WO2017160122A1 - 무선 통신 시스템에서 v2x 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 v2x 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017160122A1
WO2017160122A1 PCT/KR2017/002917 KR2017002917W WO2017160122A1 WO 2017160122 A1 WO2017160122 A1 WO 2017160122A1 KR 2017002917 W KR2017002917 W KR 2017002917W WO 2017160122 A1 WO2017160122 A1 WO 2017160122A1
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layer
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antenna
antenna groups
resource
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PCT/KR2017/002917
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Inventor
김영태
서한별
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a signal transmission method and apparatus therefor for V2X communication in a wireless communication system.
  • a 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE)) communication system will be described in brief.
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B, eNB, network (E-UTRAN)) and connects an access gateway (AG) connected to an external network.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20Mhz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information to inform the corresponding UE of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • the base station transmits uplink scheduling information to the terminal for uplink (UL) data, and informs the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. that the terminal can use.
  • DL downlink
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the core network may be composed of a network node for the user registration of the AG and the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • TA tracking area
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • the following is a method for transmitting a signal for V2X communication in a wireless communication system and an apparatus therefor.
  • a signal transmission method of a transmitting device for vehicle-to-everything (V2X) communication in a wireless communication system a plurality of coding blocks to at least one layer (layer) Mapping; Applying precoding to the layer-mapped coding blocks; And performing resource element mapping such that the at least one layer is alternately associated with a plurality of resource groups, wherein the plurality of resource groups are divided from all antennas of the transmitting apparatus.
  • each of the plurality of antenna groups characterized in that configured to have a different antenna power constraint (power constraint).
  • each of the plurality of antenna groups may be arranged at different positions in the transmitting apparatus.
  • the layer-mapped coding blocks may be block precoded based on cubic metric preserving (CMP) for each of the plurality of antenna groups.
  • CMP cubic metric preserving
  • the resource element mapping may be performed using permutation such that the at least one layer is cross-associated with the plurality of resource groups.
  • the space time block coding may be independently applied to each of the plurality of antenna groups.
  • a signal receiving method of a receiving apparatus for vehicle-to-everything (V2X) communication in a wireless communication system includes: receiving a V2X signal through a plurality of antenna groups; And decoding different coding blocks from each other for each of the plurality of antenna groups, wherein the plurality of resource groups are associated with each of the plurality of antenna groups divided from all antennas of the receiving device.
  • Each of the plurality of antenna groups is characterized by being configured to have different antenna power constraints.
  • the number of different coding blocks may be determined by a data rate. Furthermore, the number of different coding blocks may be set by RRC (Radio Resource Control) signaling.
  • RRC Radio Resource Control
  • a transmission apparatus for vehicle-to-everything (V2X) communication in a wireless communication system the radio frequency unit; And a processor coupled with the radio frequency unit, wherein the processor maps a plurality of coding blocks to at least one layer, applies precoding to the layer-mapped coding blocks, and wherein the at least Configured to perform resource element mapping so that one layer is alternately associated with the plurality of resource groups, wherein the plurality of resource groups comprise a plurality of antenna groups divided from all antennas of the transmitting apparatus. Associated with each, each of the plurality of antenna groups is configured to have different antenna power constraints.
  • a receiving apparatus for vehicle-to-everything (V2X) communication in a wireless communication system the radio frequency unit; And a processor coupled with the radio frequency unit, wherein the processor is configured to receive a V2X signal through a plurality of antenna groups, and to decode different coding blocks from each other for each of the plurality of antenna groups,
  • the resource group is associated with each of a plurality of antenna groups divided from all antennas of the receiving device, and each of the plurality of antenna groups is configured to have different antenna power constraints.
  • FIG. 1 schematically illustrates an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a control plane and a user plane of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • 3 illustrates physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 5 illustrates a resource grid for a downlink slot.
  • FIG. 6 illustrates a structure of a downlink radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 7 illustrates a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • FIG. 8 is a reference diagram for describing a configuration of multiple codeword based MIMO transmission.
  • D2D UE-to-UE communication
  • V2X vehicle to everything
  • FIG. 11 illustrates a base station and a terminal that can be applied to an embodiment of the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink as part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA.
  • LTE-A Advanced is an evolution of 3GPP LTE.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a trans-antenna port channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources. Specifically, the physical channel is modulated in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme in the downlink, and modulated in the Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer performs a header compression function to reduce unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • IPv4 Packet Data Convergence Protocol
  • the Radio Resource Control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other. If there is an RRC connected (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • One cell constituting an eNB is set to one of bandwidths such as 1.4, 3, 5, 10, 15, and 20 MHz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast. Traffic Channel
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP LTE system and a general signal transmission method using the same.
  • the user equipment that is powered on again or enters a new cell while the power is turned off performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station in step S301.
  • the user equipment receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell ID.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the user equipment may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the user equipment may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to check the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the user equipment receives the physical downlink control channel (PDCCH) and the physical downlink control channel (PDSCH) according to the physical downlink control channel information in step S302. Specific system information can be obtained.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel
  • the user equipment may perform a random access procedure such as step S303 to step S306 to complete the access to the base station.
  • the user equipment transmits a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303), and responds to the preamble through a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel.
  • PRACH physical random access channel
  • the message may be received (S304).
  • contention resolution procedures such as transmission of an additional physical random access channel (S305) and reception of a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel (S306) may be performed. .
  • UCI uplink control information
  • HARQ ACK / NACK Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgment / Negative-ACK
  • SR Scheduling Request
  • CSI Channel State Information
  • HARQ ACK / NACK is simply referred to as HARQ-ACK or ACK / NACK (A / N).
  • HARQ-ACK includes at least one of positive ACK (simply ACK), negative ACK (NACK), DTX, and NACK / DTX.
  • the CSI includes a Channel Quality Indicator (CQI), a Precoding Matrix Indicator (PMI), a Rank Indication (RI), and the like.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • RI Rank Indication
  • UCI is generally transmitted through PUCCH, but may be transmitted through PUSCH when control information and traffic data should be transmitted at the same time. In addition, the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH by the request / instruction of the network.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in subframe units, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE standard supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • the downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms
  • one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • RBs resource blocks
  • a resource block (RB) as a resource allocation unit may include a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of a cyclic prefix (CP).
  • CPs include extended CPs and normal CPs.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be seven.
  • the OFDM symbol is configured by the extended CP, since the length of one OFDM symbol is increased, the number of OFDM symbols included in one slot is smaller than that of the standard CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be six. If the channel state is unstable, such as when the user equipment moves at a high speed, an extended CP may be used to further reduce intersymbol interference.
  • one subframe includes 14 OFDM symbols.
  • the first up to three OFDM symbols of each subframe may be allocated to a physical downlink control channel (PDCCH), and the remaining OFDM symbols may be allocated to a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Type 2 radio frames consist of two half frames, each half frame comprising four general subframes including two slots, a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP) and It consists of a special subframe including an Uplink Pilot Time Slot (UpPTS).
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • GP guard period
  • UpPTS Uplink Pilot Time Slot
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the user equipment.
  • UpPTS is used for channel estimation at base station and synchronization of uplink transmission of user equipment. That is, DwPTS is used for downlink transmission and UpPTS is used for uplink transmission.
  • UpPTS is used for PRACH preamble or SRS transmission.
  • the guard period is a period for removing interference caused in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the current 3GPP standard document defines a configuration as shown in Table 1 below.
  • Table 1 In the case of DwPTS and UpPTS, the remaining area is set as a protection interval.
  • the structure of the type 2 radio frame that is, UL / DL configuration (UL / DL configuration) in the TDD system is shown in Table 2 below.
  • D denotes a downlink subframe
  • U denotes an uplink subframe
  • S denotes the special subframe.
  • Table 2 also shows the downlink-uplink switching period in the uplink / downlink subframe configuration in each system.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • 5 illustrates a resource grid for a downlink slot.
  • the downlink slot is in the time domain Contains OFDM symbols and in the frequency domain Contains resource blocks.
  • the number of OFDM symbols included in the downlink slot may be modified according to the length of a cyclic prefix (CP).
  • CP cyclic prefix
  • Each element on the resource grid is called a Resource Element (RE), and one resource element is indicated by one OFDM symbol index and one subcarrier index.
  • the number of resource blocks included in the downlink slot ( ) depends on the downlink transmission bandwidth set in the cell.
  • FIG. 6 illustrates a structure of a downlink subframe.
  • up to three (4) OFDM symbols located at the front of the first slot of a subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data regions to which the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) is allocated.
  • Examples of a downlink control channel used in LTE include a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), a Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH), and the like.
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols used for transmission of a control channel within the subframe.
  • the PHICH carries a HARQ ACK / NACK (Hybrid Automatic Repeat request acknowledgment / negative-acknowledgment) signal in response to uplink transmission.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes resource allocation information and other control information for the user device or user device group.
  • the DCI includes uplink / downlink scheduling information, uplink transmission (Tx) power control command, and the like.
  • the PDCCH includes a transmission format and resource allocation information of a downlink shared channel (DL-SCH), a transmission format and resource allocation information of an uplink shared channel (UL-SCH), a paging channel, Resource allocation information of upper-layer control messages such as paging information on PCH), system information on DL-SCH, random access response transmitted on PDSCH, Tx power control command set for individual user devices in a group of user devices, Tx power It carries control commands and activation instruction information of Voice over IP (VoIP).
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region.
  • the user equipment may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or a plurality of consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCEs control channel elements
  • the CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate based on radio channel conditions.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups (REGs).
  • the format of the PDCCH and the number of PDCCH bits are determined according to the number of CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the user equipment, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • the CRC is masked with an identifier (eg, a radio network temporary identifier (RNTI)) according to the owner or purpose of use of the PDCCH.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • an identifier eg, cell-RNTI (C-RNTI)
  • C-RNTI cell-RNTI
  • P-RNTI paging-RNTI
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • FIG. 7 illustrates a structure of an uplink subframe used in LTE.
  • an uplink subframe includes a plurality (eg, two) slots.
  • the slot may include different numbers of SC-FDMA symbols according to the CP length.
  • the uplink subframe is divided into a data region and a control region in the frequency domain.
  • the data area includes a PUSCH and is used to transmit data signals such as voice.
  • the control region includes a PUCCH and is used to transmit uplink control information (UCI).
  • the PUCCH includes RB pairs located at both ends of the data region on the frequency axis and hops to a slot boundary.
  • PUCCH may be used to transmit the following control information.
  • SR Service Request: Information used for requesting an uplink UL-SCH resource. It is transmitted using OOK (On-Off Keying) method.
  • HARQ ACK / NACK This is a response signal for a downlink data packet on a PDSCH. Indicates whether the downlink data packet was successfully received. One bit of ACK / NACK is transmitted in response to a single downlink codeword, and two bits of ACK / NACK are transmitted in response to two downlink codewords.
  • CSI Channel State Information
  • the CSI includes a channel quality indicator (CQI), and the feedback information related to multiple input multiple output (MIMO) includes a rank indicator (RI), a precoding matrix indicator (PMI), a precoding type indicator (PTI), and the like. 20 bits are used per subframe.
  • CQI channel quality indicator
  • MIMO multiple input multiple output
  • RI rank indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • PTI precoding type indicator
  • the amount of control information (UCI) that a user equipment can transmit in a subframe depends on the number of SC-FDMAs available for control information transmission.
  • SC-FDMA available for transmission of control information means the remaining SC-FDMA symbol except for the SC-FDMA symbol for transmitting the reference signal in the subframe, and in the case of the subframe in which the Sounding Reference Signal (SRS) is set, the last of the subframe SC-FDMA symbols are also excluded.
  • the reference signal is used for coherent detection of the PUCCH.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of multiple codeword based MIMO transmission.
  • multiple transport streams or multiple transport layer transmission schemes may be applied.
  • Link adaptation may be applied for each transport stream / layer or any transport stream / layer group.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • a Modulation and Coding Scheme (MCS) divided by streams / layers (or streams / layer groups) may be applied, and for this, multiple codeword (MCW) based transmission may be performed. .
  • Information bits are encoded in units of a transport block (TB), and the TB encoded result may be referred to as a codeword (CW).
  • One or more codewords may be scrambled using a scrambling signal.
  • the scrambled codeword is modulated into a complex symbol in the BPSK, QPSK, 16 QAM, or 64QAM scheme according to the type and / or channel state of the transmitted signal.
  • the modulated complex symbol is then mapped to one or more layers.
  • the mapping relationship of TB-to-CW may be defined as follows.
  • two transport blocks may be represented by TB1 and TB2, and two codewords are assumed to be represented by CW0 and CW1 (or an index of two codewords may be represented by CW1 and CW2).
  • the first transport block TB1 may be mapped to the first codeword CW0
  • the second transport block TB2 may be mapped to the second codeword CW1.
  • one activated transport block may be mapped to the first codeword CW0. That is, one transport block has a relationship mapped to one codeword.
  • the deactivation of the transport block includes a case where the size of the transport block is zero. If the size of the transport block is zero, the transport block is not mapped to a codeword.
  • codeword-to-layer mapping relationship may be as shown in Tables 3 and 4 according to the transmission scheme.
  • Table 3 shows an example of transmitting a signal in a spatial multiplexing scheme
  • Table 4 shows an example of transmitting a signal in a transmit diversity scheme.
  • x (a) (i) represents the i th symbol of the layer having index a
  • d (q) (i) represents the i th symbol of the codeword having index q.
  • the mapping relationship between the number of codewords and the number of layers used for transmission can be known through the "Number of layers" and "Number of codewords" items of Tables 3 and 4, and the "Codeword-to-Layer mapping" item is It shows how the symbols of each codeword are mapped to the layer.
  • one codeword may be mapped and transmitted in a symbol unit to one layer, but as shown in the second case of Table 4, one codeword may be applied to up to four layers.
  • the symbols constituting each codeword are sequentially mapped and transmitted for each layer.
  • only one encoder and one modulation block exist.
  • a signal mapped to a layer may be allocated to one or more transmit antenna ports by a predetermined precoding matrix selected according to a channel state.
  • the transmission signal for each antenna port processed as described above is mapped to a time-frequency resource element to be used for transmission, and may be transmitted after generation of an OFDM signal.
  • D2D UE-to-UE Communication
  • the D2D communication scheme can be largely divided into a scheme supported by a network / coordination station (for example, a base station) and a case not otherwise.
  • a network / coordination station for example, a base station
  • a network / coordination station is involved in transmission and reception of control signals (eg, grant message), HARQ, and channel state information, and performs D2D communication.
  • control signals eg, grant message
  • HARQ HARQ
  • channel state information e.g., channel state information
  • FIG. 9 (b) the network provides only minimal information (for example, D2D connection information available in a corresponding cell), but terminals performing D2D communication form a link and transmit and receive data. The way of doing this is shown.
  • V2X vehicle to everything
  • V2X LTE-based vehicle-to-everything
  • IT Informatin Technology
  • V2V vehicle-to-infrastructure
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • V2N vehicle-to-network
  • the vehicle continuously broadcasts information about its position, speed, direction, and the like.
  • the surrounding vehicle that receives the broadcasted information recognizes the movement of the vehicles around itself and utilizes it for accident prevention.
  • each vehicle similarly to an individual having a terminal having a form of a smart phone or a smart watch, each vehicle also installs a specific type of terminal (or user equipment (UE)).
  • the UE installed in the vehicle refers to a device that receives the actual communication service in the communication network.
  • the UE installed in the vehicle may be connected to the eNB in the E-UTRAN to receive the communication service.
  • V2X communication there are many things to consider when implementing V2X communication in a vehicle. This is because astronomical costs are required for the installation of traffic safety infrastructure such as V2X base stations. That is, to support V2X communication on all roads where the vehicle can move, more than hundreds of thousands of V2X base stations need to be installed. In addition, since each network node is connected to the Internet or a central control server using a wired network as a base for stable communication with a server, the installation maintenance cost of the wired network is also high.
  • precoding is applied during device-to-device (D2D) communication or vehicle-to-everything (V2X) communication using an uplink resource.
  • D2D device-to-device
  • V2X vehicle-to-everything
  • a distributed antenna for antenna diversity is considered.
  • a distributed antenna means that the antenna is divided into two or more groups and each group is installed at a different position in the vehicle. In this case, each antenna group may have a different antenna power constraint.
  • the STBC space Space Time Block Coding scheme
  • precoding cycling may be considered.
  • STBC can obtain full-diversity, full-rate and full-orthogonal only when there are two antennas. And when N antennas, N resources with almost the same channel are needed. We try to obtain an orthogonal channel matrix using these nearly identical channels. However, if N channels are not similar, the orthogonality of the channel may be broken.
  • STBC can be considered when the system is suitable for a small number of antennas.
  • it may be effective to divide the entire antenna into groups and apply STBC to each antenna group, rather than to apply the STBC to all antennas.
  • STBC precoding may be applied to each distributed antenna group from the distributed antenna point of view.
  • precoding cycling is transmitted by changing precoding for each resource to obtain channel diversity.
  • the codebook shown in Table 5 is used in case of four transmission antennas in LTE uplink MIMO.
  • CMP cubic metric preserving
  • the symbols transmitted in both the STBC scheme and the precoding-cycling scheme in the open-loop MIMO means that they may not pass through all of the distributed antennas.
  • symbols transmitted in one antenna group are not transmitted in another antenna group.
  • precoding cycling is also limited to an antenna in which one symbol is transmitted.
  • each coding block is transmitted to all antenna groups in a distributed vehicle antenna.
  • each antenna group has two antennas.
  • each coding block is transmitted through four layers in two layers, two layers of each coding block are transmitted to two distributed antenna groups, respectively.
  • the number of layers transmitted in each coding block is one, both distributed antenna groups cannot be traversed. Therefore, a method of transmitting a coding block to all antenna groups may be applicable only in a limited codeword and layer mapping situation.
  • layer block permutation may be additionally used to overcome the above problem.
  • the layer block permutation technique transmits through all layers, but each of the transmitted layers divides a transmission resource into a plurality of resource groups and alternately transmits the antenna groups distributed among resource groups. .
  • each layer is alternately transmitted in the distributed antenna groups, it can be seen that all layers are transmitted from a specific resource point of view. For example, assume that there are two distributed antenna groups, and each antenna group has two antennas. And, if there are two coding blocks and each coding block transmits two layers in one layer, each layer alternately transmits to two distributed antenna groups for each resource group.
  • This layer permutation is also applicable to closed-loop MIMO.
  • block precoding may be applied in consideration of CMP for each distributed antenna group.
  • Block precoding means that each layer to be transmitted is transmitted in only one group of distributed antenna groups and not in the other antenna group. In this case, although all the layers are transmitted for channel averaging, each of the transmitted layers may be alternately transmitted in antenna groups distributed for each resource group.
  • Such layer block permutation precoding may be multiplied with block precoding to be expressed as one precoding.
  • each coding block may be divided and transmitted to all antenna groups.
  • each distributed antenna group may not be well calibrated with each other.
  • STBC when performing transmission using STBC, STBC may be applied to each distributed antenna group without applying STBC to the entire antenna.
  • antennas when antennas are distributed in a vehicle, it may be designed to decode for each distributed antenna group due to a capacity problem of a cable connected to an antenna group distributed at a reception point of view. This is to reduce delay when receiving a large data rate.
  • each antenna group can be designed to decode different coding blocks. To enable this, at the time of transmission, more than a number of coding blocks of an antenna group may be forced. However, sometimes designing several coding blocks in accordance with data-rate may cause a problem of reliability. This is because more coding blocks will cause performance degradation.
  • the number of coding blocks can be designed differently according to the data rate.
  • the number of coding blocks is determined according to the number of layers.
  • the present invention can be designed to set the number of coding blocks. This is designed to directly adjust the number of coding blocks because reliability may be required differently depending on the channel situation.
  • Such signaling may be semi-static by RRC signaling by a road side unit (RSU) or by a base station, or may be set dynamically by a control channel.
  • FIG. 11 illustrates a base station and a terminal that can be applied to an embodiment of the present invention.
  • a relay When a relay is included in the wireless communication system, communication is performed between the base station and the relay in the backhaul link, and communication is performed between the relay and the terminal in the access link. Therefore, the base station or the terminal illustrated in the figure may be replaced with a relay according to the situation.
  • a wireless communication system includes a base station (BS) 110 and a terminal (UE) 120.
  • Base station 110 includes a processor 112, a memory 114, and a radio frequency (RF) unit 116.
  • the processor 112 may be configured to implement the procedures and / or methods proposed in the present invention.
  • the memory 114 is connected to the processor 112 and stores various information related to the operation of the processor 112.
  • the RF unit 116 is connected with the processor 112 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the terminal 120 includes a processor 122, a memory 124, and an RF unit 126.
  • the processor 122 may be configured to implement the procedures and / or methods proposed by the present invention.
  • the memory 124 is connected with the processor 122 and stores various information related to the operation of the processor 122.
  • the RF unit 126 is connected with the processor 122 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the base station 110 and / or the terminal 120 may have a single antenna or multiple antennas.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Certain operations described in this document as being performed by a base station may in some cases be performed by an upper node thereof. That is, it is obvious that various operations performed for communication with the terminal in a network including a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNodeB (eNB), an access point, and the like.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • a signal transmission method for V2X communication and an apparatus therefor may be applied to various wireless communication systems.

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 송신 장치의 신호 송신 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 복수의 코딩 블록들을 적어도 하나의 레이어(layer)에 매핑하는 단계, 레이어-매핑된 코딩 블록들에 프리코딩을 적용하는 단계 및 적어도 하나의 레이어가 교차적으로(alternately) 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 자원 요소 매핑을 수행하는 단계를 포함하며, 다수의 자원 그룹은, 송신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며, 다수의 안테나 그룹 각각은, 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution, 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment, UE)과 기지국(eNode B, eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway, AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink, DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink, UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network, CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양상인, 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 송신 장치의 신호 송신 방법은, 복수의 코딩 블록들을 적어도 하나의 레이어(layer)에 매핑하는 단계; 상기 레이어-매핑된 코딩 블록들에 프리코딩을 적용하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로(alternately) 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 자원 요소 매핑을 수행하는 단계를 포함하며,상기 다수의 자원 그룹은, 상기 송신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며, 상기 다수의 안테나 그룹 각각은, 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 다수의 안테나 그룹 각각은, 상기 송신 장치 내에서 서로 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 레이어-매핑된 코딩 블록들은, 상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대한 CMP(cubic metric preserving)를 기반으로, 블록 프리코딩되는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 자원 요소 매핑은, 상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로 상기 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 퍼뮤테이션(permutation)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여, 독립적으로 STBC(Space Time Block Coding)이 적용되도록 설정된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 수신 장치의 신호 수신 방법은, 다수의 안테나 그룹들을 통하여 V2X 신호를 수신하는 단계; 및 상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대하여 서로 상이한 코딩 블록들을 디코딩하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 자원 그룹은, 상기 수신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며, 상기 다수의 안테나 그룹 각각은, 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된 것ㅇ르 특징으로 한다.
나아가, 상기 서로 상이한 코딩 블록의 수는, 데이터 레이트(data rate)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다. 더 나아가, 상기 서로 상이한 코딩 블록의 수는, RRC(Radio Resource Control) 시그널링에 의하여 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 송신 장치는, 무선 주파수 유닛; 및 상기 무선 주파수 유닛과 결합된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 복수의 코딩 블록들을 적어도 하나의 레이어(layer)에 매핑하고, 상기 레이어-매핑된 코딩 블록들에 프리코딩을 적용하며, 상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로(alternately) 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 자원 요소 매핑을 수행하도록 구성되며, 상기 다수의 자원 그룹은, 상기 송신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며, 상기 다수의 안테나 그룹 각각은, 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된 것을 특징으로 한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 수신 장치는, 무선 주파수 유닛; 및 상기 무선 주파수 유닛과 결합된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 다수의 안테나 그룹들을 통하여 V2X 신호를 수신하고, 상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대하여 서로 상이한 코딩 블록들을 디코딩하도록 구성되며, 상기 다수의 자원 그룹은, 상기 수신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며, 상기 다수의 안테나 그룹 각각은, 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 신호 전송을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 예시한다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 예시한다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 5는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한다.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 7은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 8은 복수 코드워드 기반 MIMO 전송 구성을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 D2D(UE-to-UE Communication) 통신을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 나타낸다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 단계 S301에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 사용자 기기는 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다. 그 후, 사용자 기기는 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 사용자 기기는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 사용자 기기는 단계 S302에서 물리 하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 사용자 기기는 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S303 내지 단계 S306과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 사용자 기기는 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S303), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S305) 및 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 수신(S306)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 사용자 기기는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S307) 및 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 사용자 기기가 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR(Scheduling Request), CSI(Channel State Information) 등을 포함한다. 본 명세서에서, HARQ ACK/NACK은 간단히 HARQ-ACK 혹은 ACK/NACK(A/N)으로 지칭된다. HARQ-ACK은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(NACK), DTX 및 NACK/DTX 중 적어도 하나를 포함한다. CSI는 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indication) 등을 포함한다. UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
도4의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록(RB)은 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 표준 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 표준 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 표준 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 사용자 기기가 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.
표준 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
도4의 (b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2개의하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 2개의 슬롯을 포함하는 4개의 일반 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period, GP) 및UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)을 포함하는 특별 서브프레임(special subframe)으로 구성된다.
상기 특별 서브프레임에서, DwPTS는 사용자 기기에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 사용자 기기의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 즉, DwPTS는 하향링크 전송으로, UpPTS는 상향링크 전송으로 사용되며, 특히 UpPTS는 PRACH 프리앰블이나 SRS 전송의 용도로 활용된다. 또한, 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
상기 특별 서브프레임에 관하여 현재 3GPP 표준 문서에서는 아래 표 1과 같이 설정을 정의하고 있다. 표 1에서
Figure PCTKR2017002917-appb-I000001
인 경우 DwPTS와 UpPTS를 나타내며, 나머지 영역이 보호구간으로 설정된다.
Figure PCTKR2017002917-appb-T000001
한편, 타입 2 무선 프레임의 구조, 즉 TDD 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정(UL/DL configuration)은 아래의 표 2와 같다.
Figure PCTKR2017002917-appb-T000002
상기 표 2에서 D는 하향링크 서브프레임, U는 상향링크 서브프레임을 지시하며, S는 상기 특별 서브프레임을 의미한다. 또한, 상기 표 2는 각각의 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정에서 하향링크-상향링크 스위칭 주기 역시 나타나있다.
상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한다.
도 5를 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서
Figure PCTKR2017002917-appb-I000002
OFDM 심볼을 포함하고 주파수 영역에서
Figure PCTKR2017002917-appb-I000003
자원블록을 포함한다. 각각의 자원블록이
Figure PCTKR2017002917-appb-I000004
부반송파를 포함하므로 하향링크 슬롯은 주파수 영역에서
Figure PCTKR2017002917-appb-I000005
×
Figure PCTKR2017002917-appb-I000006
부반송파를 포함한다. 도 5는 하향링크 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하고 자원블록이 12 부반송파를 포함하는 것으로 예시하고 있지만 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 하향링크 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 개수는 순환전치(Cyclic Prefix; CP)의 길이에 따라 변형될 수 있다.
자원그리드 상의 각 요소를 자원요소(Resource Element; RE)라 하고, 하나의 자원 요소는 하나의 OFDM 심볼 인덱스 및 하나의 부반송파 인덱스로 지시된다. 하나의 RB는
Figure PCTKR2017002917-appb-I000007
×
Figure PCTKR2017002917-appb-I000008
자원요소로 구성되어 있다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수(
Figure PCTKR2017002917-appb-I000009
)는 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.
도 6은 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 6을 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 대응한다. 남은 OFDM 심볼은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역에 해당한다. LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향링크 전송에 대한 응답으로 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat request acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 지칭한다. DCI는 사용자 기기 또는 사용자 기기 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어, DCI는 상향/하향링크 스케줄링 정보, 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령 등을 포함한다.
PDCCH는 하향링크 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 공유 채널(uplink shared channel,UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위-계층 제어 메시지의 자원 할당 정보, 사용자 기기 그룹 내의 개별 사용자 기기들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 사용자 기기는 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집합(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. PDCCH의 포맷 및 PDCCH 비트의 개수는 CCE의 개수에 따라 결정된다. 기지국은 사용자 기기에게 전송될 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 사용자 기기를 위한 것일 경우, 해당 사용자 기기의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system Information block, SIC))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system Information RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다.
도 7은 LTE에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 7을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터영역은 PUSCH를 포함하고 음성등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 제어영역은 PUCCH를 포함하고 상향링크 제어정보(Uplink Control Information, UCI)를 전송하는데 사용된다. PUCCH는 주파수축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB 쌍(RB pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.
PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
- HARQ ACK/NACK:PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 1비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 2비트가 전송된다.
- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. CSI는 CQI(Channel Quality Indicator)를 포함하고, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), PTI(Precoding 타입 Indicator) 등을 포함한다. 서브프레임 당 20비트가 사용된다.
사용자 기기가 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보(UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA의 개수에 의존한다. 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고, SRS(Sounding Reference Signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH의 코히어런트 검출에 사용된다.
도 8은 복수 코드워드 기반 MIMO 전송 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
공간 다중화(spatial multiplexing)를 목적으로, 다중 전송 스트림 또는 다중 전송 레이어 전송 방식을 적용할 수 있다. 개별 전송 스트림/레이어 또는 임의의 전송 스트림/레이어 그룹 별로 링크 적응(link adaptation)을 적용할 수 있다. 링크 적응을 적용하기 위해서 스트림/레이어 (또는 스트림/레이어 그룹) 별로 구분되는 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 적용할 수 있는데, 이를 위하여 복수 코드워드(Multiple CodeWord; MCW) 기반 전송이 수행될 수 있다.
정보 비트는 전송블록(TB)의 단위로 인코딩되고, TB가 인코딩된 결과물을 코드워드(CW)라고 할 수 있다. 하나 이상의 코드워드는 스크램블링 신호를 이용하여 스크램블링될 수 있다. 스크램블링된 코드워드는 전송 신호의 종류 및/또는 채널 상태에 따라 BPSK, QPSK, 16 QAM 또는 64QAM 방식으로 복소 심볼로 변조된다. 그 후, 변조된 복소 심볼은 하나 이상의 레이어에 매핑된다.
TB-대-CW 의 매핑관계는 다음과 같이 정의될 수 있다. 예를 들어, 2 개의 전송 블록은 TB1 및 TB2 로 표현할 수 있고, 2 개의 코드워드는 CW0 및 CW1 로 표현하는 것으로 가정한다 (또는 2 개의 코드워드의 인덱스를 CW1 및 CW2 로 표현할 수도 있다). 2 개의 전송블록(TB1 및 TB2)이 모두 활성화된 경우에 제 1 전송블록(TB1)이 제 1 코드워드(CW0)에, 제 2 전송블록(TB2)이 제 2 코드워드(CW1)에 매핑될 수 있다. 만약, 전송블록-대-코드워드 스왑(swap)이 적용되는 경우에는, 제 1 전송블록(TB1)이 제 2 코드워드(CW1)에, 제 2 전송블록(TB2)이 제 1 코드워드(CW0)에 매핑될 수도 있다. 한편, 2 개의 전송 블록 중 하나가 비활성화되고 하나만이 활성화되는 경우에, 활성화된 하나의 전송블록은 제 1 코드워드(CW0)에 매핑될 수 있다. 즉, 하나의 전송블록은 하나의 코드워드에 매핑되는 관계를 가진다. 또한, 전송블록이 비활성화되는 것은 전송블록의 크기가 0인 경우를 포함한다. 전송 블록의 크기가 0인 경우에는, 해당 전송 블록은 코드워드에 매핑되지 않는다.
다음으로, 코드워드-대-레이어 매핑 관계는 전송 방식에 따라 다음 표 3 및 표 4와 같을 수 있다.
[표 3]
Figure PCTKR2017002917-appb-I000010
[표 4]
Figure PCTKR2017002917-appb-I000011
상기 표 3는 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식으로 신호를 전송하는 경우의 예이며, 표 4는 전송 다이버시티(Transmit Diversity) 방식으로 신호를 전송하는 경우의 예를 나타내고 있다. 또한, 상기 표 3 및 표 4에 있어서, x(a)(i)는 인덱스 a를 가지는 레이어의 i번째 심볼을 나타내며, d(q)(i)는 인덱스 q를 가지는 코드워드의 i번째 심볼을 나타낸다. 상기 표 3 및 표 4의 "Number of layers" 항목과 "Number of codewords" 항목을 통해 전송에 이용되는 코드워드 개수 및 레이어 개수의 매핑관계를 알 수 있으며, "Codeword-to-Layer mapping" 항목은 각 코드워드의 심볼들이 어떻게 레이어에 매핑되는지를 나타낸다.
상기 표 3 및 표 4를 통해 알 수 있는 바와 같이 하나의 코드워드는 하나의 레이어에 심볼 단위로 매핑되어 전송될 수도 있으나, 표 4의 두 번째 경우와 같이 하나의 코드워드가 최대 4개의 레이어에 분산되어 매핑될 수도 있으며, 이와 같이 하나의 코드워드가 복수의 레이어에 분산되어 매핑되는 경우, 각 코드워드를 이루는 심볼들은 레이어별로 순차적으로 매핑되어 전송됨을 알 수 있다. 한편, 단일 코드워드 기반 전송의 경우에는 인코더 및 변조 블록이 하나씩만 존재하게 된다.
도 8에서 나타내는 바와 같이, 레이어에 매핑된 신호는 채널 상태에 따라 선택된 소정 프리코딩 행렬에 의해서 하나 이상의 전송 안테나 포트에 할당될 수 있다. 이와 같이 처리된 안테나 포트 별 전송 신호는 각각 전송에 이용될 시간-주파수 자원 요소에 매핑되며, 이후 OFDM 신호 생성을 거쳐 전송될 수 있다.
이하에서는 D2D(UE-to-UE Communication) 통신에 대하여 설명한다.
D2D 통신 방식은 크게 네트워크/코디네이션 스테이션(예를 들어, 기지국)의 도움을 받는 방식과, 그렇지 않은 경우로 나눌 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 9(a)에는 제어신호(예를 들어, grant message), HARQ, 채널상태정보(Channel State Information) 등의 송수신에는 네트워크/코디네이션 스테이션의 개입이 이루어지며 D2D 통신을 수행하는 단말간에는 데이터 송수신만 이루어지는 방식이 도시되어 있다. 또한, 도 9(b)에는 네트워크는 최소한의 정보(예를 들어, 해당 셀에서 사용 가능한 D2D 연결(connection) 정보 등)만 제공하되, D2D 통신을 수행하는 단말들이 링크를 형성하고 데이터 송수신을 수행하는 방식이 도시되어 있다.
도 10은 V2X (vehicle to everything) 통신 환경을 나타내는 도면이다.
차량은 사고 발생시 인명 피해와 재산상의 피해가 크게 발생한다. 따라서, 차량의 운행시 차량에 탑승한 사람의 안전 뿐만 아니라 보행자의 안전을 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 커지고 있다. 이에, 차량에 특화된 하드웨어와 소프트웨어 기반의 기술이 차량에 접목되고 있다.
3GPP에서 시작된 LTE기반 V2X (Vehicle-to-everything) 통신 기술도 IT(Informatin Technology) 기술이 차량에 접목되는 추세를 반영하고 있다. 일부 차종을 중심으로 통신기능(Connectivity function)이 적용되고 있으며, 통신 기능의 진화를 통해 차량간(V2V: Vehicle-to-Vehicle) 통신, 차량-인프라간(V2I: Vehicle-to-Infrastructure) 통신, 차량-보행자간 (V2P: Vehicle-to-Pedestrian) 통신, 차량-네트워크간 (V2N: Vehicle-to-Network) 통신을 지원하는 연구가 지속되고 있다.
V2X 통신에 의하면, 차량은 지속적으로 자신의 위치, 속도, 방향 등에 관한 정보를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅된 정보를 수신한 주변의 차량은 자신 주변의 차량들의 움직임을 인지하여 사고 방지에 활용한다.
즉, 개인이 스마트폰 또는 스마트 시계등의 형태를 갖는 단말을 소지하는 것과 유사하게, 각 차량도 특정 형태의 단말(또는, UE: User Equipment)를 설치하게 된다. 이때, 차량에 설치되는 UE는 통신망에서 실제 통신 서비스를 제공받는 기기를 말하며, 예를 들어 차량에 설치되는 UE는 E-UTRAN 에서 eNB에 접속되어 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
그러나, V2X 통신을 차량에 구현하는 과정에서는 여러가지 고려되어야 할 사항이 있다. 이는, V2X 기지국 등의 교통안전 기반시설의 설치에 천문학적인 비용이 필요하기 때문이다. 즉, 차량이 움직일 수 있는 모든 도로에서 V2X 통신이 지원되기 위해서는 수십 만개 이상의 V2X 기지국 설치가 요구된다. 또한, 각 네트워크 노드는 안정적인 서버와의 통신을 위해 유선망을 기본으로 사용하여 인터넷 또는 중앙 제어 서버에 접속하기 때문에, 유선망의 설치 유지 비용도 높다.
이하, 본 발명에서는 V2X 통신을 수행하기 위한 자원 할당(resource allocation)에 대하여 설명한다. 나아가, 본 발명은 설명의 편의를 위하여 V2X 시나리오에 국한하여 기술되어 있으나, D2D(Device-to-Device) 통신 등 다른 통신 시스템 상에서도 적용될 수 있다.
이하 본 발명에서는, 상술한 내용을 바탕으로, 상향링크 자원(uplink resource)를 사용하는 D2D(Device-to-Device) 통신 또는 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신시, 프리코딩(precoding)을 적용하는 기술적 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명은 설명의 편의를 위하여, 차량 통신을 중심으로 설명하나, D2D 통신 혹은 V2X 통신상에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
차량 통신을 살펴보면, 안테나 다이버시티(diversity)를 위한 분산 안테나를 고려하고 있다. 분산 안테나란, 차량에 안테나 설치시, 안테나들을 2 그룹 이상으로 나누어 각각의 그룹을 차량 내 서로 다른 위치에 설치함을 의미한다. 이런 경우, 각각의 안테나 그룹은 서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)을 가지고 있을 수 있다.
만약, 개루프(Open-loop) MIMO 시스템을 사용한다고 가정하면, STBC 스킴 (Space Time Block Coding scheme) 또는 프리코딩-사이클링(precoding cycling)을 고려할 수 있다. STBC는 안테나가 2개일 때만, 풀-다이버시티(full-diversity)와 풀-레이트(full-rate) 및 풀-직교(full-orthogonal) 를 획득할 수 있다. 그리고, 안테나 N개일 때, 거의 같은 채널을 가진 자원(resource) N개가 필요하다. 이렇게 거의 같은 채널을 이용해서 직교(orthogonal)한 채널 행렬을 얻어내려 한다. 그러나, N개의 채널이 유사하지 않으면, 채널의 직교성(orthogonality)이 깨질 수 있는 단점이 있다.
따라서, STBC는 적은 개수의 안테나에 적합한 시스템인 경우에 고려될 수 있다. 이러한 관점에서 많은 수의 안테나를 가진 시스템에서는 전체 안테나에 STBC를 적용하기 보다는, 전체 안테나를 그룹으로 나누어 안테나 그룹마다 STBC를 적용하는 것이 효과적일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 분산 안테나 관점에서, 분산되어 있는 안테나 그룹마다 STBC 프리코딩을 적용할 수 있다.
프리코딩 사이클링 관점에서 보면, 프리코딩 사이클링은 자원마다 프리코딩을 바꾸어 가면서 전송하여, 채널 다이버시티를 획득한다고 할 수 있다. 프리코딩 사이클링을 설명하기 위하여 LTE 상향링크 MIMO 프리코딩(LTE uplink MIMO precoding)을 참조하면, LTE 상향링크 MIMO에서는 4개의 송신안테나인 경우 표 5와 같은 코드북을 사용한다.
[표 5]
Figure PCTKR2017002917-appb-I000012
표 5와 같은 코드북을 살펴 보면, 안테나마다 한 개의 심볼만이 전송됨을 알 수 있다. 이러한 행렬을 CMP(cubic metric preserving) 행렬이라 부른다. 이는 각각의 안테나가 전송되는 심볼들이 섞이지 않게 하여, 전송대역에서 한 개의 안테나를 사용할 때의 PAPR을 유지하기 위함이다. 이는 보통 UE단말들의 단가(cost) 문제로 PAPR이 높지 않음을 기반으로 한다. 차량(vehicle)에서도 단가(cost)를 고려하여 PAPR을 낮추기 위해서 CMP 행렬을 고려할 수 있다.
상술한 바와 같이, 개루프(openloop) MIMO에서 STBC방식과 프리코딩-사이클링 방식 모두 전송하는 심볼들은 분산안테나를 모두 거치지 않을 수 있음을 의미한다. 다시 말해, STBC를 분산된 안테나 그룹마다 사용할 경우, 한 개의 안테나 그룹에서 전송되는 심볼들은 다른 안테나 그룹에서 전송되지 않는다. 그리고, 프리코딩 사이클링 역시 한 개의 심볼이 전송되는 안테나는 한정된다.
나아가, 상술한 상황에서, 분산된 안테나 그룹마다 서로 전력 제한(power constraint)이 다를 수 있다. 이런 경우, 전송되는 코딩 블록(예, block of complex-valued symbols)이 각각의 서로 다른 안테나 그룹에서 전송된다고 가정하면, 어떤 한 코딩 블록의 디코딩 성능이 떨어지게 된다. 따라서, 코딩 블록의 디코딩 성능을 평균화(averaging)하기 위해서 본 발명에서는 차량 분산 안테나에서 각각의 코딩 블록은 모든 안테나 그룹에 나누어 전송됨을 제안한다.
예를 들어, 분산 안테나 그룹이 2개이고, 각각의 안테나 그룹은 2개의 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 그리고, 코딩 블록이 2개이고, 각각의 코딩 블록은 2개의 레이어(layer)로 전체 4개의 레이어를 통하여 전송되는 경우, 각 코딩 블록의 2개의 레이어는 2개의 분산 안테나 그룹에 각각 전송되도록 한다. 그러나, 만약 상기 예에서 각각의 코딩 블록에서 전송되는 레이어 수가 1개인 경우, 2개의 분산된 안테나 그룹을 모두 거칠 수가 없다. 따라서, 한정된 코드워드(codeword)와 레이어 매핑 상황에서만 코딩 블록을 모든 안테나 그룹으로 전송하는 방식이 적용 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 문제를 극복하기 위해서 추가적으로 레이어 블록 퍼뮤테이션(layer block permutation)을 사용할 수 있다. 레이어 블록 퍼뮤테이션 기법은 모든 레이어를 통해 전송하되, 전송되는 레이어들 각각은 전송 자원을 다수개의 자원 그룹으로 분할하여, 자원 그룹(resource group)마다 분산된 안테나 그룹들에서 번갈아가며 전송함을 의미한다.
이 때, 각각의 레이어들이 분산된 안테나 그룹들에서 번갈아가며 전송되면서, 특정 자원 관점에서는 모든 레이어가 전송되고 있다고 볼 수 있다. 예를 들어, 분산 안테나 그룹이 2개이고, 각각의 안테나 그룹은 2개의 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 그리고, 코딩 블록이 2개이고 각각의 코딩 블록은 1개의 레이어로 전체 2개의 레이어를 전송하는 경우, 각각의 레이어는 자원 그룹마다 2개의 분산 안테나 그룹에 번갈아가며 전송하게 된다.
이러한 레이어 퍼뮤테이션(layer permutation)은 폐루프(closed-loop) MIMO에서도 적용가능하다. 폐루프 MIMO에서 분산된 안테나 그룹마다 CMP를 고려해서 블록 프리코딩(block precoding)을 적용할 수 있다. 블록 프리코딩은 전송되는 각각의 레이어는 분산된 안테나 그룹 중 한 개의 그룹에서만 전송되고, 나머지 안테나 그룹에서는 전송되지 않음을 의미한다. 이런 경우, 채널 평균화를 위해서 모든 레이어를 통해 전송하되, 전송되는 레이어들 각각은 자원 그룹마다 분산된 안테나 그룹들에서 번갈아가며 전송할 수 있다. 이러한 레이어 블록 퍼뮤테이션 프리코딩은 블록 프리코딩과 함께 곱해져서 하나의 프리코딩으로 표현할 수 있다. 또는 개루프(Open-loop) MIMO와 같이 차량 분산 안테나에서 각각의 코딩 블록은 모든 안테나 그룹에 나누어 전송될 수도 있다.
또한, 각각의 분산된 안테나 그룹마다 서로 교정(calibration)이 잘 되지 않을 수 있다. 이를 감안하여, STBC를 이용한 전송을 할 경우, 안테나 전체에 STBC를 적용하지 않고, 분산된 안테나 그룹마다 STBC를 적용할 수 도 있다.
본 발명에서와 같이, 차량에 안테나가 분산되어 있는 경우, 수신 입장에서 분산되어 있는 안테나 그룹과 연결된 케이블(cable)의 용량 문제로 각각의 분산되어 있는 안테나 그룹마다 디코딩을 하도록 설계될 수 있다. 이는 대용량의 데이터 레이트(data rate)를 수신하고 있는 경우, 딜레이를 줄이기 위함이다.
따라서, 각각의 안테나 그룹은 서로 다른 코딩 블록을 디코딩하도록 설계될 수 있다. 이를 가능하게 하기 위해서는 송신시, 안테나 그룹의 수 이상의 코딩 블록이 강요될 수 있다. 그러나, 때로는 데이터-레이트에 따라 굳이 여러 개의 코딩 블록을 설계하는 것이 신뢰도(reliability)의 문제가 발생할 수 있다. 코딩 블록(Coding block)이 많아질수록 성능열화가 발생할 것이기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 대이터 레이트(data rate)에 따라 코딩 블록의 수를 다르게 설계할 수 있다. 참고로 LTE는 레이어의 수에 따라 코딩 블록의 수가 정해진다. 이를 좀 더 나아가서, 본 발명에서는 코딩 블록의 수를 설정하도록 설계할 수 있다. 이는 채널 상황에 따라서, 신뢰도(reliability)가 다르게 요구될 수 있으므로, 코딩 블록의 수를 직접 조절하도록 설계하는 것이다. 이러한 시그널링은 RSU(road side unit) 또는 기지국에 의해 RRC 시그널링으로 반-정적(semi static)이거나, 제어 채널(control channel)에 의해 동적(dynamic)으로 설정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.
무선 통신 시스템에 릴레이가 포함되는 경우, 백홀 링크에서 통신은 기지국과 릴레이 사이에 이뤄지고 억세스 링크에서 통신은 릴레이와 단말 사이에 이뤄진다. 따라서, 도면에 예시된 기지국 또는 단말은 상황에 맞춰 릴레이로 대체될 수 있다.
도 11을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 110) 및 단말(UE, 120)을 포함한다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(116)을 포함한다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNodeB(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다.
상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 송신 장치의 신호 송신 방법에 있어서,
    복수의 코딩 블록들을 적어도 하나의 레이어(layer)에 매핑하는 단계;
    상기 레이어-매핑된 코딩 블록들에 프리코딩을 적용하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로(alternately) 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 자원 요소 매핑을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 다수의 자원 그룹은,
    상기 송신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각은,
    서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된,
    신호 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각은,
    상기 송신 장치 내에서 서로 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    신호 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이어-매핑된 코딩 블록들은,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대한 CMP(cubic metric preserving)를 기반으로, 블록 프리코딩되는 것을 특징으로 하는,
    신호 송신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원 요소 매핑은,
    상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로 상기 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 퍼뮤테이션(permutation)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
    신호 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여,
    독립적으로 STBC(Space Time Block Coding)이 적용되도록 설정된 것을 특징으로 하는,
    신호 송신 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 수신 장치의 신호 수신 방법에 있어서,
    다수의 안테나 그룹들을 통하여 V2X 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대하여 서로 상이한 코딩 블록들을 디코딩하는 단계를 포함하며,
    상기 다수의 자원 그룹은,
    상기 수신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각은,
    서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된,
    신호 수신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서로 상이한 코딩 블록의 수는,
    데이터 레이트(data rate)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    신호 수신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서로 상이한 코딩 블록의 수는,
    RRC(Radio Resource Control) 시그널링에 의하여 설정되는 것을 특징으로 하는,
    신호 수신 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 송신 장치에 있어서,
    무선 주파수 유닛; 및
    상기 무선 주파수 유닛과 결합된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    복수의 코딩 블록들을 적어도 하나의 레이어(layer)에 매핑하고,
    상기 레이어-매핑된 코딩 블록들에 프리코딩을 적용하며,
    상기 적어도 하나의 레이어가 교차적으로(alternately) 다수의 자원 그룹들에 연관되도록, 자원 요소 매핑을 수행하도록 구성되며,
    상기 다수의 자원 그룹은,
    상기 송신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각은,
    서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된,
    송신 장치.
  10. 무선 통신 시스템에서 V2X(Vehicle-to-everything) 통신을 위한 수신 장치에 있어서,
    무선 주파수 유닛; 및
    상기 무선 주파수 유닛과 결합된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    다수의 안테나 그룹들을 통하여 V2X 신호를 수신하고,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각에 대하여 서로 상이한 코딩 블록들을 디코딩하도록 구성되며,
    상기 다수의 자원 그룹은,
    상기 수신 장치의 전체 안테나들로부터 분할된 다수의 안테나 그룹들 각각에 대하여 연관되며,
    상기 다수의 안테나 그룹 각각은,
    서로 다른 안테나 전력 제한(power constraint)를 가지도록 설정된,
    수신 장치.
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