WO2021221477A1 - 통신 시스템에서 시간 및 주파수 오프셋 지시 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 시간 및 주파수 오프셋 지시 방법 및 장치 Download PDF

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WO2021221477A1
WO2021221477A1 PCT/KR2021/005435 KR2021005435W WO2021221477A1 WO 2021221477 A1 WO2021221477 A1 WO 2021221477A1 KR 2021005435 W KR2021005435 W KR 2021005435W WO 2021221477 A1 WO2021221477 A1 WO 2021221477A1
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terminal
information
base station
frequency offset
satellite
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PCT/KR2021/005435
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여정호
김윤선
강진규
류현석
배태한
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삼성전자 주식회사
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, and in particular, when a terminal transmits/receives a signal to and from a base station through a satellite, a large shift in time and frequency may occur, and thus correction of time and frequency offset may be required. Accordingly, the present invention provides a method and apparatus in which the base station instructs the terminal to time and frequency offset information, and the terminal corrects the information by the offset value from the indicated information.
  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a 4G network after (Beyond 4G Network) communication system or an LTE system after (Post LTE) system.
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave very high frequency
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC Small Cell Superposition Coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M Machine Type Communication
  • MTC Machine Type Communication
  • IoT an intelligent IT (Internet Technology) service that collects and analyzes data generated from connected objects and creates new values in human life can be provided.
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, advanced medical service, etc. can be applied to
  • 5G communication technology is implemented by techniques such as beam forming, MIMO, and array antenna.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • the satellite network has emerged as a next-generation network system that complements the existing terrestrial network. Although it cannot provide a user experience at the level of the terrestrial network, the advantage is that it can provide communication services in areas where it is difficult to establish a terrestrial network or in a disaster situation.
  • several companies and 3GPP standards organizations are promoting direct communication between smartphones and satellites.
  • a large delay time occurs in the arrival of radio waves due to the long distance between the terminal and the satellite and between the satellite and the base station on the ground, hundreds of km, thousands of km, or more. This large delay time is much larger than the situation in which the terminal and the base station communicate directly in the terrestrial network. Also, this delay time changes with time because the satellite is constantly moving. The delay time of all terminals with the satellite or the base station is changed. Also, as the satellite moves, the frequency of the transmit/receive signal moves, which may be due to Doppler shift due to the movement of the satellite.
  • the present invention relates to a communication system, and in particular, when a terminal transmits and receives a signal to and from a base station through a satellite, a time and Provided are a method and an apparatus for indicating a frequency offset by a base station and correcting the frequency offset by a terminal based thereon.
  • a method of a terminal of a communication system for achieving the above-described technical problem, the method comprising: receiving information about a rate of change of a timing advance (TA) or a frequency offset from a base station; determining a timing advance or a frequency offset for uplink transmission based on information on a rate of change of the timing advance or frequency offset; and transmitting the uplink transmission to the base station by applying the determined timing advance, wherein the information on the rate of change of the timing advance or the frequency offset includes information on a period and time point to which the rate of change is applied.
  • TA timing advance
  • a frequency offset for uplink transmission based on information on a rate of change of the timing advance or frequency offset
  • the timing advance for the uplink transmission is determined based on a value commonly applied to terminals located within the same beam in determining the timing advance, and the commonly applied value is determined through system information. may be received from the base station.
  • the frequency offset for the uplink transmission may be determined based on a frequency unit determined according to a subcarrier interval.
  • the frequency offset for the uplink transmission is determined based on a value commonly applied to terminals located within the same beam in determining the frequency offset, and the commonly applied value is determined through system information. may be received from the base station.
  • a method of a base station of a communication system includes: transmitting information on a rate of change of a timing advance (TA) or a frequency offset to a terminal; and receiving, from the terminal, an uplink transmission transmitted by applying a timing advance or a frequency offset determined based on information on the rate of change of the timing advance or the frequency offset, wherein to the rate of change of the timing advance or the frequency offset
  • the information on may include information on a period and time point to which the change rate is applied.
  • a terminal of a communication system includes: a transceiver; and receiving information on a rate of change of a timing advance or a frequency offset from a base station, and determining a timing advance or a frequency offset for uplink transmission based on information on the rate of change of the timing advance or frequency offset, and , a control unit configured to transmit the uplink transmission to the base station by applying the determined timing advance or frequency offset, wherein information on a rate of change of the timing advance or frequency offset is provided at a period and time point at which the rate of change is applied may include information about
  • a base station of a communication system includes: a transceiver; and transmitting information on a rate of change of a timing advance (TA) or a frequency offset to the terminal, and applying a timing advance or a frequency offset determined based on information on the rate of change of the timing advance or frequency offset. and a control unit configured to receive link transmission from the terminal, wherein the information on the rate of change of the timing advance or the frequency offset may include information on a period and a time point at which the rate of change is applied.
  • TA timing advance
  • a frequency offset determined based on information on the rate of change of the timing advance or frequency offset.
  • the terminal can access the base station through a satellite, the base station instructs the terminal to time and frequency offsets, and the terminal corrects the offsets, so it is possible to send and receive signals between the base station and the terminal .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of a time-frequency domain, which is a radio resource domain in which the data or control channel is transmitted in downlink or uplink in an NR system.
  • 2A is a diagram illustrating an example of a slot structure used in a 5G wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2B is a diagram illustrating an example of a control resource set (CORESET) through which a downlink control channel is transmitted in a 5G wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • CORESET control resource set
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which eMBB, URLLC, and mMTC data are allocated to the entire system frequency band.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which eMBB, URLLC, and mMTC data are allocated by dividing a system frequency band.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a process in which one transport block is divided into several code blocks and a CRC is added.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a synchronization signal (SS) and a physical broadcast channel (PBCH) of an NR system are mapped in the frequency and time domains.
  • SS synchronization signal
  • PBCH physical broadcast channel
  • FIG. 7 is a diagram illustrating symbols in which SS/PBCH blocks can be transmitted according to subcarrier intervals.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a processing time of a terminal according to a timing advance when the terminal receives a first signal and the terminal transmits a second signal corresponding thereto in a 5G or NR system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of scheduling and transmitting data (eg, TBs) according to a slot, receiving HARQ-ACK feedback for the corresponding data, and performing retransmission according to the feedback.
  • data eg, TBs
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a communication system using a satellite.
  • 11 is a diagram illustrating an Earth orbital period of a communication satellite according to an altitude or height of the satellite.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a conceptual diagram of satellite-terminal direct communication.
  • 13 is a diagram illustrating a utilization scenario of satellite-terminal direct communication.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of calculating an expected data rate (throughput) in an uplink when an LEO satellite at an altitude of 1200 km and a terminal on the ground perform direct communication.
  • 15 is a diagram illustrating an example of calculating an expected data rate (throughput) in an uplink when a GEO satellite at an altitude of 35,786 km and a terminal on the ground perform direct communication.
  • 16 is a diagram illustrating a path loss value according to a path loss model between a terminal and a satellite, and a path loss according to a path loss model between a terminal and a terrestrial communication base station.
  • 17 is a diagram illustrating equations and results for calculating the amount of Doppler shift experienced by a signal transmitted from a satellite when a signal transmitted from a satellite is received by a terrestrial user according to the altitude and position of the satellite and the position of the terminal user on the ground.
  • 18 is a diagram illustrating the speed of the satellite calculated at the altitude of the satellite.
  • 19 is a diagram illustrating Doppler shifts experienced by different terminals in one beam transmitted by a satellite to the ground.
  • 20 is a diagram illustrating a difference in Doppler shift occurring within one beam according to a position of a satellite determined from an elevation angle.
  • 21 is a diagram illustrating a delay time between a terminal and a satellite and a round-trip delay time between a terminal-satellite and a base station according to the position of the satellite determined based on the elevation angle.
  • 22 is a diagram illustrating a maximum difference value of a round trip delay time according to a location of a user within one beam.
  • RAR random access response
  • 24 is a diagram illustrating an example of a relationship between a PRACH preamble configuration resource and an RAR reception time of the LTE system.
  • 25 is a diagram illustrating an example of a relationship between a PRACH preamble configuration resource and an RAR reception time of a 5G NR system.
  • 26 is a diagram illustrating an example of a downlink frame and an uplink frame timing in the terminal.
  • 27 is a diagram illustrating the maximum value of the Doppler shift difference experienced by different terminals within one beam according to the size and center frequency (fc) of the beam (or cell) when the satellite is at an altitude of 700 km. .
  • 28 is a diagram illustrating an absolute speed at which a satellite orbits the earth and a relative speed between the satellite and an object stationary on the ground according to the altitude of the satellite.
  • 29 is a diagram illustrating an example in which the position of the satellite changes over time, and accordingly, the delay time experienced by the terminal in terminal-satellite communication or the frequency offset due to the Doppler effect changes.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which frequency offset indication information for several terminals is included in one MAC CE when a frequency offset is indicated for a group by using the same MAC CE in a group unit.
  • 31 is a diagram illustrating a difference in propagation delay time in a terrestrial network and a satellite network.
  • 32 is a diagram illustrating an example of applying timing advance in a terrestrial network and a satellite network.
  • 33 is a diagram illustrating the maximum difference value among the differences in round-trip propagation delay time between a terminal-satellite and a base station experienced by users when a plurality of users are located in one beam among several beams transmitted by a satellite. .
  • 34 is a diagram illustrating a change in round-trip propagation delay time between a terminal and a base station as the satellite moves along the orbit over time.
  • 35 is a block diagram illustrating an internal structure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 36 is a block diagram illustrating an internal structure of a satellite according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a block diagram illustrating an internal structure of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • NR New Radio access technology
  • 5G communication a new 5G communication
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low-latency communications
  • eMBB is a high-speed transmission of high-capacity data
  • mMTC is a service that minimizes terminal power and connects multiple terminals
  • URLLC is a service that aims for high reliability and low latency. Different requirements may be applied according to the type of service applied to the terminal.
  • a plurality of services may be provided to a user in a communication system, and in order to provide such a plurality of services to a user, a method and an apparatus using the same are required to provide each service within the same time period according to characteristics. .
  • each block of the flowchart diagrams and combinations of the flowchart diagrams may be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart block(s). It creates a means to perform functions.
  • These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory.
  • the instructions stored in the flow chart block(s) produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in the flowchart block(s).
  • the computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions for performing the processing equipment provide steps for performing the functions described in the flowchart block(s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations it is also possible for the functions recited in blocks to occur out of order. For example, two blocks shown one after another may in fact be performed substantially simultaneously, or it is possible that the blocks are sometimes performed in the reverse order according to the corresponding function.
  • the term ' ⁇ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and ' ⁇ unit' performs certain roles.
  • '-part' is not limited to software or hardware.
  • the ' ⁇ unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors.
  • ' ⁇ ' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and ' ⁇ units' may be combined into a smaller number of components and ' ⁇ units' or further separated into additional components and ' ⁇ units'.
  • components and ' ⁇ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.
  • ' ⁇ unit' may include one or more processors.
  • a wireless communication system for example, 3GPP high speed packet access (HSPA), long term evolution (LTE) or evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA), LTE-Advanced (LTE-A), HRPD (high rate packet data) of 3GPP2, UMB (ultra mobile broadband), and IEEE 802.16e, such as communication standards, such as high-speed and high-quality packet data service is developed as a broadband wireless communication system are doing
  • a communication standard of 5G or NR new radio
  • 5G wireless communication system for example, 3GPP high speed packet access (HSPA), long term evolution (LTE) or evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA), LTE-Advanced (LTE-A), HRPD (high rate packet data) of 3GPP2, UMB (ultra mobile broadband), and IEEE 802.16e, such as communication standards, such as high-speed and high-quality packet data service is developed as a broadband wireless communication system are doing
  • a communication standard of 5G or NR new radio
  • an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme is employed in a downlink (DL) and an uplink in the NR system.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • CP-OFDM cyclic-prefix OFDM
  • DFT-S-OFDM discrete Fourier transform spreading OFDM
  • Uplink refers to a radio link in which a user equipment (UE) or mobile station (MS) transmits data or control signals to a base station (gNode B, or base station (BS)). It means a wireless link that transmits data or control signals.
  • the multiple access method as described above divides the data or control information of each user by allocating and operating the time-frequency resources to which data or control information is to be transmitted for each user so that they do not overlap each other, that is, orthogonality is established. do.
  • the NR system employs a hybrid automatic repeat request (HARQ) method for retransmitting the corresponding data in the physical layer when a decoding failure occurs in the initial transmission.
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • the receiver when the receiver fails to correctly decode (decode) data, the receiver transmits information (negative acknowledgment: NACK) notifying the transmitter of decoding failure so that the transmitter can retransmit the data in the physical layer.
  • NACK negative acknowledgment
  • the receiver combines the data retransmitted by the transmitter with the previously unsuccessful data to improve data reception performance.
  • ACK acknowledgenowledgment
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of a time-frequency domain, which is a radio resource domain in which the data or control channel is transmitted in downlink or uplink in an NR system.
  • the horizontal axis represents the time domain
  • the vertical axis represents the frequency domain.
  • the minimum transmission unit in the time domain is an OFDM symbol, and Nsymb (102) OFDM symbols are gathered to form one slot (106).
  • the length of the subframe is defined as 1.0 ms
  • the radio frame 114 is defined as 10 ms.
  • the minimum transmission unit in the frequency domain is a subcarrier, and the bandwidth of the entire system transmission bandwidth consists of a total of NBW 104 subcarriers.
  • One frame may be defined as 10 ms.
  • One subframe may be defined as 1 ms, and therefore, one frame may consist of a total of 10 subframes.
  • One subframe may consist of one or a plurality of slots, and the number of slots per one subframe may vary according to a setting value ⁇ for the subcarrier spacing.
  • 2A is a diagram illustrating an example of a slot structure used in a 5G wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • each subcarrier spacing setting ⁇ may be defined in Table 1 below.
  • the terminal before the RRC (radio resource control) connection may receive an initial bandwidth part (initial BWP) for initial access configured from the base station through a master information block (MIB). More specifically, a physical downlink control channel (PDCCH) for the UE to receive system information (remaining system information; RMSI or system information block 1; may correspond to SIB1) necessary for initial access through the MIB in the initial access step. ) may be transmitted, and configuration information for a control resource set (CORESET) and a search space may be received.
  • the control region and the search space set by the MIB may be regarded as identifier (Identity, ID) 0, respectively.
  • the base station may notify the terminal of configuration information such as frequency allocation information, time allocation information, and numerology for the control region #0 through the MIB.
  • the base station may notify the UE of configuration information on the monitoring period and occasion for the control region #0, that is, configuration information on the search space #0 through the MIB.
  • the UE may regard the frequency domain set as the control region #0 obtained from the MIB as an initial bandwidth portion for initial access. In this case, the identifier (ID) of the initial bandwidth portion may be regarded as 0.
  • MIB may include the following information.
  • terminals before RRC connection may receive configuration information for the initial bandwidth part through the MIB in the initial access step. More specifically, the UE may receive from the MIB of a physical broadcast channel (PBCH) a control region for a downlink control channel through which downlink control information (DCI) for scheduling an SIB may be transmitted.
  • PBCH physical broadcast channel
  • DCI downlink control information
  • the bandwidth of the control region configured as the MIB may be regarded as an initial bandwidth portion
  • the UE may receive a physical downlink shared channel (PDSCH) through which the SIB is transmitted through the configured initial bandwidth portion.
  • the initial bandwidth portion may be utilized for other system information (OSI), paging, and random access in addition to the purpose of receiving the SIB.
  • OSI system information
  • the base station may instruct the terminal to change the bandwidth part by using a bandwidth part indicator field in DCI.
  • a basic unit of a resource in the time-frequency domain is a resource element (112, RE), and may be represented by an OFDM symbol index and a subcarrier index.
  • a resource block 108 (resource block; RB or physical resource block; PRB) is defined as N RB 110 contiguous subcarriers in the frequency domain.
  • the minimum transmission unit of data is the RB unit.
  • the downlink transmission bandwidth and the uplink transmission bandwidth may be different from each other.
  • the channel bandwidth represents an RF bandwidth corresponding to a system transmission bandwidth.
  • Table 2 and Table 3 show a part of the correspondence between the system transmission bandwidth, subcarrier spacing, and channel bandwidth defined in the NR system in a frequency band lower than 6 GHz and a frequency band higher than 6 GHz, respectively. indicates.
  • N/A may be a bandwidth-subcarrier combination not supported by the NR system.
  • the frequency range may be divided into FR1 and FR2 and defined as shown in Table 4 below.
  • FR1 and FR2 may be changed and applied differently.
  • the frequency range of FR1 may be changed and applied from 450 MHz to 6000 MHz.
  • the SS/PBCH block may mean a physical layer channel block composed of a primary SS (PSS), a secondary SS (SSS), and a PBCH. Specifically, it is as follows.
  • - PSS A signal that serves as a reference for downlink time/frequency synchronization and provides some information on cell ID.
  • - SSS serves as a reference for downlink time/frequency synchronization, and provides remaining cell ID information not provided by PSS. Additionally, it may serve as a reference signal for demodulation of the PBCH.
  • the essential system information may include search space-related control information indicating radio resource mapping information of a control channel, scheduling control information on a separate data channel for transmitting system information, and the like.
  • the SS/PBCH block consists of a combination of PSS, SSS, and PBCH.
  • One or a plurality of SS/PBCH blocks may be transmitted within 5 ms, and each transmitted SS/PBCH block may be distinguished by an index.
  • the UE may detect the PSS and SSS in the initial access stage and may decode the PBCH.
  • the UE may obtain the MIB from the PBCH and may be configured with control region #0 (which may correspond to a control region having a control region index of 0) therefrom.
  • the UE may perform monitoring on the control region #0, assuming that the selected SS/PBCH block and the demodulation reference signal (DMRS) transmitted in the control region #0 are quasi co location (QCL).
  • the terminal may receive system information as downlink control information transmitted in control region #0.
  • the terminal may acquire configuration information related to a random access channel (RACH) necessary for initial access from the received system information.
  • RACH random access channel
  • the UE may transmit a physical RACH (PRACH) to the base station in consideration of the selected SS/PBCH index, and the base station receiving the PRACH may obtain information on the SS/PBCH block index selected by the UE.
  • PRACH physical RACH
  • the base station can know that the terminal has selected a certain block from each of the SS/PBCH blocks and monitors the control region #0 related thereto.
  • DCI downlink control information
  • Scheduling information for uplink data (or physical uplink shared channel, PUSCH) or downlink data (or physical downlink shared channel, PDSCH) in the 5G system is through DCI transmitted from the base station to the terminal.
  • the UE may monitor a DCI format for fallback and a DCI format for non-fallback for PUSCH or PDSCH.
  • the DCI format for countermeasures may be composed of a fixed field predetermined between the base station and the terminal, and the DCI format for non-prevention may include a configurable field.
  • there are various formats of DCI and according to each format, whether DCI for power control or DCI for notifying a slot format indicator (SFI), etc. may be indicated.
  • SFI slot format indicator
  • DCI may be transmitted through the PDCCH, which is a physical downlink control channel, through channel coding and modulation.
  • a cyclic redundancy check (CRC) is attached to the DCI message payload, and the CRC may be scrambled with a radio network temporary identifier (RNTI) corresponding to the identity of the UE.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • Different RNTIs may be used according to the purpose of the DCI message, for example, UE-specific data transmission, a power control command, or a random access response. That is, the RNTI is not explicitly transmitted, but is transmitted while being included in the CRC calculation process.
  • the UE Upon receiving the DCI message transmitted on the PDCCH, the UE checks the CRC using the assigned RNTI. If the CRC check result is correct, the UE can know that the message has been transmitted to the UE.
  • the PDCCH is mapped and transmitted in a control resource set (CORESET) configured for the UE.
  • DCI scheduling PDSCH for system information may be scrambled with SI-RNTI.
  • DCI scheduling a PDSCH for a random access response (RAR) message may be scrambled with an RA-RNTI.
  • DCI scheduling a PDSCH for a paging message may be scrambled with a P-RNTI.
  • DCI notifying a slot format indicator (SFI) may be scrambled with SFI-RNTI.
  • DCI notifying transmit power control (TPC) may be scrambled with TPC-RNTI.
  • DCI for scheduling UE-specific PDSCH or PUSCH may be scrambled with C-RNTI (Cell RNTI).
  • DCI format 0_0 may be used as a DCI for scheduling PUSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 0_0 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, the following information.
  • DCI format 0_1 may be used as a non-preparation DCI for scheduling PUSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 0_1 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, the following information.
  • DCI format 1_0 may be used as a DCI for scheduling PDSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 1_0 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, the following information.
  • DCI format 1_1 may be used as non-preparation DCI for scheduling PDSCH, and in this case, CRC may be scrambled with C-RNTI.
  • DCI format 1_1 in which CRC is scrambled with C-RNTI may include, for example, the following information.
  • the base station may set a table for time domain resource allocation information for a downlink data channel (PDSCH) and an uplink data channel (PUSCH) to higher layer signaling (eg, RRC signaling) to the terminal.
  • PDSCH downlink data channel
  • PUSCH uplink data channel
  • the time domain resource allocation information includes, for example, PDCCH-to-PDSCH slot timing (corresponding to the time interval in slot units between the time when the PDCCH is received and the time when the PDSCH scheduled by the received PDCCH is transmitted, denoted by K0) or PDCCH-to-PUSCH slot timing (corresponding to the time interval in slot units between the time when the PDCCH is received and the time when the PUSCH scheduled by the received PDCCH is transmitted, denoted by K2), the PDSCH or PUSCH is scheduled in the slot Information on the position and length of the start symbol, a mapping type of PDSCH or PUSCH, etc. may be included. For example, information as shown in Tables 9 and 10 below may be notified from the base station to the terminal.
  • the base station may notify the terminal of one of the entries in the table for the time domain resource allocation information through L1 signaling (eg, DCI) to the terminal (eg, indicated by the 'time domain resource allocation' field in DCI) can).
  • the UE may acquire time domain resource allocation information for the PDSCH or PUSCH based on the DCI received from the base station.
  • 2B is a diagram illustrating an example of a control resource set through which a downlink control channel is transmitted in a 5G wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • control region #1 (201), control region #2 (202) in one slot 220 on the time axis, and the UE bandwidth part 210 on the frequency axis.
  • the control regions 201 and 202 may be set to a specific frequency resource 203 within the entire terminal bandwidth portion 210 on the frequency axis.
  • a control region length (Control Resource Set Duration, 204).
  • the control region #1 201 is set to a control region length of 2 symbols
  • the control region #2 202 is set to a control region length of 1 symbol.
  • the above-described control region in 5G may be configured by the base station to the terminal through higher layer signaling (eg, system information, MIB, RRC signaling).
  • Setting the control region to the terminal means providing information such as a control region identifier (Identity), a frequency position of the control region, and a symbol length of the control region.
  • the higher layer signaling may include the information of Table 11 below.
  • tci-StatesPDCCH (simply referred to as transmission configuration indication (TCI) state) configuration information is one or more SS/PBCH block indexes or CSI-RSs in QCL relationship with DMRS transmitted in the corresponding control region. channel state information reference signal) index information.
  • TCI transmission configuration indication
  • each control information included in DCI format 1_1, which is scheduling control information (DL grant) for downlink data may be as follows.
  • Carrier indicator indicates on which carrier the data scheduled by DCI is transmitted - 0 or 3 bits
  • - Identifier for DCI formats Indicates the DCI format, and specifically, it is an indicator for distinguishing whether the corresponding DCI is for downlink or uplink. - [1] bits
  • Bandwidth part indicator Indicate if there is a change in the bandwidth part - 0, 1 or 2 bits
  • Frequency domain resource assignment This is resource allocation information indicating frequency domain resource allocation, and the resource expressed varies depending on whether the resource allocation type is 0 or 1.
  • Time domain resource assignment As resource allocation information indicating time domain resource allocation, one setting of upper layer signaling or a predetermined PDSCH time domain resource allocation list may be indicated -1, 2, 3, or 4 bits
  • VRB-to-PRB mapping indicates a mapping relationship between a virtual resource block (VRB) and a physical resource block (PRB) - 0 or 1 bit
  • - PRB bundling size indicator indicates the size of the physical resource block bundling assuming that the same precoding is applied - 0 or 1 bit
  • Rate matching indicator indicates which rate match group is applied among the rate match groups set as the upper layer applied to the PDSCH - 0, 1, or 2 bits
  • - ZP CSI-RS trigger triggers the zero power channel state information reference signal - 0, 1, or 2 bits
  • Transport block (transport block, TB) related configuration information indicates a modulation and coding scheme (MCS), a new data indicator (NDI) and a redundancy version (RV) for one or two TBs.
  • MCS modulation and coding scheme
  • NDI new data indicator
  • RV redundancy version
  • MCS Modulation and coding scheme
  • New data indicator indicates whether the HARQ initial transmission or retransmission.
  • Redundancy version indicates a redundancy version of HARQ.
  • - HARQ process number indicates the HARQ process number applied to the PDSCH - 4 bits
  • Downlink assignment index an index for generating a dynamic HARQ-ACK codebook when reporting HARQ-ACK for PDSCH - 0 or 2 or 4 bits
  • PUCCH resource indicator information indicating the resource of PUCCH for HARQ-ACK report for PDSCH - 3 bits
  • - PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator Configuration information on which slot PUCCH for HARQ-ACK report for PDSCH is transmitted - 3 bits
  • Antenna ports information indicating the antenna port of the PDSCH DMRS and the DMRS CDM group in which the PDSCH is not transmitted - 4, 5 or 6 bits
  • Transmission configuration indication information indicating beam related information of PDSCH - 0 or 3 bits
  • CBG transmission information information indicating which code block group (CBG) data is transmitted through PDSCH when code block group-based retransmission is configured - 0, 2, 4, 6, or 8 bits
  • - CBG flushing out information Information indicating whether the code block group previously received by the terminal can be used for HARQ combining - 0 or 1 bit
  • DMRS sequence initialization indicates the DMRS sequence initialization parameter - 1 bit
  • time domain resource assignment includes information about a slot in which PDSCH/PUSCH is transmitted, and a symbol to which a start symbol position S in the corresponding slot and PDSCH/PUSCH are mapped. It can be conveyed by the number L.
  • S may be a relative position from the start of the slot
  • L may be the number of consecutive symbols
  • S and L are start and length indicator values defined as in Equation 1 below (start and length indicator value: SLIV) can be determined from
  • the UE may receive information on the SLIV value, the PDSCH/PUSCH mapping type, and the slot in which the PDSCH/PUSCH is transmitted in one row through RRC configuration (eg, the information is configured in the form of a table) can be). Thereafter, in the time domain resource allocation of the DCI, by indicating the index value in the set table, the base station can deliver the SLIV value, the PDSCH/PUSCH mapping type, and information on the slot in which the PDSCH/PUSCH is transmitted to the terminal.
  • RRC configuration eg, the information is configured in the form of a table
  • PDSCH mapping types are defined as type A (type A) and type B (type B).
  • type A the first symbol among DMRS symbols is located in the second or third OFDM symbol of the slot.
  • PDSCH mapping type B the first symbol among DMRS symbols of the first OFDM symbol in the time domain resource allocated for PUSCH transmission is located.
  • Downlink data may be transmitted on PDSCH, which is a physical channel for downlink data transmission.
  • the PDSCH may be transmitted after the control channel transmission period, and scheduling information such as a specific mapping position and a modulation method in the frequency domain is determined based on DCI transmitted through the PDCCH.
  • the base station notifies the terminal of the modulation scheme applied to the PDSCH to be transmitted and the size of the data to be transmitted (transport block size, transport block size (TBS)).
  • the MCS may consist of 5 bits or more or fewer bits.
  • the TBS corresponds to a size before channel coding for error correction is applied to data (transport block, TB) to be transmitted by the base station.
  • a transport block may include a medium access control (MAC) header, a MAC control element, one or more MAC service data unit (SDU), and padding bits.
  • TB may indicate a data unit or MAC protocol data unit (PDU) delivered from the MAC layer to the physical layer.
  • MAC medium access control
  • SDU MAC service data unit
  • PDU MAC protocol data unit
  • Modulation methods supported by the NR system are QPSK (quadrature phase shift keying), 16QAM (quadrature amplitude modulation), 64QAM, and 256QAM, and each modulation order (Qm) corresponds to 2, 4, 6, 8. . That is, 2 bits per symbol can be transmitted for QPSK modulation, 4 bits per symbol for 16QAM modulation, 6 bits per symbol for 64QAM modulation, and 8 bits per symbol for 256QAM modulation.
  • 3 and 4 are diagrams illustrating an example in which eMBB, URLLC, and mMTC data, which are services considered in a 5G or NR system, are allocated from frequency-time resources.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which eMBB, URLLC, and mMTC data are allocated to the entire system frequency band.
  • data for eMBB, URLLC, and mMTC are allocated in the entire system frequency band 300 .
  • URLLC data (303, 305, 307) is generated and transmission is required while eMBB (301) and mMTC (309) are allocated in a specific frequency band and transmitted, eMBB (301) and mMTC (309) are already allocated part URLLC data 303 , 305 , and 307 may be transmitted without emptying or transmitting .
  • URLLC data may be allocated (303, 305, 307) to a part of the resource 301 to which the eMBB is allocated and transmitted.
  • the eMBB data may not be transmitted in the overlapping frequency-time resource, and thus the transmission performance of the eMBB data may be lowered. That is, in the above case, eMBB data transmission failure may occur due to URLLC allocation.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which eMBB, URLLC, and mMTC data are allocated by dividing a system frequency band.
  • the entire system frequency band 400 may be divided and used for service and data transmission in each subband 402 , 404 , and 406 .
  • Information related to the subband configuration may be predetermined, and this information may be transmitted from the base station to the terminal through higher level signaling.
  • the subband may be arbitrarily divided by a base station or a network node to provide services without transmission of additional subband configuration information to the terminal. 4 shows that subband 402 is used for eMBB data transmission, subband 404 is used for URLLC data transmission, and subband 406 is used for mMTC data transmission.
  • the terms physical channel and signal in the NR system may be used.
  • the content of the present invention can be applied to a wireless communication system other than the NR system.
  • downlink is a wireless transmission path of a signal transmitted from a base station to a terminal
  • uplink uplink means a wireless transmission path of a signal transmitted from a terminal to a flag station.
  • an embodiment of the present invention will be described with an NR system as an example, but the embodiment of the present invention may be applied to other communication systems having a similar technical background or channel type.
  • the embodiments of the present invention can be applied to other communication systems through some modifications within the scope of the present invention as judged by a person having skilled technical knowledge.
  • the terms "physical channel” and “signal” may be used interchangeably with data or control signals.
  • the PDSCH is a physical channel through which data is transmitted, but in the present invention, the PDSCH may be referred to as data.
  • higher signaling is a signal transmission method in which a base station uses a downlink data channel of a physical layer to a terminal or from a terminal to a base station using an uplink data channel of a physical layer
  • RRC signaling or MAC control element MAC CE; MAC control element
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a process in which one transport block is divided into several code blocks and a CRC is added.
  • a CRC 503 may be added to the last or front part of one transport block TB 501 to be transmitted in uplink or downlink.
  • the CRC 503 may have 16 bits or 25 bits, a predetermined number of bits, or a variable number of bits according to channel conditions, and may be used to determine whether or not channel coding is successful.
  • a block to which the CRC 503 is added to the TB 501 may be divided into several codeblocks (CBs) 507 , 509 , 511 , and 513 ( 505 ).
  • the maximum size of the code block may be determined in advance, and in this case, the last code block 513 may have a smaller size than the other code blocks 507 , 509 , and 511 .
  • CRCs 517 , 519 , 521 , and 523 may be added to the code blocks 507 , 509 , 511 , and 513 , respectively ( 515 ).
  • the CRC may have 16 bits or 24 bits or a predetermined number of bits, and may be used to determine whether channel coding is successful or not.
  • a TB 501 and a cyclic generator polynomial may be used to generate the CRC 503, and the cyclic generator polynomial may be defined in various ways.
  • cyclic generator polynomial gCRC24A(D) D24 + D23 + D18 + D17 + D14 + D11 + D10 + D7 + D6 + D5 + D4 + D3 + D + 1 for 24-bit CRC
  • L 24, TB data About, CRC Is Divide by gCRC24A(D) so that the remainder becomes 0, can be decided
  • the CRC length L has been described as an example of 24, but the CRC length L may be determined to have various lengths such as 12, 16, 24, 32, 40, 48, 64, and the like.
  • the TB+CRC may be divided into N CBs 507 , 509 , 511 , and 513 .
  • CRCs 517 , 519 , 521 , and 523 may be added to each of the divided CBs 507 , 509 , 511 , and 513 ( 515 ).
  • the CRC added to the CB may have a different length than when generating the CRC added to the TB, or a different cyclic generator polynomial may be used to generate the CRC.
  • the CRC 503 added to the TB and the CRCs 517 , 519 , 521 , and 523 added to the code block may be omitted depending on the type of channel code to be applied to the code block. For example, when an LDPC code rather than a turbo code is applied to a code block, CRCs 517 , 519 , 521 , and 523 to be inserted for each code block may be omitted.
  • the CRCs 517 , 519 , 521 , and 523 may be added to the code block as it is. Also, even when a polar code is used, a CRC may be added or omitted.
  • the maximum length of one code block is determined for a TB to be transmitted according to the type of channel coding applied, and the TB and CRC added to the TB according to the maximum length of the code block are converted into code blocks. Partitioning may be performed.
  • CRC for CB is added to the divided CB, and the data bits and CRC of the CB are encoded with a channel code, coded bits are determined, and each coded bit is promised in advance. As described above, the number of rate-matched bits was determined.
  • the size of TB (TBS) in the NR system can be calculated through the following steps.
  • Step 1 The number of REs allocated to PDSCH mapping in one PRB in the allocated resource to calculate
  • Is can be calculated as From here, is 12, may indicate the number of OFDM symbols allocated to the PDSCH. is the number of REs in one PRB occupied by DMRSs of the same CDM group. is the number of REs occupied by an overhead in a PRB as long as it is set by higher signaling, and may be set to one of 0, 6, 12, and 18. Thereafter, the total number of REs allocated to the PDSCH can be calculated. Is is calculated as denotes the number of PRBs allocated to the UE.
  • Step 2 Number of Temporary Information Bits Is can be calculated as Here, R is a code rate, Qm is a modulation order, and information on this value may be transmitted using an MCS bitfield of DCI and a pre-arranged table. Also, ⁇ is the number of allocated layers. if , TBS can be calculated through the following step 3 . Otherwise, TBS may be calculated through step 4.
  • Step 3 Wow through the formula of can be calculated.
  • TBS is shown in Table 12 below. of values not less than can be determined as the closest value to .
  • Step 4 Wow through the formula of can be calculated.
  • TBS It can be determined through the value and the following [pseudo-code 1].
  • C corresponds to the number of code blocks that one TB contains.
  • parity bits may be added and output.
  • the amount of parity bits may vary according to an LDCP base graph.
  • a method of sending all parity bits generated by LDPC coding to a specific input is called FBRM (full buffer rate matching), and a method of limiting the number of transmittable parity bits is called LBRM (limited buffer rate matching). can do.
  • FBRM full buffer rate matching
  • LBRM limited buffer rate matching
  • Ncb N in the FBRM method.
  • Is becomes, Is is given as may be determined to be 2/3.
  • the above-described method of obtaining TBS is used, assuming the maximum number of layers and maximum modulation order supported by the UE in the cell, and the maximum modulation order Qm is the MCS supporting 256QAM for at least one BWP in the cell. If the table is enabled, 8 is assumed, if not set, 6 (64QAM) is assumed, and the code rate is assumed to be the maximum code rate of 948/1024. Is is assumed to be Is It is assumed to be calculated as can be given in Table 13 below.
  • the maximum data rate supported by the UE in the NR system may be determined through Equation 2 below.
  • Rmax 948/1024
  • Rmax 948/1024
  • the maximum number of layers is the maximum modulation order
  • is the scaling exponent may mean a subcarrier spacing.
  • Is can be calculated as is the maximum number of RBs in BW(j). As an overhead value, it may be given as 0.14 in the downlink of FR1 (band below 6 GHz) and 0.18 in the uplink, and as 0.08 in the downlink of FR2 (band above 6 GHz) and 0.10 in the uplink.
  • the maximum data rate in the downlink in a cell having a 100 MHz frequency bandwidth at a 30 kHz subcarrier interval may be calculated in Table 15 below.
  • the actual data rate that the terminal can measure in actual data transmission may be a value obtained by dividing the amount of data by the data transmission time. This may be a value obtained by dividing TBS in 1 TB transmission or the sum of TBS in 2 TB transmission by the TTI length.
  • the maximum actual data rate in downlink in a cell having a 100 MHz frequency bandwidth at a 30 kHz subcarrier interval may be determined as shown in Table 16 below according to the number of allocated PDSCH symbols.
  • the maximum data rate supported by the terminal can be checked through Table 15, and the actual data rate according to the allocated TBS can be checked through Table 16. In this case, there may be a case where the actual data rate is greater than the maximum data rate according to the scheduling information.
  • a data rate that the terminal can support may be mutually agreed upon between the base station and the terminal. This may be calculated using the maximum frequency band supported by the terminal, the maximum modulation order, the maximum number of layers, and the like. However, the calculated data rate may be different from a value calculated from a transport block size (TBS) and a transmission time interval (TTI) length used for actual data transmission.
  • TBS transport block size
  • TTI transmission time interval
  • the terminal may be allocated a TBS larger than a value corresponding to the data rate supported by the terminal. To prevent this, there may be restrictions on the TBS that can be scheduled according to the data rate supported by the terminal.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a synchronization signal (SS) and a physical broadcast channel (PBCH) of an NR system are mapped in the frequency and time domains.
  • SS synchronization signal
  • PBCH physical broadcast channel
  • a primary synchronization signal (PSS, 601), a secondary synchronization signal (SSS, 603), and a PBCH are mapped over 4 OFDM symbols, the PSS and SSS are mapped to 12 RBs, and the PBCH is It is mapped to 20 RBs. How the frequency band of 20 RBs changes according to subcarrier spacing (SCS) is shown in the table of FIG. 6 .
  • the resource region in which the PSS, SSS, and PBCH are transmitted may be referred to as an SS/PBCH block (SS/PBCH block).
  • the SS/PBCH block may be referred to as an SSB block.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating symbols in which SS/PBCH blocks can be transmitted according to subcarrier intervals.
  • the subcarrier interval may be set to 15 kHz, 30 kHz, 120 kHz, 240 kHz, etc., and the position of the symbol in which the SS/PBCH block (or SSB block) may be located may be determined according to each subcarrier interval.
  • FIG. 7 shows a position of a symbol at which an SSB can be transmitted according to a subcarrier interval in symbols within 1 ms, and the SSB does not always have to be transmitted in the area shown in FIG. 7 .
  • the location at which the SSB block is transmitted may be configured in the terminal through system information or dedicated signaling.
  • the propagation delay time is a value obtained by dividing the path through which radio waves are transmitted from the terminal to the base station by the speed of light, and may generally be a value obtained by dividing the distance from the terminal to the base station by the speed of light.
  • a signal transmitted from the terminal is received by the base station after about 0.34 msec.
  • the signal transmitted from the base station is also received by the terminal after about 0.34 msec.
  • the arrival time of a signal transmitted from the terminal to the base station may vary depending on the distance between the terminal and the base station.
  • timing advance when multiple terminals existing in different locations transmit signals simultaneously, arrival times at the base station may all be different. In order to solve this problem so that signals transmitted from multiple terminals arrive at the base station at the same time, the time for transmitting the uplink signal may be different for each terminal depending on the location. In 5G, NR and LTE systems, this is called timing advance.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a processing time of a terminal according to a timing advance when the terminal receives a first signal and the terminal transmits a second signal corresponding thereto in a 5G or NR system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the terminal When the base station transmits an uplink scheduling grant (UL grant) or a downlink control signal and data (DL grant and DL data) to the terminal in slot n (802), the terminal grants uplink scheduling grant or downlink in slot n (804) It can receive link control signals and data. In this case, the terminal may receive the signal later by the transmission delay time (Tp, 810) than the time at which the base station transmits the signal. In this embodiment, when the terminal receives the first signal in the slot n (804), the terminal transmits the second signal in the slot n+4 (806).
  • Tp transmission delay time
  • the terminal transmits a signal to the base station, in order to ensure that the signal arrives at the base station at a specific time, the terminal advances the timing advance (TA, 812) by the timing advance (TA, 812) from the slot n+4 of the signal reference received by the terminal at the timing 806.
  • HARQ ACK/NACK for uplink data or downlink data may be transmitted. Therefore, in this embodiment, the time during which the terminal can prepare to receive uplink scheduling approval, transmit uplink data, or receive downlink data and transmit HARQ ACK or NACK is TA in a time corresponding to three slots It may be a time except for (814).
  • the base station may calculate the absolute value of the TA of the corresponding terminal.
  • the base station calculates the absolute value of TA by adding or subtracting the amount of change in the TA value transmitted through higher signaling to the TA value first delivered to the terminal in the random access step when the terminal initially accesses it. have.
  • the absolute value of the TA may be a value obtained by subtracting the start time of the nth TTI received by the UE from the start time of the nth TTI transmitted by the UE.
  • one of the important criteria for performance of a cellular wireless communication system is packet data latency.
  • signal transmission and reception is performed in units of subframes having a transmission time interval (hereinafter, referred to as TTI) of 1 ms.
  • TTI transmission time interval
  • a terminal short-TTI UE
  • the transmission time interval may be shorter than 1 ms.
  • the Short-TTI terminal is suitable for services such as Voice over LTE (VoLTE) service and remote control where latency is important.
  • the short-TTI terminal becomes a means capable of realizing a mission-critical Internet of Things (IoT) on a cellular basis.
  • IoT mission-critical Internet of Things
  • the DCI for scheduling the PDSCH indicates the K1 value, which is a value corresponding to timing information at which the terminal transmits HARQ-ACK information for the PDSCH.
  • the UE may transmit the HARQ-ACK to the base station. That is, HARQ-ACK information may be transmitted from the terminal to the base station at the same or later time point than the symbol L1 including timing advance.
  • the HARQ-ACK information may not be valid HARQ-ACK information in HARQ-ACK transmission from the terminal to the base station.
  • Symbol L1 is from the last time point of the PDSCH Thereafter, it may be the first symbol from which a cyclic prefix (CP) starts. can be calculated as in Equation 3 below.
  • N1, d1,1, d1,2, ⁇ , ⁇ , and TC may be defined as follows.
  • the maximum timing difference between carriers may be reflected in the second signal transmission.
  • - N1 is defined as in Table 17 below according to ⁇ .
  • the terminal when the base station transmits control information including an uplink scheduling grant, the terminal may indicate a K2 value corresponding to timing information for transmitting uplink data or PUSCH.
  • the UE may transmit the PUSCH to the base station. That is, the PUSCH may be transmitted from the terminal to the base station at the same or later time point than the symbol L2 including timing advance.
  • the UE may ignore the uplink scheduling grant control information from the base station.
  • Symbol L2 is from the last time point of the PDCCH including the scheduling grant.
  • the CP of the PUSCH symbol to be transmitted later may be the first symbol starting. can be calculated as in Equation 4 below.
  • N2, d2,1, ⁇ , ⁇ , and TC may be defined as follows.
  • the maximum timing difference between carriers may be reflected in the second signal transmission.
  • - N2 is defined as in Table 18 below according to ⁇ .
  • the 5G or NR system may set a frequency band part (BWP) within one carrier to designate a specific terminal to transmit and receive within the set BWP. This may be aimed at reducing power consumption of the terminal.
  • the base station may set a plurality of BWPs, and may change the BWP activated in the control information. When the BWP is changed, the time that the terminal can use may be defined as shown in Table 19 below.
  • frequency range 1 means a frequency band of 6 GHz or less
  • frequency range 2 means a frequency band of 6 GHz or more.
  • type 1 and type 2 may be determined according to UE capability. Scenarios 1, 2, 3, and 4 in the above-described embodiment are given as shown in Table 20 below.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of scheduling and transmitting data (eg, TBs) according to a slot, receiving HARQ-ACK feedback for the corresponding data, and performing retransmission according to the feedback.
  • TB1 900 is initially transmitted in slot 0 902 , and ACK/NACK feedback 904 for this is transmitted in slot 4 906 . If the initial transmission of TB1 fails and a NACK is received, retransmission 910 for TB1 may be performed in slot 8 908 .
  • the time point at which the ACK/NACK feedback is transmitted and the time point at which the retransmission is performed may be predetermined or may be determined according to a value indicated by control information and/or higher layer signaling.
  • HARQ process IDs 0 to 7 may be assigned to and transmitted from TB1 to TB8. If the number of HARQ process IDs usable by the base station and the terminal is only 4, it may not be possible to continuously transmit 8 different TBs.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a communication system using a satellite.
  • the satellite 1003 may transmit the signal to the base station 1005 .
  • the base station 1005 may process the received signal and transmit a signal including a request for a subsequent operation thereto to the terminal 1001 again through the satellite 1003 .
  • the distance between the terminal 1001 and the satellite 1003 is also long, and the distance between the satellite 1003 and the base station 1005 is also long, so eventually the terminal 1001 and the base station ( 1005), the time required for data transmission/reception becomes longer.
  • GEO 1100 refers to a satellite of approximately 36000 km in altitude
  • MEO 1110 refers to a satellite of an altitude of 5000 to 15000 km
  • LEO 1130 refers to a satellite of an altitude of 500 to 1000 km.
  • the orbital period of the Earth varies according to each altitude.
  • the orbital period is about 24 hours, in the case of MEO (1110), it is about 6 hours, and in the case of LEO (1130), it is about 90 to 120 minutes.
  • Low-orbit ( ⁇ 2,000 km) satellites are advantageous compared to geostationary (36,000 km) satellites due to their relatively low altitude and propagation delay time and loss.
  • a satellite 1200 located at an altitude of 100 km or more by a rocket transmits and receives signals with a terminal 1210 on the ground, and also a ground station 1220 connected to a base station on the ground (DU farms) 1230 and Signals can be sent and received.
  • the satellite-terminal direct communication is a form of supplementing the coverage limit of the terrestrial network, and it is possible to support a communication service for a specialized purpose.
  • a satellite-terminal direct communication function in the user terminal, it is possible to transmit and receive a user's emergency rescue and/or disaster signal in a place that is not covered by the terrestrial network communication (1300), and a terrestrial network such as a ship or/and an air
  • a mobile communication service can be provided to a user in an area where communication is impossible (1310), and it is possible to track and control the location of a ship, freight car, and/or drone in real time without border restrictions (1320),
  • the satellite communication function in the base station it is possible to utilize the satellite communication to function as a backhaul of the base station and perform the backhaul function when physically far away ( 1330 ).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of calculating an expected data rate (throughput) in an uplink when an LEO satellite at an altitude of 1200 km and a terminal on the ground perform direct communication.
  • EIRP effective isotropic radiated power
  • the path loss of the radio channel to the satellite is 169.8 dB
  • the satellite reception antenna gain is 30 dBi
  • the signal-to-noise ratio (SNR) can be estimated to be -2.63 dB.
  • the path loss may include a path loss in outer space, a loss in the atmosphere, and the like.
  • the signal-to-interference and noise ratio (SINR) is calculated as -3.92 dB, where 30 kHz
  • SINR signal-to-interference and noise ratio
  • the path loss may include a path loss in outer space, a loss in the atmosphere, and the like.
  • the SINR is calculated as -11 dB. At this time, if a 30 kHz subcarrier interval and a frequency resource of 1 PRB are used, a transmission rate of 21 kbps can be achieved. It could be a result.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a path loss value according to a path loss model between a terminal and a satellite, and a path loss according to a path loss model between a terminal and a terrestrial communication base station.
  • d corresponds to the distance
  • f c is the frequency of the signal.
  • the path loss (FSPL, 1600) is inversely proportional to the square of the distance, but communication between the terminal and the terrestrial gNB is performed.
  • the path loss (PL 2 , PL' Uma-NLOS , 1610, 1620) on the ground in the presence of air can be approximately inversely proportional to the fourth power of the distance.
  • d_3D means a straight line distance between the terminal and the base station
  • h_BS is the height of the base station
  • f c is the center frequency in Hz
  • c is the speed of light in m/s.
  • Doppler shift ie, frequency offset of a transmission signal
  • Doppler shift may occur as a satellite continuously moves rapidly.
  • 17 is a diagram illustrating equations and results for calculating the amount of Doppler shift experienced by a signal transmitted from a satellite when a signal transmitted from a satellite is received by a terrestrial user according to the altitude and position of the satellite and the position of the terminal user on the ground.
  • R is the Earth's radius
  • h is the altitude of the satellite
  • v is the speed at which the satellite orbits the Earth
  • f c is the frequency of the signal.
  • the speed of the satellite may be calculated based on the altitude of the satellite, and specifically, the speed of the satellite is a speed at which gravity, which is the force that pulls the earth on the satellite, and the centripetal force generated as the satellite orbits are equal to each other, as shown in FIG. 18 . can be calculated.
  • 18 is a diagram illustrating the speed of the satellite calculated at the altitude of the satellite. As can be seen from FIG. 17 , since the angle ⁇ is determined by the elevation angle ⁇ , the value of the Doppler shift is determined according
  • 19 is a diagram illustrating Doppler shifts experienced by different terminals in one beam transmitted by a satellite to the ground.
  • the Doppler shift experienced by terminal 1 1900 and terminal 2 1910 according to the elevation angle ⁇ was calculated.
  • 19 is an example assuming a center frequency of 2 GHz, a satellite altitude of 700 km, a beam diameter of 50 km on the ground, and a speed of a terminal of 0.
  • the Doppler shift calculated in the present invention ignores the effect of the Earth's rotation speed, and since the Earth's rotation speed is sufficiently slow compared to the speed of the satellite, it can be regarded as having a small effect in the Doppler shift calculation.
  • 20 is a diagram illustrating a difference in Doppler shift occurring within one beam according to a position of a satellite determined from an elevation angle.
  • the difference in Doppler shift within the beam (or cell) is greatest. This may be because when the satellite is above the center, the Doppler shift values at one end of the beam and at the other end have positive and negative values, respectively.
  • 21 is a diagram illustrating a delay time between a terminal and a satellite and a round-trip delay time between a terminal-satellite and a base station according to the position of the satellite determined based on the elevation angle.
  • reference numeral 2100 denotes a delay time between the terminal and the satellite
  • reference numeral 2110 denotes a round-trip delay time between the terminal-satellite and the base station.
  • 22 is a diagram illustrating a maximum difference value of a round trip delay time according to a location of a user within one beam. For example, when the beam radius (or cell radius) is 20 km, the difference in round-trip delay time to the satellite experienced differently by terminals in different positions in the beam depending on the position of the satellite is about 0.28 ms or less. have.
  • the signal when a terminal transmits and receives a signal to and from a base station, the signal may be transmitted through a satellite. That is, in the case of downlink, the satellite may receive a signal transmitted by the base station to the satellite and transmit it to the terminal, and in the case of uplink, the satellite may receive the signal transmitted by the terminal to the satellite and transmit it to the base station.
  • the satellite receiving the signal from the terminal or the base station can transmit the received signal to the base station or the terminal after only moving the frequency, or after performing signal processing such as decoding and re-encoding, it is transmitted to the base station or the terminal. may also be possible.
  • the terminal may access the base station through the following procedure.
  • the terminal receives a synchronization signal from the base station.
  • the synchronization signal may include a primary synchronization signal (PSS), a secondary synchronization signal (SSS), and a physical broadcast channel (PBCH).
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • PBCH physical broadcast channel
  • the synchronization signal may include information such as a slot boundary of a signal transmitted by the base station, a frame number, downlink, and uplink configuration.
  • the terminal may find out the subcarrier offset, scheduling information for system information transmission, and the like.
  • the terminal receives system information (System Information Block: SIB) from the base station.
  • SIB System Information Block
  • the SIB may include information for performing initial access and random access.
  • Step 3 Transmit the random access preamble to the random access resource set in step 2.
  • the preamble may be a signal determined based on the information set in step 2 using a predetermined sequence.
  • the base station receives the preamble transmitted by the terminal.
  • the base station attempts to receive the preamble set in the resource set by the base station itself without knowing which terminal has sent the preamble, and if reception is successful, it can know that at least one terminal has sent the preamble.
  • Step 4 When the preamble is received in step 3, the base station transmits a random access response (RAR) in response thereto.
  • the UE transmitting the random access preamble in step 3 may receive the RAR transmitted by the base station in this step.
  • the RAR is transmitted in the PDSCH, and the PDCCH scheduling it is transmitted together or in advance.
  • the DCI for scheduling the RAR is transmitted after being mapped to the PDCCH after adding the scrambling CRC based on the RA-RNTI and performing channel coding.
  • the RA-RNTI may be determined based on time and frequency resources in which the preamble in step 3 is transmitted.
  • the maximum time limit until the terminal, which has transmitted the random access preamble in step 3, receives the RAR in this step can be set through the SIB transmitted in step 2.
  • the maximum time limit may be set to be limited to 10 ms or 40 ms. That is, the terminal that has transmitted the preamble in step 3 may transmit the preamble again if the RAR is not received from the base station within a time determined based on, for example, the set maximum time of 10 ms.
  • the RAR may include scheduling information for allocating resources of a signal transmitted by the UE in step 5, which is the next step.
  • 23 is a diagram illustrating an example of an information structure of an RAR. As shown in FIG. 23 , the RAR may include information on timing advance (TA) to be applied by the UE and a temporary C-RNTI value to be used from the next step.
  • TA timing advance
  • Step 5 The terminal receiving the RAR in step 4 transmits message 3 (msg3) to the base station according to the scheduling information included in the RAR.
  • the random access preamble may be referred to as message 1 (msg1)
  • the RAR may be referred to as message 2 (msg2).
  • the terminal may transmit it including its own ID value in msg3.
  • the base station may attempt to receive msg3 based on the information it has scheduled in step 4 .
  • Step 6 The base station receives msg3, checks the ID information of the terminal, generates message 4 including this information, and transmits it to the terminal. After transmitting msg3 in step 5, the terminal may attempt to receive msg4 to be transmitted in step 6 thereafter. Upon receiving Msg4, the UE compares the ID value included after decoding with the ID value transmitted by the UE in step 5 to check whether msg3 transmitted by the UE has been received by the base station. After the terminal transmits msg3 in step 5, there may be a time constraint until receiving msg4 in this step, and this maximum time may also be set based on the SIB in step 2.
  • step 3 the UE transmits a random access preamble (or PRACH preamble), and in step 4, the period (random access window) during which the UE can receive the RAR, that is, the maximum time it takes to receive is ra-ResponseWindow It can be set through , and the maximum time can be set up to about 10 ms in the conventional LTE or 5G NR.
  • 24 is a diagram showing an example of the relationship between the PRACH preamble configuration resource and the RAR reception time of the LTE system, and FIG.
  • a random access window may start 3 ms after transmitting a PRACH (random access preamble).
  • a random access window may start from a control information area for RAR scheduling that appears first after transmitting a PRACH (random access preamble).
  • a TA for uplink transmission timing in a 5G NR system may be determined as follows. First is determined, where with Hz am. In addition, as, , , can be defined respectively.
  • 26 is a diagram illustrating an example of a downlink frame and an uplink frame timing in the terminal.
  • the terminal transmits the uplink frame based on the downlink frame time
  • Uplink transmission may be performed earlier by as much as possible. from above may be transmitted in RAR or determined based on MAC CE, may be a value set in the terminal or determined based on a predetermined value.
  • the base station provides the terminal through RAR.
  • the subcarrier spacing (SCS) of the RAR is If kHz, Is can be determined as
  • the TA may be instructed by the base station, which may be indicated through MAC CE or the like.
  • Values are 0, 1, 2, ... , 63, which is added to or subtracted from the existing TA value and is used to calculate a new TA value, and the TA value is can be newly calculated as
  • the UE may apply the indicated TA value to uplink transmission after a predetermined time.
  • the present invention provides a method and apparatus for a base station to indicate a time and frequency offset so that the time and frequency offset can be corrected, and for a terminal to correct the time and frequency offset accordingly.
  • the first embodiment provides a method and apparatus for a base station to indicate frequency offset information to a terminal, and for the terminal to apply the indicated value.
  • the base station instructs the terminal to receive frequency offset information using the following method, and the terminal corrects the frequency by the offset using the indicated offset information according to the following method to transmit and receive downlink or uplink signals. can do.
  • a unit of a frequency offset may be determined based on a frequency domain or a frequency band (spectrum).
  • 27 is a diagram illustrating the maximum value of the Doppler shift difference experienced by different terminals within one beam according to the size and center frequency (fc) of the beam (or cell) when the satellite is at an altitude of 700 km. . That is, for example, in the case of a beam (or cell) radius of 100 km provided by a satellite, at a center frequency of 2 GHz, two terminals in the beam may experience a Doppler shift difference of up to about 15 kHz. This may mean that the base station should differently correct a frequency offset of about 15 kHz between different terminals in uplink transmission.
  • an indication unit of the frequency offset may be 5/(2 ⁇ 12) kHz, that is, 1.2207 Hz.
  • the indication unit of the frequency offset may be 15/(2 ⁇ 12) kHz, that is, 3.6621 Hz.
  • the indicating unit of the frequency offset may be 5/(2 ⁇ N) kHz.
  • 28 is a diagram illustrating an absolute speed at which a satellite orbits the earth and a relative speed between the satellite and an object stationary on the ground according to the altitude of the satellite. Since the Earth rotates on its own, even a stationary object on the Earth's ground can be said to be moving, so the absolute speed of the satellite and the relative speed of the satellite-Earth may be different.
  • the speed of the satellite is the speed at which the centrifugal force and the gravitational force equalize the effect of the centrifugal force to maintain the altitude of the satellite, which can be determined according to the satellite's altitude.
  • FIG. 27 is a result derived using the absolute velocity of the satellite
  • the Doppler shift may be calculated based on the relative velocity of the satellite as in FIG. 28 .
  • the Doppler shift may be calculated based on a combination of one or more of the altitude, position of the satellite, the position of the terminal, or the altitude angle between the terminal and the satellite, and the speed of the terminal.
  • the relative velocity of the satellite may be calculated as a value obtained by subtracting the angular velocity of the earth's rotation from the angular velocity at which the satellite orbits the earth.
  • the indication unit of the frequency offset may vary according to the subcarrier spacing used between the UE and the satellite. For example, when using a subcarrier spacing of 15 kHz and when using a subcarrier spacing of 60 kHz, if a frequency offset of 1 kHz occurs, the effect of the frequency offset will be different, for example, when using a subcarrier spacing of 60 kHz The impact may be much less. Therefore, the indicating unit of the frequency offset is (subcarrier spacing)/(2 ⁇ 12) kHz or It can be determined as is a value determined by the subcarrier spacing.
  • the subcarrier spacing is 15 kHz, , when the subcarrier spacing is 30 kHz , when the subcarrier spacing is 60 kHz , when the subcarrier spacing is 120 kHz , when the subcarrier spacing is 240 kHz As the subcarrier spacing is to be kHz value can mean
  • the base station may indicate to the terminal the rate of change of the frequency offset.
  • the satellite moves regularly with time, and in certain time intervals, the frequency offset may vary linearly. Accordingly, the base station can instruct the terminal how to change and apply the frequency offset in the future by instructing the terminal the rate of change of the frequency offset.
  • the rate of change of the frequency offset may be an amount of change of the frequency offset to be applied at a specific time in the future.
  • the base station may indicate a time period and time point for applying the frequency offset change rate to the terminal through control information or set it through higher level signaling.
  • the upper signaling may be MAC CE or RRC signaling, not a physical layer signal.
  • Frequency offset information may be indicated in a random access process.
  • the terminal in the 4-step random access, it may be indicated through RAR, and in the 2-step random access, it may be indicated through msg B.
  • the terminal sends msg A to the base station, and the base station transmits msg B to the terminal after receiving the msg A.
  • the msg B may include frequency offset information.
  • the frequency offset information may be indicated by being included in the MAC CE after random access of the UE.
  • Frequency offset information may be indicated through downlink control information (DCI).
  • DCI downlink control information
  • the frequency offset information may be indicated to one or more UEs in a group-common basis through the same DCI or the same MAC.
  • the frequency offset or the rate of change of the frequency offset may be indicated to one or more terminals through the same indication information field or to each terminal through different indication information fields.
  • the position of the bit field or the offset value of the bit field position to be interpreted by the terminals may be set in advance. 29 is a diagram illustrating an example in which the position of the satellite changes over time, and accordingly, the delay time experienced by the terminal in terminal-satellite communication or the frequency offset due to the Doppler effect changes. In FIG.
  • the satellite starts from position (1) and moves to position (7).
  • the delay time increases as the distance between the satellite and the terminal increases, and the Doppler shift value also increases.
  • the effect of this Doppler shift is also shown in FIG. 17 .
  • FIG. 29 since terminals located in one beam region provided by a satellite transmit and receive signals with the same satellite, change values of delay time and Doppler shift may be similar. Accordingly, the terminals UE1, UE2, UE3, UE4, and UE5 of FIG. 29 may perform time and frequency offset correction for delay time and Doppler shift correction by the same indication information.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which frequency offset indication information for several terminals is included in one MAC CE when a frequency offset is indicated for a group by using the same MAC CE in a group unit.
  • the start position of the frequency offset indicator for each terminal may be set in advance through higher level signaling.
  • FIG. 30 is an example of indicating the frequency offset in groups through MAC CE, the frequency offset may be indicated in units of groups through DCI in a similar way. That is, the bit field of FIG. 30 may be transmitted as a part of DCI.
  • the base station may indicate a value to be commonly applied to the beam in the system information through the SIB.
  • the frequency offset f_offset may be calculated as f_offset1 + f_offset2, where f_offset1 is a value commonly set or indicated for terminals belonging to a corresponding beam, and f_offset2 may be a value set or indicated for a specific terminal.
  • the base station may set the unit of the frequency offset to the corresponding terminal through RRC setting.
  • the base station may indicate the unit of the frequency offset through the RRC setting, may indicate the number of frequency offset units in MAC CE or DCI, and the terminal may calculate an accurate frequency offset value through the unit and the number of frequency offset units have.
  • candidate values of a frequency offset unit may be indicated through RRC configuration, and one of them may be indicated through MAC CE or DCI.
  • the base station may set a frequency offset value to the corresponding terminal through RRC setting.
  • the base station may deliver the frequency offset value to the terminal through a combination of RRC configuration and MAC CE.
  • method 1 and method 5 are combined to transmit frequency offset information from MAC CE according to a unit determined based on the frequency domain.
  • Method 1, Method 5, and Method 7 are combined, so that frequency offset information having a unit determined based on the frequency domain may be transmitted to a plurality of terminals through the same MAC CE.
  • the plurality of terminals may receive the same DCI and the same PDSCH, and frequency offset information may be transmitted to each terminal through different bit fields of the MAC CE.
  • the terminal when the base station transmits frequency offset value information to the terminal, the terminal can perform uplink transmission by moving the uplink center frequency by the received frequency offset value.
  • the frequency offset indicated to the UE may be determined to be applied after a specific time, such as when the offset value is transmitted through the MAC CE or transmitted through DCI.
  • the second embodiment provides a method and apparatus for a base station to indicate time offset information to a terminal, and for the terminal to apply the indicated value.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a difference in propagation delay time in a terrestrial network and a satellite network.
  • a propagation delay time of 1 ms or less occurs when considering the distance to the base station of up to about 100 km, but in the satellite network, the distance from the terminal to the satellite can be thousands of km, and the distance from the satellite to the base station is also Because it can be thousands of kilometers, latency can be much greater than that of terrestrial networks.
  • the delay time varies according to the altitude and the altitude angle of the satellite. In FIG. 31, for example, the distance between the terminal and the satellite according to the altitude angle when the satellite altitude is 700 km and the time it takes for radio waves to travel back and forth are displayed.
  • the slot timing for transmitting the downlink and the slot timing for receiving the uplink can be matched from the base station's point of view through the timing advance provided by the LTE and 5G NR systems. . That is, if the terminal performs uplink transmission earlier than the downlink time by the timing advance value indicated by the base station, when the uplink signal transmitted by the terminal is received by the base station, it coincides with the downlink time of the base station.
  • 33 is a diagram illustrating the maximum difference value among the differences in round-trip propagation delay time between a terminal-satellite and a base station experienced by users when a plurality of users are located in one beam among several beams transmitted by a satellite. . As the size of the beam decreases, the difference in the round-trip propagation delay time decreases.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating a change in round-trip propagation delay time between a terminal and a base station as the satellite moves along the orbit over time. Referring to FIG. 34 , it can be seen that, in the case of the terrestrial network, the delay time changes below a certain level, whereas in the satellite network, the amount of change in the delay time according to time is very large.
  • the base station instructs the terminal to time offset information by using the following method, and the terminal corrects the time by the offset using the indicated offset information according to the following method to perform downlink or uplink signal transmission and reception can do.
  • the indication range of the delay time or the size of the bit field for the delay time indication or the timing advance indication may be determined. For example, 12 bits may be used at a center frequency of 1 GHz or less, and 16 bits may be used at a center frequency greater than 1 GHz.
  • the base station may instruct the terminal the rate of change of timing advance.
  • the satellite moves regularly with time, and in a specific time interval, the delay time may vary linearly. Therefore, the base station can instruct the terminal how to apply the TA while changing the rate of change of the delay time or timing advance to the terminal.
  • the rate of change of the time offset (or timing advance) may be an amount of change in TA to be applied at a specific time in the future.
  • the base station may indicate a time period and time point for applying the time offset change rate to the terminal through control information or may be set by higher level signaling.
  • the upper signaling may be MAC CE or RRC signaling, not a physical layer signal.
  • Time offset (or timing advance) information may be indicated to one or more terminals in a group-common basis through the same DCI or the same MAC.
  • timing advance or TA change rate may be indicated to one or more terminals through the same indication information field or to each terminal through different indication information fields.
  • the position of the bit field or the offset value of the bit field position to be interpreted by the terminals may be set in advance.
  • change values of delay time and Doppler shift may be similar. Accordingly, the terminals UE1, UE2, UE3, UE4, and UE5 of FIG.
  • FIG. 30 may be a diagram illustrating an example in which time offset indication information for several terminals is included in one MAC CE when a time offset is indicated for one group by using the same MAC CE on a group basis.
  • the start position of the time offset indicator for each terminal may be set in advance through higher level signaling.
  • FIG. 30 is an example of indicating the time offset in groups through MAC CE, the time offset may be indicated in units of groups through DCI in a similar way. That is, the bit field of FIG. 30 may be transmitted as a part of DCI.
  • the base station may indicate a value to be commonly applied to the beam in system information through the SIB.
  • the time offset TA_offset may be calculated as TA_offset1 + TA_offset2, wherein TA_offset1 is a value commonly set or indicated for terminals belonging to a corresponding beam, and TA_offset2 may be a value set or indicated for a specific terminal.
  • the base station may set the unit of the time offset to the corresponding terminal through RRC setting.
  • the base station may indicate the unit of the time offset through RRC configuration, may indicate the number of time offset units in MAC CE or DCI, and the terminal may calculate an accurate time offset value through the unit and the number of time offset units. have.
  • candidate values in a time offset unit may be indicated through RRC configuration, and one of them may be indicated through MAC CE or DCI.
  • the base station may set a time offset value to the corresponding terminal through RRC setting.
  • the base station may transmit the time offset value to the terminal through a combination of RRC configuration and MAC CE.
  • the transmitting unit, the receiving unit, and the processing unit of the terminal, the satellite, and the base station are shown in FIGS. 35, 36, and 37, respectively.
  • Methods for transmitting and receiving a base station, a satellite, and a terminal or a transmitter and a receiver are shown in order to perform an operation for determining signal transmission and reception according to the first to second embodiments, and to perform this, a base station, a satellite, and a terminal
  • a receiver, a processor, and a transmitter of the may each operate according to an embodiment.
  • FIG. 35 is a block diagram illustrating an internal structure of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal of the present invention may include a terminal receiving unit 3500 , a terminal transmitting unit 3520 , and a terminal processing unit 3510 .
  • the terminal receiving unit 3500 and the terminal transmitting unit 3520 may be collectively referred to as a transceiver in the embodiment of the present invention.
  • the transceiver may transmit/receive a signal to/from the base station.
  • the signal may include control information and data.
  • the transceiver may include an RF transmitter for up-converting and amplifying a frequency of a transmitted signal, and an RF receiver for low-noise amplifying and down-converting a received signal.
  • the transceiver may receive a signal through a wireless channel and output it to the terminal processing unit 3510 , and transmit the signal output from the terminal processing unit 3510 through the wireless channel.
  • the terminal processing unit 3510 may control a series of processes so that the terminal can operate according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the terminal receiving unit 3500 may receive a signal from a satellite or terrestrial base station, and the terminal processing unit 3510 may transmit/receive a signal to and from the base station according to the method described in the present invention. Thereafter, the terminal transmitter 3520 may transmit a signal using the determined time point.
  • the satellite of the present invention may include a satellite receiving unit 3600 , a satellite transmitting unit 3620 , and a satellite processing unit 3610 .
  • the receiving unit, the transmitting unit, and the processing unit may be formed in plurality. That is, it may be composed of a receiver and a transmitter for transmitting and receiving from the terminal, and a receiver and a transmitter for transmitting and receiving from the base station, respectively.
  • the satellite receiver 3600 and the satellite transmitter 3620 may be collectively referred to as a satellite transceiver in an embodiment of the present invention.
  • the transceiver may transmit/receive signals to and from the terminal and the base station.
  • the signal may include control information and data.
  • the transceiver may include an RF transmitter for up-converting and amplifying a frequency of a transmitted signal, and an RF receiver for low-noise amplifying and down-converting a received signal.
  • the transceiver may receive a signal through a wireless channel and output it to the satellite processing unit 3610 , and transmit the signal output from the satellite processing unit 3610 through a wireless channel.
  • the satellite processing unit 3610 may include a compensator (pre-compensator) for correcting a frequency offset or a Doppler shift, and may include a device capable of tracking a location from a GPS or the like.
  • the satellite processing unit 3610 may include a frequency shift function capable of shifting the center frequency of the received signal.
  • the satellite processing unit 3610 may control a series of processes so that the satellite, the base station, and the terminal can operate according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the satellite reception unit 3600 may determine to transmit the information to the base station while receiving the PRACH preamble from the terminal and transmitting the RAR according to the PRACH preamble to the terminal again. Thereafter, the satellite transmitter 3620 may transmit the corresponding signals at the determined time point.
  • the base station of the present invention may include a base station receiving unit 3700 , a base station transmitting unit 3720 , and a base station processing unit 3710 .
  • the base station may be a terrestrial base station or part of a satellite.
  • the base station receiving unit 3700 and the base station transmitting unit 3720 may be collectively referred to as a transceiver in the embodiment of the present invention.
  • the transceiver may transmit/receive a signal to/from the terminal.
  • the signal may include control information and data.
  • the transceiver may include an RF transmitter for up-converting and amplifying a frequency of a transmitted signal, and an RF receiver for low-noise amplifying and down-converting a received signal.
  • the transceiver may receive a signal through a wireless channel and output it to the base station processing unit 3710 , and transmit the signal output from the base station processing unit 3710 through the wireless channel.
  • the base station processing unit 3710 may control a series of processes so that the base station can operate according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the base station processing unit 3710 may transmit the RAR in advance according to configuration information set by the base station processing unit 3710 .

Landscapes

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명에서는 기지국이 단말에게 시간 및 주파수 오프셋 정보를 지시하여, 단말이 상기 지시된 정보로부터 오프셋 값만큼 보정하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

통신 시스템에서 시간 및 주파수 오프셋 지시 방법 및 장치
본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 단말이 위성을 통해 기지국과 신호를 송수신하는 경우, 시간 및 주파수에 큰 이동이 발생할 수 있어서, 시간 및 주파수 오프셋에 대한 보정이 필요할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 기지국이 단말에게 시간 및 주파수 오프셋 정보를 지시하여, 단말이 상기 지시된 정보로부터 오프셋 값만큼 보정하는 방법 및 장치를 제공한다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편 2010년대 후반 및 2020년대에 들어서 위성 발사비용이 획기적으로 줄어듦에 따라, 위성을 통한 통신 서비스를 제공하려는 회사들이 늘어났다. 이에 따라 위성망이 기존 지상망을 보완하는 차세대 네트워크 시스템으로 부상하였다. 이는 지상망 수준의 사용자 경험을 제공하지 못하나 지상망 구축이 어려운 지역 또는 재난상황에서 통신 서비스 제공이 가능하다는게 장점이며, 앞서 설명하였듯이 최근 위성 발사비용의 급격한 감소로 경제성까지 확보하였다. 또한 몇 개의 업체 및 3GPP 표준단체에서는 스마트폰과 위성간 직접통신도 추진중에 있다.
단말이 위성을 통해 기지국과 연결하고자 하는 경우, 단말과 위성 간, 그리고 위성과 지상의 기지국 간에는 수백 km, 수천 km 또는 그 상의 긴 거리로 인해, 전파가 도달되는데 큰 지연시간이 발생한다. 이러한 큰 지연시간은 지상망에서 단말과 기지국이 직접 통신하는 상황보다 훨씬 크다. 또한 이러한 지연시간은 위성이 지속적으로 움직이기 때문에 시간에 따라 변화하게 된다. 모든 단말이 위성 또는 기지국과의 지연시간이 변화하게 된다. 또한 위성이 움직이면서 송수신 신호의 주파수가 이동하게 되며, 이는 위성의 움직임으로 인한 도플러 쉬프트 때문일 수 있다.
본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 단말이 위성을 통해 기지국과 신호를 송수신하는 경우, 위성까지의 먼 거리 및 위성의 움직임에 따라 발생하는 시변화하는 지연시간 및 주파수 이동을 보정하기 위해 시간 및 주파수 오프셋을 기지국이 지시하고 단말이 이에 기반하여 보정하는 방법 및 장치를 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말의 방법은, 기지국으로부터 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 타이밍 어드벤스를 적용해서 상기 상향링크 전송을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스는, 상기 타이밍 어드벤스 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고, 상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 부반송파 간격에 따라 결정되는 주파수 단위를 기초로 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 상기 주파수 오프셋 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고, 상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 기지국의 방법은, 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 단말로 전송하는 단계; 및 상기 타이밍 어드벤스의 변화율 또는 주파수 오프셋에 대한 정보를 기초로 결정되는 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용하여 전송된 상향링크 전송을 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말은, 송수신부; 및 기지국으로부터 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 수신하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 결정하고, 상기 결정된 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용해서 상기 상향링크 전송을 상기 기지국으로 전송하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 기지국은, 송수신부; 및 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 단말로 전송하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 결정되는 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용하여 전송된 상향링크 전송을 상기 단말로부터 수신하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명을 이용하여 단말이 위성을 통해 기지국과 접속할 수 있고, 기지국이 시간 및 주파수 오프셋을 단말에게 지시하고 단말은 상기 오프셋들을 보정하여, 기지국과 단말 간에 신호를 주고 받는 것이 가능하다.
도 1은 NR 시스템에서 하향링크 혹은 상향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 무선 통신 시스템에서 사용하는 슬롯 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 무선통신 시스템에서 하향링크 제어채널이 전송되는 제어자원세트(Control Resource Set, CORESET)에 대한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 전체 시스템 주파수 대역에 eMBB, URLLC 및 mMTC 데이터가 할당된 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 시스템 주파수 대역을 나눠 eMBB, URLLC 및 mMTC 데이터가 할당된 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 하나의 트랜스포트 블록이 여러 개의 코드 블록으로 나뉘고 CRC가 추가되는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 NR 시스템의 동기화 신호 (SS) 및 물리방송채널 (PBCH)이 주파수 및 시간 영역에서의 매핑된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 부반송파 간격에 따라 SS/PBCH 블록이 전송될 수 있는 심볼을 도시한 도면이다.
도 8은 개시된 일 실시 예에 따른 5G 또는 NR 시스템에서 단말이 제 1 신호를 수신하고, 이에 대한 제 2 신호를 단말이 송신할 때, 타이밍 어드밴스에 따른 단말의 프로세싱 타임을 도시한 도면이다.
도 9는 슬롯에 따라 데이터(일례로 TB)들을 스케줄링하여 전송하고, 해당 데이터에 대한 HARQ-ACK 피드백을 수신하고, 피드백에 따라 재전송을 수행하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 위성을 이용한 통신 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 위성의 고도 또는 높이에 따른 통신 위성의 지구 공전 주기를 도시한 도면이다.
도 12는 위성-단말 직접통신의 개념도를 도시한 도면이다.
도 13은 위성-단말 직접통신의 활용 시나리오를 도시한 도면이다.
도 14는 고도 1200 km의 LEO 위성과 지상의 단말이 직접 통신을 수행 할 때, 상향링크에서의 예상 데이터 전송률(throughput) 계산의 일례를 도시한 도면이다.
도 15는 고도 35,786 km의 GEO 위성과 지상의 단말이 직접 통신을 수행 할 때, 상향링크에서의 예상 데이터 전송률(throughput) 계산의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은 단말과 위성간의 경로손실 모델에 따른 경로손실 값, 그리고 단말과 지상망 통신 기지국간의 경로손실 모델에 따른 경로손실을 도시한 도면이다.
도 17은 위성의 고도 및 위치, 그리고 지상의 단말 사용자의 위치에 따라 위성에서부터 전달되는 신호가 지상 사용자에게 수신되었을 때 상기 신호가 겪는 Doppler shift의 양을 계산하는 수식 및 결과를 도시한 도면이다.
도 18은 위성의 고도에서 계산된 위성의 속도를 도시한 도면이다.
도 19는 위성이 지상으로 전송하는 하나의 빔 안에 있는 서로 다른 단말들이 겪는 Doppler shift를 도시한 도면이다.
도 20은 고도각으로부터 정해지는 위성의 위치에 따라, 빔 하나 내에서 발생하는 Doppler shift의 차이를 도시한 도면이다.
도 21은 고도각을 기초로 결정되는 위성의 위치에 따른, 단말과 위성 사이의 지연시간과, 단말-위성-기지국 사이의 왕복 지연시간을 도시한 도면이다.
도 22는 하나의 빔 내에서 사용자의 위치에 따른 왕복 지연시간의 최대 차이 값을 도시한 도면이다.
도 23은 RAR(random access response)의 정보 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 24는 LTE 시스템의 PRACH 프리앰블 설정 자원과 RAR 수신 시점의 관계의 일례를 도시한 도면이다.
도 25는 5G NR 시스템의 PRACH 프리앰블 설정 자원과 RAR 수신 시점의 관계의 일례를 도시한 도면이다.
도 26은 단말에 있어서 하향링크 프레임과 상향링크 프레임 시점(timing)에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 27은 위성의 고도 700 km 일 때, 빔(또는 셀)의 크기 및 중심주파수(center frequency, fc)에 따라 하나의 빔 내에서 서로 다른 단말이 겪는 도플러 쉬프트 차이의 최대값을 도시한 도면이다.
도 28은 위성의 고도에 따른 위성이 지구를 공전하는 절대 속도와 위성과 지상에 정지한 물체와의 상대 속도를 도시한 도면이다.
도 29는 시간이 지남에 따라 위성의 위치가 변하고, 이에 따라 단말이 단말-위성간 통신에서 겪는 지연시간이나 도플러 효과에 의한 주파수 오프셋이 변화하게 되는 일례를 도시한 도면이다.
도 30은 그룹 단위로, 한 그룹에 대해 같은 MAC CE를 이용하여 주파수 오프셋을 지시할 때, 하나의 MAC CE 안에 여러 단말에 대한 주파수 오프셋 지시 정보가 포함되는 일례를 도시한 도면이다.
도 31은 지상망과 위성망에서의 전파지연시간의 차이를 도시한 도면이다.
도 32는 지상망과 위성망에서의 timing advance를 적용하는 일례를 도시한 도면이다.
도 33은 위성이 송신하는 여러 개의 빔(beam) 중에서 하나의 빔 내에 다수의 사용자들이 위치해 있을 때, 사용자들이 겪는 단말-위성-기지국간 왕복 전파지연시간의 차이 중 최대 차이 값을 도시한 도면이다.
도 34는 시간이 지남에 따라 위성이 궤도를 따라 움직이면서, 단말-기지국 사이에 왕복 전파지연시간이 변화하는 것을 도시한 도면이다.
도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 위성의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
새로운 5G 통신인 NR (New Radio access technology)에서는 시간 및 주파수 자원에서 다양한 서비스들이 자유롭게 다중화 될 수 있도록 하기 위하여 디자인되고 있으며, 이에 따라 waveform/numerology 등과 기준 신호 등이 해당 서비스의 필요에 따라 동적으로 혹은 자유롭게 할당될 수 있다. 무선 통신에서 단말에게 최적의 서비스를 제공하기 위해서는 채널의 질과 간섭량의 측정을 통한 최적화 된 데이터 송신이 중요하며, 이에 따라 정확한 채널 상태 측정은 필수적이다. 하지만, 주파수 자원에 따라 채널 및 간섭 특성이 크게 변화하지 않는 4G 통신과는 달리 5G 채널의 경우 서비스에 따라 채널 및 간섭 특성이 크게 변화하기 때문에 이를 나누어 측정할 수 있도록 하는 FRG(Frequency Resource Group) 차원의 subset의 지원이 필요하다. 한편, NR 시스템에서는 지원되는 서비스의 종류를 eMBB (Enhanced mobile broadband), mMTC (massive Machine Type Communications) (mMTC), URLLC (Ultra-Reliable and low-latency Communications) 등의 카테고리로 나눌 수 있다. eMBB는 고용량데이터의 고속 전송, mMTC는 단말전력 최소화와 다수 단말의 접속, URLLC는 고신뢰도와 저지연을 목표로 하는 서비스라고 볼 수 있다. 단말에게 적용되는 서비스의 종류에 따라 서로 다른 요구사항들이 적용될 수 있다.
이와 같이 통신 시스템에서 복수의 서비스가 사용자에게 제공될 수 있으며, 이와 같은 복수의 서비스를 사용자에게 제공하기 위해 특징에 맞게 각 서비스를 동일한 시구간 내에서 제공할 수 있는 방법 및 이를 이용한 장치가 요구된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA (high speed Packet Access), LTE (long term evolution 혹은 E-UTRA (evolved universal terrestrial radio access)), LTE-Advanced (LTE-A), 3GPP2의 HRPD (high rate packet data), UMB (ultra mobile broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다. 또한, 5세대 무선통신 시스템으로 5G 혹은 NR (new radio)의 통신표준이 만들어지고 있다.
상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, NR 시스템에서는 하향링크 (downlink; DL) 및 상향링크에서는 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 채용하고 있다. 다만 보다 구체적으로는 하향링크에서는 CP-OFDM (cyclic-prefix OFDM) 방식이 채용되었고, 상향링크에서는 CP-OFDM과 더불어 DFT-S-OFDM (discrete Fourier transform spreading OFDM) 방식 두 가지가 채용되었다. 상향링크는 단말 (user equipment: UE) 혹은 MS (mobile station))이 기지국(gNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다.
NR 시스템은 초기 전송에서 복호 실패가 발생된 경우, 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송하는 HARQ (hybrid automatic repeat request) 방식을 채용하고 있다. HARQ 방식이란 수신기가 데이터를 정확하게 복호화(디코딩)하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보 (negative acknowledgement: NACK)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 이전에 디코딩 실패한 데이터와 결합하여 데이터 수신성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보 (acknowledgement: ACK)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 NR 시스템에서 하향링크 혹은 상향링크에서 상기 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선자원영역인 시간-주파수영역의 기본 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심볼로서, Nsymb (102)개의 OFDM 심볼이 모여 하나의 슬롯(106)을 구성한다. 서브프레임의 길이는 1.0ms으로 정의되고, 라디오 프레임(114)은 10 ms로 정의된다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역(transmission bandwidth)의 대역폭은 총 NBW (104)개의 서브캐리어로 구성된다. 1 프레임은 10ms로 정의될 수 있다. 1 서브프레임은 1ms로 정의될 수 있으며, 따라서 1 프레임은 총 10개의 서브프레임으로 구성될 수 있다. 1 슬롯은 14개의 OFDM 심볼로 정의될 수 있다(즉 1 슬롯 당 심볼 수(
Figure PCTKR2021005435-appb-I000001
)=14)). 1 서브프레임은 하나 또는 복수 개의 슬롯으로 구성될 수 있으며, 1 서브프레임당 슬롯의 개수는 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ에 따라 다를 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 무선 통신 시스템에서 사용하는 슬롯 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 부반송파 간격 설정 값으로 μ=0인 경우와 μ=1인 경우가 도시되어 있다. μ=0일 경우, 1 서브프레임은 1개의 슬롯으로 구성될 수 있고, μ=1일 경우, 1 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 즉 부반송파 간격에 대한 설정 값 μ에 따라 1 서브프레임 당 슬롯 수(
Figure PCTKR2021005435-appb-I000002
)가 달라질 수 있고, 이에 따라 1 프레임 당 슬롯 수(
Figure PCTKR2021005435-appb-I000003
)가 달라질 수 있다. 각 부반송파 간격 설정 μ에 따른
Figure PCTKR2021005435-appb-I000004
및
Figure PCTKR2021005435-appb-I000005
는 하기의 표 1로 정의될 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000006
RRC(radio resource control) 연결 전의 단말은 초기 접속을 위한 초기 대역폭부분(initial bandwidth part, initial BWP)을 MIB(master information block)를 통해 기지국으로부터 설정 받을 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 단말은 초기 접속 단계에서 MIB를 통해 초기 접속에 필요한 시스템 정보(remaining system information; RMSI 또는 system information block 1; SIB1에 해당할 수 있음)를 수신하기 위한 PDCCH(physical downlink control channel)가 전송될 수 있는 제어영역(control resource set, CORESET)과 탐색 공간(search space)에 대한 설정 정보를 수신할 수 있다. MIB로 설정되는 제어영역과 탐색공간은 각각 식별자(Identity, ID) 0으로 간주될 수 있다. 기지국은 단말에게 MIB를 통해 제어영역#0에 대한 주파수 할당 정보, 시간 할당 정보, 뉴머롤로지(numerology) 등의 설정 정보를 통지할 수 있다. 또한 기지국은 단말에게 MIB를 통해 제어영역#0에 대한 모니터링 주기 및 occasion에 대한 설정정보, 즉 탐색공간#0에 대한 설정 정보를 통지할 수 있다. 단말은 MIB로부터 획득한 제어영역#0으로 설정된 주파수 영역을 초기 접속을 위한 초기 대역폭부분으로 간주할 수 있다. 이때, 초기 대역폭부분의 식별자(ID)는 0으로 간주될 수 있다.
MIB는 하기와 같은 정보를 포함하고 있을 수 있다.
MIB
Figure PCTKR2021005435-appb-I000007
Figure PCTKR2021005435-appb-I000008
대역폭부분을 설정하는 방법에 있어서, RRC 연결(connected) 전의 단말들은 초기 접속 단계에서 MIB을 통해 초기 대역폭부분에 대한 설정 정보를 수신할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 단말은 PBCH(physical broadcast channel)의 MIB로부터 SIB를 스케쥴링하는 DCI(downlink control information)가 전송될 수 있는 하향링크 제어채널을 위한 제어영역을 설정 받을 수 있다. 이 때 MIB로 설정된 제어영역의 대역폭이 초기 대역폭부분으로 간주될 수 있으며, 설정된 초기 대역폭부분을 통해 단말은 SIB가 전송되는 PDSCH(physical downlink shared channel)를 수신할 수 있다. 초기 대역폭부분은 SIB을 수신하는 용도 외에도, 다른 시스템 정보(other system information, OSI), 페이징(paging), 랜덤 엑세스(random access) 용으로 활용될 수도 있다.
단말에게 하나 이상의 대역폭파트가 설정되었을 경우, 기지국은 단말에게 DCI 내의 대역폭파트 지시자(bandwidth part indicator) 필드를 이용하여, 대역폭파트에 대한 변경을 지시할 수 있다.
시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 자원 요소(112, resource element; RE)로서 OFDM 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, resource block; RB 혹은 physical resource block; PRB)은 주파수 영역에서 NRB(110)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위이다. NR 시스템에서 일반적으로 상기 Nsymb = 14, NRB=12 이고, NBW 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케줄링 되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가될 수 있다.
NR 시스템에서는 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 표 2와 표 3은 각각 6 GHz 보다 낮은 주파수 대역 그리고 6 GHz 보다 높은 주파수 대역에서의 NR 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭, 부반송파 너비 (subcarrier spacing)과 채널 대역폭 (channel bandwidth)의 대응관계의 일부를 나타낸다. 예를 들어, 30 kHz 부반송파 너비로 100 MHz 채널 대역폭을 갖는 NR 시스템은 전송 대역폭이 273개의 RB로 구성된다. 하기에서 N/A는 NR 시스템에서 지원하지 않는 대역폭-부반송파 조합일 수 있다.
[표 2] : FR1(Frequency Range 1)의 구성
Figure PCTKR2021005435-appb-I000009
[표 3] : FR2(Frequency Range 2)의 구성
Figure PCTKR2021005435-appb-I000010
NR 시스템에서 주파수 영역 (frequency range)는 FR1과 FR2로 아래 표 4와 같이 나뉘어 정의될 수 있다.
[표 4]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000011
상기에서 FR1과 FR2의 범위는 다르게 변경되어 적용되는 것이 가능할 것이다. 일례로 FR1의 주파수 범위는 450 MHz부터 6000 MHz까지로 변경되어 적용될 수 있다.
다음으로 5G에서의 SS(synchronization signal)/PBCH 블록에 대하여 설명하도록 한다.
SS/PBCH 블록이란 PSS(primary SS), SSS(secondary SS), PBCH로 구성된 물리계층 채널 블록을 의미할 수 있다. 구체적으로는 하기와 같다.
- PSS: 하향링크 시간/주파수 동기의 기준이 되는 신호로 셀 ID 의 일부 정보를 제공한다.
- SSS: 하향링크 시간/주파수 동기의 기준이 되고, PSS 가 제공하지 않은 나머지 셀 ID 정보를 제공한다. 추가적으로 PBCH 의 복조를 위한 기준신호(reference signal) 역할을 할 수 있다.
- PBCH: 단말의 데이터채널 및 제어채널 송수신에 필요한 필수 시스템 정보를 제공한다. 필수 시스템 정보는 제어채널의 무선자원 매핑 정보를 나타내는 탐색공간 관련 제어정보, 시스템 정보를 전송하는 별도의 데이터 채널에 대한 스케쥴링 제어정보 등을 포함할 수 있다.
- SS/PBCH 블록: SS/PBCH 블록은 PSS, SSS, PBCH의 조합으로 이뤄진다. SS/PBCH 블록은 5ms 시간 내에서 하나 또는 복수 개가 전송될 수 있고, 전송되는 각각의 SS/PBCH 블록은 인덱스로 구별될 수 있다.
단말은 초기 접속 단계에서 PSS 및 SSS를 검출할 수 있고, PBCH를 디코딩할 수 있다. 단말은 PBCH로부터 MIB를 획득할 수 있고 이로부터 제어영역#0 (제어영역 인덱스가 0인 제어영역에 해당할 수 있음)을 설정 받을 수 있다. 단말은 선택한 SS/PBCH 블록과 제어영역#0에서 전송되는 DMRS(demodulation reference signal)이 QCL(quasi co location)되어 있다고 가정하고 제어영역#0에 대한 모니터링을 수행할 수 있다. 단말은 제어영역#0에서 전송된 하향링크 제어정보로 시스템 정보를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 시스템 정보로부터 초기 접속에 필요한 RACH(random access channel) 관련 설정 정보를 획득할 수 있다. 단말은 선택한 SS/PBCH 인덱스를 고려하여 PRACH(physical RACH)를 기지국으로 전송할 수 있고, PRACH를 수신한 기지국은 단말이 선택한 SS/PBCH 블록 인덱스에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이러한 과정을 통해 기지국은 단말이 각각의 SS/PBCH 블록들 중에서 어떤 블록을 선택하였고 이와 연관되어 있는 제어영역#0을 모니터링한다는 사실을 알 수 있다.
다음으로 5G 시스템에서의 하향링크 제어 정보(DCI)에 대해 구체적으로 설명한다.
5G 시스템에서 상향링크 데이터(또는 물리 상향링크 데이터 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)) 또는 하향링크 데이터(또는 물리 하향링크 데이터 채널(physical downlink shared channel, PDSCH))에 대한 스케줄링 정보는 DCI를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. 단말은 PUSCH 또는 PDSCH에 대하여 대비책(fallback)용 DCI 포맷과 비대비책(non-fallback)용 DCI 포맷을 모니터링(monitoring)할 수 있다. 대비책 DCI 포맷은 기지국과 단말 사이에서 선정의된 고정된 필드로 구성될 수 있고, 비대비책용 DCI 포맷은 설정 가능한 필드를 포함할 수 있다. 이 외에도 DCI에는 여러 가지 포맷이 존재하며, 각 포맷에 따라 전력제어 용 DCI인지, SFI(slot format indicator)를 통지하기 위한 DCI인지 여부 등을 나타낼 수 있다.
DCI는 채널코딩 및 변조 과정을 거쳐 물리 하향링크 제어 채널인 PDCCH을 통해 전송될 수 있다. DCI 메시지 페이로드(payload)에는 CRC(cyclic redundancy check)가 부착되며 상기 CRC는 단말의 신원에 해당하는 RNTI(radio network temporary identifier)로 스크램블링(scrambling) 될 수 있다. DCI 메시지의 목적, 예를 들어 단말-특정(UE-specific)의 데이터 전송, 전력 제어 명령 또는 랜덤 엑세스 응답 등에 따라 서로 다른 RNTI들이 사용될 수 있다. 즉, RNTI는 명시적으로 전송되지 않고 CRC 계산과정에 포함되어 전송된다. PDCCH 상으로 전송되는 DCI 메시지를 수신하면 단말은 할당 받은 RNTI를 사용하여 CRC를 확인하여 CRC 확인 결과가 맞으면 단말은 해당 메시지가 단말에게 전송된 것임을 알 수 있다. 상기 PDCCH는 단말에게 설정된 제어자원집합 (control resource set: CORESET)에서 매핑되어 전송된다.
예를 들면, 시스템 정보(system information, SI)에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 SI-RNTI로 스크램블링될 수 있다. RAR(random access response) 메시지에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 RA-RNTI로 스크램블링 될 수 있다. 페이징(paging) 메시지에 대한 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 P-RNTI로 스크램블링 될 수 있다. SFI(slot format indicator)를 통지하는 DCI는 SFI-RNTI로 스크램블링 될 수 있다. TPC(transmit power control)를 통지하는 DCI는 TPC-RNTI로 스크램블링 될 수 있다. 단말-특정의 PDSCH 또는 PUSCH를 스케줄링하는 DCI는 C-RNTI(Cell RNTI)로 스크램블링 될 수 있다.
DCI 포맷 0_0은 PUSCH를 스케줄링하는 대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 0_0은 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.
[표 5]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000012
DCI 포맷 0_1은 PUSCH를 스케줄링하는 비대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 0_1은 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.
[표 6]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000013
Figure PCTKR2021005435-appb-I000014
DCI 포맷 1_0은 PDSCH를 스케줄링하는 대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 1_0은 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.
[표 7]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000015
DCI 포맷 1_1은 PDSCH를 스케줄링하는 비대비책 DCI로 사용될 수 있고, 이 때 CRC는 C-RNTI로 스크램블링될 수 있다. C-RNTI로 CRC가 스크램블링 된 DCI 포맷 1_1은 예컨대 하기의 정보들을 포함할 수 있다.
[표 8]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000016
하기에서는 5G 통신 시스템에서 데이터 채널에 대한 시간 도메인 자원할당 방법에 대해 설명하도록 한다.
기지국은 단말에게 하향링크 데이터채널(PDSCH) 및 상향링크 데이터채널(PUSCH)에 대한 시간 도메인 자원할당 정보에 대한 테이블(table)을 상위 계층 시그널링 (예를 들어 RRC 시그널링)으로 설정할 수 있다. PDSCH에 대해서는 최대 maxNrofDL-Allocations=16 개의 엔트리(entry)로 구성된 테이블을 설정할 수 있고, PUSCH에 대해서는 최대 maxNrofUL-Allocations=16 개의 엔트리로 구성된 테이블을 설정할 수 있다. 시간 도메인 자원할당 정보에는 예를 들어 PDCCH-to-PDSCH 슬롯 타이밍 (PDCCH를 수신한 시점과 수신한 PDCCH가 스케쥴링하는 PDSCH가 전송되는 시점 사이의 슬롯 단위의 시간 간격에 해당함, K0로 표기함) 또는 PDCCH-to-PUSCH 슬롯 타이밍 (PDCCH를 수신한 시점과 수신한 PDCCH가 스케쥴링하는 PUSCH가 전송되는 시점 사이의 슬롯 단위의 시간 간격에 해당함, K2로 표기함), 슬롯 내에서 PDSCH 또는 PUSCH가 스케쥴링된 시작 심볼의 위치 및 길이에 대한 정보, PDSCH 또는 PUSCH의 매핑 타입 등이 포함될 수 있다. 예를 들어 하기 표 9 및 10과 같은 정보들이 기지국으로부터 단말로 통지될 수 있다.
[표 9]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000017
[표 10]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000018
기지국은 상기 시간 도메인 자원할당 정보에 대한 테이블의 엔트리 중 하나를 단말에게 L1 시그널링(예를 들어 DCI)를 통해 단말에게 통지할 수 있다 (예를 들어 DCI 내의 '시간 도메인 자원할당' 필드로 지시할 수 있음). 단말은 기지국으로부터 수신한 DCI에 기반하여 PDSCH 또는 PUSCH에 대한 시간 도메인 자원할당 정보를 획득할 수 있다.
하기에서는 5G 통신 시스템에서의 하향링크 제어채널에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 5G 무선통신 시스템에서 하향링크 제어채널이 전송되는 제어자원세트에 대한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 주파수 축으로 단말의 대역폭부분(UE bandwidth part)(210), 시간 축으로 1 슬롯(220) 내에 2개의 제어영역(제어영역#1(201), 제어영역#2(202))이 설정되어 있는 일 예를 도시한다. 제어영역(201, 202)는 주파수 축으로 전체 단말 대역폭부분(210) 내에서 특정 주파수 자원(203)에 설정될 수 있다. 시간 축으로는 하나 또는 복수 개의 OFDM 심볼로 설정될 수 있고 이를 제어영역 길이(Control Resource Set Duration, 204)으로 정의할 수 있다. 도 2의 도시된 예를 참조하면, 제어영역#1(201)은 2 심볼의 제어영역 길이로 설정되어 있고, 제어영역#2(202)는 1 심볼의 제어영역 길이로 설정되어 있다.
전술한 5G에서의 제어영역은 기지국이 단말에게 상위 계층 시그널링(예컨대 시스템 정보, MIB, RRC 시그널링)을 통해 설정될 수 있다. 단말에게 제어영역을 설정한다는 것은 제어영역 식별자(Identity), 제어영역의 주파수 위치, 제어영역의 심볼 길이 등의 정보를 제공하는 것을 의미한다. 예를 들면, 상기 상위 계층 시그널링은 하기 표 11의 정보들을 포함할 수 있다.
[표 11]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000019
표 11에서 tci-StatesPDCCH (간단히 TCI(transmission configuration indication) state로 명명함) 설정 정보는, 대응되는 제어영역에서 전송되는 DMRS와 QCL 관계에 있는 하나 또는 복수 개의 SS/PBCH 블록 인덱스 또는 CSI-RS(channel state information reference signal) 인덱스의 정보를 포함할 수 있다.
일례로 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보(DL grant)인 DCI format 1_1 에 포함되는 각 제어 정보는 아래와 같을 수 있다.
- Carrier indicator : DCI가 스케줄링하는 데이터가 어느 반송파(carrier) 상으로 전송되는지 지시 - 0 or 3 bits
- Identifier for DCI formats : DCI 포맷을 지시하며, 구체적으로 해당 DCI가 하향링크용인지 상향링크용인지 구분하는 지시자이다. - [1] bits
- Bandwidth part indicator : 대역폭 부분의 변경이 있을 경우 이를 지시 - 0, 1 or 2 bits
- Frequency domain resource assignment : 주파수 도메인 자원 할당을 지시하는 자원 할당 정보로 자원 할당 타입이 0 또는 1인지에 따라 표현하는 자원이 달라진다.
- Time domain resource assignment : 시간 도메인 자원 할당을 지시하는 자원 할당 정보로 상위 계층 시그널링 또는 미리 정해진 PDSCH 시간 도메인 자원 할당 리스트의 일 설정을 지시할 수 있다 -1, 2, 3, or 4 bits
- VRB-to-PRB mapping : 가상 자원 블록(VRB)와 물리 자원 블록(PRB)의 매핑 관계를 지시한다- 0 or 1 bit
- PRB bundling size indicator : 같은 프리코딩이 적용된다고 가정하는물리 자원 블록 번들링 크기를 지시한다 - 0 or 1 bit
- Rate matching indicator : PDSCH에 적용되는 상위 계층으로 설정된레이트 매치 그룹 중 어느 레이트 매치 그룹이 적용되는지 지시한다 - 0, 1, or 2 bits
- ZP CSI-RS trigger : 영전력 채널 상태 정보 기준 신호를 트리거한다 - 0, 1, or 2 bits
- 전송 블록(transport block, TB) 관련 설정 정보 : 하나 또는 두 개의 TB에 대한 MCS(Modulation and coding scheme), NDI(New data indicator) 및 RV(Redundancy version)를 지시한다.
- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme; MCS): 데이터 전송에 사용된 변조방식과 코딩 레이트를 지시한다. 즉, QPSK인지, 16QAM인지, 64QAM인지, 256QAM인지에 대한 정보와 함께 TBS 및 채널코딩 정보를 알려줄 수 있는 코딩 레이트 값을 지시할 수 있다.
- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): HARQ 초기전송인지 재전송인지를 지시한다.
- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version) 을 지시한다.
- HARQ process number : PDSCH에 적용되는 HARQ 프로세스 번호를 지시한다 - 4 bits
- Downlink assignment index : PDSCH에 대한 HARQ-ACK 보고시 동적(dynamic) HARQ-ACK 코드북을 생성하기 위한 인덱스이다 - 0 or 2 or 4 bits
- TPC command for scheduled PUCCH : PDSCH에 대한 HARQ-ACK 보고를 위한 PUCCH 에 적용되는 전력 제어 정보 - 2 bits
- PUCCH resource indicator : PDSCH에 대한 HARQ-ACK 보고를 위한 PUCCH 의 자원을 지시하는 정보 - 3 bits
- PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator : PDSCH에 대한 HARQ-ACK 보고를 위한 PUCCH 가 어느 슬롯에서 전송되는지에 대한 설정 정보 - 3 bits
- Antenna ports : PDSCH DMRS의 안테나 포트 및 PDSCH가 전송되지 않는 DMRS CDM 그룹을 지시하는 정보 - 4, 5 or 6 bits
- Transmission configuration indication : PDSCH의 빔 관련 정보를 지시하는 정보 - 0 or 3 bits
- SRS request : SRS 전송을 요청하는 정보 - 2 bits
- CBG transmission information : 코드 블록 그룹 기반 재전송이 설정된 경우, 어떤 코드 블록 그룹(CBG)에 해당하는 데이터가 PDSCH를 통해 전송되는지 지시하는 정보 - 0, 2, 4, 6, or 8 bits
- CBG flushing out information : 이전에 단말이 수신했던 코드 블록 그룹이 HARQ 컴바이닝(combining)에 사용될 수 있는지 지시하는 정보 - 0 or 1 bit
- DMRS sequence initialization : DMRS 시퀀스 초기화 파라미터를 지시 - 1 bit
상기에서 PDSCH 또는 PUSCH를 통한 데이터 전송의 경우 시간영역 자원 할당 (time domain resource assignment)은 PDSCH/PUSCH가 전송되는 슬롯에 관한 정보 및, 해당 슬롯에서의 시작 심볼 위치 S와 PDSCH/PUSCH가 매핑되는 심볼 개수 L에 의해 전달될 수 있다. 상기에서 S는 슬롯의 시작으로부터 상대적인 위치일 수 있고, L은 연속된 심볼 개수 일 수 있으며, S와 L은 아래 수학식 1과 같이 정의되는 시작 및 길이 지시자 값 (start and length indicator value: SLIV)로부터 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000020
NR 시스템에서 단말은 RRC 설정을 통해서, 하나의 행에 SLIV 값과 PDSCH/PUSCH 매핑 타입 및 PDSCH/PUSCH가 전송되는 슬롯에 대한 정보를 설정 받을 수 있다 (예를 들어, 표의 형태로 상기 정보가 설정될 수 있다). 이후 상기 DCI의 시간영역 자원 할당에서는 상기 설정된 표에서의 index 값을 지시함으로써 기지국이 단말에게 SLIV 값, PDSCH/PUSCH 매핑 타입, PDSCH/PUSCH가 전송되는 슬롯에 대한 정보를 전달할 수 있다.
NR 시스템에서는 PDSCH 매핑 타입은 타입 A (type A)와 타입 B (type B)가 정의되었다. PDSCH 매핑 타입 A에서는 슬롯의 두 번째 혹은 세 번째 OFDM 심볼에 DMRS 심볼 중 첫 번째 심볼이 위치해 있다. PDSCH 매핑 타입B에서는 PUSCH 전송으로 할당 받은 시간영역 자원에서의 첫 번째 OFDM 심볼의 DMRS 심볼 중 첫 번째 심볼이 위치해 있다.
하향링크 데이터는 하향링크 데이터 전송용 물리채널인 PDSCH 상에서 전송 될 수 있다. PDSCH는 상기 제어채널 전송구간 이후부터 전송될 수 있으며, 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식 등의 스케줄링 정보는 상기 PDCCH를 통해 전송되는 DCI를 기반으로 결정된다.
상기 DCI를 구성하는 제어정보 중에서 MCS 를 통해서, 기지국은 단말에게 전송하고자 하는 PDSCH에 적용된 변조방식과 전송하고자 하는 데이터의 크기(전송 블록 크기, transport block size(TBS))를 통지한다. 실시 예에서 MCS 는 5비트 혹은 그보다 더 많거나 적은 비트로 구성될 수 있다. 상기 TBS 는 기지국이 전송하고자 하는 데이터 (transport block, TB)에 오류정정을 위한 채널코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.
본 발명에서 전송블록 (transport block; TB)라 함은, MAC (medium access control) 헤더, MAC 제어 요소, 1개 이상의 MAC SDU (service data unit), padding 비트들을 포함할 수 있다. 또는 TB는 MAC 계층에서 물리계층 (physical layer)로 전달되는(deliver) 데이터의 단위 혹은 MAC PDU (protocol data unit)를 가리킬 수 있다.
NR 시스템에서 지원하는 변조방식은 QPSK (quadrature phase shift keying), 16QAM (quadrature amplitude modulation), 64QAM, 및 256QAM으로서, 각각의 변조오더 (modulation order, Qm)는 2, 4, 6, 8에 해당한다. 즉, QPSK 변조의 경우 심볼 당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼 당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심볼당 6 비트를 전송할 수 있으며, 256QAM 변조의 경우 심볼당 8비트를 전송할 수 있다.
도 3과 도 4는 5G 혹은 NR 시스템에서 고려되는 서비스인 eMBB, URLLC, mMTC 데이터들이 주파수-시간자원에서 할당된 일례를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 시스템에서 정보 전송을 위해 주파수 및 시간 자원이 할당된 방식을 확인할 수 있다.
도 3은 전체 시스템 주파수 대역에 eMBB, URLLC 및 mMTC 데이터가 할당된 일례를 도시한 도면이다. 우선 도 3에서는 전체 시스템 주파수 대역 (300)에서 eMBB, URLLC, mMTC용 데이터가 할당된 모습이다. eMBB (301)와 mMTC (309)가 특정 주파수 대역에서 할당되어 전송되는 도중에 URLLC 데이터 (303, 305, 307)가 발생하여 전송이 필요한 경우, eMBB (301) 및 mMTC (309)가 이미 할당된 부분을 비우거나 전송을 하지 않고, URLLC 데이터(303, 305, 307)가 전송될 수 있다. 상기 서비스 중에서 URLLC는 지연시간을 줄이는 것이 필요하기 때문에, eMBB가 할당된 자원(301)의 일부분에 URLLC 데이터가 할당(303, 305, 307)되어 전송될 수 있다. 물론 eMBB가 할당된 자원에서 URLLC가 추가로 할당되어 전송되는 경우, 중복되는 주파수-시간 자원에서는 eMBB 데이터가 전송되지 않을 수 있으며, 따라서 eMBB 데이터의 전송 성능이 낮아질 수 있다. 즉, 상기의 경우에 URLLC 할당으로 인한 eMBB 데이터 전송 실패가 발생할 수 있다.
도 4는 시스템 주파수 대역을 나눠 eMBB, URLLC 및 mMTC 데이터가 할당된 일례를 도시한 도면이다. 도 4에서는 전체 시스템 주파수 대역(400)을 나누어 각 서브밴드(402, 404, 406)에서 서비스 및 데이터를 전송하는 용도로 사용할 수 있다. 상기 서브밴드 설정과 관련된 정보는 미리 결정될 수 있으며, 이 정보는 기지국이 단말에게 상위 시그널링을 통해 전송될 수 있다. 혹은 상기 서브 밴드는 기지국 또는 네트워크 노드가 임의로 나누어 단말에게 별도의 서브밴드 설정 정보의 전송 없이 서비스들을 제공할 수도 있다. 도 4에서는 서브밴드 402는 eMBB 데이터 전송, 서브밴드 404는 URLLC 데이터 전송, 서브밴드 406은 mMTC 데이터 전송에 사용되는 모습이 도시되었다.
실시 예에서 제안하는 방법 및 장치를 설명하기 위해 NR 시스템에서의 물리채널 (physical channel)와 신호(signal)라는 용어가 사용될 수 있다. 하지만 본 발명의 내용은 NR 시스템이 아닌 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있는 것이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 하향링크 (downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는 (uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다.
이하에서 NR 시스템을 일례로서 본 발명의 실시 예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.
본 발명에서는 종래의 물리채널 (physical channel)과 신호(signal)라는 용어를 데이터 혹은 제어신호와 혼용하여 사용할 수 있다. 예를 들어, PDSCH는 데이터가 전송되는 물리채널이지만, 본 발명에서는 PDSCH를 데이터라 할 수 있다.
이하 본 발명에서 상위 시그널링은 기지국에서 물리계층의 하향링크 데이터 채널을 이용하여 단말로, 혹은 단말에서 물리계층의 상향링크 데이터 채널을 이용하여 기지국으로 전달되는 신호 전달 방법이며, RRC signaling 혹은 MAC 제어요소(MAC CE; MAC control element)라고 언급될 수도 있다.
도 5는 하나의 트랜스포트 블록이 여러 개의 코드 블록으로 나뉘고 CRC가 추가되는 과정의 일례를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상향링크 또는 하향링크에서 전송하고자 하는 하나의 전송 블록(TB, 501)의 마지막 또는 맨 앞부분에 CRC(503)가 추가될 수 있다. CRC(503)는 16비트 또는 25비트 또는 미리 고정된 비트 수를 가지거나 채널 상황 등에 따라 가변적인 비트 수를 가질 수 있으며, 채널 코딩의 성공 여부를 판단할 수 있는데 사용될 수 있다. TB(501)에 CRC(503)가 추가된 블록은 여러 개의 코드블록(codeblock, CB)들(507, 509, 511, 513)로 나뉠 수 있다(505). 여기에서, 코드블록은 최대 크기가 미리 정해져서 나뉠 수 있으며, 이 경우 마지막 코드블록(513)은 다른 코드블록들(507, 509, 511)보다 크기가 작을 수 있다. 다만, 이는 일례일 뿐, 다른 예에 따라, 0, 랜덤 값 또는 1이 마지막 코드블록(513)에 삽입됨으로써 마지막 코드블록(513)과 다른 코드블록들(507, 509, 511)의 길이가 동일하게 맞춰질 수 있다.
또한 코드블록들(507, 509, 511, 513)에 각각 CRC들(517, 519, 521, 523)이 추가될 수 있다(515). CRC는 16비트 또는 24비트 또는 미리 고정된 비트수를 가질 수 있으며, 채널코딩의 성공 여부를 판단할 수 있는데 사용될 수 있다.
CRC(503)를 생성하기 위해 TB(501)와 순환 생성 다항식(cyclic generator polynomial)이 사용될 수 있으며, cyclic generator polynomial은 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 24비트 CRC를 위한 cyclic generator polynomial gCRC24A(D) = D24 + D23 + D18 + D17 + D14 + D11 + D10 + D7 + D6 + D5 + D4 + D3 + D + 1 라고 가정하고, L=24라 할 때, TB 데이터
Figure PCTKR2021005435-appb-I000021
에 대해, CRC
Figure PCTKR2021005435-appb-I000022
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000023
를 gCRC24A(D)로 나누어 나머지가 0이 되는 값으로,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000024
를 결정할 수 있다. 전술한 예에서는 일예로 CRC 길이 L을 24로 가정하여 설명하였지만 CRC 길이 L은 12, 16, 24, 32, 40, 48, 64 등 여러 가지 길이로 결정될 수 있다.
이러한 과정으로 TB에 CRC가 추가된 후, 상기 TB+CRC는 N개의 CB(507, 509, 511, 513)로 분할될 수 있다. 분할된 각각의 CB들(507, 509, 511, 513)에 CRC(517, 519, 521, 523)가 추가될 수 있다(515). CB에 추가되는 CRC는 TB에 추가된 CRC를 발생시킬 때와는 다른 길이를 가지거나 CRC 생성을 위해 다른 cyclic generator polynomial이 사용될 수 있다. 또한 TB에 추가된 CRC(503)와 코드블록에 추가된 CRC들(517, 519, 521, 523)은 코드블록에 적용될 채널코드의 종류에 따라 생략될 수도 있다. 예를 들어, 터보 코드가 아니라 LDPC 코드가 코드블록에 적용될 경우, 코드블록마다 삽입될 CRC들(517, 519, 521, 523)은 생략될 수도 있다.
하지만, LDPC가 적용되는 경우에도 CRC들(517, 519, 521, 523)은 그대로 코드블록에 추가될 수 있다. 또한 폴라 코드가 사용되는 경우에도 CRC가 추가되거나 생략될 수 있다.
도 5에서 전술한 바와 같이, 전송하고자 하는 TB는 적용되는 채널 코딩의 종류에 따라 한 코드블록의 최대길이가 정해지고, 코드블록의 최대길이에 따라 TB 및 TB에 추가되는 CRC는 코드블록으로의 분할이 수행될 수 있다.
종래 LTE 시스템에서는 분할된 CB에 CB용 CRC가 추가되고, CB의 데이터 비트 및 CRC는 채널코드로 인코딩되어, 코딩된 비트들(coded bits)이 결정되며, 각각의 코딩된 비트들에 대해 미리 약속된 바와 같이 레이트 매칭되는 비트수가 결정되었다.
NR 시스템에서 TB의 크기(TBS)는 하기의 단계들을 거쳐 계산될 수 있다.
단계 1: 할당 자원 안의 한 PRB에서 PDSCH 매핑에 할당된 RE 수인
Figure PCTKR2021005435-appb-I000025
를 계산한다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000026
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000027
로 계산될 수 있다. 여기에서,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000028
는 12이며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000029
는 PDSCH에 할당된 OFDM 심볼 수를 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000030
는 같은 CDM 그룹의 DMRS가 차지하는, 한 PRB내의 RE 수이다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000031
는 상위 시그널링으로 설정되는 한 PRB내의 오버헤드가 차지하는 RE 수이며, 0, 6, 12, 18 중 하나로 설정될 수 있다. 이 후, PDSCH에 할당된 총 RE 수
Figure PCTKR2021005435-appb-I000032
가 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000033
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000034
로 계산되며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000035
는 단말에게 할당된 PRB 수를 나타낸다.
단계 2: 임시 정보 비트 수
Figure PCTKR2021005435-appb-I000036
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000037
로 계산될 수 있다. 여기에서, R은 코드 레이트이며, Qm은 변조 오더 (modulation order)이며, 이 값의 정보는 DCI의 MCS 비트필드와 미리 약속된 표를 이용하여 전달될 수 있다. 또한, ν는 할당된 레이어의 수이다. 만약
Figure PCTKR2021005435-appb-I000038
이면, 하기의 단계 3을 통해 TBS가 계산될 수 있다. 이외에는 단계 4를 통해 TBS가 계산될 수 있다.
단계 3:
Figure PCTKR2021005435-appb-I000039
와
Figure PCTKR2021005435-appb-I000040
의 수식을 통해
Figure PCTKR2021005435-appb-I000041
가 계산될 수 있다. TBS는 하기 표 12에서
Figure PCTKR2021005435-appb-I000042
보다 작지 않은 값 중
Figure PCTKR2021005435-appb-I000043
에 가장 가까운 값으로 결정될 수 있다.
[표 12]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000044
단계 4:
Figure PCTKR2021005435-appb-I000045
와
Figure PCTKR2021005435-appb-I000046
의 수식을 통해
Figure PCTKR2021005435-appb-I000047
가 계산될 수 있다. TBS는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000048
값과 하기 [pseudo-code 1]을 통해 결정될 수 있다. 아래에서 C는 한 TB가 포함하는 코드블록의 수에 해당한다.
[Pseudo-code 1 시작]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000049
[Pseudo-code 1 끝]
NR 시스템에서 하나의 CB가 LDPC 인코더로 입력되면 패리티 비트들이 추가되어 출력될 수 있다. 이 때, LDCP 베이스 그래프(LDCP base graph)에 따라 패리티 비트의 양이 달라질 수 있다. 특정 입력에 대해 LDPC 코딩에 의해 생성되는 모든 패리티 비트들을 보내도록 하는 방법을 FBRM(full buffer rate matching)이라고 할 수 있으며, 전송 가능한 패리티 비트 수에 제한을 두는 방법을 LBRM(limited buffer rate matching)이라고 할 수 있다. 데이터 전송을 위해 자원이 할당되면, LDPC 인코더 출력이 순환 버퍼(circular buffer)로 만들어지고, 만들어진 버퍼의 비트들은 할당된 자원만큼 반복하여 전송되며, 이 때 circular buffer의 길이를 Ncb라고 할 수 있다.
LDPC 코딩에 의해 생성되는 모든 패리티 비트의 수를 N이라고 하면, FBRM 방법에서는 Ncb = N이 된다. LBRM 방법에서,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000050
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000051
가 되며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000052
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000053
로 주어지며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000054
은 2/3으로 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000055
을 구하기 위해서는 전술한 TBS를 구하는 방법을 이용하되, 해당 셀에서 단말이 지원하는 최대 레이어 수 및 최대 변조 오더를 가정하며, 최대 변조 오더 Qm는 해당 셀에서 적어도 하나의 BWP에 대해 256QAM을 지원하는 MCS 테이블을 사용하도록 설정된 경우 8, 설정되지 않았을 경우에는 6(64QAM)으로 가정되고, 코드 레이트는 최대 코드레이트인 948/1024으로 가정되며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000056
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000057
로 가정되고
Figure PCTKR2021005435-appb-I000058
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000059
으로 가정되어 계산된다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000060
는 하기의 표 13으로 주어질 수 있다.
[표 13]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000061
NR 시스템에서 단말이 지원하는 최대 데이터율은 하기의 수학식 2를 통해 결정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000062
수학식 2에서 J는 주파수 집적(carrier aggregation)으로 묶인 캐리어의 수이며, Rmax = 948/1024이고,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000063
는 최대 레이어 수,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000064
는 최대 변조 오더,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000065
는 스케일링 지수,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000066
는 부반송파 간격을 의미할 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000067
는 1, 0.8, 0.75, 0.4 중 하나의 값을 단말이 보고할 수 있으며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000068
는 하기의 표 14로 주어질 수 있다.
[표 14]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000069
또한,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000070
는 평균 OFDM 심볼 길이이며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000071
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000072
로 계산될 수 있고,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000073
는 BW(j)에서 최대 RB 수이다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000074
는 오버헤드 값으로, FR1 (6 GHz 이하 대역)의 하향링크에서는 0.14, 상향링크에서는 0.18로 주어질 수 있으며, FR2 (6 GHz 초과 대역)의 하향링크에서는 0.08, 상향링크에서는 0.10로 주어질 수 있다. 수학식 2를 통해 30 kHz 부반송파 간격에서 100 MHz 주파수 대역폭을 갖는 셀에서의 하향링크에서의 최대 데이터율은 하기의 표 15로 계산될 수 있다.
[표 15]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000075
반면, 단말이 실제 데이터 전송에서 측정될 수 있는 실제 데이터율은 데이터양을 데이터 전송 시간으로 나눈 값이 될 수 있을 것이다. 이는 1 TB 전송에서는 TBS 또는 2 TB 전송에서는 TBS의 합을 TTI 길이로 나눈 값이 될 수 있다. 일 예로, 표 15를 구한 가정과 같이 30 kHz 부반송파 간격에서 100 MHz 주파수 대역폭을 갖는 셀에서의 하향링크에서의 최대 실제 데이터율은 할당된 PDSCH 심볼 수에 따라 하기의 표 16과 같이 정해질 수 있다.
[표 16]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000076
표 15를 통해 단말이 지원하는 최대 데이터율을 확인해 볼 수 있고, 표 16을 통해 할당된 TBS에 따르는 실제 데이터율을 확인해볼 수 있다. 이 때, 스케줄링 정보에 따라 최대 데이터율보다 실제 데이터율이 더 큰 경우가 있을 수 있다.
무선통신시스템, 특히 New Radio (NR) 시스템에서는 단말이 지원할 수 있는 데이터율이 기지국과 단말 사이에 서로 약속될 수 있다. 이는 단말이 지원하는 최대 주파수 대역, 최대 변조오더, 최대 레이어 수 등을 이용하여 계산될 수 있다. 하지만, 계산된 데이터율은, 실제 데이터 전송에 사용되는 전송블록(transport block; TB)의 크기 (transport block size; TBS) 및 transmission time interval (TTI) 길이로부터 계산되는 값과 다를 수 있다.
이에 따라 단말은 자신이 지원하는 데이터율에 해당하는 값보다 큰 TBS를 할당 받는 경우가 생길 수 있으며, 이를 방지하기 위해 단말이 지원하는 데이터율에 따라 스케줄링 가능한 TBS의 제약이 있을 수 있다.
도 6은 NR 시스템의 동기화 신호 (SS) 및 물리방송채널 (PBCH)이 주파수 및 시간 영역에서의 매핑된 모습을 도시한 도면이다.
주동기화신호 (primary synchronization signal; PSS, 601)과 부동기화신호(secondary synchronization signal; SSS, 603), 그리고 PBCH가 4 OFDM 심볼에 걸쳐 매핑되며, PSS와 SSS는 12 RB들에 매핑되고, PBCH는 20 RB들에 매핑된다. 부반송파간격(subcarrier spacing; SCS)에 따라 20 RB들의 주파수 대역이 어떻게 변하는지 도 6의 표에서 나타나있다. 상기의 PSS, SSS, PBCH가 전송되는 자원 영역을 SS/PBCH block (SS/PBCH 블록)이라고 부를 수 있다. 또한, 상기 SS/PBCH 블록은 SSB 블록이라 칭할 수 있다.
도 7은 부반송파 간격에 따라 SS/PBCH 블록이 전송될 수 있는 심볼을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 부반송파 간격은 15kHz, 30kHz, 120kHz, 240kHz 등으로 설정될 수 있으며, 각 부반송파 간격에 따라 SS/PBCH 블록 (또는 SSB 블록)이 위치할 수 있는 심볼의 위치가 결정될 수 있다. 도 7은 1ms 이내의 심볼들에서 부반송파 간격에 따른 SSB가 전송될 수 있는 심볼의 위치를 도시한 것이며, 도 7에 표시된 영역에서 SSB가 항상 전송되어야 하는 것은 아니다. 상기 SSB 블록이 전송되는 위치는 시스템 정보 혹은 전용 시그널링 (dedicated signaling)을 통해 단말에 설정될 수 있다.
단말은 일반적으로 기지국으로부터 떨어져 있기 때문에, 단말에서 송신한 신호는 전달 지연 시간(propagation delay) 이후에 기지국에 수신된다. 전달 지연 시간은 단말로부터 기지국까지 전파가 전달되는 경로를 빛의 속도로 나눈 값이며, 일반적으로 단말로부터 기지국까지의 거리를 빛의 속도로 나눈 값일 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국으로부터 100km 떨어진 곳에 위치한 단말의 경우, 단말에서 송신한 신호는 약 0.34 msec 이후에 기지국에 수신된다. 반대로 기지국에서 송신된 신호도 약 0.34 msec 이후에 단말에 수신된다. 상술된 바와 같이 단말과 기지국 사이의 거리에 따라 단말에서 송신한 신호가 기지국에 도착하는 시간이 달라질 수 있다. 따라서 서로 다른 위치에 존재하는 여러 개의 단말이 동시에 신호를 전송하면 기지국에 도착하는 시간이 모두 다를 수 있다. 이러한 문제를 해결해 여러 단말로부터 송신된 신호가 기지국에 동시에 도착하게 하기 위하여, 단말 별로 위치에 따라 상향링크 신호를 송신하는 시간을 상이하게 할 수 있다. 5G, NR 및 LTE 시스템에서 이를 타이밍 어드밴스(timing advance)라 한다.
도 8은 개시된 일 실시 예에 따른 5G 또는 NR 시스템에서 단말이 제 1 신호를 수신하고, 이에 대한 제 2 신호를 단말이 송신할 때, 타이밍 어드밴스에 따른 단말의 프로세싱 타임을 도시한 도면이다.
이하, 타이밍 어드밴스에 따른 단말의 프로세싱 타임에 대해 구체적으로 설명한다. 슬롯 n(802)에서 기지국이 상향링크 스케줄링 승인(UL grant) 혹은 하향링크 제어신호와 데이터(DL grant 및 DL data)를 단말에게 송신하면, 단말은 슬롯 n(804)에서 상향링크 스케줄링 승인 혹은 하향링크 제어신호와 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 단말은 기지국이 신호를 전송한 시간보다 전달 지연 시간(Tp, 810)만큼 늦게 신호를 수신할 수 있다. 본 실시 예에서, 단말이 슬롯 n(804)에서 제1 신호를 수신하였을 경우, 단말은 슬롯 n+4(806)에서 제2 신호를 전송한다. 단말이 신호를 기지국으로 송신할 때에도, 특정 시간에 신호가 기지국에 도착하도록 하기 위해, 단말이 수신한 신호 기준의 슬롯 n+4보다 타이밍 어드밴스(TA, 812)만큼 앞당긴 타이밍(806)에 단말은 상향링크 데이터 혹은 하향링크 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK을 전송할 수 있다. 따라서 본 실시 예에서, 단말이 상향링크 스케줄링 승인을 받고 상향링크 데이터 전송을 하거나 혹은 하향링크 데이터를 수신하고 HARQ ACK 또는 NACK을 전달하기 위해 준비할 수 있는 시간은 3개 슬롯에 해당하는 시간에서 TA를 제외한 시간일 수 있다(814).
상술된 타이밍의 결정을 위해 기지국은 해당 단말의 TA의 절대값을 계산할 수 있다. 기지국은 단말이 초기 접속하였을 때, 랜덤 억세스(random access) 단계에서 가장 처음 단말에게 전달한 TA 값에, 그 이후 상위 시그널링으로 전달했던 TA 값의 변화량을 더해가면서 혹은 빼가면서 TA의 절대값을 계산할 수 있다. 본 개시에서 TA의 절대값은 단말이 송신하는 n번째 TTI의 시작 시간에서 단말이 수신한 n번째 TTI의 시작시간을 뺀 값이 될 수 있다.
한편 셀룰러 무선통신 시스템 성능의 중요한 기준 중 하나는 패킷 데이터 지연시간(latency)이다. 이를 위해 LTE 시스템에서는 1ms의 전송시간구간(transmission time interval, 이하 TTI)를 가지는 서브프레임 단위로 신호의 송수신이 이루어진다. 상술된 바와 같이 동작하는 LTE 시스템에서 1ms보다 짧은 전송시간구간을 가지는 단말(short-TTI UE)을 지원할 수 있다. 한편 5G 또는 NR 시스템에서, 전송시간 구간은 1 ms보다 짧을 수 있다. Short-TTI 단말은 지연시간(latency)이 중요한 Voice over LTE(VoLTE) 서비스, 원격조종과 같은 서비스에 적합하다. 또한 short-TTI 단말은 셀룰러 기반에서 미션 크리티컬(mission critical)한 사물인터넷(IoT, internet of things)을 실현할 수 있는 수단이 된다.
5G 또는 NR 시스템에서, 기지국이 하향링크 데이터를 포함하는 PDSCH 전송 시, PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 단말이 PDSCH에 대한 HARQ-ACK 정보를 전송하는 타이밍 정보에 해당하는 값인 K1 값을 지시한다. HARQ-ACK 정보를 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L1보다 먼저 전송되도록 지시되지 않은 경우에 단말이 기지국으로 HARQ-ACK를 전송할 수 있다. 즉, 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L1보다 같거나 이후 시점에 HARQ-ACK 정보가 단말로부터 기지국으로 전송될 수 있다. HARQ-ACK 정보가 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L1보다 먼저 전송되도록 지시된 경우, HARQ-ACK 정보는 단말에서 기지국으로의 HARQ-ACK 전송에서 유효한 HARQ-ACK 정보가 아닐 수 있다.
심볼 L1은 PDSCH의 마지막 시점으로부터
Figure PCTKR2021005435-appb-I000077
이후에 순환 전치(cyclic prefix, CP)가 시작하는 첫 번째 심볼일 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000078
는 아래의 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000079
상술된 수학식 3에서 N1, d1,1, d1,2, κ, μ, TC는 아래와 같이 정의될 수 있다.
- HARQ-ACK 정보가 PUCCH(상향링크 제어채널)로 전송되면 d1,1=0이고, PUSCH(상향링크 공유채널, 데이터 채널)로 전송되면 d1,1=1이다.
- 단말이 복수개의 활성화된 구성 캐리어 혹은 캐리어를 설정받은 경우, 캐리어간 최대 타이밍 차이는 제2 신호 전송에서 반영될 수 있다.
- PDSCH 매핑 타입 A의 경우, 즉 첫 번째 DMRS 심볼 위치가 슬롯의 3번째 혹은 4번째 심볼인 경우에, PDSCH의 마지막 심볼의 위치 인덱스 i가 7보다 작으면 d1,2=7-i로 정의된다.
- PDSCH 매핑 타입 B의 경우, 즉 첫 번째 DMRS 심볼 위치가 PDSCH의 첫 심볼인 경우에, PDSCH의 길이가 4 심볼이면 d1,2=3이고, PDSCH의 길이가 2심볼이면, d1,2=3+d이며, d는 PDSCH와 해당 PDSCH를 스케줄링하는 제어신호를 포함한 PDCCH가 겹치는 심볼의 수이다.
- N1은 μ에 따라 아래의 표 17과 같이 정의된다. μ=0, 1, 2, 3은 각각 부반송파 간격 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz를 의미한다.
[표 17]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000080
- 상술된 표 17에서 제공하는 N1 값은 UE capability에 따라 다른 값이 사용될 수 있다.
-
Figure PCTKR2021005435-appb-I000081
로 각각 정의된다.
또한, 5G 또는 NR 시스템에서는 기지국이 상향링크 스케줄링 승인을 포함하는 제어정보 전송시, 단말이 상향링크 데이터 혹은 PUSCH를 전송하는 타이밍 정보에 해당하는 K2 값을 지시할 수 있다.
PUSCH가 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L2보다 먼저 전송되도록 지시되지 않은 경우에는 단말이 기지국으로 PUSCH를 전송할 수 있다. 즉, 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L2보다 같거나 이후 시점에 PUSCH가 단말로부터 기지국으로 전송될 수 있다. PUSCH가 타이밍 어드밴스(timing advance)를 포함하여 심볼 L2보다 먼저 전송되도록 지시된 경우에는, 단말은 기지국으로부터의 상향링크 스케줄링 승인 제어정보를 무시할 수 있다.
심볼 L2는 스케줄링 승인을 포함하는 PDCCH의 마지막 시점으로부터
Figure PCTKR2021005435-appb-I000082
이후에 전송 해야하는 PUSCH 심볼의 CP가 시작하는 첫 번째 심볼일 수 있다.
Figure PCTKR2021005435-appb-I000083
는 아래의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000084
상술된 수학식 4에서 N2, d2,1, κ, μ, TC는 아래와 같이 정의될 수 있다.
- PUSCH 할당된 심볼 중에서 첫 번째 심볼이 DMRS만 포함한다면 d2,1=0이고, 이외에는 d2,1=1이다.
- 단말이 복수개의 활성화된 구성 캐리어 혹은 캐리어를 설정 받았다면, 캐리어간 최대 타이밍 차이는 제2 신호 전송에서 반영될 수 있다.
- N2는 μ에 따라 아래의 표 18과 같이 정의된다. μ=0, 1, 2, 3은 각각 부반송파 간격 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz를 의미한다.
[표 18]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000085
- 상술된 표 18에서 제공하는 N2 값은 UE capability에 따라 다른 값이 사용될 수 있다.
-
Figure PCTKR2021005435-appb-I000086
로 각각 정의한다.
한편, 5G 또는 NR 시스템은 하나의 캐리어 내에서, 주파수 대역 부분(BWP)를 설정하여 특정 단말이 설정된 BWP 내에서 송수신하도록 지정할 수 있다. 이는 단말의 소모전력 감소를 목적으로 할 수 있다. 기지국은 복수의 BWP를 설정할 수 있으며, 제어정보에서 활성화된 BWP를 변경할 수 있다. BWP가 변경되는데 단말이 사용할 수 있는 시간은 아래의 표 19와 같이 정의될 수 있다.
[표 19]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000087
표 19에서 주파수 범위(Frequency Range) 1은 6 GHz 이하의 주파수 대역을 의미하고, 주파수 범위(Frequency Range) 2는 6 GHz 이상의 주파수 대역을 의미한다. 상술된 실시 예에서 타입 1과 타입 2는 UE capability에 따라 결정될 수 있다. 상술된 실시 예에서 시나리오 1,2,3,4는 아래의 표 20과 같이 주어진다.
[표 20]
Figure PCTKR2021005435-appb-I000088
도 9는 슬롯에 따라 데이터(일례로 TB)들을 스케줄링하여 전송하고, 해당 데이터에 대한 HARQ-ACK 피드백을 수신하고, 피드백에 따라 재전송을 수행하는 일례를 도시한 도면이다. 도 9에서, TB1(900)은 슬롯 0(902)에서 초기전송 되고, 이에 대한 ACK/NACK 피드백(904)은 슬롯 4(906)에서 전송된다. 만약 TB1의 초기전송이 실패하고, NACK이 수신되었다면, 슬롯 8(908)에서 TB1에 대한 재전송(910)이 수행될 수 있다. 상기에서 ACK/NACK 피드백이 전송되는 시점과, 재전송이 수행되는 시점은 미리 정해져 있을 수 있거나 또는 제어 정보 또는/및 상위 계층 시그널링에서 지시되는 값에 따라 결정될 수 있을 것이다.
도 9에서는 슬롯 0번부터 슬롯에 따라 순차적으로 TB1부터 TB8까지 스케줄링되어 전송되는 일례를 도시하고 있다. 이는 예를 들어, TB1부터 TB8까지에 HARQ process ID 0부터 7까지 각각 부여되어 전송되는 것일 수 있다. 만약, 기지국과 단말이 사용할 수 있는 HARQ process ID의 수가 오직 4개뿐이라면, 연속적으로 8개의 다른 TB에 대한 전송을 수행할 수 없을 수 있다.
도 10은 위성을 이용한 통신 시스템의 일례를 도시한 도면이다. 예를 들어, 단말(1001)이 위성(1003)으로 신호를 전송하면, 위성(1003)은 기지국(1005)으로 상기 신호를 전달할 수 있다. 기지국(1005)은 수신 신호를 처리하여 이에 대한 후속 동작의 요구를 포함하는 신호를다시 위성(1003)을 통해 단말(1001)에게 전송할 수 있다. 도 10과 같은 위성을 이용한 통신 시스템에서, 단말(1001)과 위성(1003) 사이의 거리도 멀고, 위성(1003)과 기지국(1005) 사이의 거리 또한 멀기 때문에, 결국 단말(1001)과 기지국(1005) 사이의 데이터 송수신에 소요되는 시간이 길어지게 된다.
도 11은 위성의 고도 또는 높이에 따른 통신 위성의 지구 공전 주기를 도시한 도면이다. 통신을 위한 위성들은 위성의 궤도에 따라 저궤도위성(LEO, Low Earth Orbit), 중궤도위성(MEO, Middle Earth Orbit), 정지궤도위성(GEO, Geostationay Earth Orbit) 등으로 구분될 수 있다. 일반적으로 GEO(1100)은 대략 고도 36000km 의 위성을 의미하며, MEO(1110)은 고도 5000 내지 15000km의 위성을 의미하며, LEO(1130)는 고도 500 내지 1000km의 위성을 의미한다. 각 고도에 따라 지구를 공전하는 주기가 달라지는데, GEO(1100)의 경우 공전 주기가 대략 24시간 정도이며, MEO(1110)의 경우 대략 6시간, LEO(1130)의 경우 대략 90 내지 120분 정도이다. 저궤도(~2,000km) 위성은 상대적으로 낮은 고도로 전파 지연시간 및 손실이 정지궤도(36,000km) 위성 대비 유리하다.
도 12는 위성-단말 직접 통신의 개념도를 도시한 도면이다. 로켓에 의해 고도 100 km 이상의 높은 곳에 위치한 위성(1200)은, 지상의 단말(1210)과 신호를 송수신하고, 또한 지상의 기지국(DU farms) (1230)과 연결된 지상국(ground station)(1220)과 신호를 송수신 할 수 있다.
도 13은 위성-단말 직접 통신의 활용 시나리오를 도시한 도면이다. 위성-단말 직접 통신은 지상망의 커버리지 한계를 보완하는 형태로 특화된 목적의 통신 서비스의 지원이 가능하다. 일례로 사용자 단말에 위성-단말 직접 통신 기능을 구현함으로써 지상망 통신 커버리지가 아닌 곳에서의 사용자의 긴급구조 또는/및 재난신호의 송수신이 가능하며(1300), 선박 또는/및 항공과 같이 지상망 통신이 불가한 영역에서의 사용자에 대한 이동통신 서비스가 제공될 수 있으며(1310), 국경의 제한 없이 선박, 화물차 또는/및 드론 등의 위치를 실시간으로 추적하고 제어하는 것이 가능하며(1320), 또한 기지국에 위성통신 기능을 지원함으로써 기지국의 백홀로 기능하도록 하여 물리적으로 멀리 떨어진 경우 백홀 기능을 수행(1330)하도록 위성통신을 활용하는 것도 가능하다.
도 14는 고도 1200 km의 LEO 위성과 지상의 단말이 직접 통신을 수행 할 때, 상향링크에서의 예상 데이터 전송률(throughput) 계산의 일례를 도시한 도면이다. 상향링크에서 지상 단말의 전송 전력 EIRP(effective isotropic radiated power)가 23 dBm이고, 위성까지의 무선 채널의 경로 손실(path loss)이 169.8 dB이고, 위성 수신 안테나 이득이 30 dBi인 경우, 달성 가능한 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)는 -2.63 dB로 추산될 수 있다. 이 경우, 경로 손실에는 우주 공간에서의 경로 손실, 대기권에서의 손실 등이 포함될 수 있다. 신호 대 간섭비(signal-to-interference ratio: SIR)가 2 dB라고 가정하면, 신호 대 간섭 및 잡음비(signal-to-interference and noise ratio: SINR)은 -3.92 dB로 계산되며, 이 때 30 kHz 부반송파간격과 1 PRB의 주파수 자원을 이용할 경우 112 kbps의 전송 속도 달성이 가능할 수 있다.
도 15는 고도 35,786 km의 GEO 위성과 지상의 단말이 직접 통신을 수행 할 때, 상향링크에서의 예상 데이터 전송률(throughput) 계산의 일례를 도시한 도면이다. 상향링크에서 지상 단말의 전송 전력 EIRP가 23 dBm이고, 위성까지의 무선 채널의 경로 손실(path loss)이 195.9 dB이고, 위성 수신 안테나 이득이 51 dBi인 경우, 달성 가능한 SNR은 -10.8 dB로 추산될 수 있다. 이 경우, 경로 손실에는 우주 공간에서의 경로 손실, 대기권에서의 손실 등이 포함될 수 있다. SIR이 2 dB라고 가정하면, SINR은 -11 dB로 계산되며, 이 때 30 kHz 부반송파 간격과 1 PRB의 주파수 자원을 이용할 경우 21 kbps의 전송속도 달성이 가능할 수 있는데, 이것은 3번의 반복전송을 수행한 결과일 수 있다.
도 16은 단말과 위성간의 경로손실 모델에 따른 경로손실 값, 그리고 단말과 지상망 통신 기지국간의 경로손실 모델에 따른 경로손실을 도시한 도면이다. 도 16에서 d는 거리에 해당하며 fc는 신호의 주파수이다. 단말과 위성(satellite)과의 통신이 수행되는 우주공간(free space)에서는 경로손실(FSPL, 1600)은 거리의 제곱에 반비례하지만, 단말과 지상망 통신 기지국(terrestrial gNB)과의 통신이 수행되는 공기가 존재하는 지상에서의 경로손실(PL2, PL'Uma-NLOS, 1610, 1620)은 대략 거리의 4제곱에 반비례할 수 있다. 도 16에서 d_3D는 단말과 기지국간의 직선거리를 의미하며, h_BS는 기지국의 높이이며, h_UT는 단말의 높이이다. d'_BP = 4 x h_BS x h_UT x fc / c으로 계산된다. fc는 Hz 단위의 중심주파수, c는 m/s 단위의 빛의 속도이다.
위성 통신(Satellite communications, 또는 Non-Terrestrial Network)에서는 위성이 지속적으로 빠르게 움직임으로서 발생하는 Doppler shift, 즉 송신신호의 주파수 이동(offset)이 발생할 수 있다.
도 17은 위성의 고도 및 위치, 그리고 지상의 단말 사용자의 위치에 따라 위성에서부터 전달되는 신호가 지상 사용자에게 수신되었을 때 상기 신호가 겪는 Doppler shift의 양을 계산하는 수식 및 결과를 도시한 도면이다. 도 17에서, R은 지구 반지름이고, h는 위성의 고도이며, v는 위성이 지구를 공전하는 속도이며, fc는 신호의 주파수이다. 상기 위성의 속도는, 위성의 고도를 기반으로 계산될 수 있으며, 구체적으로 위성의 속도는 지구가 위성을 잡아당기는 힘인 중력과, 위성이 공전함에 따라 발생하는 구심력이 같아지는 속도로서 도 18과 같이 계산될 수 있다. 도 18은 위성의 고도에서 계산된 위성의 속도를 도시한 도면이다. 도 17에서 확인할 수 있듯이 각 α는 고도각(elevation angle) θ에 의해 결정되므로, 고도각 θ에 따라 Doppler shift의 값이 결정되게 된다.
도 19는 위성이 지상으로 전송하는 하나의 빔 안에 있는 서로 다른 단말들이 겪는 Doppler shift를 도시한 도면이다. 도 19에서는 고도각 θ에 따른 단말 1(1900), 단말 2(1910)이 겪는 Doppler shift가 각각 계산되었다. 도 19는 중심주파수 2 GHz, 위성고도 700 km, 지상에서 하나의 빔 직경이 50 km, 단말의 속도는 0을 가정한 예시이다. 또한 본 발명에서 계산한 Doppler shift는 지구 자전 속도에 따른 효과를 무시한 것이며, 상기 지구 자전 속도는 위성의 속도에 비해 충분히 느리기 때문에 Doppler shift 계산에 있어서 영향이 작은 것으로 간주할 수 있다.
도 20은 고도각으로부터 정해지는 위성의 위치에 따라, 빔 하나 내에서 발생하는 Doppler shift의 차이를 도시한 도면이다. 위성이 빔 바로 위에 위치할 때, 즉 elevation angle이 90도일 때가 빔(또는 셀) 내에서 Doppler shift의 차이가 가장 커지는 것을 볼 수 있다. 이것은 위성이 가운데 위에 있을 때, 빔 한쪽 끝과 다른 한쪽 끝의 Doppler shift 값들이 각각 양수 값과 음수 값을 갖기 때문일 수 있다.
한편 위성 통신에서는 위성이 지상의 사용자로부터 거리가 멀기 때문에 지상망 통신 대비하여 큰 지연시간이 발생할 수 있다.
도 21은 고도각을 기초로 결정되는 위성의 위치에 따른, 단말과 위성 사이의 지연시간과, 단말-위성-기지국 사이의 왕복 지연시간을 도시한 도면이다. 도 21에서 2100은 단말과 위성 사이의 지연시간이며, 2110은 단말-위성-기지국 사이의 왕복 지연시간을 도시한 것이다. 이 때, 위성-기지국 간의 지연시간은 단말-위성의 지연시간과 같다고 가정되었다. 도 22는 하나의 빔 내에서 사용자의 위치에 따른 왕복 지연시간의 최대 차이 값을 도시한 도면이다. 예를 들어 빔 반경(또는 셀 반경, cell radius)이 20 km일 때, 위성의 위치에 따라 빔 내 서로 다른 위치의 단말들이 다르게 겪는 위성까지의 왕복 지연시간의 차이가 약 0.28 ms 이하라고 볼 수 있다.
위성 통신에서 단말이 기지국과 신호를 송수신한다는 것은, 상기 신호가 위성을 통해 전달되는 것일 수 있다. 즉, 하향링크의 경우 기지국이 위성으로 송신한 신호를 위성이 수신하여 단말에게 전달할 수 있으며, 상향링크의 경우 단말이 위성으로 송신한 신호를 위성이 수신하여 기지국에게 전달할 수 있다. 상기에서 단말 또는 기지국으로부터 신호를 수신한 위성은, 수신한 신호에 대해 주파수 이동만 한 후 기지국 또는 단말로 전달할 수 있고, 또는 디코딩 및 재 인코딩 등의 신호 처리를 수행한 후 기지국 또는 단말로 전달하는 것도 가능할 수 있다.
LTE 또는 NR의 경우 단말은 하기와 같은 절차를 통해 기지국에 접속할 수 있다.
- 단계1: 단말이 기지국으로부터 동기신호를 수신한다. 상기 동기신호에는 Primary synchronization signal (PSS), secondary synchronization signal (SSS), physical broadcast channel (PBCH)를 포함할 수 있다. 상기 동기화 신호는 기지국이 송신하는 신호의 슬롯 경계, 프레임 번호, 하향링크, 상향링크 설정 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한 부반송파 오프셋, 시스템 정보 전송을 위한 스케줄링 정보 등을 단말이 알아낼 수 있다.
- 단계2: 단말은 기지국으로부터 시스템 정보 (System Information Block: SIB) 수신한다. 상기 SIB에는 초기접속 및 랜덤 엑세스 수행을 위한 정보가 포함될 수 있다.
- 단계3: 단계2에서 설정된 랜덤 엑세스 자원에, 랜덤 엑세스 프리앰블을 송신한다. 상기 프리앰블은 미리 정해져있는 수열을 이용하여 상기 단계2에서 설정된 정보에 기반하여 결정되는 신호일 수 있다. 기지국은 상기 단말이 전송한 프리앰블을 수신한다. 기지국은 어느 단말이 프리앰블을 보냈는지 알지 못한 채, 기지국 자신이 설정한 자원에서 설정한 프리앰블 수신을 시도하고, 수신이 성공하면, 적어도 하나의 단말이 상기 프리앰블을 보냈다는 사실을 알 수 있다.
- 단계4: 단계3에서 프리앰블이 수신되면, 기지국은 그에 대한 응답인 랜덤 엑세스 응답(random access response: RAR)을 전송한다. 단계3에서 랜덤 엑세스 프리앰블을 송신한 단말은, 본 단계에서 기지국이 송신한 RAR을 수신할 수 있다. 상기 RAR은 PDSCH에서 전송이 되며, 이를 스케줄링하는 PDCCH가 함께 또는 미리 전송된다. 상기 RAR을 스케줄링하는 DCI는 RA-RNTI를 기반으로 스크램블링이 된 CRC가 더해지고 채널코딩이 된 후, PDCCH에 매핑되어 전송된다. 상기 RA-RNTI는 단계3에서의 프리앰블이 전송되는 시간 및 주파수 자원에 기반하여 결정될 수 있다. 단계3에서 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송한 단말이, 본 단계에서 RAR을 수신하는데까지의 최대 제한 시간은 단계2에서 전송되는 SIB를 통해 설정되는 것이 가능하다. 상기 최대 제한 시간은 10 ms 또는 40 ms 등으로 제한되어 설정될 수 있다. 즉, 단계3에서 프리앰블을 전송한 단말은, 예를 들어 설정한 최대시간인 10 ms에 기반해서 결정된 시간 이내에 기지국으로부터 RAR이 수신되지 않는다면, 다시 프리앰블을 전송할 수 있다. 상기 RAR에는 다음 단계인 단계5에서 단말이 전송하는 신호의 자원을 할당하는 스케줄링 정보가 포함될 수 있다. 도 23은 RAR의 정보 구조의 일례를 도시한 도면이다. 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 RAR은 단말이 적용하게 될 timing advance (TA)에 대한 정보 및 다음 단계부터 사용하게 될 temporary C-RNTI 값을 포함할 수 있다.
- 단계5: 단계4에서 RAR을 수신받은 단말은 RAR에 포함된 스케줄링 정보에 따라 기지국으로 메시지3(msg3)을 송신한다. 상기에서 랜덤 엑세스 프리앰블은 메시지1(msg1)으로 부를 수 있고, RAR은 메시지2(msg2)라고 부를 수 있다. 단말은 msg3에 자신의 고유 ID값을 포함하여 전송할 수 있다. 기지국은 단계4에서 자신이 스케줄링한 정보를 기반으로 msg3의 수신을 시도할 수 있다.
- 단계6: 기지국은 msg3를 수신하고, 단말의 ID 정보를 확인한 후, 이 정보를 포함한 메시지4를 생성하여 단말에게 전송한다. 단계5에서 msg3을 송신한 단말은 그 후부터 단계6에서 전송될 msg4를 수신을 시도할 수 있다. Msg4를 수신한 단말은, 디코딩 후 포함된 ID 값을 상기 단계5에서 자신이 송신한 ID 값과 비교하여 자신이 송신한 msg3가 기지국에 의해 수신되었는지 여부를 확인할 수 있다. 단계5에서 단말이 msg3를 송신한 후, 본 단계에서 msg4를 수신하는데까지의 시간도 제약이 있을 수 있으며, 이 최대 시간도 단계2에서 SIB를 기반으로 설정될 수 있다.
상기 단계를 이용한 초기 접속 절차를 위성통신에 적용할 경우, 위성 통신에서 소요되는 전파 지연시간이 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 단계3에서 단말이 랜덤 엑세스 프리앰블(또는 PRACH 프리앰블)을 송신하고, 단계4에서 RAR을 수신할 수 있는 기간(랜덤 엑세스 윈도우), 즉 수신할 수 있는데까지 걸리는 최대 시간이 ra-ResponseWindow를 통해 설정될 수 있는데, 해당 최대 시간은 종래의 LTE 또는 5G NR에서는 최대 10 ms 정도까지 설정될 수 있다. 도 24는 LTE 시스템의 PRACH 프리앰블 설정 자원과 RAR 수신 시점의 관계의 일례를 도시한 도면이며, 도 25는 5G NR 시스템의 PRACH 프리앰블 설정 자원과 RAR 수신 시점의 관계의 일례를 도시한 도면이다. 도 24를 참조하면, LTE의 경우 PRACH (랜덤 엑세스 프리앰블)을 송신한 후 3ms 이후 시점부터 랜덤 엑세스 윈도우가 시작될 수 있다. 도 25를 참조하면, NR의 경우 PRACH (랜덤 엑세스 프리앰블)을 송신한 후 처음 나타나는 RAR 스케줄링을 위한 제어정보 영역부터 랜덤 엑세스 윈도우가 시작될 수 있다.
일례로, 5G NR 시스템에서의 상향링크 송신 타이밍을 위한 TA 는 하기와 같이 정해질 수 있다. 먼저
Figure PCTKR2021005435-appb-I000089
로 정해지며, 여기에서
Figure PCTKR2021005435-appb-I000090
Hz 와
Figure PCTKR2021005435-appb-I000091
이다. 또한,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000092
로,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000093
,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000094
,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000095
로 각각 정의될 수 있다.
도 26은 단말에 있어서 하향링크 프레임과 상향링크 프레임 시점(timing)에 대한 일례를 도시한 도면이다. 단말은 하향링크 프레임 시점을 기준으로 상향링크 프레임을
Figure PCTKR2021005435-appb-I000096
만큼 앞당겨서 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 상기에서
Figure PCTKR2021005435-appb-I000097
는 RAR에서 전달되거나 또는 MAC CE에 기반하여 결정될 수 있으며,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000098
는 단말에게 설정되거나, 미리 정해진 값에 기반하여 결정되는 값일 수 있다.
5G NR 시스템에서 기지국은 RAR을 통해 단말에게
Figure PCTKR2021005435-appb-I000099
값을 지시해줄 수 있으며, 이 때,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000100
값으로 0, 1, 2, …3846 중 하나의 값을 지시할 수 있다. 이 경우, RAR의 부반송파 간격(subcarrier spacing; SCS)이
Figure PCTKR2021005435-appb-I000101
kHz이면,
Figure PCTKR2021005435-appb-I000102
는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000103
로 결정될 수 있다. 단말이 랜덤 엑세스 과정을 마친 이후에는 기지국으로부터 TA의 변화값을 지시받을 수 있으며, 이는 MAC CE 등을 통해 지시될 수 있다. 이 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000104
값은 0, 1, 2, …, 63 중 하나의 값으로 지시될 수 있으며, 이는 기존 TA 값에 더해지거나 빼져서 새로운 TA 값을 계산하는데 사용되며, TA 값은
Figure PCTKR2021005435-appb-I000105
와 같이 새롭게 계산될 수 있다. 단말은 상기와 같이 지시된 TA 값을 일정 시간 이후부터 상향링크 전송에 적용할 수 있다.
단말-위성 직접 통신에서는 단말-위성 및 위성-기지국간 거리가 멀고 위성이 지속적으로 움직이기 때문에, 기지국 또는 단말이 전송한 신호가 단말 또는 기지국에 수신될 때, 시간 및 주파수 오프셋이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 시간 및 주파수 오프셋을 보정할 수 있도록, 기지국이 시간 및 주파수 오프셋을 지시하고, 이에 따라 단말이 보정하는 방법 및 장치를 제공한다.
[제1 실시 예]
제1 실시 예는 주파수 오프셋 정보를 기지국이 단말에게 지시하고, 단말이 상기 지시된 값을 적용하는 방법 및 장치를 제공한다.
기지국은 단말에게 하기와 같은 방법을 이용하여 단말에게 주파수 오프셋 정보를 지시하고, 단말은 하기 방법에 따라 지시된 오프셋 정보를 이용하여 상기 오프셋만큼의 주파수를 보정하여 하향링크 또는 상향링크 신호 송수신을 수행할 수 있다.
- 방법1: 주파수 영역 또는 주파수 밴드(frequency band, spectrum)에 기반하여 주파수 오프셋의 단위가 결정될 수 있다. 도 27은 위성의 고도 700 km 일 때, 빔(또는 셀)의 크기 및 중심 주파수(center frequency, fc)에 따라 하나의 빔 내에서 서로 다른 단말이 겪는 도플러 쉬프트 차이의 최대값을 도시한 도면이다. 즉, 일례로, 위성이 제공하는 빔 (또는 셀의) 반경 100 km인 경우, 중심주파수 2 GHz에서는 빔 내 두 단말이 최대 약 15 kHz의 도플러 쉬프트 차이를 겪을 수 있다. 이는 상향링크 전송에서 기지국이 서로 다른 단말들끼리 15 kHz 정도의 주파수 오프셋을 다르게 보정 해주어야 한다는 뜻일 수 있다. 위성이 제공하는 빔 (또는 셀의) 반경 100 km인 경우, 중심 주파수 700 MHz(0.7GHz)에서는 빔 내 두 단말이 최대 약 5 kHz의 도플러 쉬프트 차이를 겪을 수 있다. 이는 상향링크 전송에서 기지국이 서로 다른 단말들끼리 5 kHz 정도의 주파수 오프셋을 다르게 보정 해주어야 한다는 뜻일 수 있다. 일례로, 1 GHz 이하의 주파수 영역에서는 주파수 오프셋의 지시 단위가 5/(2^12) kHz, 즉, 1.2207 Hz가 될 수 있다. 일례로, 1 GHz 초과에서 2 GHz이하의 주파수 영역에서는 주파수 오프셋의 지시 단위가 15/(2^12) kHz, 즉, 3.6621 Hz가 될 수 있다. 이는 주파수 오프셋의 지시를 위해 12비트가 사용되는 경우를 가정한 것이며, 다른 비트 수를 사용하는 경우에도 적용할 수 있을 것이다. 일례로, N 비트 크기를 사용해 주파수 오프셋을 지시하는 경우 주파수 오프셋의 지시 단위는 5/(2^N) kHz일 수 있다. 도 28은 위성의 고도에 따른 위성이 지구를 공전하는 절대 속도와 위성과 지상에 정지한 물체와의 상대 속도를 도시한 도면이다. 지구는 자체가 자전하고 있으므로, 지구의 지상에 정지한 물체라고 하더라도 움직인다고 할 수 있어서, 위성의 절대 속도와 위성-지구의 상대 속도는 다를 수 있다. 위성의 속도는, 위성이 고도를 유지하기 위해 원심력과 중력의 영향이 같아지도록 하는 속도이며, 이는 위성의 고도에 따라 결정될 수 있다. 도 27은 위성의 절대속도를 이용하여 도출한 결과이지만, 도 28에서와 같은 위성의 상대 속도에 기반하여 Doppler shift를 산출해낼 수 있을 것이다. Doppler shift는 위성의 고도, 위치, 단말의 위치, 혹은 단말과 위성의 고도각, 단말의 속도 중 하나 이상의 조합에 기반하여 계산될 수 있다. 위성의 상대 속도는 위성이 지구를 공전하는 각속도에서 지구 자전의 각속도를 뺀 값으로 산출될 수 있다.
- 방법2: 단말-위성 간에 사용하는 부반송파 간격에 따라, 주파수 오프셋의 지시 단위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 15 kHz의 부반송파 간격을 사용할 때와, 60 kHz의 부반송파 간격을 사용할 때, 1 kHz의 주파수 오프셋이 발생하면 상기 주파수 오프셋에 의한 영향이 달라질 것이며, 예를 들면 60 kHz 부반송파 간격을 사용할 때의 영향이 훨씬 적을 수 있다. 따라서 주파수 오프셋의 지시 단위를 (부반송파 간격)/(2^12) kHz 혹은
Figure PCTKR2021005435-appb-I000106
으로 결정할 수 있으며, 상기에서
Figure PCTKR2021005435-appb-I000107
는 부반송파 간격에 따라 결정되는 값으로 부반송파 간격이 15 kHz일 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000108
, 부반송파 간격이 30 kHz일 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000109
, 부반송파 간격이 60 kHz일 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000110
, 부반송파 간격이 120 kHz일 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000111
, 부반송파 간격이 240 kHz일 때
Figure PCTKR2021005435-appb-I000112
와 같이 부반송파 간격이
Figure PCTKR2021005435-appb-I000113
kHz가 되도록 하는
Figure PCTKR2021005435-appb-I000114
값을 의미할 수 있다.
- 방법3: 기지국은 단말에게 주파수 오프셋의 변화율을 지시할 수 있다. 위성은 시간에 따라 규칙적으로 움직이고, 특정한 시간 구간에서는, 주파수 오프셋이 선형적으로 변할 수 있다. 따라서 기지국은 단말에게 주파수 오프셋의 변화율을 지시함으로써 단말이 앞으로 주파수 오프셋을 어떻게 변화시키면서 적용해야할지를 지시할 수 있다. 상기 주파수 오프셋의 변화율은, 미래 특정 시점에 적용할 주파수 오프셋의 변화량일 수 있다. 상기 주파수 오프셋 변화율을 지시하면서, 함께 또는 미리, 기지국은 단말에게 주파수 오프셋 변화율을 적용할 시간 주기와 시점을 제어정보로 지시하거나 상위 시그널링으로 설정해줄 수 있다. 상기에서 상위 시그널링이라함은 물리계층 신호가 아닌 MAC CE 또는 RRC 시그널링이 될 수 있다.
- 방법4: 주파수 오프셋 정보는 랜덤 엑세스 과정에서 지시될 수 있다. 일 예로, 4단계 랜덤 엑세스에서는 RAR을 통해 지시될 수 있고, 2단계 랜덤 엑세스에서는 msg B을 통해 지시될 수 있다. 2단계 랜덤 엑세스 과정은 단말이 msg A를 기지국으로 보내고, 기지국은 상기 msg A를 수신한 후, msg B를 단말에게 전송하는데, 상기 msg B에 주파수 오프셋 정보가 포함될 수 있다.
- 방법5: 주파수 오프셋 정보는, 단말의 랜덤 엑세스 이후에는 MAC CE에 포함되어 지시될 수 있다.
- 방법6: 주파수 오프셋 정보는 하향링크 제어정보(DCI)를 통해 지시될 수 있다.
- 방법7: 주파수 오프셋 정보는 그룹단위(group-common)로 하나 이상의 단말들에게 동일한 DCI 혹은 동일한 MAC를 통해 지시될 수 있다. 본 방법에서는 하나 이상의 단말에게 같은 지시 정보 필드를 통해, 또는 각각의 단말에게 다른 지시 정보 필드를 통해 주파수 오프셋 또는 주파수 오프셋의 변화율을 지시할 수 있다. 각각의 단말에게 다른 지시 정보 필드를 통해 지시하는 경우에는 단말들이 해석해야하는 비트필드의 위치 또는 비트필드 위치의 오프셋 값을 미리 설정해줄 수 있다. 도 29는 시간이 지남에 따라 위성의 위치가 변하고, 이에 따라 단말이 단말-위성간 통신에서 겪는 지연시간이나 도플러 효과에 의한 주파수 오프셋이 변화하게 되는 일례를 도시한 도면이다. 도 29에서 위성은 반시계 방향으로 지구를 공전하고 있다고 가정할 때, 위성은 (1)번 위치에서부터 시작하여, (7)위치까지 이동하게 된다. 위성이 (1)번과 (7)번에 위치해 있을 때, 위성-단말간 거리가 멀어짐에 따라 지연시간이 길어지며, Doppler shift 값도 커지게 되는데 이러한 Doppler shift의 영향은 도 17에도 도시되어 있다. 도 29에서와 같이 위성이 제공하는 하나의 빔 영역 안에 위치한 단말들은 같은 위성과 신호를 송수신하기 때문에 지연시간 및 Doppler shift의 변화 값이 유사할 수 있다. 따라서 도 29의 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)은 같은 지시 정보에 의해 지연시간 및 Doppler shift 보정을 위한 시간 및 주파수 오프셋 보정을 수행할 수 있다. 도 30은 그룹 단위로, 한 그룹에 대해 같은 MAC CE를 이용하여 주파수 오프셋을 지시할 때, 하나의 MAC CE 안에 여러 단말에 대한 주파수 오프셋 지시 정보가 포함되는 일례를 도시한 도면이다. 각 단말을 위한 주파수 오프셋 지시자의 시작 위치는 미리 상위 시그널링을 통해 설정될 수 있다. 도 30은 MAC CE를 통해 그룹 단위로 주파수 오프셋을 지시하는 일례이지만, 유사한 방법으로 DCI를 통해 그룹 단위로 주파수 오프셋을 지시할 수 있다. 즉 도 30의 비트 필드가 DCI의 일부로 전송될 수 있다.
- 방법8: 기지국은 SIB를 통해 시스템 정보에서 빔 공통적으로 적용해야 할 값을 지시할 수 있다. 일례로, 주파수 오프셋 f_offset은 f_offset1 + f_offset2로 계산될 수 있고, 상기에서 f_offset1은 해당 빔에 속한 단말에 공통적으로 설정되거나 지시되는 값이고, f_offset2는 특정 단말에게 설정되거나 지시되는 값일 수 있다.
- 방법9: 기지국은 RRC 설정을 통해 해당 단말에게 주파수 오프셋의 단위를 설정할 수 있다. 일 예로, 기지국은 RRC 설정을 통해 주파수 오프셋의 단위를 지시해주고, MAC CE 또는 DCI에서 주파수 오프셋 유닛 수를 지시할 수 있으며, 단말은 상기 단위 및 주파수 오프셋 유닛 수를 통해 정확한 주파수 오프셋 값을 계산할 수 있다. 다른 변형으로는, RRC 설정을 통해 주파수 오프셋 단위의 후보 값들을 지시하고, 그 중 하나를 MAC CE 또는 DCI를 통해 지시할 수 있다.
- 방법10: 기지국은 RRC 설정을 통해 해당 단말에게 주파수 오프셋 값을 설정해줄 수 있다. 또 다른 일례로는, 기지국은 RRC 설정과 MAC CE의 조합을 통해 단말에게 주파수 오프셋 값을 전달할 수 있다.
상기 방법은 하나 또는 하나 이상이 결합되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 방법1과 방법5가 결합되어 주파수 영역에 기반하여 결정되는 단위에 따라 MAC CE에서 주파수 오프셋 정보가 전달될 수 있다. 또 다른 일례로는, 방법1, 방법5, 방법7이 결합되어, 주파수 영역에 기반하여 결정되는 단위를 갖는 주파수 오프셋 정보가 복수개의 단말에게 동일한 MAC CE를 통해 전달될 수 있다. 상기 MAC CE를 위해 상기 복수 개의 단말은 동일한 DCI와 동일한 PDSCH를 수신해볼 수 있으며, 상기 MAC CE의 서로 다른 비트 필드를 통해 각각의 단말에게 주파수 오프셋 정보가 전달될 수 있다.
상기 방법에서와 같이 기지국이 단말에게 주파수 오프셋 값 정보를 전달하면, 단말은 상기 전달받은 주파수 오프셋 값만큼 상향링크 중심 주파수를 이동하여 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 단말에게 지시된 주파수 오프셋은 MAC CE를 통해 오프셋 값이 전달되거나 DCI를 통해 전달된 시점 등에서 특정 시점 이후부터 적용되도록 정해질 수 있다.
[제2 실시 예]
제2 실시 예는 시간 오프셋 정보를 기지국이 단말에게 지시하고, 단말이 상기 지시된 값을 적용하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 31은 지상망과 위성망에서의 전파지연시간의 차이를 도시한 도면이다. 지상망에서는 최대 약 100 km 정도의 기지국까지의 거리를 고려하면 1 ms 이하의 전파 지연시간이 발생하지만, 위성망에서는 단말로부터 위성까지의 거리가 수천 km일 수 있고, 또한 위성에서 기지국까지의 거리 역시 수천 km일 수 있기 때문에 지연시간이 지상망보다 훨씬 크게 발생할 수 있다. 위성망 통신에서는 위성의 고도 및 고도각에 따라 지연시간이 달라지는데, 도 31에서는 일 예로 위성 고도가 700 km일 때의 고도각에 따른 단말-위성간 거리 및 전파가 왕복하는데 걸리는 시간을 표시하고 있다.
도 32는 지상망과 위성망에서의 timing advance를 적용하는 일례를 도시한 도면이다. 지상망에서는 최대 지연시간이 1 또는 2 ms 이내이기 때문에 LTE 및 5G NR 시스템에서 제공하는 timing advance를 통해 기지국 입장에서 하향링크를 전송하는 슬롯 타이밍과 상향링크가 수신되는 슬롯 타이밍을 일치하도록 할 수 있다. 즉 하향링크 시점보다 기지국이 지시하는 timing advance 값만큼 단말이 앞당겨서 상향링크 전송을 수행하면, 단말이 전송한 상향링크 신호가 기지국에 수신되었을 때는 기지국의 하향링크 시점과 일치하게 된다. 반면 위성망에서는 종래 LTE 및 5G NR 시스템에서 제공하는 timing advance를 통해 기지국 입장에서 하향링크를 전송하는 슬롯 타이밍과 상향링크가 수신되는 슬롯 타이밍을 일치하도록 하는 것이 불가능한데, 이것은 위성망에서 발생하는 전파 지연시간이 수십 ms 정도로 종래 LTE 및 5G NR 시스템에서 제공하는 timing advance 최대값보다 크기 때문이다.
도 33은 위성이 송신하는 여러 개의 빔(beam) 중에서 하나의 빔 내에 다수의 사용자들이 위치해 있을 때, 사용자들이 겪는 단말-위성-기지국간 왕복 전파지연시간의 차이 중 최대 차이 값을 도시한 도면이다. 빔의 크기가 작을수록, 상기 왕복 전파지연시간의 차이가 줄어든다.
도 34는 시간이 지남에 따라 위성이 궤도를 따라 움직이면서, 단말-기지국 사이에 왕복 전파지연시간이 변화하는 것을 도시한 도면이다. 도 34를 참조하면, 지상망의 경우 어느 정도 이하에서 지연시간이 변화하는 반면, 위성망에서는 시간에 따라 지연시간의 변화량이 매우 크다는 것을 확인할 수 있다.
기지국은 단말에게 하기와 같은 방법을 이용하여 단말에게 시간 오프셋 정보를 지시하고, 단말은 하기 방법에 따라 지시된 오프셋 정보를 이용하여 상기 오프셋만큼의 시간을 보정하여 하향링크 또는 상향링크 신호 송수신을 수행할 수 있다.
- 방법1: 주파수 영역 또는 주파수 밴드(frequency band, spectrum)에 기반하여 지연시간의 지시 범위, 또는 지연시간 지시 또는 timing advance 지시를 위한 비트 필드의 크기가 결정될 수 있다. 일 예로, 1 GHz 이하의 중심주파수에서는 12비트를 이용하고, 1 GHz 초과의 중심주파수에서는 16비트를 이용할 수 있다.
- 방법2: 기지국은 단말에게 timing advance의 변화율을 지시할 수 있다. 위성은 시간에 따라 규칙적으로 움직이고, 특정한 시간 구간에서는, 지연 시간이 선형적으로 변화할 수 있다. 따라서 기지국은 단말에게 지연시간 또는 timing advance의 변화율을 지시하여 단말이 앞으로 TA를 어떻게 변화시키면서 적용해야할지를 지시할 수 있다. 상기 시간 오프셋(또는 timing advance)의 변화율은, 미래 특정 시점에 적용할 TA의 변화량일 수 있다. 상기 시간 오프셋 변화율을 지시하면서, 함께 또는 미리, 기지국은 단말에게 시간 오프셋 변화율을 적용할 시간 주기와 시점을 제어정보로 지시하거나 상위 시그널링으로 설정해줄 수 있다. 상기에서 상위 시그널링이라함은 물리계층 신호가 아닌 MAC CE 또는 RRC 시그널링이 될 수 있다.
- 방법3: 시간 오프셋(또는 timing advance) 정보는 그룹단위(group-common)로 하나 이상의 단말들에게 동일한 DCI 혹은 동일한 MAC를 통해 지시될 수 있다. 본 방법에서는 하나 이상의 단말에게 같은 지시 정보 필드를 통해, 또는 각각의 단말에게 다른 지시 정보 필드를 통해 timing advance 또는 TA의 변화율을 지시할 수 있다. 각각의 단말에게 다른 지시 정보 필드를 통해 지시하는 경우에는 단말들이 해석해야하는 비트필드의 위치 또는 비트필드 위치의 오프셋 값을 미리 설정해줄 수 있다. 도 29에서와 같이 위성이 제공하는 하나의 빔 영역 안에 위치한 단말들은 같은 위성과 신호를 송수신하기 때문에 지연시간 및 Doppler shift의 변화 값이 유사할 수 있다. 따라서 도 29의 단말들(UE1, UE2, UE3, UE4, UE5)은 같은 지시 정보에 의해 지연시간이나 timing advance 값의 보정을 위한 시간 오프셋 보정을 수행할 수 있다. 도 30은 그룹 단위로, 한 그룹에 대해 같은 MAC CE를 이용하여 시간 오프셋을 지시할 때, 하나의 MAC CE 안에 여러 단말에 대한 시간 오프셋 지시 정보가 포함되는 일례를 도시한 도면일 수 있다. 각 단말을 위한 시간 오프셋 지시자의 시작 위치는 미리 상위 시그널링을 통해 설정될 수 있다. 도 30은 MAC CE를 통해 그룹 단위로 시간 오프셋을 지시하는 일례이지만, 유사한 방법으로 DCI를 통해 그룹 단위로 시간 오프셋을 지시할 수 있다. 즉 도 30의 비트 필드가 DCI의 일부로 전송될 수 있다.
- 방법4: 기지국은 SIB를 통해 시스템 정보에서 빔 공통적으로 적용해야할 값을 지시할 수 있다. 일례로, 시간 오프셋 TA_offset은 TA_offset1 + TA_offset2로 계산될 수 있고, 상기에서 TA_offset1은 해당 빔에 속한 단말에 공통적으로 설정되거나 지시되는 값이고, TA_offset2는 특정 단말에게 설정되거나 지시되는 값일 수 있다.
- 방법5: 기지국은 RRC 설정을 통해 해당 단말에게 시간 오프셋의 단위를 설정할 수 있다. 일 예로, 기지국은 RRC 설정을 통해 시간 오프셋의 단위를 지시해주고, MAC CE 또는 DCI에서 시간 오프셋 유닛 수를 지시할 수 있으며, 단말은 상기 단위 및 시간 오프셋 유닛 수를 통해 정확한 시간 오프셋 값을 계산할 수 있다. 다른 변형으로는, RRC 설정을 통해 시간 오프셋 단위의 후보 값들을 지시하고, 그 중 하나를 MAC CE 또는 DCI를 통해 지시할 수 있다.
- 방법6: 기지국은 RRC 설정을 통해 해당 단말에게 시간 오프셋 값을 설정해줄 수 있다. 또 다른 일례로는, 기지국은 RRC 설정과 MAC CE의 조합을 통해 단말에게 시간 오프셋 값을 전달할 수 있다.
상기에서 설명의 편의를 위하여 본 발명의 제1 실시 예 내지 제2 실시 예를 나누어 설명하였으나, 각 실시 예는 서로 관련된 동작을 포함하고 있으므로 적어도 2개 이상의 실시 예를 조합하여 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 상기 실시 예들을 수행하기 위해 단말, 위성 및 기지국의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 도 35와 도 36, 도 37에 도시되어 있다. 상기 제1 실시 예부터 제2 실시 예까지의 신호 송수신을 결정하기 위한 동작을 수행하기 위해 기지국, 위성, 그리고 단말 또는 송신단과 수신단의 송수신 방법이 나타나 있으며, 이를 수행하기 위해 기지국, 위성, 그리고 단말의 수신부, 처리부 및 송신부가 각각 실시 예에 따라 동작할 수 있다.
구체적으로 도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 35에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 수신부(3500), 단말기 송신부(3520), 단말기 처리부(3510)를 포함할 수 있다. 단말기 수신부(3500)와 단말기 송신부(3520)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기 처리부(3510)로 출력하고, 단말기 처리부(3510)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 단말기 처리부(3510)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말기 수신부(3500)에서 위성 또는 지상 기지국으로부터 신호를 수신하고, 단말기 처리부(3510)는 본 발명에 기술된 방법에 따라 기지국으로 신호를 송수신할 수 있다. 이후, 단말기 송신부(3520)는 결정된 시점을 이용해 신호를 송신할 수 있다.
도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 위성의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 36에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 위성은 위성 수신부(3600), 위성 송신부(3620), 위성 처리부(3610)를 포함할 수 있다. 상기에서 수신부 및 송신부 그리고 처리부는 복수 개로 이루어질 수 있다. 즉, 단말로부터 송수신하기 위한 수신부와 송신부, 그리고 기지국으로부터 송수신하기 위한 수신부와 송신부 각각으로 구성될 수 있다. 위성 수신부(3600)와 위성 송신부(3620)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 위성의 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말 그리고 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 위성 처리부(3610)로 출력하고, 위성 처리부(3610)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 상기 위성 처리부(3610)는 주파수 오프셋 또는 Doppler shift를 보정하기 위한 보정기(compensator, pre-compensator)를 포함할 수 있으며, GPS 등으로부터 위치를 추적할 있는 장치를 포함할 수 있다. 또한 상기 위성 처리부(3610)는 수신 신호의 중심 주파수를 이동시킬 수 있는 frequency shift 기능을 포함할 수 있다. 위성 처리부(3610)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 위성, 기지국, 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 위성 수신부(3600)에서 단말로부터 PRACH 프리앰블을 수신하고, 이에 따르는 RAR을 다시 단말에게 전송하면서, 상기 정보를 기지국으로 전송하도록 결정할 수 있다. 이후, 위성 송신부(3620)는 결정된 시점에 해당 신호들을 송신할 수 있다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 37에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 수신부(3700), 기지국 송신부(3720), 기지국 처리부(3710)를 포함할 수 있다. 상기 기지국은 지상 기지국이거나 또는 위성의 일부분일 수 있다. 기지국 수신부(3700)와 기지국 송신부(3720)를 통칭하여 본 발명의 실시 예에서는 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 처리부(3710)로 출력하고, 기지국 처리부(3710)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 기지국 처리부(3710)는 상술한 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 처리부(3710)는 자신이 설정한 설정 정보에 따라 미리 RAR을 전송할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 또한 상기 실시 예들은 LTE 시스템, 5G 시스템 등에 상기 실시 예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 통신 시스템의 단말의 방법에 있어서,
    기지국으로부터 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로, 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용해서 상기 상향링크 전송을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스는, 상기 타이밍 어드벤스 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 부반송파 간격에 따라 결정되는 주파수 단위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 상기 주파수 오프셋 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서,
    타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 결정되는 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용하여 전송된 상향링크 전송을 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스는, 상기 타이밍 어드벤스 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 부반송파 간격에 따라 결정되는 주파수 단위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 상기 주파수 오프셋 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 상기 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 통신 시스템의 단말에 있어서,
    송수신부; 및
    기지국으로부터 타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 수신하고, 상기 타이밍 어드벤스의 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 결정하고, 상기 결정된 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용해서 상기 상향링크 전송을 상기 기지국으로 전송하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스는, 상기 타이밍 어드벤스 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 부반송파 간격에 따라 결정되는 주파수 단위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 상기 주파수 오프셋 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    송수신부; 및
    타이밍 어드벤스(TA: timing advance) 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 단말로 전송하고, 상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보를 기초로 결정되는 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋을 적용하여 전송된 상향링크 전송을 상기 단말로부터 수신하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 타이밍 어드벤스 또는 주파수 오프셋의 변화율에 대한 정보는, 상기 변화율이 적용되는 주기 및 시점에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드벤스는, 상기 타이밍 어드벤스 결정에 있어서 동일한 빔 내에 위치한 단말에게 공통적으로 적용되는 값을 기초로 결정되고,
    상기 공통적으로 적용되는 값은 시스템 정보를 통해 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 상향링크 전송을 위한 주파수 오프셋은, 부반송파 간격에 따라 결정되는 주파수 단위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국.
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