmitted by a base station to a terminal.
  • the method of the base station includes the steps of generating a first synchronization signal, identifying symbol index information for a plurality of symbols transmitted through beams in different directions, and in each of the plurality of symbols.
  • the method may include transmitting the first synchronization signal and the symbol index information.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and may be transmitted through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information may be a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence.
  • the second synchronization signal is an extended synchronization signal (ESS) generated based on a zadoff-chu sequence
  • the first synchronization signal is a primary synchronization signal (PSS). It can be characterized by the).
  • a base station generates a transceiver for transmitting and receiving a signal and a first synchronization signal, confirms symbol index information of a plurality of symbols transmitted through beams in different directions, and in each of the plurality of symbols.
  • the control unit may control the transceiver to transmit the first synchronization signal and the symbol index information.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and transmitted through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information may be a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence.
  • the second synchronization signal is an extended synchronization signal (ESS) generated based on a zadoff-chu sequence
  • the first synchronization signal is a primary synchronization signal (PSS). It can be characterized by the).
  • a method of a terminal in a wireless communication system includes receiving a first synchronization signal and symbol index information from each of a plurality of symbols and acquiring synchronization based on the received first synchronization signal and symbol index information.
  • the symbol index information may be information corresponding to the plurality of symbols transmitted through beams in different directions.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and may be received through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information is a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence
  • the second synchronization signal is an extension generated based on a zadoff-chu sequence.
  • the first synchronization signal may be an extended synchronization signal (ESS)
  • the first synchronization signal may be a primary synchronization signal (PSS).
  • the terminal controls the transceiver to receive a first sync signal and symbol index information from a transceiver and a plurality of symbols for transmitting and receiving a signal, and acquires sync based on the received first sync signal and symbol index information.
  • a control unit configured to control the symbol index information, wherein the symbol index information is information corresponding to the plurality of symbols transmitted through beams in different directions.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and may be received through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information may be a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence.
  • the second synchronization signal is an extended synchronization signal (ESS) generated based on a zadoff-chu sequence
  • the first synchronization signal is a primary synchronization signal (PSS). It can be characterized by.
  • the base station may allow the terminal to easily know the symbol index of the received synchronization signal.
  • the base station may allow the terminal to easily check the beam identifier for the transmitted subframe.
  • 1 is a diagram comparing a conventional legacy (legacy) frequency band and the frequency band of ultra-high frequency (mmWave),
  • FIG. 2 is a view showing a synchronization signal transmitted in a general communication system (for example, LTE communication system),
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a beam sweeping operation in which a base station repeatedly transmits a plurality of times while changing a transmission direction of a transmission beam in an ultrahigh frequency band;
  • 4A and 4B are diagrams for explaining a process of transmitting a synchronization signal to a plurality of terminals by a base station;
  • FIG. 5 illustrates a communication system in which a base station transmits a signal to a terminal using a beamforming technique
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a base station transmitting a beam in various directions by changing a beam in an arbitrary section of a frame with respect to the same sync signal;
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an ESS for each symbol index that is circularly shifted based on a zadoff-chu sequence.
  • 8A to 8D show performance measured using arbitrary fourteen candidate sets through circular shift of a zadoff-chu sequence used in PSS in a single cell environment and 168 used in SSS.
  • FIG. 9 shows the performance measured using an arbitrary fourteen candidate set through the circular shift of the zadoff-chu sequence used in the PSS in a multi-cell environment and 168 m-sequences used in the SSS. Shows the performance measured using an optimal set of fourteen candidates,
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of acquiring synchronization according to an embodiment of the present invention when a terminal initially accesses a base station;
  • 11 is a flowchart illustrating a method of determining a symbol index by a terminal for low power consumption after the terminal initially accesses a base station;
  • FIG. 12 illustrates a method for encoding and transmitting downlink PDCCH information by a base station in a general communication system
  • FIG. 13 is a view showing the type of RNTI in a general communication system
  • FIG. 14 illustrates a subframe in which a PDCCH signal is transmitted in a general communication system
  • 15 is a diagram showing the number of decoding times of a terminal
  • 16 is a view illustrating specific contents of a PDCCH CCE
  • FIG. 17 illustrates a self-contained downlink subframe structure using analog beamforming technology
  • 18 is a diagram illustrating a plurality of terminals receiving beams in different directions
  • AGC automatic gain control
  • 20 is a view showing the configuration of a beam forming system
  • 21 is a diagram illustrating a plurality of terminals receiving beams in different directions
  • 22 is a diagram for describing a method of solving a problem of AGC tracking when a terminal knows a transmission beam direction;
  • 23 is a flowchart illustrating a method of acquiring a transmission beam ID of a base station and using the same for AGC and synchronization tracking according to an embodiment of the present invention
  • 24 is a flowchart illustrating a method of confirming a result of feeding back a beam index to a PUCCH by a terminal
  • 25 is a block diagram illustrating components of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • 26 is a block diagram illustrating the components of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • each block of the flowchart illustrations and combinations of flowchart illustrations may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, those instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be described in flow chart block (s). It creates a means to perform the functions. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • logical function e.g., a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • the functions noted in the blocks may occur out of order.
  • the two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the corresponding function.
  • ' ⁇ part' used in the present embodiment refers to software or a hardware component such as an FPGA or an ASIC, and ' ⁇ part' performs certain roles.
  • ' ⁇ ' is not meant to be limited to software or hardware.
  • ' ⁇ Portion' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors.
  • ' ⁇ ' means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and the like. Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • the functionality provided within the components and the 'parts' may be combined into a smaller number of components and the 'parts' or further separated into additional components and the 'parts'.
  • the components and ' ⁇ ' may be implemented to play one or more CPUs in the device or secure multimedia card.
  • the terminal may generally include a mobile terminal, and may indicate a device that is subscribed to the mobile communication system and receives a service from the mobile communication system.
  • the mobile terminal may include a smart device such as a smartphone or a tablet PC, which corresponds to an example and the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a diagram comparing a legacy legacy frequency band and a frequency band of ultra high frequency (mmWave).
  • various frequency candidates such as 15 GHz, 28 GHz, 38 GHz, 44 GHz, and 70 GHz are being studied for the new generation (NG) mobile 5G communication standard including the 60 GHz frequency band.
  • NG new generation
  • the device can apply a beamforming technique by mounting multiple antenna arrays.
  • the device can increase the antenna gain and secure the link budget required for wireless communication. Therefore, beam forming technology is required for long range communication in the ultra high frequency region.
  • the base station may transmit a synchronization signal as shown in FIG. 2.
  • the base station may transmit a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS) signal twice at a specific position (subframes # 0 and # 5) in a subframe.
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • the terminal may obtain a sector ID of the base station from the PSS, and obtain a group ID from the SSS. Accordingly, the terminal can obtain a full physical cell ID.
  • the terminal may acquire time axis synchronization within a half frame.
  • the half frame may include five subframes.
  • the SSS signal may be transmitted by interleaving the m0 and m1 signals constituting an internal m-sequence.
  • the base station transmits the transmission order of the m-sequence of the SSS signal in the order of m 0 , m 1 or vice versa m 1 , m 0 to transmit two half frames, for example, subframe # 0 and subframe # 5. Can be distinguished.
  • the base station can transmit and receive signals with omni omni antennas. Therefore, the base station can transmit and receive a signal of sufficient strength with the user in the network.
  • the base station may transmit the synchronization signals PSS and SSS at a specific location. Accordingly, the terminal can determine the position in the half frame using the received PSS and SSS, and synchronize with the base station.
  • the base station in order to transmit a synchronization signal to a plurality of terminals in the network, the base station needs to repeatedly transmit while changing the transmission direction of the transmission beam.
  • the base station 300 when the first to third terminals 321, 322, and 323 exist in the cell coverage 310 of the base station 300, the base station 300.
  • the same sync signal may be transmitted a plurality of times while performing beam sweeping.
  • 4A and 4B are diagrams for describing in detail a process of transmitting, by the base station 300 described with reference to FIG. 3, a synchronization signal to the first to third terminals 321, 322, and 323.
  • the base station transmits the synchronization signal using a plurality of symbols while performing a beam sweep
  • the plurality of terminals transmits the synchronization signal through any symbol among the plurality of symbols according to the position. Can be obtained.
  • the base station 300 may transmit a synchronization signal while performing beam sweep for each symbol according to the number of transmission beams included in the base station 300.
  • the plurality of terminals may receive only a synchronization signal that matches the position and beam direction of each terminal as a signal having a large intensity.
  • the base station 300 may perform beam sweep through n symbols.
  • the first terminal 321 may receive the synchronization signal transmitted through the second symbol with the greatest strength among the synchronization signals transmitted through the plurality of symbols.
  • the second terminal 322 may receive the synchronization signal transmitted through the (n-1) symbol at the greatest strength.
  • the third terminal 323 may receive the synchronization signal transmitted through the fifth symbol with the greatest intensity.
  • the terminal may relatively weakly receive a signal transmitted in a beam direction that does not match the beam direction in which the terminal is located. Therefore, when the terminal receives the synchronization signal after fixing the reception gain and fixing the reception beam direction toward the base station, the waveform of the signal received by the first to third terminals 321, 322, and 323 is shown in FIG. It may appear as 4b.
  • the terminal may not know how many symbols of a synchronization signal have been received during initial access. Therefore, even if the terminal detects the synchronization signal, the terminal cannot determine the temporal position in the frame structure.
  • the first terminal 321 is a received symbol is a second symbol
  • the second terminal 322 is a received (n-1) th symbol
  • the third The terminal 323 has no way of knowing whether the received synchronization signal is the fifth symbol.
  • the terminals cannot synchronize time axis synchronization in symbol units.
  • the base station proposes a method of transmitting by adding an indicator or a signal for indicating a symbol index to which the synchronization signal is transmitted.
  • the terminal can synchronize the time axis on the frame.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a communication system in which a base station transmits a signal to a terminal using a beamforming technique.
  • the beam forming technique can be used to overcome the path attenuation.
  • the base station may perform phase rotation on the RF signal to be transmitted and transmit the same to the antenna elements of the array antenna.
  • the base station may generate a beam in a desired direction and transmit the signal by the sum of the phase shift signals of the antenna element.
  • the equivalent isotropically radiated power (EIRP) due to the transmission antenna gain is increased to transmit a signal with sufficient intensity.
  • the signal strength may be weakly transmitted.
  • the base station may transmit a synchronization signal to the terminal at a location determined according to the frame standard.
  • the terminal may maintain synchronization with the base station by using a synchronization signal transmitted at an arbitrary position on the frame.
  • the terminal may not receive the synchronization signal with sufficient strength according to its location.
  • All terminals located within a certain radius from the base station should receive a synchronization signal of sufficient strength. To this end, as shown in FIG. 6, the base station needs to transmit the same sync signal by changing the beam in various directions in any section of the frame.
  • additional information required for transmission during the beam sweep period may be simultaneously transmitted.
  • the base station transmits additional information such as a physical broadcasting channel (PBCH), which is information that needs to be transmitted to all users, and a beam reference signal (BRS) signal for optimal beam measurement. Multiplexing).
  • PBCH physical broadcasting channel
  • BTS beam reference signal
  • the base station may add an extended synchronization signal (ESS), which is a new synchronization signal, at any position in the frame, to transmit a symbol index required for time axis synchronization of the beamforming system.
  • ESS extended synchronization signal
  • the ESS may be a signal transmitted for the terminal to find out where the start and end points of the subframe are.
  • the ESS may be used to determine the subframe boundary by indicating the number of beams (which beams are transmitted in which symbol) by the UE using different sequences for each OFDM symbol.
  • the same signal is transmitted for each symbol while performing a beam sweep.
  • the same signal may be transmitted while performing a beam sweep through two or more symbols. .
  • the base station may additionally allocate an information bit to the PBCH signal to transmit a symbol index.
  • the base station may allocate an arbitrary information bit to a signal transmitted through the PBCH, and may indicate through which symbol in the subframe the transmitted synchronization signal is transmitted.
  • the base station may allocate four bits to a signal transmitted through the PBCH. If the base station transmits a synchronization signal in different directions while performing a beam sweep through fourteen symbols, the base station may indicate the number of symbols transmitted through the four symbols using the four bits.
  • the base station may allocate four information bits of the PBCH transmitted through the first symbol to '0000' and transmit the same with the synchronization signal. .
  • the base station may allocate four information bits of the PBCH transmitted through the second symbol with '0001' and transmit the same with the synchronization signal.
  • the base station may allocate the information bits in a bitmap format. For example, the base station may allocate fourteen information bits to the PBCH, and set the information bits of the PBCH transmitted through the first symbol to '100000000000' and transmit them together with the synchronization signal. In addition, the base station may allocate '000001000000' to the information bits of the PBCH transmitted through the sixth symbol and transmit the information bits together with the synchronization signal.
  • the UE may check the validity of the information in a cyclic redundancy check (CRC) process after decoding the PBCH channel. Therefore, the terminal can obtain a more reliable symbol index. And since the decoder of the existing PBCH can be utilized, the terminal does not need additional hardware.
  • CRC cyclic redundancy check
  • the base station allocates four or fourteen information bits is only an embodiment, and if the symbols for transmitting the same sync signal are distinguishable, the method of allocating the information bits is not limited.
  • the base station may indicate a symbol index in which the synchronization signal is transmitted by transmitting the synchronization signal of the type shown in FIG. 6 including the above-described ESS.
  • zadoff-chu sequences have a constant amplitude zero autocorrelation (CAZAC) characteristic. Therefore, any zadoff-chu sequence has a characteristic that its circular shifted sequence and cross-correlation value are zero.
  • a zadoff-chu sequence of length 63 would be “0,1,2,... , 62 ', '59, 60, 61, 62, 0, 1,... Which are circular shifted sequences of the zadoff-chu sequence.
  • 58 'means' 0,1,2,...' , 62 'zadoff-chu sequence and cross-correlation are zero.
  • a zadoff-chu sequence generally used in a PSS signal may be circularly shifted by a predetermined value according to a symbol index and disposed on a specific frequency position.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an ESS for each symbol index that is circularly shifted based on a zadoff-chu sequence.
  • the original zadoff-chu sequence may be used as it is, including a signal puncturing corresponding to a ground position in the PSS.
  • a zadoff-chu sequence is circularly shifted on the frequency axis at equal intervals according to a symbol index. If a signal having a length of 63 is configured with a circular shifted signal at intervals of four subcarriers, 14 circular shifted signals can be obtained using one zadoff-chu sequence. Therefore, the base station can distinguish fourteen symbols in one subframe using the ESS as shown in FIG. 7. However, this is only an example, and various mapping relationships may exist between the circular shift and the symbol index. Therefore, if the symbols in which the same sync signal is transmitted are distinguishable, the mapping relationship between the circular shift and the symbol index is not limited.
  • the circular shift scheme of the zadoff-chu sequence such as the PSS can achieve at least 1dB performance improvement.
  • FIG. 8A to 8D show performance measured using arbitrary fourteen candidate sets through circular shift of a zadoff-chu sequence used in PSS in a single cell environment and 168 used in SSS.
  • FIG. 1 shows a comparison of the performance measured using the optimal fourteen candidate sets among the m-sequences.
  • the ideal synchronization situation may be the case where the frequency offset is zero.
  • FIG. 8B is a diagram showing the result of comparing the performance in the frequency offset situation of 10% compared to the subcarrier spacing.
  • FIG. 8C shows the result of comparing the performance in the frequency offset situation of 20% of the subcarrier spacing.
  • FIG. 8D illustrates a result of comparing the performance in the frequency offset situation of 30% compared to the subcarrier spacing.
  • FIG. 9 shows the performance measured using an arbitrary fourteen candidate set through the circular shift of the zadoff-chu sequence used in the PSS in a multi-cell environment, and 168 m used in the SSS.
  • the figure shows the performance measured using the optimal fourteen candidate set among -sequences.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of acquiring synchronization according to an embodiment of the present invention when the terminal initially accesses a base station.
  • the terminal may search for time axis synchronization using a cyclic prefix (CP) and PSS transmitted by the base station in step S1005.
  • CP cyclic prefix
  • the terminal may search for a time synchronization position using the CP and the PSS, and may remove a frequency error due to an oscillator deviation.
  • the sequential method of eliminating the frequency error removes FCFO (fractional carrier frequency offset) using CP and PSS signals and then removes ICFO (integer carrier frequency offset) using PSS and SSS on the frequency axis after FFT. Sequential measures can be used.
  • the terminal can remove the FCFO frequency synchronization error by using the CP and PSS signals.
  • the UE may perform a fast fourier transform (FFT) at the start of the symbol.
  • FFT fast fourier transform
  • step S1020 the UE can remove the ICFO frequency synchronization error using the PSS and SSS in the frequency domain.
  • the terminal may perform correlation on all candidate sets for the ESS signal, and determine the symbol index by finding the largest peak value according to the execution result.
  • step S1025 the terminal is l and C max You can set the value to zero.
  • the terminal may generate an ESS sequence (ESS 1 ) of the l- th symbol index from the standard mapping table.
  • the mapping table between the circular shift of the zadoff-chu sequence for the ESS signal and the symbol index may be shared with the base station and the terminal. Accordingly, the terminal may generate the ESS sequence (ESS 0 ) of the 0 th symbol index from the mapping table.
  • the terminal may perform a correlation (C l ) of the received ESS and the ESS l on the specification. For example, the terminal may generate a C 0 value by performing correlation between the received ESS and ESS 0 .
  • the terminal may determine whether the C max value is smaller than the C l value on which correlation is performed. For example, the terminal may determine whether the C max value is smaller than the C 0 value on which correlation is performed.
  • the UE may set the C max value to the C l value in step S1045. For example, when the C max value is smaller than the C 0 value where correlation is performed, the UE may set the C max value to the C 0 value.
  • l may be changed to a value of ' l + 1'.
  • the value of l may be 1 in step S1050.
  • step S1040 when the C max value of the correlation value is greater than or equal to C l carried out, the terminal is a value of l proceeds directly to step S1050 without changing the C max value, 'l +1 You can change the value to '.
  • step S1055 if the changed value of l is smaller than 14, the process may be repeated again from step S1035.
  • the terminal may generate the ESS sequence of the first symbol index from the mapping table.
  • the terminal performs correlation between the received ESS and the ESS 1 on the specification (C 1 ), and may determine whether the C max value is smaller than the C 1 value on which the correlation is performed.
  • the terminal changes the l value to a value of ' l + 1' and if the changed value of l is smaller than 14, from step S1035 again.
  • the terminal may change the value of l to 2 and repeat the process from step S1035 again.
  • the terminal may determine a symbol index of the ESS.
  • the terminal may determine a time synchronization position on the frame structure. For example, the terminal may determine a symbol index having the largest peak value as a result of correlation. The terminal may determine the time synchronization position with the base station based on the determined symbol index.
  • the UE may perform correlation only on a sequence corresponding to the symbol index obtained in the previous subframe.
  • the terminal may determine that the symbol index determined in the previous subframe continues to be valid when the correlation value exceeds the preset threshold. Therefore, the terminal may perform correlation on all candidate sets of all the ESSs by the method described with reference to FIG. 10 only when the correlation value does not exceed a preset threshold.
  • the UE acquires 2 as a symbol index by performing correlation on candidate sets of all ESSs. After acquiring the symbol index 2, the terminal may generate an ESS sequence having the symbol index 2 and perform correlation with the ESS received in the next subframe. The terminal may check whether the correlation performed value exceeds a threshold. If the correlation value exceeds the threshold, the terminal may maintain the symbol index 2 even in the corresponding subframe.
  • the UE can reduce power consumption by performing correlation only on the sequence corresponding to the symbol index obtained in the previous subframe. For example, by implementing hardware in the above method, the terminal can reduce power consumed for ESS detection to 1/14.
  • FIG. 11 a method of reducing power consumed by the UE for ESS detection will be described in detail.
  • the terminal may perform the FFT at the start of the symbol in step S1105.
  • the terminal may generate the ESS sequence (ESS lpre ) of the l pre-th symbol index of the previous subframe from the standard mapping table.
  • the mapping table between the circular shift of the zadoff-chu sequence for the ESS signal and the symbol index may be shared with the base station and the terminal. Accordingly, the terminal may generate the ESS sequence (ESS lpre ) of the symbol index determined in the previous subframe from the mapping table. For example, when the symbol index is determined to be 6 in the previous subframe, the terminal may generate ESS 6 .
  • the terminal may perform a correlation (C lpre ) of the received ESS and the standard ESS lpre .
  • the ESS 6 generated by the UE may be correlated with the received ESS to generate a C 6 value.
  • the terminal may determine whether the C lpre value exceeds a preset threshold. As a result of the determination, when the C lpre value exceeds the preset threshold, in step S1125, the terminal may determine the symbol index for the current subframe as the symbol index for the previous subframe. For example, when the symbol index is 6 in the previous subframe, the terminal may determine that the symbol index for the current subframe is also 6.
  • the terminal may perform correlation on the candidate set of all the ESSs by the method described with reference to FIGS.
  • the terminal may set the l and C max values to zero.
  • the terminal may generate a sequence of ESS l th symbol index (ESS l) from the mapping table on the standard.
  • the mapping table between the circular shift of the zadoff-chu sequence for the ESS signal and the symbol index may be shared with the base station and the terminal. Accordingly, the terminal may generate the ESS sequence (ESS 0 ) of the 0 th symbol index from the mapping table.
  • the terminal may perform a correlation between the received ESS and the standard ESS l (C l ). For example, the terminal may generate a C 0 value by performing correlation between the received ESS and ESS 0 .
  • the terminal may determine whether the C max value is smaller than the C l value for which correlation has been performed. For example, the terminal is C max It can be determined whether the value is smaller than the C 0 value where correlation is performed.
  • the UE may set the C max value to the C l value in step S1150. For example, when the C max value is smaller than the C 0 value where correlation is performed, the UE may set the C max value to the C 0 value.
  • l may be changed to a value of ' l + 1'.
  • the value of l may be 1 in step S1155.
  • step S1145 when the C max value of the correlation value is greater than or equal to C l carried out, the terminal is a value of l proceeds directly to step S1155 without changing the C max value, 'l +1 You can change the value to '.
  • step S1160 if the changed value of l is smaller than 14, the process may be repeated again from step S1135.
  • the terminal may generate the ESS sequence of the first symbol index from the mapping table.
  • the terminal performs correlation between the received ESS and the ESS1 on the specification (C 1 ), and may determine whether the C max value is smaller than the C 1 value on which the correlation is performed.
  • the terminal changes the l value to a value of ' l + 1' and if the changed value of l is smaller than 14, from step S1135 again.
  • the terminal may change the value of l to 2 and repeat the process from step S1135 again.
  • the terminal may determine a symbol index of the ESS.
  • the terminal may determine a time synchronization position on the frame structure. For example, the terminal may determine a symbol index having the largest peak value as a result of correlation. The terminal may determine the time synchronization position with the base station based on the determined symbol index.
  • the symbol index confirmed in the serving cell may also be used for the neighbor cell. The same can be used.
  • the time synchronization difference between the base stations may be less than ⁇ 0.5 symbol duration (symbol duration). Accordingly, the terminal may skip ESS detection of the neighbor cell, thereby enabling a more efficient implementation in a multi-cell environment.
  • a method of increasing the number of zadoff-chu sequences may be used.
  • a general communication system such as an LTE communication system
  • three zadoff-chu sequences may be used to distinguish three sectors.
  • seed values 25, 29 and 34 of the zadoff-chu sequence may be used.
  • various seed values may be additionally secured to distinguish symbol indices of each cell from each other.
  • the zadoff-chu sequence can be orthogonal for each base station of each cell.
  • the terminal may separately check the symbol index for each cell base station.
  • the correlation hardware of the zadoff-chu sequence for the existing PSS detection may be shared by time-sharing.
  • it can be implemented by adding only a circular shift block to the front of the existing PSS detector hardware of the terminal.
  • the beamforming technique is an essential technique for performing communication in the ultrahigh frequency region.
  • Beam information for operating the beamforming system may be mainly transmitted through a control channel.
  • a base station may encode and transmit downlink PDCCH information as shown in FIG. 12.
  • CRC information may be added to the control information to determine validity of the information.
  • the CRC information may be added by scrambled with an RNTI value for the purpose of identifying a control signal.
  • the terminal may be assigned an RNTI when performing a random access procedure to the base station. Therefore, the terminal can descramble the control information using the RNTI allocated through the random access procedure, and can confirm whether the control information transmitted to the terminal itself is correct.
  • the RNTI may be configured with 16-bits.
  • a cell-RNTI may be delivered to a specific user.
  • a random access channel (RA-RNTI) may be used in response to a random access channel (RACH) signal.
  • TPC-RNTI transmit power control-RNTI
  • M-RNTI multimedia broadcast multicast services-RNTI
  • P-RNTI paging-RNTI
  • SI-RNTI system information-RNTI
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a subframe in which a PDCCH signal is transmitted in a general communication system.
  • the PDCCH may be transmitted in first to third symbols of an arbitrary subframe.
  • the PDCCH includes a control channel element (CCE) including nine resource element groups (REGs) (that is, 36 available resource elements (REs)). Consists of resources.
  • CCE control channel element
  • REGs resource element groups
  • a search space is defined to efficiently utilize the resource.
  • the terminal may blind decode all candidate groups.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the number of decoding times of a terminal. As shown in FIG. 15, the number of decoding of the UE including the search space, the CCE aggregation level, and the data control information (DCI) format may be limited to 44 times in total. .
  • DCI data control information
  • Figure 16 is a view showing the specific content of the PDCCH CCE.
  • a search space may be divided into a common search space accessible to all terminals and a terminal-specific search space accessible to a specific terminal.
  • the transmission region of the PDCCH is divided into a common section and a specific terminal section, the PDCCH may be transmitted more efficiently.
  • control information such as M-RNTI, P-RNTI, and SI-RNTI, which need to be transmitted to all terminals, may be disposed in a common search space.
  • each terminal can determine whether the information is transmitted to itself by using the RNTI of the received PDCCH.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a downlink subframe structure of a self-contained method using analog beamforming technology.
  • a base station can transmit only in a specific beam direction on the time axis, and can generally switch beams in symbol units.
  • DCI data control information
  • the base station may need one or more PDCCH symbols in the same beam direction as the PDSCH. .
  • one or more PDCCH symbols may be needed for the base station to transmit feedback on the PDCCH for the previous uplink transmission of the terminal. Therefore, as shown in FIG. 17, generally two PDCCH symbols may be transmitted.
  • the base station may schedule for any user for each subframe. Accordingly, the base station may transmit a PDCCH and a PDSCH by setting a beam in a direction requested by the user. Therefore, the direction of the beam transmitted every subframe may be changed every time. At this time, when the beam direction transmitted by the base station and the beam direction of the terminal does not match, the terminal receives the signal with a weak strength.
  • the first terminal corresponds to the transmission / reception direction of the n-th beam transmitted from the base station
  • the second terminal corresponds to the transmission / reception direction of the m-th beam transmitted from the base station.
  • the first terminal receives the signal received through the remaining beams other than the n-th beam with a weak strength.
  • the second terminal receives the signal received through the remaining beams other than the m-th beam with weak strength.
  • the beam direction transmitted by the base station and the beam direction of the terminal need to match. Nevertheless, the terminal has no way of knowing information about the beam transmitted by the base station. Therefore, there is no basis for determining whether the terminal can be used for tracking synchronization and automatic gain control (AGC) using the received subframe signal.
  • AGC automatic gain control
  • 19 is a diagram for explaining a problem of AGC tracking when the UE does not know the transmission beam direction.
  • a case in which the base station changes the beam direction to beam #m in subframe #n to support UE # 2 is taken as an example.
  • the terminal # 1 may increase the AGC gain (gain) in order to meet a single level (signal level) that is insufficient 10dB. Therefore, in the next subframe, subframe # (n + 1), saturation may occur when UE # 1 receives a signal with beam #n.
  • the base station when a control signal is to be transmitted to all terminals belonging to a certain transmission beam direction, the base station transmits the control signal to all terminals belonging to the transmission beam direction by using individual C-RNTI. Should be sent. Thus, the base station may waste a lot of control resources.
  • a situation in which a transmission signal of a terminal present in a beam in an arbitrary direction in base station A causes interference to base station B occurs.
  • the base station A may need to transmit an uplink power control command to terminals existing in the beam in any direction.
  • a base station In a general LTE communication system, a base station must transmit a power control command to individual C-RNTI to terminals existing corresponding to the beam in any direction.
  • the base station newly defines a power control group using a TPC-RNTI every time the UE moves, and transmits the defined power control group to a user as a radio resource control (RRC) signal. You must do it.
  • RRC radio resource control
  • the UE since the UE does not know the direction of the beam transmitted by the base station, the UE transmits an uplink signal such as a physical uplink control channel (PUCCH) or a physical uplink shared channel (PUSCH). There is no method for confirming whether the optimal beam information of one terminal is normally fed back to the base station.
  • a physical uplink control channel PUCCH
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • the terminal feeds back to the base station only when the optimal transmission beam is changed in order not to waste uplink resources, when the terminal does not retransmit feedback for the optimal beam to the base station, the base station and the terminal according to the change in the channel environment Data transmission can be interrupted.
  • the terminal since the terminal does not know the direction of the beam transmitted by the base station, even if the PDSCH is received, whether or not the corresponding signal is set to the normal optimal beam and transmitted, it is not known whether or not retransmission.
  • a radio network temporary identifier (RNTI) for a PDCCH is newly defined, and an RNTI for the newly defined PDCCH is defined. Suggest ways to use.
  • the beamforming system illustrated in FIG. 20 may be a system in which an identifier of a beam transmitted from a base station is determined.
  • the base station may provide beam measurement to the terminal in a manner of measuring channel status information (CSI) for all possible beams.
  • the terminal may perform beam measurement to feed back optimal transmission beam ID information to an uplink signal such as PUCCH or PUSCH.
  • the base station may transmit a PDCCH or PDSCH signal by switching the transmission beam in the direction desired by the terminal.
  • the first method defines a new RNTI on a common search space of a PDCCH region, so that all UEs receiving a subframe including the PDCCH region can know the transmission beam ID of the current subframe using the new RNTI. That's how.
  • the new RNTI proposed by the first method will be described as B-RNTI (Beam-RNTI).
  • the base station may transmit the PDCCH signal of the CRC scrambled with the B-RNTI to the terminal.
  • an advantage of the method of transmitting a new RNTI including B-RNTI on a common search space is that the existing PDCCH transmission structure can be used as it is. Therefore, it is possible to extend to a communication method using beamforming on an extension line of the existing communication method.
  • the terminal receiving the B-RNTI may have a time allowance corresponding thereto.
  • the base station may transmit the beam ID of the transmission beam by assigning an explicit field on the DCI transmitted to the B-RNTI.
  • the base station may transmit by increasing the number of B-RNTI itself by the number of transmission beam ID of the base station required.
  • the UE may know the beam ID from the B-RNTI value of the corresponding PDCCH.
  • the transmission position of the B-RNTI in the PDCCH may be fixed at a specific position.
  • the B-RNTI may be transmitted at an arbitrary position on the common search space, and may be arranged according to the situation of the base station.
  • the base station may have a disadvantage of limiting the flexibility of the base station. If the B-RNTI can be freely arranged like other common RNTIs in the common search space, the base station may determine whether to transmit the B-RNTI PDCCH according to the situation.
  • DCI format definition required for the B-RNTI transmission may include the following three methods.
  • the first method may increase the number of blind decoding of the UE, but has an advantage of efficiently using resources allocated to the PDCCH.
  • the second and third methods do not increase the number of blind decoding of the terminal, it may be difficult to optimize the transmission in the base station.
  • the second method may lose 1 bit compared to the third method. Therefore, the base station may use any of the above methods, depending on the transmission environment or the situation of the base station.
  • the base station may transmit the beam ID including the currently transmitted beam ID.
  • the base station may transmit the antenna ID. If the amount of information required for the B-RNTI is very small compared to the existing message size, a link budget may be additionally secured by adding a coding gain.
  • a method for allocating a B-RNTI by a base station may be the following method.
  • the third method is the method which can most reliably transmit the beam ID of the base station.
  • the third method needs to secure a large number of RNTIs and may further require processing for PDCCH blind decoding of the UE.
  • the first method requires only one RNTI, and processing for PDCCH blind decoding of the UE can be minimized.
  • the base station is vulnerable to interference between antennas, and it is necessary to guarantee orthogonality with each other by a method such as frequency division multiplexing (FDM).
  • FDM frequency division multiplexing
  • the second method may be a method requiring as many B-RNTIs as the base station maximum antennas.
  • blind decoding may be increased in proportion to the maximum number of antennas of the base station.
  • the first to third methods can be selected according to the communication system design conditions.
  • the second method proposed to allow the UE to know the beam identifier (ID) transmitted by the base station in any subframe of the present invention the base station is different for each beam to the reference signal (reference signal) present in the subframe Scrambled or interleaving seeds may be applied.
  • the terminal can identify the transmission beam of the base station using the reference signal.
  • an additional resource may not be required as compared to a method of transmitting a beam ID directly on the PDCCH.
  • the transmission beam ID transmitted from the base station and the transmission beam ID expected by the terminal are different from each other, since the transmitted reference signal may not be used, communication may not be performed.
  • the terminal when the terminal can determine the transmission beam ID of the base station can be used for various purposes.
  • the terminal may skip a subframe corresponding to the unwanted transmission beam ID.
  • the terminal can track AGC and synchronization.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating that a plurality of terminals receive beams in different directions.
  • the first terminal may correspond to a transmission / reception direction of the n-th beam transmitted by the base station
  • the second terminal may correspond to a transmission / reception direction of the m-th beam transmitted by the base station.
  • FIG. 22 is a diagram for describing a method of solving the problem of AGC tracking when the terminal knows the transmission beam direction.
  • the first terminal when the transmission beam (beam #m) of subframe #n is not the beam (for example, beam #n) desired to be received at the first terminal, the first terminal. May not update the AGC and synchronization information obtained in the subframe #n.
  • the first terminal can check the ID of the beam transmitted by the base station.
  • the first terminal can determine that the transmission beam of subframe #n is not the beam #n. Therefore, the first terminal can continue to maintain the information of the previous subframe.
  • the terminal may not be affected by the AGC.
  • the same may be applied to synchronization. For example, if the beam IDs do not match, the terminal may stop updating the synchronization function such as symbol timing recovery (STR). In addition, the terminal maintains information on the previous beam, thereby synchronizing in a beam direction different from the direction of the beam to be received by the terminal, thereby preventing performance degradation.
  • STR symbol timing recovery
  • the terminal uses a demodulation reference signal (DM-RS) or a reference signal on the PDCCH present in the subframe.
  • DM-RS demodulation reference signal
  • AGC and synchronization updates can be performed.
  • step S2300 the terminal completes the beam search, and in step S2305, the terminal may receive a new subframe.
  • the terminal may decode the PDCCH signal in the subframe.
  • the base station may transmit to the terminal including the newly defined B-RNTI on the common search space of the PDCCH region. Accordingly, the UE can identify the B-RNTI by decoding the PDCCH signal in the subframe.
  • the UE may check whether the pre-allocated B-RNTI and the B-RNTI transmitted by the base station through the PDCCH match.
  • the terminal may determine that the received subframe is received through the optimal beam of the terminal.
  • the terminal may extract the transmission beam ID information of the subframe.
  • the terminal may determine whether the transmission beam ID matches an identifier of the reception beam of the terminal.
  • the terminal receives the beam measurement from the base station, and can measure its optimal beam by measuring the CSI for all the beams.
  • the identifier for the identified optimal beam may be determined as the reception beam identifier. Accordingly, the terminal may extract the transmission beam ID information of which the B-RNTI matches and confirm whether the B-RNTI matches the reception beam identifier.
  • the terminal may extract a reference signal in the subframe.
  • AGC and synchronization information may be updated as described above.
  • the terminal may repeat the steps S2305 to S2335.
  • the B-RNTI may be used for checking whether the information on the feedback is normally transmitted to the base station.
  • the terminal completes the beam search, and in step S2405, the terminal may transmit the optimal transmission beam ID to the base station. For example, as described with reference to FIG. 23, when the transmission beam ID of the subframe transmitted by the base station matches the reception beam identifier of the terminal, the terminal determines the optimal transmission beam ID from the matching transmission beam ID. Can be. The terminal may feed back the determined optimal transmission beam ID to the base station.
  • the terminal may decode the PDCCH signal in the subframe in step S2415.
  • the base station may include the B-RNTI on the common search space of the PDCCH region to transmit to the terminal. Accordingly, the UE can identify the B-RNTI by decoding the PDCCH signal in the subframe.
  • the UE may check whether the B-RNTI previously allocated and the B-RNTI transmitted by the base station through the PDCCH match.
  • the terminal may determine that the received subframe is received through the optimal beam of the terminal.
  • the terminal may extract the transmission beam ID information of the subframe.
  • the terminal may identify whether the transmission beam ID matches the identifier (the optimal transmission beam ID described above) of the reception beam of the terminal.
  • the terminal if the transmission beam ID does not match the identifier of the reception beam of the terminal, in step S2435, the terminal may retransmit the optimal transmission beam ID to the base station.
  • the terminal may attempt to transmit information on the optimal beam to the base station again. Therefore, it is possible to reduce the rate of connection loss with the base station due to the lack of optimal beam transmission.
  • the B-RNTI can also be used to send common control information to a user belonging to the beam.
  • a transmission power control command is transmitted to a terminal present in a beam in a specific direction of the base station # 1.
  • Situations that must occur may occur.
  • the base station sends a separate command by using the C-RNTI or a new power control group to send a command to all the terminals belonging to the beam can be very overhead (overhead).
  • the base station should inform the new TPC-RNTI information every time at the RRC level.
  • the terminal of the beam can obtain the DCI in common using the B-RNTI of the present invention as described above, power control of such a beam group may be possible by a single command transmission.
  • the base station transmits the B-RNTI to the UEs of the specific beam in a CSI or uplink for a current downlink channel.
  • uplink may also be used to request the transmission of a sounding reference signal (SRS).
  • SRS sounding reference signal
  • the base station 2500 may include a transceiver 2510 and a controller 2520.
  • the transceiver 2510 is a component for transmitting and receiving signals with a device such as another base station or a terminal.
  • the controller 2520 may control the base station 2500 as a whole. For example, the controller 2520 may control to generate the first synchronization signal. The controller 2520 may check symbol index information on a plurality of symbols transmitted through beams in different directions. Also, the controller 2520 may control the transceiver 2510 to transmit the first synchronization signal and the symbol index information in each of the plurality of symbols.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and transmitted through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information may be a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence.
  • the second synchronization signal is an extended synchronization signal (ESS) generated based on a zadoff-chu sequence
  • the first synchronization signal is a primary synchronization signal (PSS). Can be.
  • ESS extended synchronization signal
  • PSS primary synchronization signal
  • controller 2520 may perform all operations of the base station 2500 described in the present invention.
  • FIG. 26 is a block diagram illustrating components of a terminal 2600 according to an exemplary embodiment.
  • the base station 2600 may include a transceiver 2610 and a controller 2620.
  • the transceiver 2610 is a component for transmitting and receiving a signal with a base station or another external device.
  • the controller 2620 controls the transceiver 2610 to receive first synchronization signals and symbol index information from each of a plurality of symbols, and controls to obtain synchronization based on the received first synchronization signals and symbol index information. can do.
  • the symbol index information may be set based on at least one bit and may be received through a physical broadcast channel (PBCH).
  • PBCH physical broadcast channel
  • the symbol index information may be a second synchronization signal configured to distinguish the plurality of symbols based on a predetermined sequence.
  • the second synchronization signal is an extended synchronization signal (ESS) generated based on a zadoff-chu sequence
  • the first synchronization signal is a primary synchronization signal (PSS). Can be.
  • ESS extended synchronization signal
  • PSS primary synchronization signal
  • controller 2620 may perform all operations of the terminal 2600 described in the present invention.
  • control unit of the terminal and the base station may further include a flash memory or other nonvolatile memory.
  • the nonvolatile memory may store a program for performing each role of the controller.
  • control unit of the terminal and the base station may be implemented in a form including a CPU and a random access memory (RAM).
  • the CPU of the controller may copy the above-described programs stored in the nonvolatile memory into the RAM and then execute the copied programs to perform the functions of the terminal as described above.
  • the control unit is a component in charge of controlling the terminal and the base station.
  • the controller may be used interchangeably with the same meaning as a central processing unit, a microprocessor, a processor, an operating system, and the like.
  • the control unit of the terminal and the base station may be implemented as a single chip system (System-on-a-chip or System on chip, SOC, SoC) together with other functional units, such as a communication module included in the terminal.
  • the method of the terminal and the base station according to the various embodiments described above may be coded in software and stored in a non-transitory readable medium.
  • Such non-transitory readable media can be mounted and used in a variety of devices.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device, not a medium storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, and the like. Specifically, it may be a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 방법은 제1 동기 신호를 생성하는 단계, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인하는 단계 및 복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에 있어서 통신을 수행하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 빔 포밍을 수행하는 통신 시스템에서 기지국이 단말에게 빔에 대한 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 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) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 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), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 기지국이 전송하는 송신 빔의 개수에 따라, 복수개의 심볼 각각에서 빔 방향을 다르게 하여 동기 신호(synchronization signal)를 전송할 수 있다. 상기 동기 신호를 수신하는 단말은 가장 큰 신호 세기로 수신된 빔이 몇 번째 심볼을 통해 수신된 동기 신호인지 알 수 없다는 문제점이 존재한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 빔 포밍 시스템을 이용하는 기지국이 동기 신호가 전송되는 복수개의 심볼 각각에 대응하는 심볼 인덱스 정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 기지국이 전송하는 빔에 대한 정보를 단말에 전송하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기지국의 방법은 제1 동기 신호를 생성하는 단계, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인하는 단계 및 상기 복수 개의 심볼 각각에서 상기 제1 동기 신호와 상기 심볼 인덱스 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 심볼 인덱스 정보는, 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제2 동기 신호는, 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템에서 기지국은 신호를 송수신하는 송수신부 및 제1 동기 신호를 생성하고, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인하며, 상기 복수 개의 심볼 각각에서 상기 제1 동기 신호와 상기 심볼 인덱스 정보를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 전송될 수 있다.
한편, 상기 심볼 인덱스 정보는, 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제2 동기 신호는, 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템에서 단말의 방법은 복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 수신하는 단계 및 상기 수신된 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보에 기반하여, 동기를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 심볼 인덱스 정보는, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 상기 복수 개의 심볼에 대응하는 정보인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 수신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 심볼 인덱스 정보는 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호이고, 상기 제2 동기 신호는 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이며, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 단말은 신호를 송수신하는 송수신부 및 복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 수신된 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보에 기반하여 동기를 획득하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 심볼 인덱스 정보는, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 상기 복수 개의 심볼에 대응하는 정보인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 수신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 심볼 인덱스 정보는, 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제2 동기 신호는 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국은 단말이 용이하게 수신된 동기 신호의 심볼 인덱스를 알도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 기지국은 전송하는 서브프레임에 대한 빔 식별자를 단말이 용이하게 확인하도록 할 수 있다.
도 1은 기존의 레거시(legacy) 주파수 대역 및 초고주파(mmWave)의 주파수 대역을 비교하는 도면,
도 2는 일반적인 통신 시스템(예를 들면, LTE 통신 시스템)에서 전송되는 동기 신호를 나타내는 도면,
도 3은 초고주파 대역에서, 기지국이 송신 빔의 전송 방향을 변경하면서, 복수 번 반복하여 전송하는 빔 스위핑 동작을 나타내는 도면,
도 4a 및 도 4b는 기지국이 복수의 단말에 동기 신호를 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 기지국이 빔 포밍 기술을 이용하여 단말로 신호를 전송하는 통신 시스템을 도시한 도면,
도 6은 기지국이 동일한 동기 신호에 대해 프레임 상의 임의의 구간에서 빔을 여러 방향으로 변경하면서 전송하는 것을 나타내는 도면,
도 7은 도 7은 zadoff-chu 시퀀스에 기반하여 circular shift 된 심볼 인덱스별 ESS를 나타내는 도면,
도 8a 내지 도 8d는 싱글 셀(single cell) 환경에서 PSS에서 사용하는 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift를 통한 임의의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능 및 SSS에서 사용하는 168개의 m-sequence 중에서 최적의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능을 나타낸 도면,
도 9는 멀티 셀(multi cell) 환경에서 PSS에서 사용하는 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift를 통한 임의의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능 및 SSS에서 사용하는 168개의 m-sequence 중에서 최적의 열네 개의 후보 세트(candidate set)을 이용하여 측정한 성능을 나타낸 도면,
도 10은 단말이 기지국에 초기 접속하는 경우, 본 발명의 실시 예에 따라, 동기를 획득하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 11은 단말이 기지국에 초기 접속한 이후, 저전력 소모를 위해 단말이 심볼 인덱스를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 12는 일반적인 통신 시스템에서, 기지국이 하향링크 PDCCH 정보를 인코딩하여 전송하는 방법을 나타낸 도면,
도 13은 일반적인 통신 시스템에서의 RNTI의 종류를 나타내는 도면,
도 14는 일반적인 통신 시스템에서 PDCCH 신호가 전송되는 서브 프레임을 도시한 도면,
도 15는 단말의 디코딩 횟수를 나타낸 도면,
도 16은 PDCCH CCE의 구체적인 내용을 도시한 도면,
도 17은 아날로그 빔포밍 기술을 이용한 셀프 컨테인드(self-contained) 방식의 다운링크 서브프레임 구조를 도시한 도면,
도 18은 복수의 단말이 서로 다른 방향에서 빔을 수신하는 것을 나타내는 도면,
도 19는 단말이 송신 빔 방향을 알 수 없는 경우, 자동 이득 제어(automatic gain control, AGC)트래킹의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 20은 빔 포밍 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 21은 복수의 단말이 서로 다른 방향에서 빔을 수신하는 것을 나타내는 도면,
도 22는 단말이 송신 빔 방향을 아는 경우, AGC 트래킹의 문제점을 해결하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 23은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국의 전송 빔 ID를 획득하여, AGC 및 동기화 트래킹에 이용하는 방안을 나타내는 흐름도,
도 24는 단말이 PUCCH로 빔 인덱스를 피드백한 것에 대한 결과를 확인하는 방법을 나타내는 흐름도,
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 기지국의 구성요소를 도시한 블록도, 그리고
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말의 구성요소를 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명에서의 단말은 일반적으로 이동 단말을 포함할 수 있으며, 이동 통신 시스템에 기 가입되어 이동 통신 시스템으로부터 서비스를 제공 받는 기기를 지시할 수 있다. 상기 이동 단말에는 스마트폰, 태블릿 PC 같은 스마트 기기를 포함할 수 있으며, 이는 일 예시에 해당하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 기존의 레거시(legacy) 주파수 대역 및 초고주파(mmWave)의 주파수 대역을 비교하는 도면이다.
모바일 트래픽이 증가함에 따라, 새로운 주파수 대역을 확보해야 하는 필요성이 점점 커지고 있다. 이에 따라, 도 1과 같이 수 기가 헤르츠(GHz) 수준의 광대역 주파수를 활용할 수 있는 mmWave 주파수 대역의 연구가 진행되고 있다.
예를 들면, 60GHz 주파수 대역을 비롯하여, 차세대(new generation, NG) 모바일 5G 통신 표준을 위해서 15GHz, 28GHz, 38GHz, 44GHz, 70GHz 등의 다양한 주파수 후보군에 대해 연구가 진행 중이다.
mmWave 주파수 대역은 경로 감쇄가 기존 주파수 대역에 비해 크다. 그러나 mmWave 주파수 대역을 이용함으로써, 전파의 단파장 특성으로 주어진 물리 공간 내에서, 장치는 다수의 안테나 어레이를 실장하여 빔포밍 기술을 적용할 수 있다. 따라서, mmWave 주파수 대역을 이용하여 통신을 수행함으로써, 장치는 안테나 이득을 높이고 무선 통신에 필요한 링크 버짓(link budget)을 확보할 수 있다. 따라서, 빔 포밍(beam forming) 기술은 초고주파 영역의 원거리 통신을 위하여 필요하다.
일반적인 통신 시스템(예를 들면, LTE 통신 시스템)에서는 기지국과 단말 간의 동기를 위해, 기지국은 도 2에 도시된 바와 같이 동기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 서브프레임(subframe) 내의 특정한 위치(서브프레임 #0, #5)에서 PSS(primary synchronization signal) 및 SSS (Secondary Synchronization Signal) 신호를 두 차례 전송할 수 있다.
단말은 상기 PSS로부터 기지국의 섹터 아이디(sector ID)를 획득하고, SSS로부터 그룹 아이디(group ID)를 획득할 수 있다. 따라서, 상기 단말은 전체 물리적 셀 아이디(physical cell ID)를 획득할 수 있다.
또한, 단말은 하프 프레임(half frame) 내의 시간 축 동기를 획득할 수 있다. 하프프레임은 다섯 개의 서브 프레임을 포함할 수 있다.
한편, SSS 신호는 내부의 엠-시퀀스(m-sequence)를 구성하는 m0, m1 신호를 인터리빙(interleaving) 하여 전송될 수 있다. 이때, 기지국은 상기 SSS 신호의 엠-시퀀스의 전송 순서를 m0, m1 또는 반대로 m1, m0의 순서로 전송하여 두 개의 하프 프레임, 예를 들면 서브프레임 #0과 서브프레임 #5를 구분할 수 있다.
LTE와 같은 일반적인 통신 시스템의 경우, 수 GHz 수준의 기존 레거시 주파수 대역을 사용하는 것을 전제로 하고 있으며, 기지국은 방향성이 없는 옴니(omni) 안테나로 신호를 송수신할 수 있다. 따라서, 기지국은 망 내의 사용자와 충분한 세기의 신호를 송수신할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 도 2에 도시된 일반적인 통신 시스템에서 기지국은 특정한 위치에서 동기 신호 PSS, SSS를 전송할 수 있다. 따라서, 단말은 상기 수신된 PSS, SSS를 이용하여 하프 프레임 내의 위치를 판단하고, 기지국과 동기를 맞출 수 있게 된다.
그러나 초고주파 대역을 이용하는 통신 시스템에서는 경로 감쇄가 심하기 때문에 링크 버짓(link budget)을 확보하기 위해서는 빔포밍 기술이 필요할 수 있다. 따라서, 초고주파 대역에서, 기지국은 망 내의 복수의 단말에게 동기 신호를 전송하기 위해서는, 기지국이 송신 빔의 전송 방향을 변경하면서, 반복하여 전송할 필요가 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국(300)의 셀 커버리지(cell coverage)(310)내에 제1 단말 내지 제3 단말(321, 322, 323)이 존재하는 경우, 상기 기지국(300)은 빔 스위핑(beam sweeping)을 수행하면서 동일한 동기 신호를 복수 번 전송할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 3에서 설명한 기지국(300)이 제1 단말 내지 제3 단말(321, 322, 323) 에 동기 신호를 전송하는 과정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 기지국이 동기 신호를 빔 스윕(beam sweep)을 수행하면서 복수 개의 심볼을 이용하여 전송하는 경우, 복수의 단말은 위치에 따라, 상기 복수 개의 심볼 중에서 임의의 심볼을 통해 동기 신호를 획득할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기지국(300)은 기지국(300)이 가진 송신 빔의 개수에 따라서 심볼 별로 빔 스윕을 수행하면서 동기 신호를 전송할 수 있다. 복수의 단말은 각 단말의 위치와 빔 방향과 일치하는 동기 신호만을 큰 세기의 신호로 수신할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국(300)이 가진 송신 빔의 개수가 n개인 경우, 상기 기지국(300)은 n개의 심볼을 통해 빔 스윕을 수행할 수 있다. 이때, 제1 단말(321)은 복수의 심볼을 통해 전송되는 동기 신호 중에서, 제2 심볼을 통해 전송되는 동기 신호를 가장 큰 세기로 수신할 수 있다. 그리고 제2 단말(322)은 제 (n-1) 심볼을 통해 전송되는 동기 신호를 가장 큰 세기로 수신할 수 있다. 또한, 제3 단말(323)은 제5 심볼을 통해 전송되는 동기 신호를 가장 큰 세기로 수신할 수 있다.
단말은 단말이 위치한 빔 방향과 일치하지 않는 빔 방향으로 전송된 신호는 상대적으로 약하게 수신하게 될 수 있다. 따라서, 단말이 수신 이득(gain)을 고정하고, 수신 빔 방향을 기지국 방향으로 고정시킨 후 동기 신호를 수신하면, 제1 내지 제3 단말(321, 322, 323)이 수신하는 신호의 파형은 도 4b와 같이 나타날 수 있다.
만약 기지국이 LTE와 같은 일반적인 통신 시스템과 같이 동일한 PSS, SSS 신호만을 매 심볼마다 반복하여 전송한다면, 단말은 초기 접속 시 몇 번째 심볼의 동기 신호를 수신하였는지 알 수 없다. 따라서, 단말은 동기 신호를 검출하더라도 프레임 구조상 시간적인 위치를 판단할 수 없다.
예를 들면, 상기 도 4b에서, 제1 단말(321)은 수신된 동기 신호가 두 번째 심볼인지, 제2 단말(322)은 수신된 동기 신호가 (n-1) 번째 심볼인지, 그리고 제3 단말(323)은 수신된 동기 신호가 다섯 번째 심볼인지를 알 수 있는 방법이 없다.
따라서, 상기 단말들은 심볼 단위의 시간 축 동기를 맞출 수가 없게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 반복된 동기 신호 이외에, 기지국이 상기 동기 신호가 전송되는 심볼 인덱스를 지시하기 위한 지시자 또는 신호를 추가하여 전송하는 방안을 제안한다. 제1 실시 예에 따라, 단말이 프레임 상의 시간 축의 동기를 맞출 수 있게 된다.
먼저, 도 5는 기지국이 빔 포밍 기술을 이용하여 단말로 신호를 전송하는 통신 시스템을 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이, 초고주파수 대역에서 원거리 통신을 수행하는 경우 경로 감쇠가 심하므로, 빔 포밍 기술은 상기 경로 감쇠를 극복하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 기지국은 전송할 RF 신호에 대해 상 회전(phase rotation)을 수행하여 어레이 안테나(array antenna)의 안테나 엘레먼트(antenna element)로 각각 전송할 수 있다. 그리고 상기 기지국은 상기 안테나 엘레먼트의 위상 천이 신호의 합에 의하여, 원하는 방향으로 빔을 생성하여 신호를 전달할 수 있다.
따라서, 기지국이 전송하는 빔 방향과 단말의 위치가 일치하는 경우, 전송 안테나 이득(transmission antenna gain)에 의한 EIRP (equivalent isotropically radiated power)가 증가하여 충분한 세기로 신호가 전송될 수 있다. 반면, 빔의 방향이 일치하지 않는 경우, 신호의 세기가 약하게 전달될 수 있다.
또한, 상기 기지국은 프레임 규격상 정해진 위치에서 단말로 동기 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 단말은 프레임 상의 임의의 위치에서 전송되는 동기 신호를 이용하여 상기 기지국과의 동기를 유지할 수 있다. 그러나 전술한 빔 포밍으로 인하여 단말은 자신의 위치에 따라 충분한 세기로 상기 동기 신호를 수신하지 못할 수도 있다.
기지국으로부터 임의의 반경 내에 위치한 모든 단말은 충분한 세기의 동기 신호를 수신하여야 한다. 이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 기지국은 동일한 동기 신호를 프레임 상의 임의의 구간에서 빔을 여러 방향으로 변경하면서 전송할 필요가 있다.
이때, 동기 신호 이외에도 빔 스윕 구간 동안에 전송이 필요한 추가적인 정보가 동시에 전송될 수 있다. 예를 들면, 기지국은 모든 사용자에게 전송이 필요한 정보인 물리적 방송 채널(PBCH, physical broadcasting channel), 최적 빔 측정을 위한 빔 기준 신호(BRS, beam reference signal) 신호와 같은 추가적인 정보를 FDM (Frequency Division Multiplexing) 으로 동시에 전송할 수도 있다.
또한, 기지국은 프레임 내의 임의의 위치에서 새로운 동기 신호인 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS) 를 추가하여 빔포밍 시스템의 시간 축 동기에 필요한 심볼 인덱스(symbol index)를 전달할 수 있다.
상기 ESS는 단말이 서브 프레임의 시작과 끝 지점이 어디인지 알아내도록 하기 위해 전송되는 신호일 수 있다. 예를 들면, ESS는 각 OFDM 심볼 별로 각기 다른 시퀀스를 사용하여 단말이 감지한 빔이 몇 번째 빔인지(어느 심볼에서 전송되는 빔인지) 를 알려주어 서브 프레임 경계가 결정되는데 사용될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라, 각 심볼 마다 동일한 신호가 빔 스윕을 수행하면서 전송되는 것을 도시하였나, 다른 실시 예에 따라, 두 개 이상의 심볼을 통해 동일한 신호가 빔 스윕을 수행하면서 전송될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 6에 도시된 것과 달리 ESS의 전송이 없이도, 기지국은 PBCH 신호에 추가적으로 정보 비트를 할당하여 심볼 인덱스를 전달할 수 있다.
구체적으로, 기지국은 PBCH를 통해 전송되는 신호에 임의의 정보 비트를 할당하여, 전송되는 동기 신호가 서브 프레임 내의 몇 번째 심볼을 통해 전송되는 것인지를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기지국은 PBCH를 통해 전송되는 신호에 네 개의 비트를 할당할 수 있다. 만약, 기지국이 열네 개의 심볼을 통해 빔 스윕을 수행하면서 각기 다른 방향으로 동기 신호를 전송하는 경우, 상기 기지국은 상기 네 개의 비트를 이용하여 몇 번째 심볼을 통해 전송되는 동기 신호인지 나타낼 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제14 심볼을 통해 동기 신호는 동일하게 전송되면, 상기 기지국은 제1 심볼을 통해 전송되는 PBCH의 네 개의 정보 비트를 ‘0000’으로 할당하여 상기 동기 신호와 함께 전송할 수 있다. 그리고 상기 기지국은 제2 심볼을 통해 전송되는 PBCH의 네 개의 정보 비트는 ‘0001’ 할당하여 상기 동기 신호와 함께 전송할 수도 있다.
또는, 상기 기지국은 비트맵 형식으로 상기 정보 비트를 할당할 수도 있다. 예를 들면, 상기 기지국은 PBCH에 열네 개의 정보 비트를 할당하고, 제1 심볼을 통해 전송되는 PBCH의 정보 비트는 ‘100000000000’으로 설정하여 상기 동기 신호와 함께 전송할 수 있다. 그리고 상기 기지국은 제6 심볼을 통해 전송되는 PBCH의 정보 비트는 ‘000001000000’ 할당하여 상기 동기 신호와 함께 전송할 수도 있다.
상기 PBCH를 통해 정보 비트를 수신한 단말은 PBCH 채널 디코딩 이후, CRC(cyclic redundancy check) 과정에서 정보의 유효성(validity)을 확인할 수 있다. 따라서, 단말은 보다 신뢰성 있는 심볼 인덱스를 획득할 수 있다. 그리고 기존의 PBCH의 디코더를 활용할 수 있으므로, 단말은 추가적인 하드웨어가 불필요하다.
한편, 상기와 같이 기지국이 정보 비트를 네 개 또는 열네 개 할당하는 것은 실시 예에 불과할 뿐, 동일한 동기 신호가 전송되는 심볼들이 구분 가능한 방식이라면, 정보 비트의 할당 방법은 제한되지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 기지국은 상술한 ESS를 포함하여 도 6에 도시된 바와 같은 형태의 동기 신호를 전송함으로써, 동기 신호가 전송되는 심볼 인덱스를 나타낼 수 있다.
일반적으로 zadoff-chu 시퀀스는 CAZAC(constant amplitude zero autocorrelation) 특성을 가지고 있다. 따라서, 임의의 zadoff-chu 시퀀스는 자신의 순환적으로 자리가 변동된(circular shifted) 시퀀스와 교차 상관(cross-correlation) 값이 0이 되는 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 길이가 63인 zadoff-chu 시퀀스가 ‘0,1,2,…,62’인 경우, 상기 zadoff-chu 시퀀스의 circular shifted 시퀀스인 ’59, 60, 61, 62, 0, 1, …, 58’는 상기 ‘0,1,2,…,62’의 zadoff-chu 시퀀스와 cross-correlation이 0이 된다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따르면, 일반적으로 PSS 신호에서 사용되는 zadoff-chu 시퀀스를 심볼 인덱스에 따라서 미리 정해진 수치만큼 circular shift 하여 특정 주파수 위치상에 배치할 수 있다.
도 7은 zadoff-chu 시퀀스에 기반하여 circular shift된 심볼 인덱스별 ESS를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, PSS에서 그라운드(ground) 위치에 해당하여 puncturing 시켰던 신호를 포함하여 원래의 zadoff-chu 시퀀스가 그대로 사용될 수 있다.
도 7에서는 심볼 인덱스에 따라, zadoff-chu 시퀀스가 주파수 축에서 동일한 간격으로 circular shift되는 방안을 나타내고 있다. 길이가 63인 신호에서 네 개의 서브캐리어(subcarrier) 간격으로 circular shift 된 신호를 구성하면, 하나의 zadoff-chu 시퀀스를 이용하여 circular shift 된 14개의 신호를 획득할 수 있다. 따라서, 기지국은 도 7에 도시된 바와 같은 ESS를 이용하여 하나의 서브 프레임 내의 열네 개의 심볼을 구분할 수 있다. 다만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, circular shift와 심볼 인덱스 사이에는 다양한 매핑 관계가 존재할 수 있다. 따라서, 동일한 동기 신호가 전송되는 심볼들이 구분 가능한 방식이라면, circular shift와 심볼 인덱스 사이의 매핑 관계는 제한되지 않는다.
SSS에서 사용되는 엠 시퀀스(m-sequence) 중에서 열네 개의 시퀀스를 선택하여 ESS로 전송하는 방안과 비교한다면, PSS와 같은 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift 방안은 최소 1dB 이상의 성능 개선 효과를 얻을 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 싱글 셀(single cell) 환경에서 PSS에서 사용하는 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift를 통한 임의의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능 및 SSS에서 사용하는 168개의 m-sequence 중에서 최적의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8a는 이상적인 동기화 상황에서의 성능을 비교한 결과를 도시한 도면이다. 상기 이상적인 동기화 상황은 주파수 오프셋이 제로인 경우일 수 있다.
도 8b는 서브캐리어 스페이싱 대비 10% 수준의 주파수 오프셋 상황에서 성능을 비교한 결과를 도면이다.
도 8c는 서브캐리어 스페이싱 대비 20% 수준의 주파수 오프셋 상황에서 성능을 비교한 결과를 도면이다.
그리고 도 8d는 서브캐리어 스페이싱 대비 30% 수준의 주파수 오프셋 상황에서 성능을 비교한 결과를 도면이다.
한편, 도 9는 멀티 셀(multi cell) 환경에서 PSS에서 사용하는 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift를 통한 임의의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를이용하여 측정한 성능 및 SSS에서 사용하는 168개의 m-sequence 중에서 최적의 열네 개의 후보 세트(candidate set)를 이용하여 측정한 성능을 나타낸 도면이다.
멀티 셀 환경에서는, 도 9에 도시된 바와 같이 zadoff-chu 시퀀스의 차이에 의한 추가적인 성능 개선 효과를 얻게 되어, m-sequence 대비하여 큰 성능 이득을 얻을 수 있게 된다.
한편, 도 10은 단말이 기지국에 초기 접속하는 경우, 본 발명의 실시 예에 따라, 동기를 획득하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 단계 S1000에서 단말의 부팅이 시작되면, 단계 S1005에서 단말은 기지국이 전송한 CP(cyclic prefix) 및 PSS를 이용하여 시간 축 동기를 탐색할 수 있다.
단말은 상기 CP 및 PSS를 이용하여 시간 동기 위치를 탐색하고, 오실레이터(oscillator) 편차에 의한 주파수 오차를 제거할 수 있다. 상기 주파수 오차를 제거하는 순차적인 방법은 CP 및 PSS 신호를 이용하여 FCFO (fractional carrier frequency offset)를 제거하고, 이후 FFT 이후 주파수 축에서 PSS, SSS를 이용하여 ICFO (integer carrier frequency offset)을 제거하는 순차적인 방안이 사용될 수 있다.
구체적으로, 단계 S1010에서, 단말은 CP 및 PSS 신호를 이용하여 FCFO 주파수 동기 오차를 제거할 수 있다. 그리고 단계 S1015에서 단말은 심볼의 시작점에서 고속 푸리에 변환(fast fourier transform, FFT)을 수행할 수 있다.
단계 S1020에서 단말은 주파수 영역에서 PSS 및 SSS를 이용하여 ICFO 주파수 동기 오차를 제거할 수 있다.
주파수 오차가 제거된 이후에는, 단말은 ESS 신호에 대한 후보 세트(candidate set)에 대해서 모두 correlation를 수행하고, 수행 결과에 따라 가장 큰 피크(peak) 값을 찾아서 심볼 인덱스를 결정할 수 있다.
구체적으로, 단계 S1025에서 단말은 l 및 Cmax 값을 0으로 설정할 수 있다. 그리고 단계 S1030에서 단말은 규격상의 매핑 테이블로부터 l번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESSl)를 생성할 수 있다.
도 7에서 전술한 바와 같이, ESS 신호에 대한 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift와 심볼 인덱스 사이의 매핑 테이블은 기지국 및 단말에 기 공유될 수 있다. 따라서, 단말은 매핑 테이블로부터 0번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESS0)를 생성할 수 있다.
단계 S1035에서, 단말은 수신된 ESS와 규격 상의 ESSl의 correlation을 수행(Cl)할 수 있다. 예를 들면, 단말은 수신된 ESS와 ESS0의 correlation을 수행하여, C0 값을 생성할 수 있다.
단계 S1040에서, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 C0 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다.
판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl 값보다 작은 경우, 단계 S1045에서 단말은 Cmax 값을 Cl 값으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 C0 값보다 작은 경우, Cmax 값을 C0값으로 설정할 수 있다.
그리고 단계 S1050에서 l을 값을 ‘l+1’의 값으로 변경할 수 있다. 예를 들면, l의 값은 단계 S1050에서 1이 될 수 있다.
한편, 단계 S1040의 판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl 값보다 크거나 같은 경우에는, 단말은 Cmax 값을 변경하지 않고, 바로 단계 S1050으로 진행하여 l을 값을 ‘l+1’의 값으로 변경할 수 있다.
단계 S1055에서, 상기 변경된 l의 값이 14보다 작은 경우, 단계 S1035부터 다시 반복하여 진행될 수 있다. 구체적으로, 단말은 매핑 테이블로부터 1번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스를 생성할 수 있다. 그리고 단말은 수신된 ESS와 규격상의 ESS1의 correlation을 수행(C1)하여, Cmax 값이 correlation이 수행된 C1 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 C1 값보다 크거나 같다면, 단말은 l값을 ‘l+1’의 값으로 변경하고 상기 변경된 l의 값이 14보다 작은 경우, 단계 S1035부터 다시 반복하여 진행될 수 있다. 예를 들면, 단말은 l값을 2로 변경하고, 단계 S1035부터 다시 반복하여 진행할 수 있다.
단계 S1060에서, 전술한 바와 같은 동작에 의해 열네 개의 심볼에 대해 모두 correlation이 수행된 경우, 단말은 ESS의 심볼 인덱스를 결정할 수 있다. 그리고 단계 S1065에서, 단말은 프레임 구조상에서 시간 동기 위치를 결정할 수 있다. 예를 들면, 단말은 correlation 수행 결과 가장 큰 피크 값을 가지는 심볼 인덱스를 결정할 수 있다. 그리고 단말은 상기 결정된 심볼 인덱스에 기반하여, 기지국과 시간 동기 위치를 결정할 수 있다.
한편, 단말은 초기에 심볼 인덱스를 한번 얻은 이후에는, 이전 서브 프레임에서 얻은 심볼 인덱스에 해당하는 시퀀스에 대해서만 correlation 수행할 수 있다. 그리고 단말은 상기 correlation이 수행된 값이 기설정된 임계값을 넘으면 이전 서브프레임에서 결정된 심볼 인덱스가 계속하여 유효(valid) 하다고 판단할 수 있다. 따라서, 단말은 상기 correlation이 수행된 값이 기설정된 임계값을 넘지 않는 경우에만, 도 10에서 설명한 바와 같은 방법에 의해, 모든 ESS의 후보 세트에 대해서 correlation 수행할 수 있다.
단말이 모든 ESS의 후보 세트에 대해 correlation 수행함으로써, 심볼 인덱스로 2를 획득한 경우를 예로 든다. 단말은 심볼 인덱스 2를 획득한 이후에는, 심볼 인덱스 2인 ESS 시퀀스를 생성하고, 다음 서브프레임에서 수신된 ESS와 correlation 수행할 수 있다. 그리고 단말은 상기 correlation이 수행된 값이 임계값을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 상기 correlation이 수행된 값이 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 단말은 해당 서브 프레임에서도 심볼 인덱스 2를 유지할 수 있다.
단말은 이전 서브 프레임에서 얻은 심볼 인덱스에 해당하는 시퀀스에 대해서만 correlation 수행함으로써 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 예를 들면, 상기 방법으로 하드웨어를 구현함으로써, 단말은 ESS 검출(detection)에 소모되는 전력을 1/14 수준으로 줄일 수 있다. 이하에서는, 도 11을 참조하여, 단말이 ESS detection에 소모되는 전력을 감소시키는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 단계 S1100에서 단말은 초기 동기화가 완료되면, 단계 S1105에서 심볼의 시작점에서 FFT를 수행할 수 있다.
단계 S1110에서, 단말은 규격상의 매핑 테이블로부터 이전 서브 프레임의 lpre번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESSlpre)를 생성할 수 있다.
도 7에서 전술한 바와 같이, ESS 신호에 대한 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift와 심볼 인덱스 사이의 매핑 테이블은 기지국 및 단말에 기 공유될 수 있다. 따라서, 단말은 매핑 테이블로부터 이전 서브 프레임에서 결정된 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESSlpre)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이전 서브 프레임에서 심볼 인덱스가 6으로 결정된 경우, 단말은 ESS6를 생성할 수 있다.
단계 S1115에서, 단말은 수신된 ESS와 규격상의 ESSlpre의 correlation을 수행(Clpre)할 수 있다. 예를 들어, 단말이 생성한 ESS6를 수신된 ESS와 correlation을 수행하여, C6값을 생성할 수 있다.
단계 S1120에서, 단말은 Clpre값이 기설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, Clpre값이 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 단계 S1125에서, 단말은 현재 서브 프레임에 대한 심볼 인덱스를 이전 서브 프레임에 대한 심볼 인덱스로 결정할 수 있다. 예를 들어, 이전 서브 프레임에서 심볼 인덱스가 6인 경우, 단말은 현재 서브 프레임에 대한 심볼 인덱스도 6으로 결정할 수 있다.
한편, 판단 결과, Clpre값이 기설정된 임계값을 초과하는 않는 경우, 단말은 단계 S1130부터 도 10에서 설명한 바와 같은 방법에 의해, 모든 ESS의 후보 세트에 대해서 correlation 수행할 수 있다.
구체적으로, 단계 S1130에서 단말은 l 및 Cmax 값을 0으로 설정할 수 있다. 그리고 단계 S1135에서 단말은 규격상의 매핑 테이블로부터 l번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESSl)를 생성할 수 있다.
도 7에서 전술한 바와 같이, ESS 신호에 대한 zadoff-chu 시퀀스의 circular shift와 심볼 인덱스 사이의 매핑 테이블은 기지국 및 단말에 기 공유될 수 있다. 따라서, 단말은 매핑 테이블로부터 0번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스(ESS0)를 생성할 수 있다.
단계 S1140에서, 단말은 수신된 ESS와 규격상의 ESSl의 correlation을 수행(Cl)할 수 있다. 예를 들면, 단말은 수신된 ESS와 ESS0의 correlation을 수행하여, C0값을 생성할 수 있다.
단계 S1145에서, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 C0값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다.
판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl값보다 작은 경우, 단계 S1150에서 단말은 Cmax 값을 Cl값으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 단말은 Cmax 값이 correlation이 수행된 C0값보다 작은 경우, Cmax 값을 C0값으로 설정할 수 있다.
그리고 단계 S1155에서 l을 값을 ‘l+1’의 값으로 변경할 수 있다. 예를 들면, l의 값은 단계 S1155에서 1이 될 수 있다.
한편, 단계 S1145의 판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 Cl값보다 크거나 같은 경우에는, 단말은 Cmax 값을 변경하지 않고, 바로 단계 S1155으로 진행하여 l을 값을 ‘l+1’의 값으로 변경할 수 있다.
단계 S1160에서, 상기 변경된 l의 값이 14보다 작은 경우, 단계 S1135부터 다시 반복하여 진행될 수 있다. 구체적으로, 단말은 매핑 테이블로부터 1번째 심볼 인덱스의 ESS 시퀀스를 생성할 수 있다. 그리고 단말은 수신된 ESS와 규격상의 ESS1의 correlation을 수행(C1)하여, Cmax 값이 correlation이 수행된 C1 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, Cmax 값이 correlation이 수행된 C1 값보다 크거나 같다면, 단말은 l값을 ‘l+1’의 값으로 변경하고 상기 변경된 l의 값이 14보다 작은 경우, 단계 S1135부터 다시 반복하여 진행될 수 있다. 예를 들면, 단말은 l값을 2로 변경하고, 단계 S1135부터 다시 반복하여 진행할 수 있다.
단계 S1165에서, 전술한 바와 같은 동작에 의해 열네 개의 심볼에 대해 모두 correlation이 수행된 경우, 단말은 ESS의 심볼 인덱스를 결정할 수 있다. 그리고 단계 S1170에서, 단말은 프레임 구조상에서 시간 동기 위치를 결정할 수 있다. 예를 들면, 단말은 correlation 수행 결과 가장 큰 피크 값을 가지는 심볼 인덱스를 결정할 수 있다. 그리고 단말은 상기 결정된 심볼 인덱스에 기반하여, 기지국과 시간 동기 위치를 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 동기화된 셀(synchronized cell) 환경에서 기지국 간의 시간 동기 차이가 적은 경우, 서빙 셀(serving cell)에서 확인된 심볼 인덱스는 이웃 셀(neighbor cell)에 대해서도 동일하게 사용될 수 있다.
일반적으로 상기 기지국 간의 시간 동기 차이는 ±0.5 심볼 간격(symbol duration) 보다 작을 수 있다. 따라서, 단말은 이웃 셀에 대한 ESS 감지(detection)을 스킵할 수 있으므로, 멀티-셀(multi-cell) 환경에서 더욱 효율적인 구현이 가능할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, zadoff-chu 시퀀스의 개수를 증가시키는 방안이 이용될 수도 있다. 예를 들면, LTE 통신 시스템과 같이 일반적인 통신 시스템에서는, 쓰리 섹터(three sector)를 구분하기 위해 zadoff-chu 시퀀스가 세 개 사용될 수 있다. 예를 들면, zadoff-chu 시퀀스의 시드 값 25, 29, 34가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 세 개 이상의 복수 개의 셀이 존재하는 경우, 각 셀에서의 심볼 인덱스를 서로 구분할 수 있도록 다양한 시드 값이 추가로 확보될 수 있다. 이에 따라, 각 셀의 기지국마다 zadoff-chu 시퀀스는 직교성(orthogonal)을 유지할 수 있게 된다. 이때, 단말은 심볼 인덱스를 각 셀의 기지국 별로 따로 체크할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 ESS detection 하드웨어 구현 시, 기존의 PSS detection을 위한 zadoff-chu sequence의 correlation 하드웨어를 시분할 (time-sharing) 하여 하나로 공유할 수 있다. 또한, 단말의 기존 PSS 감지부(detector) 하드웨어 앞 단에 circular shift 블록만 추가하여 구현 가능할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에서는, 빔 포밍을 수행하는 무선 통신 시스템에서, 물리적 다운링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH)상에 빔을 위한 새로운 무선 네트워크 임시 식별자를 정의하는 방법에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이 빔 포밍 기술은 초고주파 영역에서 통신을 수행하기 위해 반드시 필요한 기술이다. 빔포밍 시스템을 운영하기 위한 빔 정보는 주로 제어 채널(control channel) 을 통하여 전송될 수 있다. 일반적인 통신 시스템(예를 들면, LTE(long term evolution) 통신 시스템)에서는 기지국은 하향링크 PDCCH 정보를 도 12에 도시된 바와 같이 인코딩하여 전송할 수 있다.
제어 정보에는 정보의 유효성(valid)을 판단하기 위하여 CRC 정보가 더해질 수 있다. 이때, 상기 CRC 정보는 제어 신호의 식별(identity) 용도로 RNTI 값으로 스크램블(scramble) 하여 더해질 수 있다. 반면, 상기 CRC 정보를 포함하는 제어 정보를 수신한 단말은 자신이 가지고 있는 무선 네트워크 임시 식별자 (RNTI, radio network temporary identifier)로 디스크램블(descramble)한 후 CRC를 체크하여 자신에게 전송된 제어 정보인지 여부를 판단할 수 있다. 상기 단말은 기지국에 랜덤 액세스(random access) 절차를 수행할 때, RNTI를 할당 받을 수 있다. 따라서, 상기 단말은 상기 제어 정보를 상기 랜덤 액세스 절차를 통해 할당받은 RNTI를 이용하여 디스크램블하여, 단말 자신에게 전송된 제어 정보가 맞는지를 확인할 수 있다.
도 13은 일반적인 통신 시스템에서의 RNTI의 종류를 나타내는 도면이다. 상기 RNTI는 16-bit으로 구성될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, C-RNTI(cell-RNTI)는 특정한 사용자에게 전달될 수 있다. 또한, RA-RNTI (random access-RNTI)는 랜덤 액세스 채널(random access channel, RACH) 신호의 응답으로 사용될 수 있다. TPC-RNTI (transmit power control-RNTI)는 특정한 사용자 그룹에게 전력 제어(power control) 정보를 전달하는 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고정된 값을 가지는 M-RNTI (multimedia broadcast multicast services-RNTI), P-RNTI (paging-RNTI), SI-RNTI (system information-RNTI)는 셀의 모든 사용자에게 각각 MBMS 데이터, 페이징 정보, 시스템 정보를 전송하는 용도로 사용될 수 있다.
한편, 도 14는 일반적인 통신 시스템에서 PDCCH 신호가 전송되는 서브 프레임을 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, LTE와 같은 일반적인 통신 시스템에서는 임의의 서브프레임의 제1 내지 제3 심볼에서 상기 PDCCH가 전송될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같은 PDCCH는 9개의 자원 엘레먼트 그룹(resource element group, REG) (다시 말해, 36개의 가용 자원 엘레먼트(resource element, RE)) 로 구성된 제어 채널 엘러먼트(control channel element, CCE) 자원으로 구성된다. 그리고 상기 자원을 효율적으로 활용하기 위하여 서치 스페이스(search space)가 정의되어 있다. 단말은 모든 후보군(candidate)을 블라인드 디코딩(blind decoding)할 수 있다.
다만, 단말이 너무 많은 수의 blind decoding을 수행하지 않도록 단말의 디코딩 횟수는 제한될 수 있다. 구체적으로 도 15는 단말의 디코딩 횟수를 나타낸 도면이다. 도 15에 도시된 바와 같이, search space 및 CCE 애그리게이션 레벨(aggregation level), 데이터 제어 정보(data control information, DCI) 포맷(format)을 모두 포함하여 단말의 디코딩 횟수는 총 44회로 제한될 수 있다.
한편, 도 16은 PDCCH CCE의 구체적인 내용을 도시한 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이, search space는 모든 단말이 접근 가능한 공통 서치 스페이스(common search space)와 특정 단말이 접근 가능한 단말-특정 서치 스페이스(terminal-specific search space)으로 구분될 수 있다. PDCCH의 전송 영역이 공용 구간과 특정한 단말용 구간으로 구분됨에 따라, 보다 효율적으로 PDCCH가 전송될 수 있다.
이때, 모든 단말에게 전송이 필요한 M-RNTI, P-RNTI, SI-RNTI와 같은 제어 정보는 common search space 상에 배치될 수 있다.
또한, 각 단말은 수신된 PDCCH의 RNTI를 이용하여, 자신에게 전송된 정보인지 여부를 판단할 수 있게 된다.
한편, 도 17은 아날로그 빔포밍 기술을 이용한 셀프 컨테인드(self-contained) 방식의 다운링크 서브프레임 구조를 도시한 도면이다. 일반적인 아날로그 빔포밍 시스템에서, 기지국은 시간 축 상에서 특정한 빔 방향으로만 전송이 가능하며, 일반적으로 심볼 단위로 빔을 전환할 수 있다. 이때, 물리적 다운링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH) 디코딩을 위한 데이터 제어 정보(data control information, DCI)를 전송하기 위해서, 기지국은 PDSCH와 동일한 빔 방향의 PDCCH 심볼이 한 개 이상 필요할 수 있다.
또한, 단말의 이전 업링크 전송에 대하여 기지국이 PDCCH로 피드백을 전송할 수 있도록 한 개 이상의 PDCCH 심볼이 필요할 수 있다. 따라서, 도 17에 도시된 바와 같이, 일반적으로 두 개의 PDCCH 심볼이 전송될 수 있다.
한편, 기지국은 서브프레임마다 임의의 사용자에 대해 스케쥴링 할 수 있다. 따라서, 기지국은 상기 사용자가 요청하는 방향으로 빔을 설정하여 PDCCH 및 PDSCH를 전송할 수 있다. 따라서 서브프레임마다 전송되는 빔의 방향은 매번 바뀔 수 있다. 이때, 기지국이 전송한 빔의 방향과 단말의 빔 방향이 맞지 않는 경우, 단말은 신호를 약한 세기로 수신하게 된다.
예를 들면, 도 18에 도시된 바와 같이 제1 단말은 기지국이 전송한 n번째 빔과 빔의 송수신 방향이 일치하고, 제2 단말은 기지국이 전송한 m번째 빔과 빔의 송수신 방향이 일치할 수 있다. 이때, 상기 제1 단말은 n번째 빔을 제외한 나머지 빔을 통해 수신되는 신호는 약한 세기로 수신하게 된다. 그리고 상기 제2 단말은 m번째 빔을 제외한 나머지 빔을 통해 수신되는 신호를 약한 세기로 수신하게 된다.
따라서, 기지국이 전송한 빔의 방향과 단말의 빔 방향은 일치될 필요가 있다. 그럼에도 불구하고, 단말은 기지국이 전송하는 빔에 대한 정보를 알 수 있는 방법이 없다. 따라서, 단말이 수신된 서브프레임의 신호를 이용하여 동기화 및 자동 이득 제어(automatic gain control, AGC)를 트래킹(tracking)하는 용도로 사용할 수 있을지 여부를 판단할 수 있는 근거가 없다.
도 19는 단말이 송신 빔 방향을 알 수 없는 경우, AGC 트래킹의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
임의의 서브프레임에서 단말의 빔 수신 방향과 일치하지 않는 다른 빔 신호를 이용하여 AGC를 수행하면, 다른 서브프레임에서 상기 단말의 수신 방향과 일치하는 최적 빔이 들어오는 경우, 아날로그 디지털 컨버터(analog digital converter, ADC) 입력 신호 레벨이 틀어져서 세츄레이션(saturation)이 발생할 수 있다. 따라서, 단말은 수신된 신호에 대해 디코딩을 수행하는 것이 불가능하게 된다.
구체적으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 서브프레임 #n에서, 단말 #2를 지원하기 위해서 기지국이 빔 방향을 빔 #m으로 변경한 경우를 예로 든다. 이때, 단말 #1이 상기 서브프레임 #n 의 신호를 이용하여 AGC를 수행하면, 10dB 부족한 싱글 레벨(signal level)을 맞추기 위하여 상기 단말 #1는 AGC 이득(gain)을 올릴 수 있다. 따라서, 다음 서브프레임인 서브프레임 #(n+1)에서, 단말 #1이 빔 #n 으로 신호를 수신하면 saturation이 발생할 수 있다.
한편, LTE와 같은 일반적인 통신 시스템에서는, 임의의 송신 빔 방향에 속해있는 모든 단말에게 제어 신호를 전송하고 싶은 경우, 기지국은 상기 송신 빔 방향에 속한 모든 단말로 개별적인 C-RNTI를 이용하여 제어 신호를 전송해야 한다. 따라서, 상기 기지국은 많은 제어 자원을 낭비하게 될 수 있다.
기지국 A에서 임의의 방향의 빔에 존재하는 단말의 송신 신호가 기지국 B에게 간섭을 유발하는 상황이 발생하는 경우를 예로 든다. 이때, 상기 기지국 A는 상기 임의의 방향의 빔에 존재하는 단말들로 업링크 전력 제어(uplink power control) 명령을 전달해야 할 수도 있다.
일반적인 LTE 통신 시스템에서, 기지국은 상기 임의의 방향의 빔에 대응하여 존재하는 단말들로 개별적인 C-RNTI로 전력 제어(power control) 명령을 전달해야 한다. 혹은, 기지국은 단말의 이동에 따라서 TPC-RNTI를 이용하는 전력 제어 그룹(power control group)을 매번 새롭게 정의하고, 상기 정의된 전력 제어 그룹을 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 신호로 유저에게 전달하여야만 한다.
또한 단말은, 기지국이 전송하는 빔의 방향을 알 수 없으므로, 물리적 업링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 또는 물리적 업링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)와 같은 업링크 신호로 전송한 단말의 최적 빔 정보가 기지국에 정상적으로 피드백 되었는지 확인 (confirm) 할 수 있는 방법이 없다.
따라서, 만약 업링크 자원을 낭비하지 않기 위하여 단말이 최적 송신 빔이 변경되는 경우에만 기지국에 피드백 한다면, 단말이 최적 빔에 대한 피드백을 기지국으로 재전송을 하지 않은 때에는 채널 환경의 변화에 따라 기지국과 단말의 데이터 전송이 끊어질 수 있다.
또한, 단말은 기지국이 전송하는 빔의 방향을 알 수 없으므로, PDSCH를 수신하더라도 해당 신호가 정상적인 최적빔으로 설정되어 전송되었는지 여부를 알 수 없고, 재전송 여부도 알 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 제2 실시 예에서는 빔 포밍 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서, PDCCH에 대한 무선 네트워크 임시 식별자 (RNTI, radio network temporary identifier)를 신규 정의하고, 상기 신규 정의된 PDCCH에 대한 RNTI를 활용하는 방안을 제안한다.
도 20은 빔 포밍 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 20에 도시된 빔 포밍 시스템은 기지국에서 전송하는 빔의 식별자가 정해져 있는 시스템일 수 있다. 도 20에 도시된 빔 포밍 시스템에서, 기지국은 가능한 모든 빔들에 대하여 채널 상태 정보(channel status information, CSI)을 측정할 수 있는 방안으로 빔 측정(beam measurement)을 단말에 제공할 수 있다. 그리고 단말은 빔 측정을 수행하여 최적의 송신 빔 ID 정보를 PUCCH 혹은 PUSCH와 같은 업링크 신호로 피드백할 수 있다. 상기 단말이 전송한 피드백이 정상적으로 전송이 된 경우, 기지국은 상기 단말이 원하는 방향으로 송신 빔을 전환하여 PDCCH 혹은 PDSCH 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에서, 임의의 서브프레임에서 기지국이 전송하는 빔의 식별자(ID)를 단말이 알 수 있도록 하기 위해 제안하는 방법은 크게 두 가지이다.
먼저 제1 방법은 PDCCH 영역의 common search space 상에 신규 RNTI를 정의하고, 상기 PDCCH 영역을 포함하는 서브프레임을 수신하는 모든 단말이 상기 신규 RNTI를 이용하여 현재 서브프레임의 전송 빔 ID를 알 수 있도록 하는 방법이다. 이하에서는, 제1 방법에서 제안하는 신규 RNTI를 B-RNTI (Beam-RNTI)로 명명하여 설명한다.
따라서, 기지국은 상기 B-RNTI로 스크램블된 CRC의 PDCCH 신호를 단말로 전송할 수 있다.
이때, 신규 RNTI인 B-RNTI를 common search space 상에 포함하여 전송하는 방법의 장점은 기존의 PDCCH 전송 구조를 그대로 활용할 수 있다는 점이다. 따라서, 기존의 통신 방법의 연장선 상에서 빔 포밍을 이용한 통신 방법으로 확장이 가능하다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 B-RNTI를 포함하는 PDCCH는 서브프레임의 초반부에 전송되기 때문에, 상기 B-RNTI를 수신한 단말이 대응할 수 있는 시간적인 여유를 가질 수 있다.
기지국은 송신 빔의 빔 ID를 B-RNTI로 전송되는 DCI 상에 명시적인 필드를 할당하여 전송할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 B-RNTI 개수 자체를 필요한 기지국의 송신 빔ID 수만큼 늘려서 전송할 수 있다. 이때 단말은 해당 PDCCH의 B-RNTI 수치로부터 빔 ID를 알 수도 있다.
한편, PDCCH에서의 B-RNTI의 전송 위치는 특정 위치에 고정될 수 있다. 또는, 상기 B-RNTI를 common search space 상의 임의의 위치에서 전송되도록 하고, 기지국의 상황에 따라 배치될 수도 있다.
상기 B-RNTI의 전송 위치가 특정 위치에 고정되는 경우, 단말의 blind decoding 횟수가 감소될 수 있다는 장점이 있다. 반면, 기지국에 대해서는 기지국의 유연성(flexibility)를 제약하는 단점이 발생할 수 있다. 만약 상기 B-RNTI를 common search space 상에서 다른 common RNTI와 같이 자유롭게 배치가 가능하다면, 기지국은 상황에 따라서 B-RNTI PDCCH를 전송할지 여부를 결정할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 B-RNTI 전송 시 필요한 DCI 포맷 정의는 아래 3가지 방법이 있을 수 있다.
1) 새로운 메시지 크기를 가지는 DCI 포맷을 할당하는 방법
2) 기존의 메시지 크기를 그대로 사용하면서, DCI 포맷에서 특정 필드의 비트(bit) 설정에 따라 빔 ID 전송임을 표시하는 방법
3) 기존의 메시지 크기를 그대로 사용하면서, CRC의 scramble에 사용하는 RNTI만 B-RNTI로 바꿔서 사용하고, B-RNTI로 CRC가 일치하는 경우에는 새로운 제어 시그널링 메시지의 필드를 정의하는 방법
상기 첫 번째 방법은 단말의 blind decoding 횟수가 늘어날 수 있으나 PDCCH에 할당된 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 반면, 상기 두 번째 및 세 번째 방법은 단말의 blind decoding 횟수는 늘어나지 않으나, 기지국에 있어서 전송의 최적화가 어려울 수도 있다. 한편, 상기 두 번째 방법은 상기 세 번째 방법 대비 1 bit을 손해 볼 수도 있다. 따라서, 기지국은 전송 환경 또는 기지국의 상황에 따라, 상기 방법들 중의 어느 하나를 이용할 수 있다.
제어 시그널링 메시지의 필드에서 B-RNTI로 빔 ID를 구분하지 않는 경우, 기지국이 현재 송신하는 빔ID를 포함하여 전송할 수 있다. 또한 현재 기지국이 전송하는 안테나 ID를 단말이 알 필요가 있다면, 상기 기지국은 상기 안테나 ID를 포함하여 전송할 수도 있다. 상기 B-RNTI에 필요한 정보의 양이 기존 메시지 크기에 비하여 매우 작다면, 코딩 이득(coding gain)을 더하여 link budget을 추가 확보할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 B-RNTI를 할당하는 방법은 하기의 방법이 가능할 수 있다.
1) 기지국의 모든 안테나에 하나의 B-RNTI를 정의하는 방법, DCI상에 명시적인 빔ID를 전송할 필요 있음, 필요 시 DCI 상에 기지국 안테나 ID를 전송할 필요 있음
2) 기지국의 안테나 마다 서로 다른 B-RNTI를 정의하는 방법, DCI상에 명시적인 빔ID를 전송할 필요 있음, DCI 상에 기지국 안테나 ID를 전송할 필요 없음
3) 기지국의 모든 빔 별로 B-RNTI를 할당해두고, 전송 빔 별로 해당 B-RNTI를 전송하는 방법, DCI에는 명시적인 빔ID이나 기지국 안테나 ID를 전송할 필요 없음
상기 세 번째 방법은 기지국의 빔 ID를 가장 확실하게 전송할 수 있는 방법이다. 다만, 상기 세 번째 방법은 많은 수의 RNTI를 확보하여야 하고 단말의 PDCCH blind decoding을 위한 프로세싱이 더 요구될 수 있다.
반대로 첫 번째 방법은 RNTI가 한 개만 필요하며, 단말의 PDCCH blind decoding을 위한 프로세싱이 최소화될 수 있다. 반면, 기지국이 안테나 사이의 간섭에 취약하게 되며, FDM (Frequency Division Multiplexing)과 같은 방법으로 서로 직교성(orthogonality)를 보장할 필요가 있다.
두 번째 방법은 기지국 최대 안테나에 해당하는 만큼의 B-RNTI 개수가 필요한 방법일 수 있다. 또한 상기 기지국의 최대 안테나 개수에 비례하여 blind decoding 도 증가될 수 있다.
따라서, 상기 첫 번째 내지 세 번째 방법은 통신 시스템 설계 조건에 따라 선택될 수 있다.
본 발명의 임의의 서브프레임에서 기지국이 전송하는 빔 식별자(ID)를 단말이 알 수 있도록 하기 위해 제안하는 제2 방법은, 기지국은 서브프레임 내에 존재하는 기준 신호(reference signal)에 빔 별로 서로 다른 스크램블(scramble) 혹은 인터리빙(interleaving)의 씨드(seed)를 적용할 수 있다. 그리고 단말은 상기 기준 신호를 이용하여 상기 기지국의 송신 빔을 확인할 수 있다.
이때, PDCCH 상에 직접적인 빔 ID를 전송하는 방법과 비교하여 추가적인 자원이 요구되지 않을 수 있다. 다만, 기지국에서 전송하는 송신 빔ID와 단말에서 예상하는 송신 빔 ID가 서로 다를 경우, 전송된 reference signal를 사용하지 못할 수도 있으므로, 통신 수행이 불가능할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 단말이 기지국의 전송 빔 ID를 확인할 수 있게 되면 다양한 용도로 활용될 수 있다.
구체적으로, 단말은 원하지 않는 송신 빔 ID에 대응하는 서브프레임을 스킵할 수 있다. 그리고 상기 단말은 수신을 원하는 송신 빔 ID에 대응하는 서브프레임의 경우에는 AGC 및 동기화(synchronization)의 트래킹(tracking) 할 수 있게 된다.
예를 들면, 도 21은 복수의 단말이 서로 다른 방향에서 빔을 수신하는 것을 나타내는 도면이다. 도 21과 같은 경우에, 제1 단말은 기지국이 전송한 n번째 빔과 빔의 송수신 방향이 일치하고, 제2 단말은 기지국이 전송한 m번째 빔과 빔의 송수신 방향이 일치할 수 있다.
이때, 도 22는 단말이 송신 빔 방향을 아는 경우, AGC 트래킹의 문제점을 해결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이, 서브프레임 #n의 송신 빔 (beam #m)이 제1 단말에서 수신을 원하는 빔(예를 들면, 빔 #n)이 아닌 경우, 상기 제1 단말은 상기 서브프레임 #n에서 획득한 AGC 및 synchronization 정보를 갱신하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 상기 제1 단말은 상기 기지국이 전송한 빔의 ID를 확인할 수 있다. 그리고 상기 제1 단말은 서브프레임 #n의 송신 빔이 상기 빔 #n이 아니라는 것을 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제1 단말은 이전 서브프레임의 정보를 계속하여 유지할 수 있다.
이에 따라, 기지국의 송신 빔이 단말이 수신하고자 하는 빔과 일치하지 않는 경우, 상기 단말은 AGC에 영향을 받지 않을 수 있다.
일반적으로, 송신 빔 별로 채널 상황이 다르기 때문에 이는 synchronization 의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 빔 ID가 일치하지 않으면 단말은 심볼 타이밍 리커버리 (symbol timing recovery, STR)와 같은 synchronization 기능의 업데이트를 중단할 수 있다. 그리고 상기 단말은 이전 빔에 대한 정보를 유지하여, 단말이 수신하고자 하는 빔의 방향과 다른 빔 방향으로 동기화됨으로써, 오히려 성능이 저하되는 것을 막을 수 있다.
만약, 단말이 수신하고자 하는 빔과 기지국의 송신 빔의 빔ID가 일치하는 경우, 단말은 서브프레임 상에 존재하는 복조 기준 신호(demodulation reference signal, DM-RS), 또는 PDCCH상의 reference signal을 이용하여 AGC 및 synchronization 업데이트를 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 23을 참조하여 본원 발명의 실시 예에 따라 기지국의 전송 빔 ID를 획득하여, AGC 및 동기화 트래킹에 이용하는 방안에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 단계 S2300에서, 단말은 빔 서치 수행을 완료하고, 단계 S2305에서, 단말은 새로운 서브프레임을 수신할 수 있다.
그리고 단계 S2310에서, 단말은 상기 서브프레임 내의 PDCCH 신호를 디코딩할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기지국은 PDCCH 영역의 common search space 상에 신규 정의된 B-RNTI를 포함하여 상기 단말로 전송할 수 있다. 따라서, 상기 단말은 상기 서브 프레임 내의 PDCCH 신호를 디코딩하여, 상기 B-RNTI를 확인할 수 있다.
단계 S2315 에서, 단말은 미리 할당받은 B-RNTI와 상기 기지국이 PDCCH를 통해 전송한 B-RNTI가 일치하는지를 확인할 수 있다. 상기 단말의 B-RNTI와 상기 기지국이 전송한 B-RNTI가 일치하는 경우, 상기 단말은 상기 수신된 서브프레임이 상기 단말의 최적 빔을 통해 수신된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 단계 S2320에서, 단말은 상기 서브프레임의 송신 빔 ID 정보를 추출할 수 있다. 그리고 단계 S2325에서, 단말은 상기 송신 빔 ID가 상기 단말의 수신 빔의 식별자와 일치하는지를 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단말은 기지국으로부터 beam measurement를 제공받고, 모든 빔들에 대한 CSI를 측정함으로써, 자신의 최적 빔을 확인할 수 있다. 그리고 확인된 최적 빔에 대한 식별자를 상기 수신 빔 식별자로 결정할 수 있다. 따라서, 단말은 B-RNTI가 일치하는 송신 빔 ID 정보를 추출하여, 상기 수신 빔 식별자와 일치하는지 확인할 수 있다.
상기 송신 빔 ID가 상기 단말의 수신 빔의 식별자와 일치하는 경우, 단계 S2330에서, 단말은 서브프레임 내의 reference signal을 추출할 수 있다. 그리고 단계 S2335에서, 전술한 바와 같이 AGC, 동기화 정보를 업데이트할 수 있다.
단말은 새로운 서브프레임을 수신할 때마다, 상기 단계 S2305 내지 단계 S2335를 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 단말이 PUCCH로 빔 인덱스를 피드백하는 경우, B-RNTI는 상기 피드백에 대한 정보가 기지국에 정상적으로 전달되었는지를 확인하는 용도로 사용될 수도 있다.
이하에서는, 도 24를 참조하여, 단말이 PUCCH로 빔 인덱스를 피드백한 것에 대한 결과를 확인하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 단계 S2400에서, 단말은 빔 서치 수행을 완료하고, 단계 S2405에서, 단말은 기지국으로 최적 송신 빔 ID를 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 도 23에서 설명한 바와 같이, 기지국이 전송한 서브프레임의 송신 빔 ID가 상기 단말의 수신 빔 식별자와 일치하는 경우, 상기 단말은 상기 일치하는 송신 빔 ID를 최적 송신 빔 ID를 결정할 수 있다. 그리고 상기 단말은 상기 결정된 최적 송신 빔 ID를 상기 기지국으로 피드백할 수 있다.
단계 S2410에서, 단말이 새로운 서브프레임을 수신하면, 단계 S2415에서 단말은 상기 서브프레임 내의 PDCCH 신호를 디코딩할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기지국은 PDCCH 영역의 common search space 상에 B-RNTI를 포함하여 상기 단말로 전송할 수 있다. 따라서, 상기 단말은 상기 서브 프레임 내의 PDCCH 신호를 디코딩하여, 상기 B-RNTI를 확인할 수 있다.
단계 S2420 에서, 단말은 미리 할당받은 B-RNTI와 상기 기지국이 PDCCH를 통해 전송한 B-RNTI가 일치하는지를 확인할 수 있다. 상기 단말의 B-RNTI와 상기 기지국이 전송한 B-RNTI가 일치하는 경우, 상기 단말은 상기 수신된 서브프레임이 상기 단말의 최적 빔을 통해 수신된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 단계 S2425에서, 단말은 상기 서브프레임의 송신 빔 ID 정보를 추출할 수 있다. 그리고 단계 S2430에서, 단말은 상기 송신 빔 ID가 상기 단말의 수신 빔의 식별자(전술한 최적 송신 빔 ID)와 일치하는지를 확인할 수 있다.
확인 결과, 단말은 상기 송신 빔 ID가 상기 단말의 수신 빔의 식별자와 일치하지 않는 경우, 단계 S2435에서, 단말은 기지국으로 상기 최적 송신 빔 ID를 재전송할 수 있다.
따라서, 단말이 C-RNTI로 PDSCH를 내려 받은 서브프레임에서 B-RNTI로 얻은 빔 인덱스가 이전에 PUCCH로 전송한 최적 빔과 일치한다면, 기지국으로 정상적으로 PUCCH 피드백이 된 것으로 확인할 수 있다. 만약 일치하지 않는다면, 단말은 기지국에 최적 빔에 대한 정보를 재차 전송하도록 시도할 수 있다. 따라서, 최적 빔 전송이 이루어지지 않아서 생기는 기지국과의 연결 로스(connection loss) 발생률을 감소시킬 수 있다.
한편, 해당 B-RNTI는 해당 빔에 속한 사용자에게 공통의 컨트롤 정보를 보내는 용도로도 사용이 가능하다.
예를 들어 기지국의 특정 방향의 빔에 존재하는 단말의 송신 신호가 다른 기지국에 간섭을 크게 유발하는 상황이 발생하면, 상기 기지국 #1의 특정 방향의 빔에 존재하는 단말에게 transmission power control 명령을 전달하여야 하는 상황이 발생할 수 있다.
만약 빔에 속한 모든 단말로 명령을 내리기 위하여 기지국이 C-RNTI를 이용하여 개별적인 명령을 보내거나, 새로운 power control group을 만들어서 전송하게 되면 오버헤드(overhead)가 매우 커질 수 있다. 또한, 단말이 송신 빔 영역을 이동할 때마다 RRC 레벨에서 기지국은 매번 새로운 TPC-RNTI 정보를 알려주어야 한다.
이때, 전술한 바와 같은 본 발명의 B-RNTI를 이용하여 빔의 단말이 공통으로 DCI를 얻을 수 있으므로, 단일 커맨드 전송으로 이러한 빔 그룹의 power control이 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따라, 특정 빔에 속한 단말의 채널 상황이 급격하게 변하는 경우, 기지국은 상기 B-RNTI를 상기 특정 빔의 단말들로 현재 다운링크 채널(downlink channel)에 대한 CSI 혹은 업링크(uplink)로 사운딩 레퍼런스 시그널(sounding reference signal, SRS)의전송을 요청하는 용도로도 활용할 수 있을 것이다.
한편, 도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 기지국의 구성요소를 도시한 블록도이다. 기지국(2500)은 송수신부(2510) 및 제어부(2520)를 포함할 수 있다.
송수신부(2510)는 다른 기지국 또는 단말과 같은 장치와 신호를 송수신하기 위한 구성요소이다.
제어부(2520)는 상기 기지국(2500)을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(2520)는 제1 동기 신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 그리고 제어부(2520)는 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인할 수 있다. 또한, 제어부(2520)는 상기 복수 개의 심볼 각각에서 상기 제1 동기 신호와 상기 심볼 인덱스 정보를 전송하도록 상기 송수신부(2510)를 제어할 수 있다.
이때, 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 전송될 수 있다.
또는, 상기 심볼 인덱스 정보는, 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호일 수 있다.
상기 제2 동기 신호는, 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)일 수 있다.
한편, 제어부(2520)는 본 발명에서 설명한 기지국(2500)의 모든 동작이 수행되도록 할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말(2600)의 구성요소를 도시한 블록도이다. 기지국(2600)은 송수신부(2610) 및 제어부(2620)를 포함할 수 있다.
송수신부(2610)는 기지국 또는 외부의 다른 장치와 신호를 송수신하기 위한 구성요소이다.
제어부(2620)는 복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 수신하도록 상기 송수신부(2610)를 제어하고, 상기 수신된 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보에 기반하여 동기를 획득하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 심볼 인덱스 정보는, 적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 수신될 수 있다.
또는, 상기 심볼 인덱스 정보는, 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호일 수 있다.
상기 제2 동기 신호는, 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고, 상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)일 수 있다.
한편, 제어부(2620)는 본 발명에서 설명한 단말(2600)의 모든 동작이 수행되도록 할 수 있다.
상술한 단말 및 기지국의 구성요소들은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 가령, 단말 및 기지국의 제어부는 플래시 메모리나 기타 비휘발성 메모리를 더 포함할 수 있다. 이러한 비휘발성 메모리에는 제어부의 각각의 역할을 수행하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
또한, 단말 및 기지국의 제어부는 CPU 및 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 제어부의 CPU는 비휘발성 메모리에 저장된 상술한 프로그램들을 RAM으로 복사한 후, 복사한 프로그램들을 실행시켜 상술한 바와 같은 단말의 기능을 수행할 수 있다.
제어부는 단말 및 기지국의 제어를 담당하는 구성이다. 제어부는 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서, 운용체제(operating system) 등과 동일한 의미로 혼용되어 사용될 수 있다. 또한, 단말 및 기지국의 제어부는 단말에 포함된 통신 모듈 등의 다른 기능부와 함께 단일칩 시스템 (System-on-a-chip 또는 System on chip, SOC, SoC)로 구현될 수 있다.
한편, 상술한 다양한 실시 예들에 따른 단말 및 기지국의 방법은 소프트웨어로 코딩되어 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium)에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체는 다양한 장치에 탑재되어 사용될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 방법에 있어서,
    제1 동기 신호를 생성하는 단계;
    서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인하는 단계; 및
    상기 복수 개의 심볼 각각에서 상기 제1 동기 신호와 상기 심볼 인덱스 정보를 전송하는 단계; 를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 동기 신호는,
    자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고,
    상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    제1 동기 신호를 생성하고, 서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 복수 개의 심볼에 대한 심볼 인덱스 정보를 확인하며, 상기 복수 개의 심볼 각각에서 상기 제1 동기 신호와 상기 심볼 인덱스 정보를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 기지국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 동기 신호는,
    자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고,
    상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 무선 통신 시스템에서 단말의 방법에 있어서,
    복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보에 기반하여, 동기를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 상기 복수 개의 심볼에 대응하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는 미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호이고,
    상기 제2 동기 신호는 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이며,
    상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    복수 개의 심볼 각각에서 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 수신된 제1 동기 신호와 심볼 인덱스 정보에 기반하여 동기를 획득하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    서로 다른 방향의 빔을 통해 전송되는 상기 복수 개의 심볼에 대응하는 정보인 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    적어도 하나의 비트에 기반하여 설정되며, 물리적 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH)을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 심볼 인덱스 정보는,
    미리 결정된 시퀀스에 기반하여, 상기 복수 개의 심볼을 구분하도록 설정되는 제2 동기 신호인 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 동기 신호는 자도푸츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)에 기반하여 생성된 확장된 동기 신호(extended synchronization signal, ESS)이고,
    상기 제1 동기 신호는 주 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)인 것을 특징으로 하는 단말.
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