WO2018074708A1 - 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 ru간 간섭을 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents

공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 ru간 간섭을 측정하는 방법 및 장치 Download PDF

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강지원
김희진
조희정
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Definitions

  • the terminal may transmit the first interference information and the second interference information to the base station. Assuming that the UE has N RUs, the UE needs to transmit interference information for a total of N (N-1) / 2 RU pairs, so that many bits are required. If p bits are required for each interference information, a total of N (N-1) p bits are required.
  • 3GPP LTE / LTE-A is mainly described, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.
  • RB means a logical path provided by a first layer (PHY layer) and a second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between a UE and a network.
  • the setting of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and an operation method.
  • RB can be divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • the SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • the DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • Side link discovery is defined as a procedure used by a UE to support side-link discovery to discover other UEs nearby using an E-UTRA direct radio signal via PC5. Side link discovery is supported both when the UE is serviced by the E-UTRAN and when the UE is out of the E-UTRA coverage. Outside the E-UTRA range, only ProSe-capable public safety UEs can perform side-link discovery. For public safety side-link discovery, the allowed frequencies are preconfigured in the UE and are also used when the UE is out of range of E-UTRA at that frequency. The pre-configured frequency is the same frequency as the public safety ProSe carrier.
  • V2V includes direct exchange of V2V-related application information between different UEs, and / or due to the limited direct communication range of V2V, V2V provides V2V-related application information between different UEs to an infrastructure supporting V2X service For example, an RSU, an application server, etc.).
  • V2V provides V2V-related application information between different UEs to an infrastructure supporting V2X service For example, an RSU, an application server, etc.).
  • FIG. 6 shows an example of applying SDD in a vehicle to which a distributed antenna is applied.
  • Link 1 and Link 2 are communication links connected to different apparatuses (terminals or base stations).
  • the amount of Tx resources and Rx resources can be changed according to the situation of each communication link, and the Tx and Rx points can be changed.
  • a radio unit RU is an antenna module in which a plurality of antennas are gathered, and the terminal has four RU's dispersed and held. Of the four RUs, two RUs were used to form link 1, and the remaining two were used to form link 2.
  • the overtaking operation is planned with a certain granularity and is agreed by the surrounding vehicle.
  • the accuracy of the overtaking operation depends on the granularity of the locus (i.e., the size of the individual grid elements).
  • the traffic scenario can provide real-time video data to the rear vehicle as needed in a complex driving situation such as automatic overtaking operation.
  • a typical value for a commercial video encoder is 100 ms. Therefore, it is assumed that video is transmitted in a raw format to prevent encoding and decoding delays and to be used in real time for driving purposes.
  • the camera capability should be sufficient for feature extraction for future autonomous navigation tasks. Assuming a gray-scale video with a resolution of 1280 x 720 pixels and a refresh of 30 fps, the data rate is 220 Mbps.
  • Scenario 3-1 (Braking): To compensate for differences in vehicle loads, road characteristics, and braking systems, it is assumed that each vehicle involved in the platoon has advanced brake control.
  • the brake controller is incomplete such that the defect is modeled by the additional Gaussian noise of the given dispersion.
  • the probability of an accident is about 10-6 when the brake controller dispersion is 10-4, the platoon vehicle moves at a speed of 23m / s, the distance between vehicles is 4.5m, and the packet is successfully transmitted on the first transmission.
  • a very low packet error rate e.g., less than 10 < -6 >
  • the present invention aims to provide an interference measurement procedure and a signaling related thereto for a terminal having a plurality of RUs (Radio Units) to receive a signal in a specific RU while transmitting signals in another RU.
  • RUs Radio Units
  • the present invention aims to provide an interference measurement procedure and a signaling related thereto for a terminal having a plurality of RUs (Radio Units) to receive a signal in a specific RU while transmitting signals in another RU.
  • RUs Radio Units
  • a reference signal (RS 0, RS 1) of an RU transmitted by a base station and a reference signal (RS 2) of an RU transmitted by the terminal allocate resources orthogonal to each other so that the terminal can distinguish the received signal from the base station and the magnetic interference signal .
  • the terminal receiving the RU information of the terminal to receive the base station RS in the n-th transmission does not need to measure the magnetic interference in all of the RUs indicated by the base station, but when updating the channel information to the base station, It is necessary to update the channel information with respect to the RU.
  • the base station can request the terminal to measure the signal transmitted by the RU1 and the RU2 to update the self-interference information.
  • the UE may measure the interference of the RU1 only in the RU2 and not measure the RU3.
  • the magnitude of the magnetic interference of the RU3 is set to the largest value and transmitted to the base station.
  • the base station can recognize that RU1 and RU3 can not operate in FDR format.
  • the UE determines the inter-RU interference for performing the spatial division duplex communication between the RUs Measure periodically. If the interference magnitude indicated by the second interference information is less than or equal to the second threshold value, the terminal does not periodically measure the inter-RU interference for performing the RU space division duplex communication.
  • channel estimation can be performed while simultaneously considering the intra-terminal intra-RU magnetic interference and the signal transmitted from the base station.
  • inter-RU interference and inter-RU interference will be described in combination.
  • a baseband processor is generally manufactured by a modem chip manufacturer, and an RU is manufactured by a terminal or a vehicle maker.
  • the RU does not need to transmit information to the baseband processor separately.
  • the terminal has a plurality of RUs and it is possible for each RU to send and receive signals only in a specific direction, the RU can transmit its own characteristics to the baseband processor, thereby enabling communication to be performed more efficiently.
  • the terminal may broadcast or multicast different information in different directions in each RU.
  • Setting the interface between the RU and the baseband processor has the advantage of modularizing the RU.
  • the baseband processor is notified of the beam width information of the main lobe, the beam direction of the side lobes, and the beam width information in the form of the number of the vertical direction antennas, the number of the horizontal direction antennas,
  • An arbitrary vehicle may have only one RU without having a plurality of RUs. Therefore, a single RU can support up to N an antenna ports.
  • the RU informs the baseband processor of the location information of the RU through the Br interface.
  • the RU may send the RU height information to the baseband processor.

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Abstract

무선 통신 시스템에서 공간 분할 이중 통신을 위한 RU간 간섭을 측정하는 방법 및 기기가 제공된다. 구체적으로, 단말은 아날로그 간섭 제거 이후의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제1 간섭 정보 및 아날로그 간섭 제거 이전의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제2 간섭 정보를 획득한다. 단말은 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기와 제1 임계값을 비교하여 RU간 공간 분할 이중 통신 가능 여부를 판단한다. 단말은 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기와 제2 임계값을 비교하여 RU간 간섭을 주기적으로 측정해야 하는지 여부를 판단한다.

Description

공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신시스템에서 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 방법 및 이를 사용한 기기에 관한 것이다.
3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution)는 고속 패킷 통신을 가능하게 하기 위한 기술이다. LTE 목표인 사용자와 사업자의 비용 절감, 서비스 품질 향상, 커버리지 확장 및 시스템 용량 증대를 위해 많은 방식이 제안되었다. 3GPP LTE는 상위 레벨 필요조건으로서 비트당 비용 절감, 서비스 유용성 향상, 주파수 밴드의 유연한 사용, 간단한 구조, 개방형 인터페이스 및 단말의 적절한 전력 소비를 요구한다.
널리 보급된 LTE 기반의 네트워크가 자동차 산업이 “연결된 자동차(connected car)”이라는 개념을 실현할 수 있는 기회를 제공하기 때문에, LTE 기반 V2X(vehicle-to-everything)가 시장으로부터 긴급하게 요구되고 있다. 특히 V2V(vehicle-to-vehicle) 통신을 위한 시장은 연구 프로젝트, 필드 테스트 및 규제 업무와 같은 관련 활동이 미국, 유럽, 일본, 한국 및 중국과 같은 일부 국가 또는 지역에서 이미 진행 중이거나 시작될 것으로 예상된다.
3GPP는 이러한 상황에 대응하기 위해 LTE 기반 V2X에 대한 연구 및 사양 작업을 적극적으로 진행하고 있다. LTE 기반 V2X 중, PC5 기반 V2V에 대한 논의가 최우선적으로 진행되고 있다. LTE 사이드링크(SL; sidelink) 자원 할당, 물리 계층 구조 및 동기화 등의 개선과 함께, LTE의 PC5 인터페이스를 기반으로 하여 V2V 서비스를 지원하는 것이 가능하다. 한편, LTE PC5 인터페이스뿐만 아니라, LTE Uu 인터페이스 또는 PC5 인터페이스와 Uu 인터페이스의 조합을 기반으로 하는 V2V 동작 시나리오가 고려되고 있다. V2V 서비스의 최대 효율은 동작 시나리오를 적절하게 선택하거나 전환함으로써 달성될 수 있다.
PC5 기반 V2V에 대한 해당 RAN 사양 및 Uu 인터페이스와의 통합이 조만간 완료되면, 장치 및 네트워크 구현을 위한 신속한 준비가 가능해짐에 따라, 시장에서 LTE 기반 V2V에 대한 더 많은 기회가 제공될 것이다. 또한 다른 V2X 서비스, 특히 V2I/N(vehicle-to-infrastructure/network) 및 V2P(vehicle-to-pedestrian) 서비스의 기초를 제공하여, 모든 V2X 서비스에 대한 RAN 지원이 제 시간에 완료될 수 있다.
본 명세서는 무선통신시스템에서 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서는 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 방법 및 장치를 제안한다.
상기 장치는 무선신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함한다.
먼저 용어를 정리하면, 단말은 복수의 RU(Radio Unit)를 가지고, RU는 안테나 포트에 대응할 수 있다. 본 실시예에서 공간 분할 이중 통신은 하나의 RU는 신호를 수신하고 다른 RU는 신호를 송신하는 통신이거나 또는 하나의 RU는 신호를 송신하고 다른 RU는 신호를 수신하는 통신에 대응할 수 있다.
단말은 기지국으로부터 제1 임계값 및 제2 임계값을 수신할 수 있다. 상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은 브로드캐스팅되거나 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 통해 송신될 수 있다.
단말은 기지국으로부터 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 자원의 할당 정보를 수신할 수 있다. 이로써, 단말은 RU간 간섭을 측정하여 간섭 정보를 생성할 수 있다.
단말은 아날로그 간섭 제거 이후의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제1 간섭 정보 및 아날로그 간섭 제거 이전의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제2 간섭 정보를 획득한다.
단말은 상기 제1 간섭 정보와 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 간섭 정보와 상기 제2 임계값을 비교한다.
구체적으로, 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 없다고 판단한다. 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단한다.
상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단한다면, 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정한다. 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하지 않는다.
즉, 단말은 제1 간섭 정보의 값을 통해 RU간 공간 분할 이중 통신이 가능한지 여부를 판단하고, 제2 간섭 정보의 값을 통해 RU간 주기적인 간섭 측정의 필요성을 판단한다.
단말은 상기 제1 간섭 정보 및 상기 제2 간섭 정보를 기지국으로 송신할 수 있다. 단말이 N개의 RU를 보유한다고 가정하면, 단말은 총 N(N-1)/2개의 RU 쌍에 대해 간섭 정보를 송신해야 하므로 많은 비트가 요구된다. 만약 간섭 정보 별로 p비트가 필요하다면 총 N(N-1)p개의 비트가 필요하다.
따라서, 단말은 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제1 임계값보다 큰지 여부와 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 큰지 여부를 기지국으로 송신할 수도 있다. 이때는 각 RU쌍 별로 1비트의 정보만 필요하므로, N(N-1)개의 비트만 이용해서 정보를 송신할 수 있다. 단말은 상기 2개의 기법 중 하나를 선택하여 절차를 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 단말 내 RU간 자기 간섭과 기지국이 송신한 신호를 동시에 고려하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 이하에서, RU간 간섭과 RU간 자기 간섭은 혼용해서 서술하기로 한다.
단말은 단말과 기지국간 채널 추정을 위한 참조 신호를 수신할 수 있다.
단말은 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호를 송신하는 RU 그룹 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
이때, 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호는 일부 RU에서 송신될 수 있다. 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 다른 일부 RU에서 수신될 수 있다. 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호와 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 서로 직교할 수 있다.
상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신할 수 있다. 이와 달리, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하지 않을 수 있다.
즉, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행될 수 있다. 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되지 않을 수 있다. 즉, 기지국은 긴 주기 간섭 크기의 정보가 송신되지 않은 RU 그룹 내 RU 쌍에 대해서는 공간 분할 이중 통신이 불가능하다고 판단한다.
또한, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU를 사용하여 신호를 전송하기 위한 변조 방식, 채널 코드 부호율 및 자원 할당은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 기반으로 결정될 수 있다.
제안하는 기법을 이용하면 다수의 RU를 보유한 단말이 특정 RU에서는 신호를 수신하면서 다른 RU에서는 신호를 송신하는 것이 가능하다. 상기 동작이 가능하면 단말은 인접 단말들과 짧은 시간에 통신을 완료할 수 있는 장점이 있다. 또한, RU간의 간섭 정보를 효율적으로 구성함으로써 단말과 기지국간의 시그널링 오버헤드를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서가 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 사이드링크 송신 채널과 사이드링크 물리 채널의 맵핑을 나타낸다.
도 5는 사이드링크 논리 채널과 사이드링크 송신 채널의 맵핑을 나타낸다.
도 6은 분산 안테나가 적용되는 차량에서 SDD를 적용하는 일례를 나타낸다.
도 7은 SDD가 적용되지 않는 차량간 통신의 일례를 나타낸다.
도 8은 SDD가 적용되는 차량간 통신의 일례를 나타낸다.
도 9는 자율 주행차를 위한 V2X 통신에서 자동 추월 동작 시나리오를 나타낸다.
도 10은 자율 주행차를 위한 V2X 통신에서 플래툰 시나리오를 나타낸다.
도 11은 V2X 통신을 하는 차량 내 RU와 베이스밴드 프로세서의 배치의 일례를 나타낸다.
도 12는 V2X 통신을 위한 빔 그룹을 형성하는 일례를 나타낸다.
도 13은 V2X 통신을 위한 빔 그룹을 형성하는 다른 예를 나타낸다.
도 14는 다수의 RU를 보유한 차량 간에 다수의 통신 연결을 설정하는 일례를 나타낸다.
도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국 또는 RSU가 RU간 간섭 측정을 요청한 경우 RU간 간섭을 측정하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 단말이 RU간 간섭 측정을 요청한 경우 RU간 간섭을 측정하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 단말이 양자화된 간섭 정보 1과 2를 전송하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 18은 기지국과 단말간 통신에서 SDD 적용 시 송신 RU와 수신 RU를 선정하는 일례를 나타낸다.
도 19는 단말간 통신에서 SDD 적용 시 송신 RU와 수신 RU를 선정하는 일례를 나타낸다.
도 20은 단말과 기지국의 RU가 2개인 경우 자기 간섭 측정용 RS를 송신하고 기지국이 송신하는 RS를 수신하는 일례를 나타낸다.
도 21은 본 명세서의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법의 일례를 나타낸다.
도 22는 본 명세서의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 23은 표 1을 기반으로 자기 간섭 측정용 RS를 송신하고 기지국이 송신하는 RS를 수신하는 일례를 나타낸다.
도 24는 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 전체 절차를 도시화한 도면이다.
도 25는 RU의 수평 각도의 기준선을 나타낸 도면이다.
도 26은 RU가 베이스밴드에게 정보를 전송하는 절차 흐름도를 나타낸다.
도 27은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
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 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 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. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 기지국간의 무선 인터페이스를 Uu 인터페이스라 한다. 단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보송신서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 송신을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 송신을 위한 프로토콜 스택이다.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 송신채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 송신채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 송신채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 송신되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있으며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 송신채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 송신채널 상으로 물리채널로 제공되는 송신블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 RB들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 송신채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다.
RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 송신하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 송신하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC connected state)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 상태(RRC idle state)에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 송신하는 하향링크 송신채널로는 시스템정보를 송신하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 송신하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 송신될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 송신될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 송신하는 상향링크 송신채널로는 초기 제어메시지를 송신하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 송신하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
송신채널 상위에 있으며, 송신채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast 트래픽 Channel) 등이 있다.
이하에서는, 사이드링크가 설명된다. 사이드링크는 사이드링크 통신과 사이드링크 직접 발견을 위한 UE 간 인터페이스이다. 사이드링크는 PC5 인터페이스에 대응한다. 사이드링크 통신은 둘 이상의 근접한 UE가 어떤 네트워크 노드도 거치지 않고 E-UTRAN 기술을 사용하여 ProSe(proximity-based services) 직접 통신(direct communication)을 가능하게 하는 AS 기능이다. 사이드링크 발견은 둘 이상의 근접한 UE가 어떤 네트워크 노드도 거치지 않고 E-UTRAN 기술을 사용하여 ProSe 직접 발견(direct discovery)을 가능하게 하는 AS 기능이다. 사이드링크는 UL 송신과 유사하게 UL 자원 및 물리 채널 구조를 사용한다. 사이드링크 송신은 UL 송신 방식과 동일한 기본 송신 방식을 사용한다. 그러나, 사이드링크는 모든 사이드링크 물리 채널에 대하여 단일 클러스터 송신으로 제한된다. 또한, 사이드링크는 각 사이드링크 서브프레임의 끝에 1 심벌의 갭을 사용한다.
도 4는 사이드링크 송신 채널과 사이드링크 물리 채널의 맵핑을 나타낸다. 도 4를 참조하면, UE로부터 사이드링크 발견 메시지를 전달하는 PSDCH(physical sidelink discovery channel)는 SL-DCH(sidelink discovery channel)에 맵핑된다. UE로부터 사이드링크 통신에 대한 데이터를 전달하는 PSSCH(physical sidelink shared channel)는 SL-SCH(sidelink shared channel)에 맵핑된다. UE로부터 송신되는 시스템 및 동기화 관련 정보를 전달하는 PSBCH(physical sidelink broadcast channel)는 SL-BCH(sidelink broadcast channel)에 맵핑된다. PSCCH(physical sidelink control channel)는 UE로부터 사이드링크 통신에 대한 제어 신호를 전달한다.
도 5는 사이드링크 논리 채널과 사이드링크 송신 채널의 맵핑을 나타낸다. 도 5를 참조하면, SL-BCH는 SBCCH(sidelink broadcast control channel)에 맵핑된다. SBCCH는 하나의 UE로부터 다른 UE로 사이드링크 시스템 정보를 방송하기 위한 사이드링크 채널이다. 이 채널은 사이드링크 통신이 가능한 UE만 사용할 수 있다. SL-SCH는 STCH(sidelink traffic channel)에 맵핑된다. STCH는 하나의 UE로부터 다른 UE로 사용자 정보의 송신을 위한 점대다(point-to-multipoint) 채널이다. 이 채널 역시 사이드링크 통신이 가능한 UE만 사용할 수 있다.
사이드 링크 통신은 UE가 PC5 인터페이스를 통해 직접 통신할 수 있는 통신 모드이다. 이 통신 모드는 UE가 E-UTRAN에 의해 서비스 될 때 및 UE가 E-UTRA 커버리지 외부에 있을 때 지원된다. 공공 안전(public safety) 작업에 사용되도록 권한이 주어진 UE만 사이드링크 통신을 수행할 수 있다.
커버리지 외 동작에 대한 동기화를 수행하기 위해, UE는 SBCCH 및 동기화 신호를 송신하여 동기화 소스로서 동작할 수 있다. SBCCH는 다른 사이드링크 채널 및 신호를 수신하는 데 필요한 가장 중요한 시스템 정보를 전달한다. SBCCH는 동기화 신호와 함께 40ms의 고정 주기로 송신된다. UE가 네트워크 커버리지에 있을 때, SBCCH의 내용은 eNB에 의해 시그널링 된 파라미터로부터 도출된다. UE가 커버리지를 벗어난 경우, UE가 동기화 기준으로서 다른 UE를 선택하면, SBCCH의 내용은 수신된 SBCCH로부터 도출된다. 그렇지 않으면 UE는 미리 구성된 파라미터를 사용한다. SIB18(system information block type-18)은 동기화 신호 및 SBCCH 송신을 위한 자원 정보를 제공한다. 커버리지 외 동작을 위해 40ms마다 두 개의 사전 구성된 서브프레임이 있다. UE는 하나의 서브프레임에서 동기화 신호와 SBCCH를 수신하고 정의된 기준에 따라 UE가 동기화 소스가 되면 다른 서브프레임에서 동기 신호와 SBCCH를 송신한다.
UE는 사이드링크 제어 주기 동안 정의된 서브프레임 상에서 사이드링크 통신을 수행한다. 사이드링크 제어 주기는 사이드링크 제어 정보 및 사이드링크 데이터 송신을 위해 셀에 할당된 자원이 발생하는 기간이다. 사이드링크 제어 주기 내에서, UE는 사이드링크 제어 정보와 그에 뒤따르는 사이드링크 데이터를 송신한다. 사이드링크 제어 정보는 레이어 1 ID 및 송신 특성(예를 들어, MCS, 사이드링크 제어 주기 동안의 자원의 위치, 타이밍 정렬)을 나타낸다.
UE는 Uu 및 PC5를 통해 다음의 감소하는 우선 순위로 송신 및 수신을 수행한다:
- Uu 송신 / 수신 (가장 높은 우선 순위);
- PC5 사이드링크 통신 송수신;
- PC5 사이드링크 발견 공지 / 모니터링 (최하위 우선 순위).
사이드링크 통신을 지원하는 UE는 자원 할당을 위하여 다음의 2가지 모드에서 동작할 수 있다. 첫 번째 모드는 스케줄링 된 자원 할당(scheduled resource allocation)이다. 스케줄링 된 자원 할당은 모드 1으로 불릴 수 있다. 모드 1에서, UE는 데이터를 송신하기 위하여 RRC_CONNECTED에 있을 필요가 있다. UE는 eNB로부터 송신 자원을 요청한다. eNB는 사이드링크 제어 정보 및 데이터의 송신을 위한 송신 자원을 스케줄링 한다. UE는 eNB에 스케줄링 요청(D-SR(dedicated scheduling request) 또는 랜덤 액세스)을 송신한 다음 사이드링크 BSR(buffer status report)을 보낸다. 사이드링크 BSR에 기초하여, eNB는 UE가 사이드링크 통신 송신을 위한 데이터를 가지고 있다고 결정할 수 있고, 송신에 필요한 자원을 추정할 수 있다. eNB는 구성된 SL-RNTI(sidelink radio network temporary identity)를 사용하여 사이드링크 통신을 위한 송신 자원을 스케줄링 할 수 있다.
두 번째 모드는 UE 자율 자원 선택(UE autonomous resource selection)이다. UE 자율 자원 선택은 모드 2로 불릴 수 있다. 모드 2에서, UE는 자체적으로 자원 풀로부터 자원을 선택하고, 사이드링크 제어 정보 및 데이터를 송신하기 위한 송신 포맷을 선택한다. 커버리지 외 동작을 위해 미리 구성되거나 또는 커버리지 내 동작을 위해 RRC 시그널링에 의해 제공되는 최대 8개의 자원 풀이 있을 수 있다. 각 자원 풀에는 하나 이상의 PPPP(ProSe per-packet-priority)가 연결될 수 있다. MAC PDU(protocol data unit)의 송신을 위해, UE는 MAC PDU에서 식별된 논리 채널 중 가장 높은 PPPP를 갖는 논리 채널의 PPPP와 동일한 PPPP 중 하나가 있는 자원 풀을 선택한다. 사이드링크 제어 풀과 사이드링크 데이터 풀은 일대일로 연관된다. 자원 풀이 선택되면 전체 사이드링크 제어 주기 동안 선택 이 유효하다. 사이드링크 제어 주기가 종료 된 후, UE는 자원 풀을 다시 선택할 수 있다.
UE가 사이드링크 통신을 위한 커버리지를 벗어나 있을 때, 사이드링크 제어 정보를 위한 송신 및 수신 자원 풀 집합은 UE 내에 미리 구성된다. UE가 사이드링크 통신을 위한 커버리지 내에 있을 때, 사이드링크 제어 정보를 위한 자원 풀은 다음과 같이 구성된다. 수신을 위해 사용되는 자원 풀은 방송 시그널링에서 RRC를 통해 eNB에 의해 구성된다. 송신을 위해 사용되는 자원 풀은, 모드 2가 사용되는 경우 전용 또는 방송 시그널링에서 RRC를 통해 eNB에 의해 구성되고, 모드 1이 사용되는 경우 전용 시그널링에서 RRC를 통해 eNB에 의해 구성된다. eNB는 구성된 수신 풀 내에서 사이드링크 제어 정보 송신을 위한 특정 자원을 스케줄링 한다.
UE가 사이드링크 통신을 위한 커버리지를 벗어나 있을 때, 사이드링크 데이터를 위한 송신 및 수신 자원 풀 집합은 UE 내에 미리 구성된다. UE가 사이드링크 통신을 위한 커버리지 내에 있을 때, 사이드링크 데이터를 위한 자원 풀은 다음과 같이 구성된다. 모드 2가 사용되는 경우, 송신 및 수신에 사용되는 자원 풀은 전용 또는 방송 시그널링에서 RRC를 통해 eNB에 의해 구성된다. 모드 1이 구성되면, 송신 및 수신을 위한 자원 풀이 없다.
사이드링크 발견은 PC5를 통해 E-UTRA 직접 무선 신호를 사용하여 근접한 다른 UE를 발견하기 위해 사이드링크 발견을 지원하는 UE에 의해 사용되는 절차로서 정의된다. 사이드링크 발견은 UE가 E-UTRAN에 의해 서비스되는 경우 및 UE가 E-UTRA 커버리지를 벗어나는 경우 모두 지원된다. E-UTRA 범위를 벗어나면 ProSe 가능한 공공 안전 UE만 사이드링크 발견을 수행할 수 있다. 공공 안전 사이드링크 발견을 위하여, 허용된 주파수는 UE에서 미리 구성되며, UE가 해당 주파수에서 E-UTRA의 범위를 벗어나는 경우에도 사용된다. 미리 구성된 주파수는 공공 안전 ProSe 반송파와 동일한 주파수이다.
동기화를 수행하기 위해, SIB19에 제공된 동기 신호에 대한 자원 정보를 기반으로 하여 동기화 신호를 송신함으로써, 발견 메시지의 공지에 참여하는 UE 는 동기화 소스로서 동작할 수 있다.
발견 메시지 공지에는 두 가지 유형의 자원 할당이 있다. 첫 번째는 UE 자율 자원 선택으로, 이는 발견 메시지를 공지하기 위한 자원이 비UE 특정 기준으로 할당되는 자원 할당 절차이다. UE 자율 자원 선택은 타입 1으로 불릴 수 있다. 타입 1에서, eNB는 UE에게 발견 메시지의 공지에 사용되는 자원 풀 구성을 제공한다. 해당 구성은 방송 또는 전용 시그널링으로 시그널링 될 수 있다. UE는 지시된 자원 풀로부터 무선 자원을 자율적으로 선택하고 발견 메시지를 공지한다. UE는 각 발견 주기 동안 무작위로 선택된 발견 자원 상으로 발견 메시지를 공지할 수 있다.
두 번째는 스케줄링 된 자원 할당으로, 이는 발견 메시지를 공지하기 위한 자원이 UE 특정 기준에 할당되는 자원 할당 절차이다. 스케줄링 된 자원 할당은 타입 2로 불릴 수 있다. 타입 2에서, RRC_CONNECTED의 UE는 RRC를 통해 eNB로부터 발견 메시지를 공지하기 위한 자원을 요구할 수 있다. eNB는 RRC를 통해 자원을 할당한다. 자원은 공지를 위해 UE 내에 구성된 자원 풀 내에 할당된다.
RRC_IDLE에 있는 UE의 경우, eNB는 다음 옵션 중 하나를 선택할 수 있다. eNB는 SIB19에서 타입 1 기반의 발견 메시지 공지를 위한 자원 풀을 제공할 수 있다. 사이드링크 발견을 위해 인가된 UE는 RRC_IDLE에서 발견 메시지를 알리기 위해 이 자원을 사용한다. 또는, eNB는 SIB19에서 사이드링크 발견을 지원하지만 발견 메시지 공지를 위한 자원을 제공하지 않음을 나타낼 수 있다. UE는 발견 메시지 공지를 위한 자원을 요청하기 위해 RRC_CONNECTED에 진입할 할 필요가 있다.
RRC_CONNECTED에 있는 UE의 경우, 사이드링크 발견 공지를 수행하도록 허가된 UE는 사이드링크 발견 공지를 수행하길 원한다는 것을 eNB에 지시한다. UE는 또한 사이드링크 발견 공지를 원하는 주파수를 eNB에 알릴 수 있다. eNB는 MME로부터 수신된 UE 컨텍스트를 사용하여 UE가 사이드링크 발견 공지를 위해 인가되는지 여부를 검증한다. eNB는 전용 시그널링을 통해 발견 메시지 공지를 위한 타입 1 자원 풀을 UE에 구성할 수 있다. eNB는 발견 메시지 공지를 위하여 전용 RRC 시그널링을 통해 전용 자원과 함께 자원 풀을 시간 및 주파수 인덱스 형태로 구성할 수 있다. 전용 시그널링을 통해 eNB에 의해 할당된 자원은 eNB가 RRC 시그널링에 의해 자원을 재구성하거나, UE는 RRC_IDLE로 진입할 때까지 유효하다.
RRC_IDLE 및 RRC_CONNECTED 내의 허가된 수신 UE는 타입 1 자원 풀 및 타입 2 자원 풀을 모니터링 한다. eNB는 RRC 시그널링(SIB19 또는 전용)에서 주파수 내, 동일한 또는 다른 PLMN 셀의 주파수 간 발견 메시지 모니터링에 사용되는 자원 풀 구성을 제공한다. RRC 시그널링(SIB19 또는 전용)은 주파수 내, 동일한 또는 다른 PLMN의 주파수 간 셀에서 사이드링크 발견의 공지에 사용되는 상세한 사이드링크 발견 구성을 포함할 수 있다.
V2X(vehicle-to-everything) 통신에 대해 설명한다. V2X 통신은 V2V(vehicle-to-vehicle) 통신, V2I(vehicle-to-infrastructure) 통신 및 V2P(vehicle-to-pedestrian) 통신의 세 가지 유형이 있다. V2X의 이러한 세 가지 유형은 최종 사용자를 위한 보다 지능적인 서비스를 제공하기 위해 "협동 의식"을 사용할 수 있다. 이는 차량, RSU(road side unit) 및 보행자와 같은 운송 개체가 해당 지역 환경(예를 들어, 근접한 다른 차량 또는 센서 장비로부터 수신한 정보)에 대한 지식을 수집하고, 협동 충돌 경고 또는 자율 주행과 같은 지능형 서비스를 제공할 수 있도록 해당 지식을 처리하고 공유할 수 있음을 의미한다.
V2X 서비스는 3GPP 송신을 통해 V2V 어플리케이션을 사용하는 송신 또는 수신 UE를 포함하는 통신 서비스의 한 유형이다. 통신에 참여한 상대방에 따라 V2X 서비스는 V2V 서비스, V2I 서비스, V2P 서비스 및 V2N(vehicle-to-network) 서비스로 나뉠 수 있다. V2V 서비스는 통신의 양 측 모두 V2V 어플리케이션을 사용하는 UE인 V2X 서비스의 유형이다. V2I 서비스는 통신의 한 측이 UE이고 다른 한 측이 RSU이며, 모두 V2I 어플리케이션을 사용하는 V2X 서비스의 유형이다. RSU는 V2I 어플리케이션을 사용하여 UE와 송수신할 수 있는 V2I 서비스를 지원하는 개체이다. RSU는 eNB 또는 고정 UE에서 구현된다. V2P 서비스는 통신의 양 측 모두 V2P 어플리케이션을 사용하는 UE인 V2X 서비스의 유형이다. V2N 서비스는 통신의 한 측이 UE이고 다른 한 측이 서빙 개체이며, 모두 V2N 어플리케이션을 사용하며 LTE 네트워크 개체를 통해 서로 통신하는 V2X 서비스의 유형이다.
V2V에서, E-UTRAN은 허용, 인가 및 근접성 기준이 충족될 때 서로 근접한 UE가 E-UTRA(N)를 사용하여 V2V 관련 정보를 교환하는 것을 허용한다. 근접 기준은 MNO(mobile network operator)에 의해 구성될 수 있다. 그러나 V2V 서비스를 지원하는 UE는 V2X 서비스를 지원하는 E-UTRAN에 의해 서비스를 제공받거나 제공받지 않을 때 그러한 정보를 교환할 수 있다. V2V 어플리케이션을 지원하는 UE는 어플리케이션 계층 정보(예를 들어, V2V 서비스의 일부로서 그 위치, 동적 및 속성에 관하여)를 송신한다. V2V 페이로드(payload)는 서로 다른 내용을 수용하기 위해 융통성이 있어야 하며, 정보는 MNO에 의해 제공된 구성에 따라 주기적으로 송신될 수 있다. V2V는 주로 방송 기반이다. V2V는 서로 다른 UE 간에 V2V 관련 어플리케이션 정보를 직접 교환하는 것을 포함하고, 및/또는 V2V의 제한된 직접 통신 범위로 인해, V2V는 서로 다른 UE 간에 V2V 관련 어플리케이션 정보를 V2X 서비스를 지원하는 기반 구조(예를 들어, RSU, 어플리케이션 서버 등)를 통해 교환하는 것을 포함한다.
V2I에서, V2I 어플리케이션을 지원하는 UE는 어플리케이션 계층 정보를 RSU로 송신한다. RSU는 어플리케이션 계층 정보를 UE 그룹 또는 V2I 어플리케이션을 지원하는 UE로 송신한다.
V2P에서, E-UTRAN은 허용, 인가 및 근접성 기준이 충족될 때 서로 근접한 UE가 E-UTRAN을 사용하여 V2P 관련 정보를 교환하는 것을 허용한다. 근접 기준은 MNO에 의해 구성될 수 있다. 그러나, V2P 서비스를 지원하는 UE는 V2X 서비스를 지원하는 E-UTRAN에 의해 서비스되지 않을 때에도 이러한 정보를 교환할 수 있다. V2P 어플리케이션을 지원하는 UE는 어플리케이션 계층 정보를 송신한다. 이러한 정보는 V2X 서비스를 지원하는 차량 UE(예를 들어, 보행자에게 경고) 및/또는 V2X 서비스를 지원하는 보행자 UE(예를 들어, 차량에 경고)에 의해 방송될 수 있다. V2P는 서로 다른 UE 간(하나는 차량, 또 하나는 보행자)에 V2V 관련 어플리케이션 정보를 직접 교환하는 것을 포함하고, 및/또는 V2P의 제한된 직접 통신 범위로 인해, V2P는 서로 다른 UE 간에 V2P 관련 어플리케이션 정보를 V2X 서비스를 지원하는 기반 구조(예를 들어, RSU, 어플리케이션 서버 등)를 통해 교환하는 것을 포함한다.
이하에서는 V2X 통신을 위한 SDD(Space Division Duplex)를 설명한다.
본 명세서에서 고려하는 공간 분할 통신(SDD)은 단말의 각 안테나를 공간적으로 분할(space division)하여 각 안테나의 통신 링크를 독립적으로 운영하는 기법이다. 안테나 별로 통신 링크를 독립적으로 운영하기 위해서는 단말이 보유한 안테나 간의 자기 간섭이 제거되어야 하고 통신 링크에 포함된 단말 간의 간섭 또한 감소되어야 한다.
단말이 보유한 안테나 간의 자기 간섭을 제거하기 위한 기법으로는 아날로그 및 디지털 자기 간섭 제거 기법을 적용하거나 안테나 간의 거리를 확보하여 자기 간섭을 감소시키는 기법이 있다. 전자보다는 후자가 낮은 복잡도를 가지므로 실제 시스템에 적용하기 용이하다. 후자의 기법은 기존의 통신 단말보다 크기가 큰 차량 단말에서 안테나간의 거리를 확보하여 적용할 수 있다. 단말간의 간섭을 감소 시키기 위한 기법에는 기존 셀룰러 통신 시스템의 셀 간 간섭 감소 기법을 적용할 수 있다. 현재 6GHz 이상의 고주파를 갖는 셀룰러 통신에서는 통신 거리 확보를 위해 빔 폭이 작게 형성되므로 인접 셀의 빔이 겹쳐서 간섭이 발생할 확률은 낮은 것으로 간주되고 있다. 또한, 신호의 직진성으로 인해 신호가 사물에 의해서 블록이 될 확률이 크다. 차량은 표면이 철로 되어 있고 크기가 크기 때문에 인접 단말의 고주파 신호를 블록할 확률이 크다.
상기의 특성으로 인해 공간 분할 통신은 분산 안테나를 갖는 차량간 고주파 통신에서 적용하기 용이하다. 공간 분할 통신을 적용하면 안테나의 링크들이 서로 고립(isolation)되어 있으므로, 각 통신 링크의 송수신 시점을 서로 다르게 할당하고 각 통신링크에서 주파수 자원을 재사용하는 것이 가능하다. 도 6은 공간 분할 통신을 적용한 일례이다.
도 6은 분산 안테나가 적용되는 차량에서 SDD를 적용하는 일례를 나타낸다.
도 6에서 링크 1과 링크 2는 서로 다른 장치(단말 또는 기지국)와 연결된 통신 링크이다. 각 통신 링크의 상황에 따라서 Tx자원과 Rx자원의 양을 변경할 수 있고, Tx 시점과 Rx 시점을 변경할 수 있다. 상기 그림에서 Radio Unit (RU)은 다수 개의 안테나가 모인 안테나 모듈로서 단말이 4개의 RU를 분산하여 보유한 경우이다. 4개의 RU중 2개의 RU는 링크 1을 형성하기 위해 사용하였고 나머지 2개는 링크 2를 형성하기 위해 사용하였다.
SDD를 다수의 단말에 적용하면 그렇지 않은 경우보다 목표 시간 내에 보다 많은 자원을 이용하여 보다 많은 횟수의 송신을 수행할 수 있는 장점이 있다. 도 7 및 도 8은 SDD를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우를 비교한 일례이다.
도 7은 SDD가 적용되지 않는 차량간 통신의 일례를 나타낸다. 도 8은 SDD가 적용되는 차량간 통신의 일례를 나타낸다.
도 7과 같이 SDD를 적용하지 않은 경우 단말은 서로 다른 단말에게 다중화 방식으로 신호를 동시에 송신한다. 만약 세 개의 단말이 도 7과 같이 각각의 인접 단말과 통신 링크를 형성하고자 하는 경우 각 단말은 1개의 송신 자원과 2개의 수신 자원을 할당 받아야 한다.
도 8과 같이 SDD를 적용한다면 단말은 각 통신 링크 별로 1개의 송신 자원과 1개의 수신 자원을 형성하면 되므로 단위 시간에 보다 많은 횟수의 신호 송신을 수행할 수 있다. SDD를 적용하는 경우 단말은 동시에 신호를 송신하는 인접 단말과 주파수 자원을 나눠서 할당 받아야 한다. 만약 SDD를 적용한다면 각 단말의 송신 신호가 공간 적으로 분할되어 있으므로 동일한 주파수 자원을 사용할 수 있으므로, 각 통신 링크가 사용하는 주파수 자원이 증가한다.
앞선 장점 이외에도 공간 분할을 위해 각 통신 링크의 수신 단말이 좁은 수신 빔을 사용하여 신호를 수신하므로 전파 방해(Jamming)의 영향을 받을 확률이 낮아진다. 또한, 인접 차량이 신호를 블록할 확률이 높으므로 멀리서 전파 방해를 하기는 어렵다. 추가 장점으로는 통신 그룹 간 자원과 통신 그룹 내 자원이 서로 직교하는 자원이 되도록 기지국이 관리할 필요가 없으므로 기지국의 자원 관리 복잡도가 감소하는 장점이 있다. TR 22.886에서 1 마일당 15840대의 차량이 존재하는 시나리오가 포함되었는데, 이 경우 기지국이 차량간의 통신 링크를 각각 관리하기에는 기지국의 복잡도가 지나치게 증가하게 된다. SDD가 적용되면 통신 링크에 포함된 단말끼리 송신 시점과 수신 시점만 결정하면 되므로 기지국 복잡도가 감소하는 장점이 있다.
이하에서는, 자율 주행차를 위한 V2X 사용 시나리오(use case)를 설명한다.
<시나리오 1: 추월 동작 시나리오>
도 9는 자율 주행차를 위한 V2X 통신에서 자동 추월 동작 시나리오를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 자동 차량(1)이 다른 차량(2)를 추월하려고 시도한다. 이러한 시도 중에 예기치 않은 변경이나 예측된 궤도 이탈이 발생할 수 있다. 이는 근처 차량의 행동 변화 또는 도로상의 동물 및 기타 물체의 출현으로 발생할 수 있다.　
추월 동작은 일정한 그래뉼리티(granularity)로 계획되고 주변 차량에 의해 동의된다. 추월 동작의 정확도는 궤적의 그래뉼리티(즉, 개별 그리드(grid) 요소의 크기)에 의존한다. 예상치 못한 도로 상황이 발생하면 충돌을 피하기 위해 새로운 공동 솔루션을 신속하게 협상해야 한다. 차량이 궤적의 다음 그리드 요소를 입력하기 전에 이 동작을 완료해야 한다.
본 시나리오는 각 차선의 폭이 3.5m이고 궤적 정확도가 0.3m인 도로를 가정한다. 또한 도로상의 차량이 30m/s (108km/h)의 속도로 움직인다고 가정한다. 이 경우, 각 차량은 10ms마다 그리드 요소를 통과한다.
예기치 않은 도로 상황이 발생하면 사고를 피하기 위해 새로운 계획을 수립해야 한다. 도로 궤도에 관한 통합 합의서에는 최소한 3 가지 유형의 메시지가 필요하다. 이는, 각 관련 차량에서 제공되는 일련의 궤적, 모든 옵션에 대한 평가 및 확인 메시지이다. 각 통신 단계는 3.3ms 이내에 완료되어야 하며 각 단계의 계산 요구 사항은 무시된다.
<시나리오 2: 협력적 인식 시나리오>
자율 주행 시스템은 자체 센서를 통해 얻은 환경 정보를 기반으로 한다. 그러나 실제로는 대형 트럭이나 버스가 시야를 가로막고 있기 때문에 차량은 도로와 주변 환경을 완벽하게 파악할 수 없다. 이외에도 자율 주행 차량은 서로간에 지역 인식 정보를 교환 할뿐만 아니라 다양한 센서 및 카메라를 통해 주변 환경의 다양한 기능을 감지 할 수 있어야 한다.
협조 능동 안전 시스템은 위험한 상황을 운전자에게 경고하고 운전자가 사고를 피할 수 없는 경우 자동 제동 또는 조향을 통해 개입 할 수 있다. 플래툰 (도로 기차) 및 고도로 자동화 된 주행과 같은 협력 운전 애플리케이션은 이동 시간, 연료 소비 및 CO2 배출량을 줄이고 도로 안전 및 교통 효율을 높일 수 있다. 또한, 차량 간 또는 차량과 인프라 사이의 협력이 요구 될 뿐만 아니라, 차량과 취약한 도로 사용자 사이의 협력, 예를 들면. 보행자와 자전거 타는 사람은 스마트 폰과 태블릿과 같은 모바일 장치를 통해 교통 안전을 향상시키는 데 중요한 핵심 요소가 된다. C-ITS 시스템은 시기 적절하고 신뢰할 수 있는 정보 교환에 의존한다. 대부분의 응용 프로그램에는 특히 높은 이동성과 대용량 메시지 크기를 고려할 때, 일반적으로 실시간 요구 사항과 안정성 및 가용성에 대한 엄격한 요구 사항이 있다.
또한, 트래픽 시나리오는 자동 추월 동작과 같은 복잡한 주행 상황에서 전방 차량은 필요에 따라 후방 차량에 실시간 비디오 데이터를 제공 할 수 있다. 상용 비디오 인코더의 일반적인 값은 100ms이다. 따라서 비디오는 인코딩 및 디코딩 지연을 방지하고 실시간으로 구동 목적으로 사용하기 위해 원시 형식으로 송신되는 것으로 가정한다. 카메라 능력은 미래의 자율 주행 작업에 적합한 특징 추출에 충분해야 한다. 해상도가 1280*720 픽셀이고 리프레쉬 상태가 30fps인 그레이 스케일(gray-scale) 비디오를 가정 할 때 데이터 속도는 220Mbps이다.
또한, 트래픽 시나리오는 모든 V2X 송신에 대해 약 1600 byte의 메시지 크기에 대해 5 ms 미만의 종단 간 대기 시간 요구 사항을 보장해야 한다. 데이터는 이벤트 구동 형 또는 주기적으로 약 10 Hz의 속도로 송신된다. 고속도로에서는 500 km/h까지의 상대 속도가 가능하다. 주기적인 브로드 캐스트 트래픽은 지역 환경 인식으로 인한 탐지 된 물체와 관련된 정보 및 실제 차량과 관련된 정보를 송신하기 위해 반복적으로 1-50Hz의 반복 속도로 이루어진 1600 바이트를 구성한다.
<시나리오 3: 선도 차량(leading vehicle)이 있는/없는 플래투닝(platooning) 시나리오>
사용 사례 3-1(선도 차량이 있는 플래툰): 속도와 조향의 자동 제어가 가능한 소대에 적절하게 배치 된 차량이 연료 소비를 줄이고 안전성을 높이며 도로 혼잡을 개선하고 운전자의 편리성을 증가시킨다. 플래툰으로부터 진정한 혜택을 얻으려면 플래툰의 각 차량에는 가속, 파괴, 궤도 변경 등과 같은 플래툰의 공통 매개 변수 변경에 대한 실시간 정보를 교환하기 위한 특정 통신 기술이 갖추어져 있어야 한다. 또한 차량은 도로 혼잡 및 최적의 연료 소비를 개선하기 위해 가능한 한 가까운 거리에서 서로를 따라야 하지만, 다른 한편으로는 좁은 간격으로 인해 충돌 위험이 높아지며 매우 엄격한 대기 시간 및 신뢰성 제약이 필요하다.
사용 사례 3-2(선도 차량이 없는 플래툰): 다중 차선 콘보이(convoy) 용의 경우 선도 차량, 중앙 집중식 컨트롤러 또는 감독자가 존재하지 않는다. 대신, 차량 제어는 측면 및 종 방향 모두에서 콘보이의 모든 멤버에게 분산된다(도 9 참조). 이 접근법의 결과는 제동 차량과 같은 차량 교란이 콘보이의 모든 구성원에게 더 크거나 적게 영향을 미치므로 안정적인 형성을 초래한다는 것이다.
도 10은 자율 주행차를 위한 V2X 통신에서 플래툰 시나리오를 나타낸다.
시나리오 3-1 (제동): 차량 부하, 도로 특성 및 브레이크 시스템의 차이를 보완하기 위해 소대에 참여한 각 차량에 고급 브레이크 제어가 있다고 가정한다. 브레이크 제어기는 결함이 주어진 분산의 부가적인 가우시안 잡음(Gaussian noise)에 의해 모델링 되도록 불완전하다. 사고의 확률은 브레이크 컨트롤러의 분산이 10-4 일 때 약 10-6이고, 플래툰의 차량은 23m/s의 속도로 움직이며 차량 간의 거리는 4.5m이고 패킷은 첫 번째 송신시에 성공적으로 전달된다. 따라서, 매우 낮은 패킷 에러율 (예를 들어, 10-6 미만)이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
시나리오 3-2 (협동 인식을 위한 플래툰의 공통 매개 변수 + 비디오 데이터): 플래툰의 선도 차량은 운송 회사 1을 통해 다음 차량에 플래툰의 공통 매개 변수를 송신한다. 또한 비디오 데이터는 캐리어 2를 통해 다중 홉 방식으로 후방 차량에 플래툰의 공통 파라미터의 유무와 함께 전달된다. 일반적으로 캐리어 2는 캐리어 1보다 훨씬 높은 주파수를 가진다. 예를 들어, DSRC와 LTE V2V는 캐리어 1과 mmWave와 VLC(Visual Light Communication)로 사용될 수 있다. 캐리어 1은 짧은 지연 시간 내에 소대의 마지막 차량에 소대의 공통 매개 변수를 전달할 수 있도록 캐리어 2보다 전파 손실이 적다. 그러나 반송파 1은 전파 방해 전파 공격에 취약하며 반송파 1의 영역 별 스펙트럼 효율 및 데이터 속도는 반송파 2보다 낮다.
시나리오 3-3 (선도 차량이 없는 플래툰: 콘보이) : 소형 차량 간 거리를 유지하기 위해 콘보이 멤버는 콘보이 차량의 최신 차량 품질 데이터를 고주파로 교환해야 한다 . 콘보이 제어 알고리즘은 모든 콘보이 회원의 정보 대신에 이웃 차량의 차량 동역학 정보만 필요로 한다. 이와 같이, 알고리즘은 대형 콘보이 장치로 잘 확장되고 차량이 콘보이에 가입하거나 콘보이를 떠날 때 쉽게 원하는 형태로 수렴한다.
시나리오 3-4: 시나리오 2 외에도 I2V 링크 또는 V2I2V 링크를 사용하여 확인된 정보를 소대의 차량에 전달할 수 있다. 인프라는 센서 및 차량에서 정보를 수집하여 서버에 전달한다. 서버는 허약하고 조작된 정보를 걸러낸다. 예를 들어, 서버는 차량에서 수집한 정보를 블랙리스트에 드랍(drop)할 수 있습니다. 서버는 필터링된 정보를 인프라로 송신하고 인프라는 필터링된 정보를 플래툰의 차량으로 전달한다.
다만, 상기 시나리오에 따르면 신호 블락(block)의 가능성이 있다. 시나리오 3에 서술되어 있는 플래툰 또는 콘보이와 같은 서비스에서는 차량간 통신의 신뢰도와 저지연이 매우 중요하다. 그러나 해당 서비스에서는 브레이크 제어장치의 불안정성과 통신의 지연 시간 등으로 인해 차량간 거리가 최소 4.5m이상, 통상적으로 6~8m정도의 차량간격이 설정될 것으로 예상되고 있다. 차량간격이 벌어지게 되면 플래툰에 속하지 않은 임의의 차량이 추월하고자 플래툰 그룹 사이에 끼어들 수 있으며, 이 경우 끼어든 차량으로 인해 프래툰 그룹 간 통신의 신뢰도가 저하될 수 있다. 용어를 정리하면, 플래툰은 단일 차선에서 주행되는 차량 그룹에 대응하고 반드시 자율 주행을 할 필요는 없다. 콘보이는 여러 차선에서 주행되는 차량 그룹에 대응하고 차량이 자율 주행을 하는 경우 사용된다.
또한, LTE 시스템에서 V2X 통신은 한계가 있다. 상기 시나리오에서는 차량이 플래툰의 임의의 구간에서 끼어들 수 있으므로, 신호를 블락당하는 단말은 통신 그룹 내 임의의 단말일 수 있다. 그러므로 상기 문제를 해결하기 위해서는 임의의 단말이 송신한 신호를 그룹 내 임의의 단말이 중계할 수 있어야 한다. 현재 진행 중인 3GPP의 V2X 스터디 아이템에서는 차량 간 주기적인 신호 브로드캐스팅 위주로 스터디가 이루어 지고 있으며, 해당 결과를 단순하게 적용해서는 상기 시나리오에 대한 문제를 해결하지 못한다.
또한, 5G V2X의 요구 사항으로 저지연 고신뢰 통신이 제안되고 있다. 일례로 3GPP TR22.886에 따르면 집단 인식(collective perception)의 경우에는 200m의 범위 안의 차량에게 3ms안에 99.999%의 신뢰도로 데이터를 송신하는 것이 필요하고, 긴급 궤적(emergence trajectory)의 경우에는 3ms안에 99.999%의 신뢰도로 500m안의 차량에게 데이터를 송신하는 것이 요구되었다.
500m의 범위 안의 차량에게 상기 정보를 송신할 때, 차량이 신호를 블락할 수 있는 확률이 존재한다. 그러므로 차량간 다중 홉 통신을 이용해 신호를 멀리까지 전달하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나 다중 홉 통신은 홉 수가 늘어남에 따라 지연이 증가하게 된다. 이는 3ms안에 신호를 전달하는 것을 어렵게 한다. 그러므로 홉 수가 늘어나더라도 지연의 증가를 최소화 할 수 있는 기법이 필요하다.
따라서, 상기 문제점과 필요성을 해결할 수 있는 V2X 통신을 위한 중계 신호를 송신하는 방법을 이하에서 설명한다.
도 11은 V2X 통신을 하는 차량 내 RU와 베이스밴드 프로세서의 배치의 일례를 나타낸다.
본 명세서에서 RU(Radio Unit)는 하나 또는 다수 개의 물리 안테나로 구성될 수 있고, 하나의 RU는 하나 또는 다수 개의 안테나 포트를 가질 수 있다. RU는 단순히 RF모듈의 기능만 보유할 수 있다. RU가 단순히 RF모듈의 기능만 보유한 경우 RU는 안테나 패널과 동일하다. 이에 더하여 RU가 하나의 안테나 포트만 가지고 있다면 단일 RU는 단일 안테나 포트와 동일하다. RU는 RF모듈의 기능뿐만 아니라 L1기능의 일부 또는 전부가 포함되거나 L2/L3기능의 일부까지 포함될 수도 있다.
본 명세서에서 단말은 기존의 휴대전화, 스마트폰 이외에도 통신 모뎀이 설치된 차량도 포함한다. 도 11을 참조하면, 단말은 다수 개의 RU(RU 1, RU 2, RU 3, RU 4,...)를 가질 수 있다. 또한, 다수 개의 RU와 베이스밴드 프로세서가 연결되어 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서 서브프레임은 물리 계층의 시간 단위로서 시간 구간, 송신 시간 구간, 슬롯, TU(Transmission Unit) 등으로 대체될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 서술하는 RSU(road side unit)는 단말 형태의 RSU이거나 기지국 형태의 RSU일 수 있다.
일례로, n개의 차량이 하나의 플래툰 그룹을 이루고 있을 때, n개의 차량과 인접한 기지국을 묶어서 하나의 통신 그룹을 형성할 수 있다 (여기서 n은 자연수이다). 다른 예로, 셀 내 모든 차량과 셀의 기지국이 하나의 통신 그룹을 형성할 수도 있다. 또한, 하나의 단말은 서로 다른 통신 그룹에 동시에 속할 수 있다.
본 명세서에서 서술하는 공간 분할 통신(space division duplex communication)은 단말 1의 RU 1과 RU 2가 동시에 신호를 송수신하는 것뿐만 아니라, RU 1이 송신하는 동안 RU 2가 신호를 수신하거나 RU 2가 신호를 송신하는 동안 RU1이 신호를 수신하는 동작이 가능한 통신을 의미한다. 이를 위해서 RU 1과 RU 2는 별도의 TXRXU(transmission and reception unit)로 고려될 수 있다.
본 명세서는 단말 간 통신을 스케줄링하는 주체를 기지국으로 서술하였으나, 기지국은 RSU 또는 단말 형태 RSU 또는 단말간 통신을 관장하는 클러스터 헤드 단말 등으로 대체될 수 있다.
본 명세서는 단말이 빔 그룹을 설정할 수 있는 경우를 가정한다. 본 명세서에서 빔 그룹은 단말이 송신 또는 수신을 독립적으로 수행할 수 있는 단위를 의미한다. 즉, 서로 다른 빔 그룹은 별도의 TXRXU를 보유하고 있다. 만약 서로 다른 빔 그룹에 포함된 TXRXU간 자기 간섭이 특정 값 이하이거나 자기 간섭 제거기를 이용해 특정 값 이하로 낮출 수 있다면, 단말은 빔 그룹 1에서 신호를 수신하면서 빔 그룹 2에서 신호를 송신하는 것이 가능하다. 또한, 빔 그룹은 Tx 빔 그룹과 Rx빔 그룹이 동일하게 설정되거나 다르게 설정될 수 있다.
빔 그룹은 TXRXU에 일대일로 대응이 되거나 일대다로 대응될 수 있다. 즉, 단말이 N개의 TXRXU(transmission and reception unit)를 가진 경우 단말은 N개 이하의 빔 그룹을 형성할 수 있다. 또한, 빔 그룹은 한 개 이상의 아날로그 빔으로 구성될 수 있다. 일례로, 단말이 N개의 TXRXU를 가지고 있고, 각 TXRXU에 아날로그 빔 포밍이 적용되지 않는다면, 단말은 N개의 빔 그룹을 갖고 각 빔 그룹은 하나의 빔으로 구성될 수 있다. 이 경우 빔 그룹은 TXRXU와 동일하다. 다른 일례로, 단말이 N개의 TXRXU를 가지고 있고, 각 TXRXU에 아날로그 빔 포밍이 적용된다면, 단말은 N개의 빔 그룹을 갖고 각 빔 그룹은 다수 개의 빔으로 구성될 수 있다.
도 12 및 도 13은 각 RU가 별도의 TXRXU를 가지고 있는 경우에 빔 그룹을 형성한 일례이다. 도 12 및 도 13에서 부채꼴은 단일 빔을 의미하고 하나의 빔 그룹이 4개의 빔으로 구성된 경우를 의미한다.
도 12는 V2X 통신을 위한 빔 그룹을 형성하는 일례를 나타낸다.
도 12의 상단에는 단말 1이 4개의 빔 그룹을 가지고 있고, 4개의 TXRXU는 차량의 앞, 뒤, 양 옆에 위치하고 있다. 도 12의 하단에는 단말 1이 2개의 빔 그룹을 가지고 있고, 4개의 TXRXU는 차량의 앞, 뒤에만 위치하고 있다.
도 13은 V2X 통신을 위한 빔 그룹을 형성하는 다른 예를 나타낸다.
도 13의 상단에는 단말 1이 2개의 빔 그룹을 가지고 있고, 2개의 TXRXU는 차량의 양 옆에만 위치하고 있다. 도 13의 하단에는 단말 1이 4개의 빔 그룹을 가지고 있고, 4개의 TXRXU는 차량의 앞, 뒤의 모서리 부분에 위치하고 있다.
이하, 본 명세서는 다수 개의 RU(Radio Unit)를 보유한 단말이 특정 RU에서는 신호를 수신하면서 다른 RU에서는 신호를 송신하기 위한 간섭 측정 절차와 이와 관련된 시그널링을 제안하는 것을 목적으로 한다. 특히, RU간 간섭이 존재하고 이를 제거할 수 있는 아날로그 간섭 제거기가 RU에 존재하는 경우를 고려한다.
도 14는 다수의 RU를 보유한 차량 간에 다수의 통신 연결을 설정하는 일례를 나타낸다.
앞서 기술한 플래툰, 콘보이, 협력적 조종 지원(Cooperative maneuver assistance) 등의 서비스를 제공하기 위해서 차량은 도 14와 같이 자신의 전후 좌우 차량들과 통신 연결이 설정되는 것이 필요하다. 그러므로 해당 서비스를 제공받은 차량은 다수개의 V2V링크를 형성하게 된다. 또한, 시나리오 3에 서술되어 있는 플래툰 또는 콘보이와 같은 서비스에서는 3ms정도의 지연시간을 만족하면서 높은 신뢰도를 달성하는 것이 중요하다.
현재 LTE V2V는 차량이 자신의 정보를 주위에 브로드캐스팅하는 것을 목적으로 개발되었고 유니캐스트를 위한 V2V연결 설정은 표준화 작업이 이루어지지 않았다. 이에 더하여, 브로드캐스팅에서는 신호가 전방향으로 송신되는 것이 중요하므로 차량이 전방향성 안테나(omni-antenna) 특성을 갖는 단일 RU를 보유하는 것을 가정하고 기술이 개발되었으나, 추후 지향성을 갖는 다수 개의 RU를 보유한 차량이 도입 될 것이 예상된다. 도 14와 같이 차량이 다수 개의 V2V 통신 연결을 설정하는 경우에는 다수 개의 RU를 보유한 차량이 통신 지연 및 용량에서 장점을 가질 것이 예상되므로, 다수 개의 RU를 보유한 차량이 다수 개의 통신 연결을 설정하기 위한 기술 개발이 필요하다. 이에 더하여, 도 14와 같이 다수 개의 RU를 보유한 차량이 특정 RU로는 신호를 수신하면서 특정 RU로는 신호를 송신하는 동작을 수행하게 되면 보다 짧은 시간에 신호를 송신할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에서 RU는 하나 또는 다수 개의 물리 안테나로 구성될 수 있고, 하나의 RU는 하나 또는 다수 개의 안테나 포트를 가질 수 있다. RU는 단순히 RF모듈의 기능만 보유하거나, L1기능의 일부 또는 전부가 포함될 수 있다. 또한, L2/L3기능의 일부까지 포함될 수도 있다. 만약 RU가 하나의 안테나 포트를 갖고 RF모듈의 기능만 보유하면 단일 RU는 단일 안테나 포트와 동일하다. 그러므로 본 발명의 RU는 안테나 포트 그룹 또는 안테나 포트 또는 안테나 모듈로 치환 가능하다.
본 명세서에서 단말은 기존의 휴대전화, 스마트폰 이외에도 통신 모뎀이 설치된 차량도 포함하며, 단말은 다수 개의 RU를 가질 수 있다. 본 명세서에서 서브프레임은 물리 계층의 시간 단위로서 시간 구간, 전송 시간 구간, 슬롯, TU(Transmission Unit) 등으로 대체될 수 있다.
본 명세서에서 서술하는 공간 분할 이중 통신(space division duplex communication)은 단말의 RU1과 RU2가 동시에 신호를 송수신하는 것뿐만 아니라, RU1이 송신하는 동안 RU2가 신호를 수신하거나 RU2가 신호를 송신하는 동안 RU1이 신호를 수신하는 동작이 가능한 통신을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 서술하는 RSU(road side unit)는 단말 형태의 RSU이거나 기지국 형태의 RSU일 수 있다.
본 발명에서 서술하는 공간 분할 이중 통신(space division duplex communication)은 단말의 RU1과 RU2가 동시에 신호를 송수신하는 것뿐만 아니라, RU1이 송신하는 동안 RU2가 신호를 수신하거나 RU2가 신호를 송신하는 동안 RU1이 신호를 수신하는 동작이 가능한 통신을 의미한다. 이를 위해서 RU1과 RU2는 별도의 TXRXU(transmission and reception unit)으로 고려될 수 있다.
본 명세서에서는 한 단말이 다수의 RU를 갖고, 각 RU는 동일 단말 내 다른 RU의 간섭을 제거할 수 있는 아날로그 간섭 제거 기능이 존재한다고 가정한다. 간섭 정보 1과 2는 동일 단말에 포함된 서로 다른 RU 사이의 간섭 정보인데, 간섭 정보 1은 아날로그 간섭 제거 후의 잔여 간섭(residual interference)이고 간섭 정보 2는 아날로그 간섭 제거 이전의 간섭 정보이다.
일례로, 단말은 RU간의 간섭을 측정하여 간섭 정보 1과 간섭 정보 2를 얻는다. 단말1이 RU1과 RU2를 가지고 있을 때, 단말1의 RU1이 측정한 RU2의 간섭 정보 1이 임계값 1보다 작으면 RU1이 신호를 수신할 때 RU2가 송신하는 것(공간 분할 이중 통신)이 가능한 것으로 판단한다. 또한, 단말1의 RU1이 측정한 RU2의 간섭 정보 2가 임계값 2보다 작으면 RU1이 RU2의 간섭을 주기적으로 측정하지 않으며, 임계값보다 크면 공간 분할 이중 통신을 수행하는 동안에는 RU1이 RU2의 간섭을 주기적으로 측정한다.
간섭 정보 1은 아날로그 간섭 제거를 수행한 이후의 RU간 간섭의 크기를 의미하므로 간섭 정보1의 값이 디지털 간섭 제거(digital interference cancellation)로 제거가 가능하거나 또는 잡음(noise)으로 처리할 수 있는 수준이어야 공간 분할 이중 통신의 구현이 가능하다. 간섭 정보 2는 아날로그 간섭 제거를 수행하기 이전의 간섭의 크기로 해당 값을 통해서 RU간 간섭 측정의 필요성을 판단할 수 있다. 일례로, 간섭 정보 2의 크기가 작아서 RU간 간섭을 잡음으로 처리할 수 있는 수준이라면 RU간 간섭측정을 주기적으로 수행할 필요가 없다. 그러나 간섭 정보 2의 크기가 크지만 간섭 정보1의 크기가 작은 경우에는 아날로그 간섭 제거가 정확히 이루어 지는 것이 중요하고 이를 위해서는 주기적인 RU간 간섭 측정이 중요하다. 그러므로 이 경우에는 공간 분할 이중 통신을 동작시키기 위해서는 주기적인 간섭 측정이 필요하다.
도 11은 차량이 다수의 RU를 보유한 일례이다. 도 11을 참조하면, 차량의 RU1과 RU3 그리고 RU2와 RU4는 서로 간에 미치는 간섭이 적을 것이므로 간섭 정보2의 크기가 작을 것으로 예상된다. 이와 반대로 RU1과 RU2, RU1과 RU4, RU3와 RU2, RU3와 RU4간에는 간섭의 크기가 클 수 있으므로 주기적인 RU간 간섭 측정이 필요할 수 있다.
단말은 RU쌍(RU-pair) 별로 간섭 정보 1과 간섭 정보2를 생성한다.
채널 상호성(Channel reciprocity) 특징으로 인해 RU1이 RU2에 미치는 간섭이 크면 RU2가 RU1에 미치는 간섭도 클 것으로 예상할 수 있다. 또한, RU1이 아날로그 간섭 제거를 이용해 RU2의 간섭을 효율적으로 제거해서 낮은 크기의 간섭 정보1을 얻었다면 RU2의 간섭 정보1도 낮을 것으로 예상할 수 있다. 그러므로 간섭 정보1과 2를 생성할 때 RU쌍 별로 생성하는 것이 가능하다. 본 실시예를 이용하면 N개의 RU에 대해 총 N(N-1)/2개의 RU쌍에 대해서 간섭정보1과 2를 송신하면 된다. 만약, 채널 상호성 특징을 이용하지 않으면 각 RU가 간섭 정보를 모두 보내야 하므로 총 N(N-1)개의 간섭정보 1과 2가 기지국에 전송되어야 한다.
실제 아날로그 간섭 제거를 수행하기 위해서는 정밀한 RU간 채널 추정이 필요하므로, 아날로그 간섭 제거를 위한 채널 추정은 RU별로 따로 동작하는 것이 필요할 수 있다. 그러나 공간 분할 이중 통신의 가능 여부와 주기적인 RU간 간섭 측정을 판단하는 것은 채널의 작은 스케일링 파라미터(small scaling parameter)의 영향이 적으므로 RU쌍 별로 생성할 수 있다.
단말은 RU쌍의 간섭 정보1과 2를 생성하기 위해서 RU1이 RU2의 간섭을 측정하고 RU2가 RU1의 간섭을 측정한다. 이후 RU1이 측정한 간섭 정보와 RU2가 측정한 간섭 정보의 (1) 평균 값을 이용하여 RU쌍의 간섭 정보 1과 2를 생성하거나 (2) 간섭 정보1과 2의 최대값을 이용하여 RU쌍의 간섭 정보 1과 2를 생성한다.
상기 기술은 RU쌍의 정보를 정확하게 생성해서 공간 분할 이중 통신이 불가능한 경우를 가능하다고 판단하거나, 주기적인 간섭 측정이 필요한데 간섭 측정을 수행하지 않는 것을 방지하는 면에서 유리하다.
예를 들어, 단말은 RU쌍의 두 RU 중 한 RU만 간섭을 측정하여 RU쌍의 간섭 정보1과 2를 생성한다.
상기 실시예는 단말이 총 N개의 RU를 보유한 경우에 간섭 측정을 위한 자원을 총 N-1개만 할당하면 되는 장점이 있다. 일례로, 단말이 2개의 RU를 보유한 경우에는 RU1만 간섭 측정을 위한 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 송신하면 된다. 단말이 3개의 RU를 보내는 경우에는 RU1이 트레이닝 시퀀스를 송신할 때 RU2와 RU3는 이를 수신하고, RU2가 트레이닝 시퀀스를 송신할 때 RU3가 이를 수신하여 간섭 정보1과 2를 생성할 수 있다. 즉, 상기 실시예는 단말이 적은 수의 RU를 보유한 경우에 간섭 측정을 위한 자원을 감소시키는 용도로 활용이 가능하다.
다른 예로, 단말이 N개의 RU를 보유한 경우 N개의 RU쌍에 대해서는 RU 쌍 중 한 RU만을 이용하여 간섭 정보1과 2를 생성하고, 나머지 RU쌍에 대해서는 RU 쌍에서 RU를 모두 이용하여 간섭 정보 1과 2를 생성한다.
단말이 3개의 RU를 보내는 경우에는 RU1이 트레이닝 시퀀스를 송신할 때 RU2와 RU3는 이를 수신하고, RU2가 트레이닝 시퀀스를 송신할 때 RU1과 RU3가 이를 수신하여 간섭 정보1과 2를 생성할 수 있다. RU1-RU2쌍은 RU1과 RU2 모두 이용하여 간섭 정보 1과 2를 생성하고 RU1-RU3쌍과 RU2-RU3쌍은 RU 쌍 중 한 RU만을 이용하여 간섭 정보 1과 2를 생성한다. RU3가 트레이닝 시퀀스를 송신하지 않으므로 RU3와 묶이는 RU쌍은 RU 쌍 중 한 RU만을 이용하여 간섭 정보 1과 2를 생성하여야 한다.
또 다른 예로, 단말은 측정한 간섭 정보 1과 2를 기지국에 전송한다. 기지국은 단말로부터 수신한 간섭 정보1과 2를 바탕으로 RU간 공간 분할 이중 통신 가능 여부와 주기적인 RU간 간섭 측정의 필요성을 판단한다. 추후 단말이 추가 적인 통신 연결을 요청하면 기지국은 이를 이용하여 공간 분할 이중 통신의 가능 여부와 RU간 간섭의 주기적인 측정 필요성을 판단한다.
기지국이 임계값1과 임계값2를 가지고 있으며, 단말이 기지국에 송신한 간섭 정보1과 간섭 정보2를 바탕으로 공간 분할 이중 통신 가능 여부 및 주기적인 RU간 간섭 측정여부를 기지국이 판단한다. 이후 기지국은 이를 활용하여 해당 단말에게 스케줄링을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국에 간섭 정보1과 2를 전송해야 한다.
단말이 RU간 간섭을 측정하는 것은 (1) 기지국 또는 RSU의 요청에 의해서 시작하거나(도 15에서 도시), (2) 단말의 요청에 의해서 시작될 수 있다(도 16에서 도시).
단말이 간섭 정보1과 2를 송신하는 방법은 다음과 같다. (1) N개의 RU를 갖는 단말은 N(N-1)/2개의 RU쌍 별로 간섭 정보 1과 2를 기지국에 전송하거나, (2) 각 RU가 자신이 측정한 간섭 정보 1과 2를 총 N(N-1)개 기지국에 전송할 수 있다.
단말은 신규 통신 연결 설정 시 해당 연결에 사용 가능한 RU(radio unit)후보 들의 인덱스 정보를 기지국에 전달한다. 기지국은 간섭 정보1과 임계값1을 비교하여 공간 분할 이중 통신의 동작여부를 결정한다. 만약 기준간섭 정보 1이 임계값 1보다 작지만 간섭 정보 2가 임계값 2보다 큰 경우, 기지국은 단말에게 V2X연결에 사용되는 RU간의 간섭을 측정한 후 공간 분할 이중 통신을 활성화 시킨다. 또한, 공간 분할 이중 통신을 활성화한 뒤에도 주기적으로 RU간 간섭을 측정하게 한다.
도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국 또는 RSU가 RU간 간섭 측정을 요청한 경우 RU간 간섭을 측정하는 절차 흐름도를 나타낸다.
단계 S1510에서, 기지국 또는 RSU는 단말에게 RU간 간섭 측정을 요청하면서, 간섭 측정을 위한 자원을 할당한다.
단계 S1520에서, 단말은 RU간 간섭을 측정하여 간섭 정보1과 간섭 정보2를 기지국 또는 RSU에 송신한다.
단계 S1530에서, V2X 연결을 보유한 단말은 추가 연결 설정을 기지국 또는 RSU에 요청한다.
단계 S1540에서, 기지국 또는 RSU는 간섭 정보1과 2를 바탕으로 통신 링크 간 유연 이중 통신 가능 여부 및 주기적인 RU간 간섭 측정 여부를 지시하는 지시자를 단말에게 송신한다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 단말이 RU간 간섭 측정을 요청한 경우 RU간 간섭을 측정하는 절차 흐름도를 나타낸다.
단계 S1610에서, 단말 RU간 간섭 측정을 기지국에 요청한다.
단계 S1620에서, 기지국 또는 RSU가 RU간 간섭 측정을 위한 자원을 할당한다.
단계 S1630에서, 단말은 RU간 간섭을 측정하여, 간섭 정보1과 간섭 정보2를 기지국 또는 RSU에 송신한다.
단계 S1640에서, V2X 연결을 보유한 단말은 추가 연결 설정을 기지국 또는 RSU에 요청한다.
단계 S1650에서, 기지국 또는 RSU는 간섭 정보1과 2를 바탕으로 통신 링크 간 유연 이중 통신 가능 여부 및 주기적인 RU간 간섭 측정 여부를 지시하는 지시자를 단말에게 송신한다.
또 다른 예로, 기지국 또는 RSU가 단말에게 간섭 정보1과 간섭 정보2의 임계 값인 임계 값1과 2를 전송한다. 단말은 자신이 수신한 임계 값1과 간섭 정보 1을 비교하여 유연 전송 가능 여부를 판단하고, 임계 값2와 간섭 정보2를 비교하여 공간 분할 이중 통신을 위한 주기적인 RU간 간섭 측정의 필요성을 판단한다.
상기 실시예는 간섭 정보를 직접 송신하는 실시예에 대비하여 단말이 기지국에 전송하는 정보의 양이 줄어드는 장점이 있다. 일례로, N개의 RU를 가진 단말이 총 N(N-1)/2개의 RU쌍에 대한 정보를 전송하는 경우를 가정한다. 단말이 간섭 정보1과 2를 직접 기지국에 알려주는 경우에 간섭 정보 별로 p비트가 필요하다면 총 N(N-1)p개의 비트가 필요하다. 그러나 단말이 간섭 정보1과 2가 임계값을 넘는 지 여부만 알려주면 각 RU쌍 별로 1비트의 정보만 필요하므로, N(N-1)개의 비트만 이용해서 정보 전달이 가능하다.
또한, 상기 실시예를 이용하면 단말이 스스로 공간 분할 이중 통신 여부를 판단할 수 있으므로, 단말이 셀 커버리지 밖에 있는 경우에도 공간 분할 이중 통신을 적용할 수 있는 장점이 있다.
기지국 또는 RSU는 다음의 2가지 방법으로 임계값을 단말에게 전달할 수 있다. (1)시스템 정보로서 간섭 정보1과 2를 셀 내 브로드캐스팅하거나, (2) 기지국 또는 RSU는 임의의 단말에게만 해당되는 정보로서 간섭 정보1과 2를 RRC메시지 또는 L1/L2/L3메세지로 송신한다.
또한, 단말은 간섭 정보1의 임계값1의 초과여부와 간섭 정보2의 임계값2의 초과여부를 기지국에 전송한다. 기지국은 해당 정보를 바탕으로 단말의 공간 분할 이중 통신 동작 가능 여부와 RU간 주기적인 간섭 측정의 필요성을 파악한다. 도 17은 단말이 간섭 정보1과 2의 임계값1과 2의 초과여부만을 기지국에 전송하는 경우의 동작 흐름이다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 단말이 양자화된 간섭 정보 1과 2를 전송하는 절차 흐름도를 나타낸다.
단계 S1710에서, 기지국 또는 RSU는 임계값1과 2를 단말에게 전달한다.
단계 S1720에서, 기지국 또는 RSU는 단말에게 RU간 간섭 측정을 위한 자원을 할당한다. 자원 할당의 요청은 기지국 또는 RSU가 할 수도 있고 단말이 할 수도 있다.
단계 S1730에서, 단말은 RU간 간섭을 측정하여 간섭 정보1과 2를 얻고 해당 값이 각 임계값1과 2를 초과하는지 여부를 판단한다.
단계 S1740에서, 단말은 간섭 정보1이 임계값1을 초과하는지 여부와 간섭 정보2가 임계값2를 초과하는지 여부를 기지국 또는 RSU에 송신한다.
또 다른 예로, 시스템 정보로서 간섭 정보1과 간섭 정보2의 임계 값인 임계 값1과 2는 사전에 입력될 수 있다. 단말은 자신이 수신한 임계 값1과 간섭 정보1을 비교하여 유연 전송 가능 여부를 판단하고, 임계 값2와 간섭 정보2를 비교하여 공간 분할 이중 통신을 위한 주기적인 RU간 간섭 측정의 필요성을 판단한다.
이하, 본 명세서는 단말이 공간 분할 통신 수행 여부를 결정하기 위한 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한, 공간 분할 통신 수행 시 사용할 송신 안테나 및 수신 안테나를 결정하기 위한 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
향후 차량에는 분산안테나가 적용될 것으로 예상된다. 분산 안테나가 적용된 차량들은 차량의 셀프 쉐도잉(self-shadowing) 특성으로 인해서 안테나간 간섭이 매우 작을 수 있다. 그러므로 해당 특성을 이용해서 FDR(Full Duplex Radio) 동작을 적용하는 것이 가능하다. 즉, 차량의 일부 안테나에서는 신호를 수신하고 일부 안테나에서는 신호를 송신하는 동작을 수행할 수 있다.
도 18은 기지국과 단말간 통신에서 SDD 적용 시 송신 RU와 수신 RU를 선정하는 일례를 나타낸다. 도 19는 단말간 통신에서 SDD 적용 시 송신 RU와 수신 RU를 선정하는 일례를 나타낸다.
분산된 안테나에서 FDR을 수행하는 안테나 그룹은 송신단과 수신단의 상대적인 위치에 따라 변화할 수 있다. 일례로, 도 18과 같이 FDR 지원 기지국과 차량이 통신을 수행하는 경우에 기지국과 차량의 상대적인 위치에 따라서 송신 안테나와 수신 안테나가 다음과 같이 구분될 수 있다.
도 19는 단말간 통신에서 공간분할통신 적용 시 송신 안테나와 수신 안테나가 상황에 따라 변화하는 일례이다. 도 18과 도 19의 실시 예를 통해서 통신을 수행하는 장치간의 채널 특성에 따라서 공간분할을 이용한 FDR 적용 여부와 공간분할을 이용한 FDR 적용 시 송신 안테나와 수신 안테나를 정하는 것이 필요함을 알 수 있다. 본 명세서에서는 단말이 통신 모드와 통신 모드에서 이용할 송신 안테나 및 수신 안테나를 정하기 위한 주기적인 신호 전송 방법을 제안한다.
앞서 언급한 바와 같이 단말이 HDR(Half Duplex Radio) 모드와 FDR(Full Duplex Radio) 모드를 선택하기 위해서는 주기적인 채널 측정이 필요하다. 여기서 채널 측정은 기지국과 단말간의 채널 측정뿐만 아니라 단말 내 안테나 간의 자기 간섭 측정도 포함된다. 단말이 FDR 모드 적용 시 송신 안테나를 선정하기 위해서는 자기 간섭이 정확하게 측정이 되어야 하므로 채널 상호성을 이용하여 자기 간섭을 추정하기 보다는 직접 측정하는 것이 바람직하다. 즉, 안테나 1이 신호를 송신하고 안테나 2가 신호를 수신하는 경우의 자기 간섭과 안테나 2가 신호를 송신하고 안테나 1이 신호를 수신하는 경우의 자기 간섭을 별도로 측정하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서는 FDR을 지원하는 기지국을 가정한다. 일반적으로 기지국은 높은 곳에 위치하므로 기지국 안테나 간의 자기 간섭을 변화시키는 요인이 적다. 일례로, 안테나 주변에 이동체가 존재해서 자기 간섭을 반사시키기 때문에 자기 간섭의 크기가 변화될 수 있는데, 기지국 근처에는 이동체가 존재하는 경우가 드물다. 또한, 기지국에서는 송신 안테나와 수신 안테나를 물리적으로 고립(isolation)시키기 용이하다. 그러므로 본 명세서에서는 기지국간 자기 간섭은 주기적으로 측정할 필요가 없거나 긴 주기로 측정하는 경우를 가정한다.
일례로, 단말은 일부 RU에서 자기간섭 측정용 RS(Reference Signal)를 송신함과 동시에 일부 RU에서는 기지국 RS와 자기간섭 측정용 RS를 수신한다. 일례로, 기지국이 CSI-RS(Channel State Information-RS)를 전송할 때 단말의 일부 RU에서도 CSI-RS를 전송한다. 이때 기지국이 송신하는 CSI-RS와 단말이 송신하는 CSI-RS는 서로 직교하는 자원을 이용한다. 다른 일례로, 기지국이 CSI-RS를 송신할 때, 동일한 OFDM심볼에서 단말의 일부 RU에서도 SRS를 전송한다. 이때 기지국이 송신하는 CSI-RS와 단말이 송신하는 SRS는 서로 직교하는 자원을 이용한다.
단말의 한 RU가 상향링크로 신호를 전송할 때 다른 RU가 이를 수신함으로써 자기 간섭의 채널을 추정할 수 있다. 그러나 단말 SDD를 적용하고자 하는 RU가 상향링크로 신호를 전송하지 않는 경우가 존재하므로 기지국이 단말에게 자기 간섭 측정을 위한 참조 신호의 전송을 지시하는 것이 필요하다. 기지국이 단말에게 참조 신호의 전송을 요청하는 것으로는 SRS가 존재하므로 이를 활용하여 자기 간섭을 측정하는 것이 가능하다. 그러나 단말이 DL 채널 추정과 자기 간섭 채널의 추정을 모두 수행하고자 하는 경우 단말은 DL 서브프레임에서는 CSI-RS를 수신하고 UL 서브프레임에서는 SRS를 송신하게 된다. 그러므로 단말이 DL과 UL 채널 추정을 위해서는 많은 시간이 필요하게 된다. 본 명세서에서는 단말이 기지국이 송신한 CSI-RS를 수신하면서 동시에 자기 간섭을 측정할 수 있도록, 단말이 CSI-RS를 전송하는 것을 실시 예로서 제안한다. 또는, 기지국이 CSI-RS를 전송할 때 단말이 SRS를 전송하지만, 이때의 SRS가 CSI-RS와 직교하도록 설계된 것으로 표현될 수 있다.
이 때 일반적으로 채널 추정 단계는 단말이 기지국의 채널을 측정하는 단계(예를 들어, CSI-RS이용), 단말의 RU1이 신호를 송신하고 RU2가 신호를 수신하는 단계(예를 들어, SRS 이용), 마지막으로 단말의 RU2가 신호를 송신하고 RU1이 신호를 수신하는 단계(예를 들어. SRS 이용)로 구성될 수 있다. 만약 자기 간섭과 기지국이 송신한 신호의 크기 차이가 70~80dB정도 차이가 나는 경우에는 상기 기법을 적용하는 것이 바람직하다. 그러나 안테나가 분산되어 있고, 차량의 셀프 쉐도잉 특징으로 인해서 RU간 자기 간섭의 크기가 감소한 경우에는 자기 간섭과 기지국이 송신한 신호의 차이가 감소하게 된다. 그러므로 RU간 자기 간섭과 기지국이 송신한 신호를 동시에 측정하는 것이 가능해진다. 일례로, 크기가 400*650*320㎜인 리피터가 최소 20dB 자기 간섭 제거로 동작이 가능하다. 차량에서는 안테나간 거리가 더 멀어지므로 더 작은 자기 간섭이 존재할 것으로 예상할 수 있다.
도 20 내지 도 22는 상술한 실시예를 적용한 경우를 도시한 도면이다.
도 20은 단말과 기지국의 RU가 2개인 경우 자기 간섭 측정용 RS를 송신하고 기지국이 송신하는 RS를 수신하는 일례를 나타낸다.
도 20은 단말의 RU가 2개이고 기지국의 RU도 2개인 경우를 가정한다. 기지국이 송신하는 RU의 참조신호(RS 0, RS 1)와 단말이 송신하는 RU의 참조신호(RS 2)는 서로 직교하는 자원을 할당함으로써 단말이 기지국으로부터의 수신 신호와 자기 간섭 신호를 구분할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
도 21 및 도 22는 상기 실시예에서 Time 1의 동작과 Time 2의 동작을 수행하는 시점에 대한 도면이다.
도 21은 본 명세서의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법의 일례를 나타낸다. 도 22는 본 명세서의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 21의 Time 1과 2가 몇 개의 OFDM 심벌의 간격을 두고 수행되는 경우의 실시 예이고 도 22는 Time 1과 2가 연속해서 배치된 경우이다. 도 21은 도 22보다 정확한 채널 추정이 가능한 장점이 있다. 반면 도 22는 RS0와 RS1이 연달아 배치됨으로써 RS0와 RS1에 할당되는 자원을 감소시키는 장점이 있다(RS0과 RS1에 할당된 자원이 줄었다). 다만 22의 경우에는 단말의 RU가 CP길이 내에 Tx/Rx 스위칭을 수행할 수 있어야 한다.
상술한 기법을 적용하면 다음의 이득이 있다. 우선 자기 간섭을 포함한 채널 추정을 2번의 전송으로 완료할 수 있다. 또한, 단말이 자기 간섭 측정용 RS를 송신할 때는 수신 안테나의 수가 감소하므로 신호 수신 시 이득이 감소한다. 그러므로 단말이 자기 간섭 측정용 RS를 송신하는 자원에서는 RS를 많이 할당하고 데이터는 다른 곳에서 전송하는 것이 바람직하다. 일례로, 도 20의 실시 예에서는 자기 간섭 측정용 RS를 송신하는 경우에는 수신단의 안테나 이득이 3dB감소한다(안테나 하나가 자기 간섭 측정용 RS를 송신하는데 사용되기 때문이다). 그러므로 해당 자원에서 RS를 많이 전송하는 것이 바람직하다.
단말이 상기 실시예의 동작을 수행하도록 하기 위한 기지국 시그널링은 다음의 정보를 포함한다.
- 기지국의 RS 반복 전송횟수 N (n=1,2,…,N) 또는 기지국의 RS전송 주기
- n번째 전송에서 단말의 송신 RU 정보와 각 송신 RU에게 할당된 RS 정보
- n번째 전송에서 기지국 RS를 수신할 단말의 RU 정보 (예를 들어, RU인덱스 또는 수신 빔 인덱스 또는 안테나 인덱스)
또한, 기지국은 n번째 전송에서 특정 RU에게 송신을 하지 않을 것을 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있다. 일례로 상기 지시 정보는 송신 빔 인덱스, 또는 RU인덱스, 또는 안테나 포트, 또는 안테나 인덱스로 나타날 수 있다. 이때, 단말은 송신 금지 RU에서 자기 간섭 측정 여부를 임의로 판단할 수 있다.
상기 정보에서 n번째 전송에서 기지국 RS를 수신할 단말의 RU정보를 수신한 단말은 기지국이 지시한 RU들 모두에서 자기 간섭을 측정할 필요는 없으나, 기지국에 채널 정보를 업데이트할 때는 기지국이 지시한 RU에 대해서 채널 정보를 업데이트할 필요가 있다. 일례로, 기지국이 단말에게 RU1이 전송하는 신호를 RU2와 RU3가 측정해서 자기 간섭 정보를 업데이트하라고 요구할 수 있다. 이때 단말이 RU3를 다른 용도로 사용하고 있는 경우에는 단말은 RU2에서만 RU1의 간섭을 측정하고 RU3는 측정하지 않을 수 있다. 이후 기지국에 채널 정보를 업데이트 할 때 RU3의 자기 간섭 크기는 가장 큰 값으로 설정하여 기지국에 송신한다. 이를 수신한 기지국은 RU1과 RU3가 FDR 형태로 동작할 수 없음을 파악할 수 있다.
단말은 RU간 간섭의 긴주기 채널 정보와 하향링크 신호의 긴주기 채널 정보를 이용하여 자기 간섭 측정용 RS의 송신 전력(Spower)을 변경한다.
분산 안테나에서는 RU간 간섭 크기가 기존의 FDR보다 많이 감소하게 된다. 하지만 여전히 자기 간섭 신호의 크기가 하향링크 신호 크기보다 클 수 있다. 이 경우 자기 간섭 신호의 크기가 하향링크 수신에 맞춰진 수신단의 AGC(Automatic Gain Control) 범위를 벗어날 수 있다. 이를 방지하기 위해서 자기 간섭 신호의 전송 전력을 하향링크 평균 수신 신호크기에 맞춰서 조정하는 것이 필요하다. 일례로, 평균 하향링크 신호크기를 평균 자기 간섭 신호 크기로 나눠서 얻은 값에 비례해서 송신 전력을 조정할 수 있다. 만약 자기 간섭 신호의 평균 크기가 SNRself_interf이고 하향링크 신호의 평균 크기가 SNRBS이면, Spower = SNRBS /SNRself _ interf * Power와 같이 수식으로 표현할 수 있다. 여기서 평균 SNR값은 측정 단계에서 획득하거나 사전에 알고 있다고 가정한다.
후술할 내용은 상기 실시예를 이용할 때 자기 간섭 측정을 수행하는 송신 RU와 수신 RU 쌍의 숫자를 줄이기 위해서 단말이 기지국에 전송하는 신호를 서술한다.
일례로, 단말은 자기 간섭 측정용 RS를 동시에 전송하는 RU 그룹 정보와 해당 RU 그룹 내 간섭 크기 정보를 기지국에 전송한다. 여기서 RU 그룹 내 간섭 크기 정보는 해당 값이 임계값 이하인 경우에만 전송하도록 설계할 수도 있다.
다수 RU를 보유한 단말이 모든 RU간 자기 간섭을 측정하기 위해서는 많은 자원이 요구된다. 그러므로 주기적으로 자기 간섭을 측정하는 송신-수신 RU 쌍(Tx-Rx pair)을 사전에 지정하여 후보 군을 감소시킬 필요가 있다. 또한, 각 RU에서 빔 스캐닝이 적용된다면 이러한 문제는 더욱 증가한다.
주기적인 자기 간섭 측정의 필요성은 RU간 긴주기(long term) 자기 간섭 정보를 통해 결정할 수 있다. 그러나 송신-수신 RU 쌍의 긴주기 자기 간섭 크기를 사전에 모뎀에 포함시키기는 어렵다. 왜냐하면 RU간 긴주기 자기 간섭 크기를 결정하는 주 원인은 단말의 안테나 배치 및 단말의 형태에 따른 셀프 쉐도잉 특성이므로, 차량 제조사와 모뎀 제조사가 다른 경우 모뎀 제작단계에서 이를 파악하기는 어렵다. 그러므로 단말이 사전에 자기 간섭 측정을 통해 긴주기 자기 간섭 정보를 생성할 필요성이 있다.
단말이 기지국에게 전송하는 시그널링에 상술한 기법을 적용한 경우의 실시 예는 표 1 도 23과 같다. 단말은 표 1과 같은 룩업테이블(look-up table) 형식의 정보를 기지국에 전달한다.
Figure PCTKR2017007788-appb-T000001
도 23은 표 1을 기반으로 자기 간섭 측정용 RS를 송신하고 기지국이 송신하는 RS를 수신하는 일례를 나타낸다.
표 1에서 RU2, RU3가 동시에 자기 간섭 측정용 RS를 송신하는 RU 그룹이다(Index 1). 여기서 RU 그룹 내 RU간 긴주기 자기 간섭이 임계값 이하인 경우에는 단말이 해당 RU 쌍의 긴주기 자기 간섭 크기를 기지국에 송신한다. 이를 위해 기지국은 사전에 해당 임계값을 단말에게 셀 공통 또는 단말 특정 정보로 전달할 수 있다. 만약, 해당 RU그룹 내 RU 쌍의 긴주기 자기 간섭이 임계값 이상이면 단말은 해당 정보를 전송하지 않는다. 이 경우 기지국은 정보가 송신되지 않은 RU 그룹 내 RU 쌍에서는 FDR 동작이 불가능하다고 간주한다. 또한, 기지국이 해당 RU 쌍에 대한 긴주기 자기 간섭 정보를 수신한 경우에는 추후에 FDR 형태로 동작할 때 해당 간섭 값을 이용하여 전송 시의 변조 방식, 채널 코드 부효율, 자원 할당 (e.g. MCS level, TB size, RB수)을 결정하기 위해 사용한다.
즉, 도 23와 표 1을 참조하면, Time 1에서 단말은 자기 간섭 측정용 RS 동시에 수신하는 RU 그룹 정보(Index 1)와 RU 그룹(Index 1) 내 RU간(RU2와 RU3간) 긴주기 간섭 정보(간섭 레벨 X)를 기지국으로 전송한다. 기지국은 RU 그룹 정보(Index 1)에 대해 긴주기 자기 간섭 정보를 수신하였으므로 RU2와 RU3를 사용하여 FDR 동작을 할 수 있다고 판단한다.
또한, Time 2에서 단말은 자기 간섭 측정용 RS 동시에 송신하는 RU 그룹 정보(Index 1)와 RU 그룹(Index 1) 내 RU간(RU2와 RU3간) 긴주기 간섭 정보(간섭 레벨 X)를 기지국으로 전송한다. 기지국은 RU 그룹 정보(Index 1)에 대해 긴주기 자기 간섭 정보를 수신하였으므로 RU2와 RU3를 사용하여 FDR 동작을 할 수 있다고 판단한다.
단말이 기지국에게 전송하는 시그널링에 상술한 기법을 적용한 경우의 다른 예는 표 2와 같다. 단말은 표 2와 같은 룩업테이블(look-up table) 형식의 정보를 기지국에 전달한다.
Figure PCTKR2017007788-appb-T000002
표 2는 단말이 4개의 RU를 보유한 경우를 가정한 실시예이다. 여기서 RU2~4는 동시에 RS를 송신하는 RU들이다. 해당 표를 통해 RU 그룹 1(Index 0)과 RU 그룹 2(Index 1)간의 RU에서는 자기 간섭 측정이 필요함을 기지국이 파악할 수 있으며, RU2-RU3와 RU2-RU4는 순시 자기 간섭 측정 없이 FDR 동작이 가능함을 기지국이 파악할 수 있다. 이는, 기지국이 단말로부터 RU2-RU3에 대해 긴주기 자기 간섭 정보(X1)와 RU2-RU4에 대해 긴주기 자기 간섭 정보(X2)를 수신하였기 때문이다.
또한, RU3와 RU4는 FDR 동작이 불가능하다고 간주한다. 이는, 기지국이 단말로부터 RU3-RU4에 대해 긴주기 자기 간섭 정보를 수신하지 못하기 때문이다. RU3-RU4간 간섭 크기가 긴주기 자기 간섭이 임계값 이상일 수 있다.
상술한 기법을 이용하면 보다 적은 전송 횟수에서 양방향 자기 간섭 측정과 하향링크 채널 품질 측정을 완료할 수 있는 장점이 있다.
도 24는 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위해 RU간 간섭을 측정하는 전체 절차를 도시화한 도면이다.
먼저 용어를 정리하면, 단말은 복수의 RU(Radio Unit)를 가지고, RU는 안테나 포트에 대응할 수 있다. 본 실시예에서 공간 분할 이중 통신은 하나의 RU는 신호를 수신하고 다른 RU는 신호를 송신하는 통신이거나 또는 하나의 RU는 신호를 송신하고 다른 RU는 신호를 수신하는 통신에 대응할 수 있다.
단계 S2410에서, 단말은 기지국으로부터 제1 임계값 및 제2 임계값을 수신할 수 있다. 상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은 브로드캐스팅되거나 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 통해 송신될 수 있다.
단계 S2420에서, 단말은 기지국으로부터 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 자원의 할당 정보를 수신할 수 있다. 이로써, 단말은 RU간 간섭을 측정하여 간섭 정보를 생성할 수 있다.
단계 S2430에서, 단말은 아날로그 간섭 제거 이후의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제1 간섭 정보 및 아날로그 간섭 제거 이전의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제2 간섭 정보를 획득한다.
단계 S2440에서, 단말은 상기 제1 간섭 정보와 상기 제1 임계값을 비교하고, 상기 제2 간섭 정보와 상기 제2 임계값을 비교한다.
구체적으로, 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 없다고 판단한다. 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단한다.
상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단한다면, 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정한다. 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하지 않는다.
즉, 단말은 제1 간섭 정보의 값을 통해 RU간 공간 분할 이중 통신이 가능한지 여부를 판단하고, 제2 간섭 정보의 값을 통해 RU간 주기적인 간섭 측정의 필요성을 판단한다.
단계 S2450-1에서, 단말은 상기 제1 간섭 정보 및 상기 제2 간섭 정보를 기지국으로 송신할 수 있다. 단말이 N개의 RU를 보유한다고 가정하면, 단말은 총 N(N-1)/2개의 RU 쌍에 대해 간섭 정보를 송신해야 하므로 많은 비트가 요구된다. 만약 간섭 정보 별로 p비트가 필요하다면 총 N(N-1)p개의 비트가 필요하다.
따라서, 단계 S2450-2에서, 단말은 상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제1 임계값보다 큰지 여부와 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 큰지 여부를 기지국으로 송신할 수도 있다. 이때는 각 RU쌍 별로 1비트의 정보만 필요하므로, N(N-1)개의 비트만 이용해서 정보를 송신할 수 있다. 단말은 단계 S2450-1의 기법과 단계 S2450-2의 기법 중 하나를 선택하여 절차를 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 단말 내 RU간 자기 간섭과 기지국이 송신한 신호를 동시에 고려하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 이하에서, RU간 간섭과 RU간 자기 간섭은 혼용해서 서술하기로 한다.
단계 S2460에서, 단말은 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호를 송신하는 RU 그룹 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
단계 S2470에서, 단말은 단말과 기지국간 채널 추정을 위한 참조 신호를 수신할 수 있다.
이때, 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호는 일부 RU에서 송신될 수 있다. 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 다른 일부 RU에서 수신될 수 있다. 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호와 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 서로 직교할 수 있다.
단계 S2480에서, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 작거나 같으면, 단말은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신할 수 있다. 이와 달리, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 크면, 단말은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하지 않을 수 있다.
즉, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행될 수 있다(단계 S2490). 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되지 않을 수 있다. 즉, 기지국은 긴 주기 간섭 크기의 정보가 송신되지 않은 RU 그룹 내 RU 쌍에 대해서는 공간 분할 이중 통신이 불가능하다고 판단한다.
또한, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU를 사용하여 신호를 전송하기 위한 변조 방식, 채널 코드 부호율 및 자원 할당은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 기반으로 결정될 수 있다.
이하, 본 명세서는 다수 개의 RU를 보유한 단말의 베이스밴드 프로세서가 RU로부터 필요한 정보를 수신할 수 있도록, RU 정보를 생성하고 이를 단말에게 전달하기 위한 인터페이스를 제안한다.
도 11을 참조하면, 베이스밴드 프로세서는 일반적으로 모뎀칩 제조사에서 제작하고, RU는 단말 또는 차량 제조사에서 제작한다. 기존에 단말이 단일 RU를 갖고 RU가 전방향으로 신호를 송수신하는 경우에는 RU가 베이스밴드 프로세서에게 별도로 정보를 전송할 필요가 없었다. 그러나 단말이 다수 개의 RU를 갖고 각 RU가 특정방향으로만 신호를 송수신하는 것이 가능하면 RU가 자신의 특성을 베이스밴드 프로세서에 전달함으로써 통신을 보다 효율적으로 수행하도록 할 수 있다. 일례로, 단말이 각 RU에서 서로 다른 정보를 서로 다른 방향으로 브로드캐스팅 또는 멀티캐스팅할 수 있다. 또한, 특정 RU가 고장났을 때 고장난 RU 방향으로의 통신불가 여부를 보다 효율적으로 파악할 수 있다. RU와 베이스밴드 프로세서간의 인터페이스를 설정하면 RU를 모듈화할 수 있는 장점이 있다.
기존에는 Cloud network에서 RRH(Remote Radio Head)와 BBU(Base Band Unit)사이의 인터페이스를 지정한 연구들은 있었다. 그러나 단말 내에서 RU와 베이스밴드 프로세서간의 인터페이스를 정의하지 않았다. 또한, RU가 아날로그 자기 간섭 제거기를 보유한 경우의 단말 내 인터페이스를 논의하지 않았다
따라서, 이하에서는 베이스밴드 프로세서와 RU간의 인터페이스인 Br 인터페이스를 정의한다.
일례로, 단말 모뎀의 전원이 켜지면 베이스밴드 프로세서는 RU에게 정보 전송을 요청한다. 정보 전송을 요청 받은 RU는 사전에 약속된 인터페이스(interface)에 따라 RU정보를 생성하여 베이스밴드 프로세서에 전송한다. 본 발명에서는 베이스밴드 프로세서와 RU간의 인터페이스를 Br 인터페이스라고 명명한다.
도 25는 RU의 수평 각도의 기준선을 나타낸 도면이다.
RU가 베이스밴드 프로세서에게 전송하는 정보는 다음과 같이 구성될 수 있다.
RU는 안테나 패널의 지향 방향 정보를 Br 인터페이스를 통해 베이스밴드 프로세서로 전송한다. RU 안테나 패널의 수평 각도(Azimuth angle)의 기준 점은 자동차 정면방향의 중심선을 기준으로 생성하고, 수직 각도(Elevation angle)의 기준 점은 해수면(지면)의 직교하는 방향을 기준으로 생성한다.
RU의 수평각과 수직각은 제조사가 RU에 입력하거나, RU내 자이로 센서를 이용하여 생성하도록 할 수 있다.
전방향 안테나(Omni-Antenna)의 경우는 수평각과 수직각은 0으로 설정한다.
전방향 안테나의 경우 안테나 패널이 특정방향을 향한다고 설정하기 어렵다. 그러므로 전방향안테나의 경우에는 안테나 패널이 지향하는 수평각과 수직각은 0으로 설정한다.
수평각을 표현하기 위한 비트 N1와 수직각을 표현하기 위한 비트 N2가 서로 다를 수 있다. 수평방향은 360도에 다 설치될 수 있으나 수직 방향은 최대 180도 내에서 값을 갖기 때문이다. 일례로, N1=2*N2로 설정할 수 있다.
RU는 Rx chain별로 메인 로브(Main lobe)의 안테나 어레이 이득(Antenna array gain)과 사이드 로브(side lobe)의 안테나 이득을 베이스밴드 프로세서에 알린다. 단, 메인 로브와의 안테나 이득 크기 차이가 x dB이내인 사이드 로브들의 안테나 이득만 전송한다.
또한, RU는 Rx chain별로 수직과 수평 방향의 빔 방사 패턴 정보를 Br 인터페이스를 통해 베이스밴드 프로세서에 전송한다.
상기 실시예는 각 RU가 신호를 송수신할 수 있는 범위를 파악하기 위해 필요하다. 일례로, 도 25의 RU2와 RU3간에 빔 방사 패턴의 교차범위를 파악하는데 활용할 수 있다. 만약 RU2와 RU3간의 교차범위가 크다면 RU2에서 신호를 수신하면서 RU3에서 신호를 송신하기 위해서는 간섭 제거 기술이 필요함을 알 수 있다. 또는, RU3이 고장난 경우에 RU2가 RU3의 통신범위를 커버할 수 있는 범위를 파악할 수 있다.
메인 로브의 빔폭(beam width) 정보를 전송하고 메인 로브와의 안테나 이득 크기 차이가 x dB이내인 사이드 로브들의 빔 방향, 빔폭 정보를 송신한다. 또한, 해당 사이드 로브가 좌우대칭임을 알리는 1비트 지시자를 전송할 수 있다.
메인 로브의 빔 방향은 안테나 패널의 방향과 일치하므로 메인 로브와 관련해서는 빔폭 정보만 전송한다. 사이드 로브는 안테나 수와 간격에 따라 발생하는 방향이 다르므로 사이드 로브의 발생방향을 명시적으로 알려주는 것이 필요하다. 또한, 사이드 로브는 대다수의 경우 좌우대칭으로 발생하지만, 간혹 대칭이 아닌 경우가 존재할 수 있다. 그러므로 1비트의 지시자를 통해 사이드 로브가 대칭인 경우에는 정보량을 감소시킬 수 있다.
각 RU는 메인 로브의 빔폭 정보, 사이드 로브들의 빔 방향, 빔폭 정보를 수직방향 정보와 수평방향 정보를 별도로 생성해서 베이스밴드 프로세서에 전달한다.
각 RU가 다수 개의 안테나 포트를 보유하면 안테나 포트 별로 메인 로브와 사이드 로브 정보를 알린다.
또한, 메인 로브의 빔폭 정보, 사이드 로브들의 빔 방향, 빔폭 정보를 명시적으로 알리지 않고 수직 방향 안테나 수, 수평 방향 안테나 수, 안테나의 수직 방향 간격과 수평 방향 간격으로 표현하여 베이스밴드 프로세서에 알린다.
또한, RU는 아날로그 간섭제거 가능 여부를 Br 인터페이스를 통해 알린다. 이외에도 아날로그 간섭 제거기가 제거할 수 있는 간섭의 최대 크기 및 채널 변화 시 아날로그 간섭제거가 안전화 되기까지 걸리는 시간 등을 전달할 수 있다.
일례로, 도 25의 RU3이 RU2와 RU4로부터 간섭을 받는 경우를 가정한다. 이 때, 단말이 RU3로부터 신호를 수신하면서 RU2 또는 RU4에서 신호를 송신하고자 하면 RU3에는 아날로그 간섭제거 기능이 포함될 수 있다.
또한, RU는 자신이 보유한 Rx chain의 수를 Br 인터페이스를 통해 베이스밴드 프로세서로 전송한다. Br 인터페이스에서 Rx chain을 표현하기 위해 N3개의 비트를 이용한다. 여기서 N3는 물리 계층에서 지원하는 최대 안테나 수 포트 수가 Nan 일 때 N3=ceil( log2(Nan))이 된다.
임의의 차량은 다수 개의 RU를 보유하지 않고 하나의 RU만 보유하고 있을 수 있다. 그러므로 단일 RU가 최대 Nan 개의 안테나 포트를 지원할 수 있다.
RU는 RX chain의 수를 TxU(Tx unit)의 개수와 RxU(Rx Unit)의 개수로 나누어서 베이스밴드 프로세서에 전송할 수 있다.
또한, RU는 아날로그 빔포밍 가능 여부를 Br 인터페이스를 통해 베이스밴드 프로세서에 알린다.
아날로그 빔포밍의 가능 여부에 따라 빔스캐닝 서브프레임의 도입 유무가 결정될 수 있으므로, RU는 아날로그 빔포밍의 존재 여부를 알릴 필요가 있다.
RU는 메인 로브의 안테나 어레이 이득과 사이드 로브의 안테나 어레이 이득에 대한 정보와 Rx chain별로 수직과 수평 방향의 빔 방사 패턴 정보를 레퍼런스 빔(reference beam)으로 송신하고, RU가 지원하는 아날로그 빔의 수평 방향과 수직 방향 레졸루션(resolution) 정보를 베이스밴드 프로세서에 전송한다.
아날로그 빔의 방사방향에 따라 사이드 로브의 형태가 약간은 변할 수 있으나, 대략적인 형태는 변하지 않으므로 레퍼런스 빔을 기준으로 아날로그 빔이 지원하는 빔 레졸루션(phase shifter resolution)정보를 베이스밴드 프로세서에 전송한다.
또한, 아날로그 빔포밍을 수행하는 RU는 메인 로브의 안테나 어레이 이득과 사이드 로브의 안테나 어레이 이득에 대한 정보와 Rx chain별로 수직과 수평 방향의 빔 방사 패턴 정보를 모든 아날로그 빔 별로 전송할 수 있다.
RU는 RU의 위치 정보를 Br 인터페이스를 통해 베이스밴드 프로세서에 알린다. 일례로, RU는 RU의 높이 정보를 베이스밴드 프로세서에 송신할 수 있다.
안테나 높이에 따라 채널의 특성 및 신호의 블록킹(blocking) 확률이 변화하므로 해당 정보를 베이스밴드 프로세서에 알리는 것이 필요하다.
또한, 베이스밴드 프로세서가 Br 인터페이스를 통해 RU에게 정보 전송을 요청하였으나, 시간 Tmax 내에 RU로부터 회신이 없으면, 해당 RU에는 아날로그 간섭 제거 등의 기능이 없는 RU로 판단한다. 이후 베이스 밴드 프로세서는 기지국에 자원을 요청한다. 기지국이 자원을 할당하면 해당 RU로 상향링크 신호를 전송한다. 단말이 기지국으로부터 회신을 받으면 해당 RU는 Br 인터페이스를 지원하지 않는 RU로 판단하고, 회신을 받지 못하면 해당 RU는 손상된 것으로 단말은 파악한다.
단말에 장착된 RU가 Br 인터페이스를 지원하지 않는 경우 RU는 베이스밴드 프로세서에 신호를 회신할 수 없다. 또한, 해당 RU가 손상된 경우에도 Br 인터페이스를 통해 신호를 응답할 수 없다. 2가지 경우를 구분하기 위해 단말은 해당 RU로 UL 신호를 송신할 수 있다. 이때, 단말이 송신하는 신호는 더미 데이터(Dummy data)일 수도 있고, SRS와 같은 상향링크 참조신호일 수 있다.
더미 데이터를 송신하는 경우 단말은 기지국에 SR을 통해 상향링크 자원을 요청하고 기지국이 할당한 자원에서 더미 데이터를 송신한다. 이후 기지국으로부터 UL에 대한 ACK/NACK을 수신한다. 단말이 ACK을 수신하면 해당 RU는 Br 인터페이스를 지원하지 않는 RU가 되고, 단말이 시간 T1안에 ACK을 수신하지 못하면, 해당 RU는 손상된 RU로 파악할 수 있다. 여기서 ACK/NACK은 PHY계층의 ACK/NACK이거나, RLC계층의 ACK/NACK일 수 있다.
SRS를 송신하는 경우 단말은 기지국에 SRS 송신을 위한 자원을 요청하게 된다. 기지국은 단말에게 SRS자원을 주기 또는 비주기적으로 할당한다. 단말은 기지국으로부터 SRS에 대한 응답 신호를 기대한다. 만약 기지국으로부터 응답 신호가 시간 T1안에 도착하지 않으면, 해당 RU는 손상된 RU로 간주한다. 여기서 응답 신호는 L1 또는 L2 또는 L3신호로 생성될 수 있다. 3GPP LTE통신 시스템에서는 SRS는 상향링크 추정을 위한 용도로 송신되고 스케줄링의 주체가 기지국이므로 SRS에 대한 응답 신호는 존재하지 않는다. 만약, SRS 송신이 RU의 존재 여부를 파악하기 위한 용도로 지정된 경우에는 상술한 절차가 적용될 수 있다.
도 26은 RU가 베이스밴드에게 정보를 전송하는 절차 흐름도를 나타낸다.
단계 S2610에서, 단말의 베이스밴드 프로세서가 Br 인터페이스를 통해 RU에게 정보 전송을 요청한다.
단계 S2620에서, RU는 Br 인터페이스를 통해 다음의 정보를 일부 또는 전부 전송한다.
- 안테나 패널의 수평각과 수직각
- 안테나 어레이 이득 정보
- 안테나 어레이 방사 패턴 정보
- 아날로그 간섭 제거 가능 여부 및 간섭 제거 용량
- RF chain 수
- 아날로그 빔포밍 가능 여부 및 아날로그 빔 레졸루션 정보
- RU 위치
제안하는 기법을 이용하면 RU가 자신의 정보를 단말의 베이스밴드 프로세서에 전송하는 것이 가능하다. 이를 통해, 단말은 특정 방향으로의 신호 브로드캐스팅/멀티캐스팅을 수행할 수 있다. 또한, RU손상 시 유연한 대응이 가능한 장점이 있다. 이외에도 통신 수행 시 다양한 효율성 향상을 꾀할 수 있다.
도 27은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
무선장치(2700)는 프로세서(2710), 메모리(2720), RF(radio frequency) 유닛(2730)을 포함할 수 있다.
프로세서(2710)는 상술한 기능, 절차, 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 라디오 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층(layer)들은 프로세서에 구현될 수 있다. 프로세서(2710)는 상술한 동작을 구동하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 메모리(2720)는 동작적으로 프로세서(2710)에 연결되고, RF 유닛(2750)은 프로세서(2710)에 동작적으로 연결된다.
프로세서(2710)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(2720)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(2730)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(2720)에 저장되고, 프로세서(2710)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(2720)는 프로세서(2710) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 널리 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2710)와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 공간 분할 이중 통신(space division duplex communication)을 수행하기 위해, 복수의 RU(Radio Unit)를 가지는 단말이, RU간 간섭을 측정하는 방법에 있어서,
    아날로그 간섭 제거 이후의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제1 간섭 정보 및 아날로그 간섭 제거 이전의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제2 간섭 정보를 획득하는 단계;
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 크면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 없다고 판단하는 단계;
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단하되,
    상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 크면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하는 단계; 및
    상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하지 않는 단계를 포함하되,
    상기 RU는 안테나 포트에 대응하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RU간 공간 분할 이중 통신은 하나의 RU는 신호를 수신하고 다른 RU는 신호를 송신하는 통신이거나 또는 하나의 RU는 신호를 송신하고 다른 RU는 신호를 수신하는 통신인
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 간섭 정보 및 상기 제2 간섭 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    기지국으로부터 상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값을 수신하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 자원의 할당 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은 브로드캐스팅되거나 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 통해 송신되는
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제1 임계값보다 큰지 여부와 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 큰지 여부를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호를 송신하는 RU 그룹 정보를 기지국으로 송신하는 단계;
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하지 않는 단계를 더 포함하는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되고,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되지 않는
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU를 사용하여 신호를 전송하기 위한 변조 방식, 채널 코드 부호율 및 자원 할당은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 기반으로 결정되는
    방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호는 일부 RU에서 송신되고,
    상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 다른 일부 RU에서 수신되고,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호와 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 서로 직교하는
    방법.
  10. 공간 분할 이중 통신(space division duplex communication)을 수행하기 위해 RU(Radio Unit)간 간섭을 측정하는 단말에 있어서,
    무선신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    아날로그 간섭 제거 이후의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제1 간섭 정보 및 아날로그 간섭 제거 이전의 RU간 간섭 크기를 지시하는 제2 간섭 정보를 획득하고,
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 크면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 없다고 판단하고,
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제1 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행할 수 있다고 판단하되,
    상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 크면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하고, 및
    상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 제2 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU간 공간 분할 이중 통신을 수행하기 위한 RU간 간섭을 주기적으로 측정하지 않되,
    상기 RU는 안테나 포트에 대응하고,
    상기 단말은 복수의 RU를 가지는
    단말.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 RU간 공간 분할 이중 통신은 하나의 RU는 신호를 수신하고 다른 RU는 신호를 송신하는 통신이거나 또는 하나의 RU는 신호를 송신하고 다른 RU는 신호를 수신하는 통신인
    단말.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 간섭 정보 및 상기 제2 간섭 정보를 상기 기지국으로 송신하는
    단말.
  13. 제10항에 있어서, 상기 프로세서는,
    기지국으로부터 상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값을 수신하고, 및
    상기 기지국으로부터 상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 자원의 할당 정보를 수신하되,
    상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은 브로드캐스팅되거나 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 통해 송신되는
    단말.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제1 임계값보다 큰지 여부와 상기 제2 간섭 정보가 지시하는 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 큰지 여부를 상기 기지국으로 송신하는
    단말.
  15. 제10항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호를 송신하는 RU 그룹 정보를 기지국으로 송신하고,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 작거나 같으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하고, 및
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기(long term) 간섭 크기가 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신하지 않는
    단말.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신되면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되고,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 공간 분할 이중 통신이 수행되지 않는
    단말.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기가 상기 기지국으로 송신되면,
    상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU를 사용하여 신호를 전송하기 위한 변조 방식, 채널 코드 부호율 및 자원 할당은 상기 RU 그룹 정보에 포함된 RU간 긴 주기 간섭 크기를 기반으로 결정되는
    단말.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호는 일부 RU에서 송신되고,
    상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 다른 일부 RU에서 수신되고,
    상기 RU간 간섭을 주기적으로 측정하기 위한 참조 신호와 상기 기지국과의 채널 추정을 수행하기 위한 참조 신호는 서로 직교하는
    단말.
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