하향링크 신호 수신 방법 및 사용자기기와, 하향링크 신호 전송 방법 및 기지국
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 하향링크 신호를 수신/전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지 무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.
일반적인 무선 통신 시스템은 하나의 하향링크(downlink, DL) 대역과 이에 대응하는 하나의 상향링크(uplink, UL) 대역을 통해 데이터 송/수신을 수행(주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD) 모드의 경우)하거나, 소정 무선 프레임(Radio Frame)을 시간 도메인(time domain)에서 상향링크 시간 유닛과 하향링크 시간 유닛으로 구분하고, 상/하향링크 시간 유닛을 통해 데이터 송/수신을 수행(시 분할 듀플렉스(time division duplex, TDD) 모드의 경우)한다. 기지국(base station, BS)와 사용자기기(user equipment, UE)는 소정 시간 유닛(unit), 예를 들어, 서브프레임(subframe, SF) 내에서 스케줄링된 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신한다. 데이터는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 데이터 영역을 통해 송수신되고, 제어 정보는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 제어 영역을 통해 송수신된다. 이를 위해, 무선 신호를 나르는 다양한 물리 채널이 상/하향링크 서브프레임에 설정된다. 이에 반해 반송파 집성 기술은 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 상/하향링크 주파수 블록들을 모아 더 큰 상/하향링크 대역폭을 사용함으로써 단일 반송파가 사용될 때에 비해 많은 양의 신호가 동시에 처리될 수 있다.
한편, UE가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.
더 많은 통신 장치가 더 큰 통신 용량을 요구함에 따라, 레거시 무선 액세스 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 광대역(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한, 복수의 장치 및 객체(object)를 서로 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하기 위한 대규모 기계 타입 통신(massive machine type communication, mMTC)는 차세대 통신에서 고려해야 할 주요 쟁점 중 하나이다.
또한, 신뢰도 및 대기 시간에 민감한 서비스/UE를 고려하여 설계될 통신 시스템에 대한 논의가 진행 중이다. 차세대(next generation) 무선 액세스 기술의 도입은 eMBB 통신, mMTC, 초 신뢰성 및 저 대기 시간 통신(ultra-reliable and low latency communication, URLLC) 등을 고려하여 논의되고 있다.
새로운 무선 통신 기술의 도입에 따라, 기지국이 소정 자원영역에서 서비스를 제공해야 하는 UE들의 개수가 증가할 뿐만 아니라, 상기 기지국이 서비스를 제공하는 UE들과 전송/수신하는 데이터와 제어정보의 양이 증가하고 있다. 기지국이 UE(들)과의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 양은 유한하므로, 기지국이 유한한 무선 자원을 이용하여 상/하향링크 데이터 및/또는 상/하향링크 제어정보를 UE(들)로부터/에게 효율적으로 수신/전송하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
아울러, 기술에 발달에 따라 딜레이(delay) 혹은 지연(latency) 극복이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 딜레이/지연에 따라 성능이 중대하게 좌우되는 어플리케이션들이 증가하고 있다. 따라서 기존 시스템에서보다 딜레이/지연을 줄이기 위한 방안이 요구된다.
또한 스마트기기의 발달에 따라 적응 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
또한 새로운 무선 접속 기술을 지원하는 시스템에서 신호를 전송/수신 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 사용자기기가 하향링크 신호를 수신함하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 주파수 대역 상에서 상기 주파수 대역이 속한 주파수 범위에 대해 정의된 제1 부반송파 간격으로 브로드캐스트 채널을 검출; 및 상기 브로드캐스트 채널이 나르는 제2 부반송파 간격에 관한 정보를 기반으로, 상기 제2 부반송파 간격을 이용하여 시스템 정보를 나르는 하향링크 데이터 채널을 상기 주파수 대역 상에서 수신하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 주파수 대역 상에서 상기 주파수 대역이 속한 주파수 범위에 대해 정의된 제1 부반송파 간격을 이용하여 브로드캐스트 채널을 전송; 및 상기 브로드캐스트 채널이 나르는 제2 부반송파 간격에 관한 정보를 기반으로, 상기 제2 부반송파 간격을 이용하여 시스템 정보를 나르는 하향링크 데이터 채널을 상기 주파수 대역 상에서 전송하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 수신하는 사용자기기가 제공된다. 상기 사용자기기는 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는: 주파수 대역 상에서 상기 주파수 대역이 속한 주파수 범위에 대해 정의된 제1 부반송파 간격으로 브로드캐스트 채널; 및 상기 브로드캐스트 채널이 나르는 제2 부반송파 간격에 관한 정보를 기반으로, 상기 제2 부반송파 간격을 이용하여 시스템 정보를 나르는 하향링크 데이터 채널을 상기 주파수 대역 상에서 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 전송하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는: 주파수 대역 상에서 상기 주파수 대역이 속한 주파수 범위에 대해 정의된 제1 부반송파 간격을 이용하여 브로드캐스트 채널을 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및 상기 브로드캐스트 채널이 나르는 제2 부반송파 간격에 관한 정보를 기반으로, 상기 제2 부반송파 간격을 이용하여 시스템 정보를 나르는 하향링크 데이터 채널을 상기 주파수 대역 상에서 전송하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 브로드캐스트 채널 내에 상기 제2 부반송파 간격에 관한 정보가 없으면, 상기 제1 부반송파 간격을 이용하여 상기 시스템 정보를 나르는 하향링크 데이터 채널이 전송/수신될 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 브로드캐스트 채널은 상기 하향링크 데이터 채널의 제어 정보 수신을 위한 탐색 공간의 설정 정보, 및/또는 상기 시스템 정보가 전송될 수 있는 시간 자원 정보를 나를 수 있다. 상기 시간 자원 정보는 상기 시스템 정보가 전송될 수 있는 주기, 상기 브로드캐스트 채널로부터 상기 시스템 정보가 전송될 수 있는 시간까지의 시간 오프셋, 또는 상기 시스템 정보가 전송될 수 있는 시간 윈도우를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제2 부반송파 간격에 관한 정보는 데이터 채널을 위해 반송파 범위별로 정의된 후보 부반송파 간격들 중 하나를 지시하는 정보일 수 있다.
본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 브로드캐스트 채널은 임의 접속 채널을 위한 부반송파 간격에 관한 정보를 나를 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선 통신 신호가 효율적으로 전송/수신될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 전체 처리량(throughput)이 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 사용자기기와 기지국이 통신 과정에서 발생하는 딜레이/지연이 낮아질 수 있다.
또한 스마트기기의 발달에 따라 적은 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신될 수 있다.
또한 새로운 무선 접속 기술을 지원하는 시스템에서 신호가 전송/수신될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
1은 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
2는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 하향링크(downlink, DL)/상향링크(uplink, UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
3은 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다.
4는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
5는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
6은 짧은(short) TTI의 예시와 짧은 TTI 내 제어 채널과 데이터 채널의 전송 예를 나타낸 것이다.
7은 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
8은 아날로그 빔포밍의 적용 예를 나타낸 것이다.
9는 본 발명에 따른 임의 접속 채널의 시간-주파수 자원을 예시한 것이다.
10은 RACH 과정을 도시한 것이다.
11은 부반송파 간격에 따른 도플러 주파수 확산(spread)의 성능(performance) 영향(effect)를 나타낸 것이다.
12는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. CDMA는 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 또는 CDMA2000과 같은 무선 기술(technology)에서 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) (i.e., GERAN) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(WiFi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE802-20, E-UTRA(evolved-UTRA) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 이용하는 E-UMTS의 일부이다. 3GPP LTE는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDMA를 채택하고, 상향링크(uplink, UL)에서는 SC-FDMA를 채택하고 있다. LTE-A(LTE-advanced)는 3GPP LTE의 진화된 형태이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP LTE/LTE-A에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE/LTE-A에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동 통신 시스템에도 적용 가능하다.
예를 들어, 본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템과 같이 eNB가 UE에게 하향링크/상향링크 시간/주파수 자원을 할당하고 UE가 eNB의 할당에 따라 하향링크 신호를 수신하고 상향링크 신호를 전송하는 비-경쟁 기반(non-contention based) 통신뿐만 아니라, WiFi와 같은 경쟁 기반(contention based) 통신에도 적용될 수 있다. 비-경쟁 기반 통신 기법은 접속 포인트(access point, AP) 혹은 상기 접속 포인트를 제어하는 제어 노드(node)가 UE와 상기 AP 사이의 통신을 위한 자원을 할당함에 반해 경쟁 기반 통신 기법은 AP에 접속하고자 하는 다수의 UE들 사이의 경쟁을 통해 통신 자원이 점유된다. 경쟁 기반 통신 기법에 대해 간략히 설명하면, 경쟁 기반 통신 기법의 일종으로 반송파 감지 다중 접속(carrier sense multiple access, CSMA)이 있는데, CSMA는 노드 혹은 통신 기기가 주파수 대역(band)와 같은, 공유 전송 매체(shared transmission medium)(공유 채널이라고도 함) 상에서 트래픽(traffic)을 전송하기 전에 동일한 공유 전송 매체 상에 다른 트래픽이 없음을 확인하는 확률적(probabilistic) 매체 접속 제어(media access control, MAC) 프로토콜(protocol)을 말한다. CSMA에서 전송 장치는 수신 장치에 트래픽을 보내는 것을 시도하기 전에 다른 전송이 진행 중인지를 결정한다. 다시 말해, 전송 장치는 전송을 시도하기 전에 다른 전송 장치로부터의 반송파(carrier)의 존재를 검출(detect)하는 것을 시도한다. 반송파가 감지되면 전송 장치는 자신의 전송을 개시하기 전에 진행 중인 다른 전송 장치에 의해 전송이 완료(finish)되기를 기다린다. 결국, CSMA는 "sense before transmit" 혹은 "listen before talk" 원리를 기반으로 한 통신 기법이라 할 수 있다. CSMA를 이용하는 경쟁 기반 통신 시스템에서 전송 장치들 사이의 충돌을 회피하기 위한 기법으로 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 및/또는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)가 사용된다. CSMA/CD는 유선 랜 환경에서 충돌 검출 기법으로서 이더넷(ethernet) 환경에서 통신을 하고자 하는 PC(Personal Computer)나 서버(server)가 먼저 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지 확인한 후, 다른 장치(device)가 데이터를 상기 네트워크 상에서 실어 보내고 있으면 기다렸다가 데이터를 보낸다. 즉 2명 이상의 사용자(예, PC, UE 등)가 동시에 데이터를 실어 보내는 경우, 상기 동시 전송들 사이에 충돌이 발생하는데, CSMA/CD는 상기 충돌을 감시하여 유연성 있는 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하는 기법이다. CSMA/CD를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송을 감지하여 자신의 데이터 전송을 조절한다. CSMA/CA는 IEEE 802.11 표준에 명시되어 있는 매체 접근 제어 프로토콜이다. IEEE 802.11 표준에 따른 WLAN 시스템은 IEEE 802.3 표준에서 사용되던 CSMA/CD를 사용하지 않고 CA, 즉, 충돌을 회피하는 방식을 사용하고 있다. 전송 장치들은 항상 네트워크의 반송파를 감지하고 있다가, 네트워크가 비어있을 때 목록에 등재된 자신의 위치에 따라 정해진 만큼의 시간을 기다렸다가 데이터를 보낸다. 목록 내에서 전송 장치들 간의 우선순위를 정하고, 이를 재설정(reconfiguration)하는 데에는 여러 가지 방법들이 사용된다. IEEE 802.11 표준의 일부 버전에 따른 시스템에서는, 충돌이 일어날 수 있으며, 이때에는 충돌 감지 절차가 수행된다. CSMA/CA를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송과 자신의 데이터 전송 사이의 충돌을 회피한다.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 "가정한다"는 표현은 채널을 전송하는 주체가 해당 "가정"에 부합하도록 상기 채널을 전송함을 의미할 수 있다. 상기 채널을 수신하는 주체는 상기 채널이 해당 "가정"에 부합하도록 전송되었다는 전제 하에, 해당 "가정"에 부합하는 형태로 상기 채널을 수신 혹은 복호하는 것임을 의미할 수 있다.
본 발명에서 특정 자원에서 채널이 펑처링된다고 함은 상기 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 채널의 신호가 상기 특정 자원에 매핑은 되지만 상기 채널이 전송될 때 상기 펑처링되는 자원에 매핑된 신호 부분은 제외된 채 전송되는 것을 의미한다. 다시 말해, 펑처링되는 특정 자원은 해당 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 해당 채널의 자원으로 카운트되기는 하지만, 상기 해당 채널의 신호들 중 상기 특정 자원에 매핑된 신호는 실제로는 전송되지 않는다. 상기 해당 채널의 수신 장치는 펑처링된 특정 자원에 매핑된 신호 부분은 전송되지 않았다고 가정하고 상기 해당 채널을 수신 혹은 복조 혹은 복호한다. 이에 반해 특정 자원에서 채널이 레이트-매칭된다고 함은 상기 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 채널이 상기 특정 자원에 아예 매핑되지 않음으로써 상기 채널의 전송에 사용되지 않는 것을 의미한다. 다시 말해 레이트-매칭되는 특정 자원은 해당 채널의 자원 매핑 과정에서 아예 상기 해당 채널의 자원으로 카운트되지 않는다. 상기 해당 채널의 수신 장치는 레이트-매칭된 특정 자원이 아예 상기 해당 채널의 매핑 및 전송에 사용되지 않는다고 가정하고 상기 해당 채널을 수신 혹은 복조 혹은 복호한다.
본 발명에 있어서, UE는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 (Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 접속 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하의 본 발명에 관한 설명에서는, BS를 eNB로 통칭한다.
본 발명에서 노드(node)라 함은 UE와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB 들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이(relay), 리피터(repeater) 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB 가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB의 전력 레벨(power level) 더욱 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU 이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB 들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU 와 eNB에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다.
본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. LTE/LTE-A 기반의 시스템에서, UE는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 CRS (Cell-specific Reference Signal) 자원 상에서 전송되는 CRS(들) 및/또는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다.
한편, 3GPP LTE/LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다.
지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다.
한편, 3GPP LTE-A 표준은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 무선 자원과 연관된 "셀"이라 함은 하향링크 자원(DL resources)와 상향링크 자원(UL resources)의 조합, 즉, DL 컴포턴트 반송파(component carrier, CC) 와 UL CC의 조합으로 정의된다. 셀은 DL 자원 단독, 또는 DL 자원과 UL 자원의 조합으로 설정될(configured) 수 있다. 반송파 집성이 지원되는 경우, DL 자원(또는, DL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency)와 UL 자원(또는, UL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 블록 타입 2(System Information Block Type2, SIB2) 링키지(linkage)에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 지시될 수 있다. 여기서, 반송파 주파수라 함은 각 셀 혹은 CC의 중심 주파수(center frequency)를 의미한다. 이하에서는 1차 주파수(primary frequency) 상에서 동작하는 셀을 1차 셀(primary cell, Pcell) 혹은 PCC로 지칭하고, 2차 주파수(Secondary frequency)(또는 SCC) 상에서 동작하는 셀을 2차 셀(secondary cell, Scell) 혹은 SCC로 칭한다. 하향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 하향링크 1차 CC(DL PCC)라고 하며, 상향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 UL 1차 CC(DL PCC)라고 한다. Scell이라 함은 RRC(Radio Resource Control) 연결 개설(connection establishment)이 이루어진 이후에 설정 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공을 위해 사용될 수 있는 셀을 의미한다. UE의 성능(capabilities)에 따라, Scell이 Pcell과 함께, 상기 UE를 위한 서빙 셀의 모음(set)을 형성할 수 있다. 하향링크에서 Scell에 대응하는 반송파는 DL 2차 CC(DL SCC)라 하며, 상향링크에서 상기 Scell에 대응하는 반송파는 UL 2차 CC(UL SCC)라 한다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 반송파 집성이 설정되지 않았거나 반송파 집성을 지원하지 않는 UE의 경우, Pcell로만 설정된 서빙 셀이 단 하나 존재한다.
3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 신호들을 정의된다. 예를 들어, 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH), 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH), 물리 멀티캐스트 채널(physical multicast channel, PMCH), 물리 제어 포맷 지시자 채널(physical control format indicator channel, PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(physical hybrid ARQ indicator channel, PHICH)들이 하향링크 물리 채널들로서 정의되어 있으며, 참조 신호와 동기 신호가 하향링크 물리 신호들로서 정의되어 있다. 파일럿(pilot)이라고도 지칭되는 참조 신호(reference signal, RS)는 eNB와 UE가 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하는데, 예를 들어, 셀 특정적 RS(cell specific RS), UE-특정적 RS(UE-specific RS, UE-RS), 포지셔닝 RS(positioning RS, PRS) 및 채널 상태 정보 RS(channel state information RS, CSI-RS)가 하향링크 참조 신호로서 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 신호들을 정의하고 있다. 예를 들어, 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH), 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH), 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)가 상향링크 물리 채널로서 정의되며, 상향링크 제어/데이터 신호를 위한 복조 참조 신호(demodulation reference signal, DMRS)와 상향링크 채널 측정에 사용되는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)가 정의된다.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB 가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.
이하에서는 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS 심볼/반송파/부반송파/RE라고 칭한다. 예를 들어, 트랙킹 RS(tracking RS, TRS)가 할당된 혹은 설정된 OFDM 심볼은 TRS 심볼이라고 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 부반송파는 TRS 부반송파라 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 RE 는 TRS RE라고 칭한다. 또한, TRS 전송을 위해 설정된(configured) 서브프레임을 TRS 서브프레임이라 칭한다. 또한 브로드캐스트 신호가 전송되는 서브프레임을 브로드캐스트 서브프레임 혹은 PBCH 서브프레임이라 칭하며, 동기 신호(예를 들어, PSS 및/또는 SSS)가 전송되는 서브프레임을 동기 신호 서브프레임 혹은 PSS/SSS 서브프레임이라고 칭한다. PSS/SSS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 각각 PSS/SSS 심볼/부반송파/RE라 칭한다.
본 발명에서 CRS 포트, UE-RS 포트, CSI-RS 포트, TRS 포트라 함은 각각 CRS를 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트, UE-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, CSI-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, TRS를 전송하도록 설정된 안테나 포트를 의미한다. CRS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CRS 포트들에 따라 CRS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, UE-RS들을 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트들은 UE-RS 포트들에 따라 UE-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, CSI-RS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CSI-RS 포트들에 따라 CSI-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있다. 따라서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS 포트라는 용어가 일정 자원 영역 내에서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS가 점유하는 RE들의 패턴을 의미하는 용어로서 사용되기도 한다.
본 발명에서 사용되는 용어 및 기술 중 구체적으로 설명되지 않은 용어 및 기술에 대해서는 3GPP LTE/LTE-A 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 등을 참조할 수 있다.
도 1은 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
특히, 도 1(a)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 주파수분할듀플렉스(frequency division duplex, FDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 1(b)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 시분할듀플렉스(time division duplex, TDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200Ts)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe, SF)으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송 시간 간격(transmission time interval, TTI)로 정의된다. 시간 자원은 무선 프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.
TTI라 함은 데이터가 스케줄링될 수 있는 간격을 의미한다. 예를 들어, 현재 LTE/LTE-A 시스템에서 UL 그랜트 혹은 DL 그랜트의 전송 기회는 1ms마다 존재하고, 1ms보다 짧은 시간 내에 UL/DL 그랜트 기회가 여러 번 존재하지는 않는다. 따라서, 현재 LTE/LTE-A 시스템에서 TTI는 1ms이다.
무선 프레임은 듀플렉스(duplex) 모드에 따라 다르게 설정(configure)될 수 있다. 예를 들어, FDD 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 특정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 특정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임을 모두 포함한다.
도 2는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 하향링크(downlink, DL)/상향링크(uplink, UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 슬롯은 시간 도메인(time domain)에서 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 도메인(frequency domain)에서 복수의 자원 블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심볼은 일 심볼 구간을 의미하기도 한다. 도 2를 참조하면, 각 슬롯에서 전송되는 신호는 N DL / UL RB*N RB sc개의 부반송파(subcarrier)와 N DL / UL symb개의 OFDM 심볼로 구성되는 자원격자(resource grid)로 표현될 수 있다. 여기서, N DL RB은 하향링크 슬롯에서의 자원 블록(resource block, RB)의 개수를 나타내고, N UL RB은 UL 슬롯에서의 RB 의 개수를 나타낸다. N DL RB와 N UL RB은 DL 전송 대역폭과 UL 전송 대역폭에 각각 의존한다. N DL symb은 하향링크 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타내며, N UL symb은 UL 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다. N RB sc는 하나의 RB를 구성하는 부반송파의 개수를 나타낸다.
OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM 심볼, SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing) 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 정규(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬롯이 7개 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임을 예시하였으나, 본 발명의 실시예들은 다른 개수의 OFDM 심볼을 갖는 서브프레임들에도 마찬가지의 방식으로 적용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 OFDM 심볼은, 주파수 도메인에서, N DL / UL RB*N RB sc개의 부반송파를 포함한다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 참조신호(reference signal)의 전송 위한 참조신호 부반송파, 보호 밴드(guard band) 또는 직류(Direct Current, DC) 성분을 위한 널(null) 부반송파로 나뉠 수 있다. DC 성분은 OFDM 신호 생성 과정 혹은 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수(carrier frequency, f 0)로 맵핑(mapping)된다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency, f c)라고도 한다.
UE 는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 접속하고자 하는 경우 상기 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 상기 셀의 물리 계층 셀 식별자(physical layer 셀 IDentity) N cell ID를 검출(detect)하는 등의 셀 탐색(initial cell search) 과정(procedure)을 수행한다. 이를 위해, UE 는 eNB로부터 동기신호, 예를 들어, 1차 동기신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 2차 동기신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)를 수신하여 eNB와 동기를 맞추고, 셀 식별자(identity, ID) 등의 정보를 획득할 수 있다.
도 3은 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다. 특히, 도 3은 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD)에서 동기 신호 및 PBCH의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것으로서, 도 3(a)는 정규 CP(normal cyclic prefix)로써 설정된(configured) 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이고 도 3(b)는 확장 CP(extended CP)로써 설정된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이다.
참조하여, SS를 조금 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. SS는 PSS와 SSS로 구분된다. PSS는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 도메인 동기 및/또는 주파수 도메인 동기를 얻기 위해 사용되며, SSS는 프레임 동기, 셀 그룹 ID 및/또는 셀의 CP 설정(configuration)(즉, 일반 CP 또는 확장 CP 의 사용 정보)를 얻기 위해 사용된다. 도 3을 참조하면, PSS와 SSS는 매 무선 프레임의 2개의 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 구체적으로 SS는 인터-RAT(inter radio access technology) 측정의 용이함을 위해 GSM(Global System for Mobile communication) 프레임 길이인 4.6 ms를 고려하여 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯에서 각각 전송된다. 특히 PSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 각각 전송되고, SSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 해당 무선 프레임의 경계는 SSS를 통해 검출될 수 있다. PSS는 해당 슬롯의 맨 마지막 OFDM 심볼에서 전송되고 SSS는 PSS 바로 앞 OFDM 심볼에서 전송된다. SS의 전송 다이버시티(diversity) 방식은 단일 안테나 포트(single antenna port)만을 사용하며 표준에서는 따로 정의하고 있지 않다.
PSS는 5ms마다 전송되므로 UE는 PSS를 검출함으로써 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 하나임을 알 수 있으나, 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 구체적으로 무엇인지는 알 수 없다. 따라서, UE는 PSS만으로는 무선 프레임의 경계를 인지하지 못한다. 즉, PSS만으로는 프레임 동기가 획득될 수 없다. UE는 일 무선 프레임 내에서 두 번 전송되되 서로 다른 시퀀스로서 전송되는 SSS를 검출하여 무선 프레임의 경계를 검출한다.
PSS/SSS를 이용한 셀(cell) 탐색 과정을 수행하여 DL 신호의 복조(demodulation) 및 UL 신호의 전송을 정확한 시점에 수행하는 데 필요한 시간 및 주파수 파라미터를 결정한 UE는, 또한, 상기 eNB로부터 상기 UE의 시스템 설정(system configuration)에 필요한 시스템 정보를 획득해야 상기 eNB와 통신할 수 있다.
시스템 정보는 마스터정보블록(Master Information Block, MIB) 및 시스템정보블록(System Information Block, SIB)들에 의해 설정된다(configured). 각 시스템정보블록은 기능적으로 연관된 파라미터들의 모음을 포함하며, 포함하는 파라미터에 따라 마스터정보블록(Master Information Block, MIB) 및 시스템정보블록타입 1(System Information Block Type 1, SIB1), 시스템정보블록타입 2(System Information Block Type 2, SIB2), SIB3∼SIB17로 구분될 수 있다.
MIB는 UE가 eNB의 네트워크(network)에 초기 접속(initial access)하는 데 필수적인, 가장 자주 전송되는 파라미터들을 포함한다. UE는 MIB를 브로드캐스트 채널(예, PBCH)를 통해 수신할 수 있다. MIB에는 하향링크 시스템 대역폭(dl-Bandwidth, DL BW), PHICH 설정(configuration), 시스템 프레임 넘버(SFN)가 포함된다. 따라서, UE는 PBCH를 수신함으로써 명시적(explicit)으로 DL BW, SFN, PHICH 설정에 대한 정보를 알 수 있다. 한편, PBCH를 수신을 통해 UE가 암묵적(implicit)으로 알 수 있는 정보로는 eNB의 전송 안테나 포트의 개수가 있다. eNB의 전송 안테나 개수에 대한 정보는 PBCH의 에러 검출에 사용되는 16-비트 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 전송 안테나 개수에 대응되는 시퀀스를 마스킹(예, XOR 연산)하여 암묵적으로 시그널링된다.
SIB1은 다른 SIB들의 시간 도메인 스케줄링에 대한 정보뿐만 아니라, 특정 셀이 셀 선택에 적합한 셀인지를 판단하는 데 필요한 파라미터들을 포함한다. SIB1은 브로드캐스트 시그널링 혹은 전용(dedicated) 시그널링을 통해 UE에게 수신된다.
DL 반송파 주파수와 해당 시스템 대역폭은 PBCH가 나르는 MIB에 의해 획득될 수 있다. UL 반송파 주파수 및 해당 시스템 대역폭은 DL 신호인 시스템 정보를 통해 얻어질 수 있다. MIB를 수신한 UE는 해당 셀에 대해 저장된 유효한 시스템 정보가 없으면, 시스템 정보 블록 타입 2(SystemInformationBlockType2, SIB2)가 수신될 때까지, MIB 내 DL BW의 값을 UL-대역폭(UL BW)에 적용한다. 예를 들어, UE는 시스템 정보 블록 타입 2(SystemInformationBlockType2, SIB2)를 획득하여, 상기 SIB2 내 UL-반송파 주파수 및 UL-대역폭 정보를 통해 자신이 UL 전송에 사용할 수 있는 전체 UL 시스템 대역을 파악할 수 있다.
주파수 도메인에서, PSS/SSS 및 PBCH는 실제 시스템 대역폭과 관계없이 해당 OFDM 심볼 내에서 DC 부반송파를 중심으로 좌우 3개씩 총 6개의 RB, 즉 총 72개의 부반송파들 내에서만 전송된다. 따라서, UE는 상기 UE에게 설정된(configured) 하향링크 전송 대역폭과 관계없이 SS 및 PBCH를 검출(detect) 혹은 복호(decode)할 수 있도록 설정된다
초기 셀 탐색을 마친 UE는 eNB로의 접속을 완료하기 위해 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고, PDCCH 및 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 임의 접속(contention based random access)의 경우 추가적인 PRACH의 전송, 그리고 PDCCH 및 상기 PDCCH에 대응하는 PDSCH와 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 UE는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 및 PUSCH/PUCCH 전송을 수행할 수 있다.
상기 임의 접속 과정은 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 과정으로도 지칭된다. 임의 접속 과정은 초기 접속, 임의 접속 과정은 초기 접속, 상향링크 동기 조정, 자원 할당, 핸드오버 등의 용도로 다양하게 사용된다. 임의 접속 과정은 경쟁-기반(contention-based) 과정과, 전용(dedicated)(즉, 비-경쟁-기반) 과정으로 분류된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정은 초기 접속을 포함하여 일반적으로 사용되며, 전용 임의 접속 과정을 핸드오버 등에 제한적으로 사용된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정에서 UE는 RACH 프리앰블 시퀀스를 임의로(randomly) 선택한다. 따라서, 복수의 UE들이 동시에 동일한 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송하는 것이 가능하며, 이로 인해 이후 경쟁 해소 과정이 필요하다. 반면, 전용 임의 접속 과정에서 UE는 eNB가 해당 UE에게 유일하게 할당한 RACH 프리앰블 시퀀스를 사용한다. 따라서, 다른 UE와의 충돌없이 임의 접속 과정을 수행할 수 있다.
경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 4 단계를 포함한다. 이하, 단계 1~4에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 1~4(Msg1 ~ Msg4)로 지칭될 수 있다.
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)
- 단계 2: 임의 접속 응답(random access response, RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)
- 단계 3: 레이어 2 / 레이어 3 메시지(via PUSCH)(UE to eNB)
- 단계 4: 경쟁 해소(contention resolution) 메시지(eNB to UE)
전용 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 이하, 단계 0~2에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 0~2(Msg0 ~ Msg2)로 지칭될 수 있다. 임의 접속 과정의 일부로 RAR에 대응하는 상향링크 전송(즉, 단계 3)도 수행될 수 있다. 전용 임의 접속 과정은 기지국이 RACH 프리앰블 전송을 명령하는 용도의 PDCCH(이하, PDCCH 오더(order))를 이용하여 트리거링될 수 있다.
- 단계 0: 전용 시그널링을 통한 RACH 프리앰블 할당(eNB to UE)
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)
- 단계 2: 임의 접속 응답(RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)
RACH 프리앰블을 전송한 뒤, UE는 미리-설정된 시간 윈도우 내에서 임의 접속 응답(RAR) 수신을 시도한다. 구체적으로, UE는 시간 윈도우 내에서 RA-RNTI(Random Access RNTI)를 갖는 PDCCH(이하, RA-RNTI PDCCH)(예, PDCCH에서 CRC가 RA-RNTI로 마스킹됨)의 검출을 시도한다. RA-RNTI PDCCH 검출 시, UE는 RA-RNTI PDCCH에 대응하는 PDSCH 내에 자신을 위한 RAR이 존재하는지 확인한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 단말 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보 및 TA 값에 따라 UL 전송(예, Msg3)을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 Msg3 전송한 후, Msg3에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
임의 접속 프리앰블, 즉, RACH 프리앰블은 물리 계층에서 길이 T CP의 순환 전치(cyclic prefix) 및 길이 T SEQ의 시퀀스 부분으로 구성된다. T CP의 T SEQ는 프레임 구조와 임의 접속 설정(configuration)에 의존한다. 프리앰블 포맷은 상위 계층에 의해 제어된다. PACH 프리앰블은 UL 서브프레임에서 전송된다. 임의 접속 프리앰블의 전송은 특정 시간 및 주파수 자원들에 제한(restrict)된다. 이러한 자원들을 PRACH 자원들이라고 하며, PRACH 자원들은, 인덱스 0가 무선 프레임에서 낮은 번호의 PRB 및 서브프레임에 대응하도록, 상기 무선 프레임 내 서브프레임 번호와, 주파수 도메인에서 PRB들의 증가 순으로 번호가 매겨진다. 임의 접속 자원들이 PRACH 설정 인덱스에 따라 정의된다(3GPP TS 36.211 표준 문서 참조). PRACH 설정 인덱스는 (eNB에 의해 전송되는) 상위 계층 신호에 의해 주어진다.
LTE/LTE-A 시스템에서 임의 접속 프리앰블, 즉, RACH 프리앰블을 위한 부반송파 간격은 프리앰블 포맷 0~3의 경우 1.25kHz이고, 프리앰블 포맷 4의 경우 7.5kHz인 것으로 규정된다(3GPP TS 36.211 참조).
4는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
4를 참조하면, DL 서브프레임은 시간 도메인에서 제어 영역(control region)과 데이터 영역(data region)으로 구분된다. 도 4를 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(혹은 4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역(control region)에 대응한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDCCH 전송에 이용 가능한 자원 영역(resource region)을 PDCCH 영역이라 칭한다. 제어 영역으로 사용되는 OFDM 심볼(들)이 아닌 남은 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당되는 데이터 영역(data region)에 해당한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDSCH 전송에 이용 가능한 자원 영역을 PDSCH 영역이라 칭한다.
3GPP LTE에서 사용되는 DL 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 상향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 지칭한다. DCI는 UE 또는 UE 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷(Transmit Format) 및 자원 할당 정보는 DL 스케줄링 정보 혹은 DL 그랜트(DL grant)라고도 불리며, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보는 UL 스케줄링 정보 혹은 UL 그랜트(UL grant)라고도 불린다. 일 PDCCH가 나르는 DCI는 DCI 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 코딩 레이트에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 현재 3GPP LTE 시스템에서는 상향링크용으로 포맷 0 및 4, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A 등의 다양한 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷 각각의 용도에 맞게, 호핑 플래그, RB 할당(RB allocation), MCS(modulation coding scheme), RV(redundancy version), NDI(new data indicator), TPC(transmit power control), 순환 천이 DMRS(cyclic shift demodulation reference signal), UL 인덱스, CQI(channel quality information) 요청, DL 할당 인덱스(DL assignment index), HARQ 프로세스 넘버, TPMI(transmitted precoding matrix indicator), PMI(precoding matrix indicator) 정보 등의 제어정보가 취사 선택된 조합이 하향링크 제어정보로서 UE에게 전송된다.
PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집성(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. 예를 들어, 각 CCE는 9개 REG를 포함하고, 상기 9개 REG는 다이버시티를 가능하게 하기 위해 간섭을 완화하기 위해 인터리빙을 통해 첫 1/2/3개(1.4 MHz를 위해 필요하다면 4개) OFDM 심볼들 및 시스템 대역폭에 걸쳐 분산되어 있다. 하나의 REG는 4개의 RE에 대응한다. 4개의 QPSK 심볼이 각각의 REG에 매핑된다. 참조신호(RS)에 의해 점유된 자원요소(RE)는 REG에 포함되지 않는다. 따라서, 주어진 OFDM 심볼 내에서 REG의 개수는 RS의 존재 여부에 따라 달라진다. REG 개념은 다른 하향링크 제어채널(즉, PCFICH 및 PHICH)에도 사용된다.
시스템에서 PDCCH 전송을 위해 이용 가능한 CCE들은 0부터 N CCE-1까지 번호가 매겨질 수 있으며, 여기서 N CCE=floor(N REG/9)이며, N REG는 PCFICH 또는 PHICH에 할당되지 않은 REG의 개수를 나타낸다. n개의 연속한(consecutive) CCE들로 구성된 PDCCH는 "i mod n = 0"을 충족(fulfill)하는 CCE에서만 시작할 수 있으며, 여기서, i는 CCE 번호이다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 각각의 UE을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 CCE들의 모음(set)이 정의된다. UE가 자신의 PDCCH를 발견할 수 있는 CCE들의 모음을 PDCCH 탐색 공간, 간단히 탐색 공간(Search Space, SS)라고 지칭한다. 탐색 공간 내에서 PDCCH가 전송될 수 있는 개별 자원을 PDCCH 후보(candidate)라고 지칭한다. UE가 모니터링(monitoring)할 PDCCH 후보들의 모음은 탐색 공간으로 정의된다. 여기서 집성 레벨 L∈{1,2,4,8} 에서의 탐색 공간 S (L) k 은 PDCCH 모음들에 의해 정의된다. 탐색 공간은 다른 크기를 가질 수 있으며, 전용(dedicated) 탐색 공간과 공통(common) 탐색 공간이 정의되어 있다. 전용 탐색 공간은 UE 특정적 탐색 공간(UE-specific search space, USS)이며, 각각의 개별 UE을 위해 설정된다(configured). 공통 탐색 공간(common search space, CSS)은 복수의 UE들을 위해 설정된다. 다음 표는 탐색 공간들을 정의하는 집성 레벨들을 예시한 것이다.
Search space S (L) k Number of PDCCH candidates M (L) Type Aggregation level L Size [in CCEs] UE-specific 1 6 6 2 12 6 4 8 2 8 16 2 Common 4 16 4 8 16 2
각 서빙 셀의 제어 영역은 0부터 N CCE,k-1까지 번호 매겨진, CCE들의 모음으로 구성되며, 여기서 N CCE,k-1은 서브프레임 k의 제어 영역 내 CCE들의 총 개수이다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 각각의 UE을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 CCE들의 모음(set)이 정의된다. UE는 제어 정보를 위해 상위 계층 시그널링에 의해 서빙 셀로서 설정된 하나 이상의 활성화된(activated) 서빙 셀들 상에서 PDCCH 후보들의 모음을 모니터링한다. 여기서 모니터링은 모든 모니터되는 DCI 포맷들에 따른 세트 내에서 PDCCH들 각각을 복호하는 것을 시도하는 것을 의미한다. PDCCH 모니터링되는 각 서빙 셀에 대해, 탐색 공간 S (L) k의 PDCCH 후보 m에 대응하는 CCE들은 "L*{(Y k+m') mod floor(N CCE,k/L}+i"에 의해 설정된다. 여기서 =0,...,L-1. 공통 탐색 공간에 대해 m'=m이다. PDCCH UE 특정적 탐색 공간에 대해, PDCCH가 모니터링되는 서빙 셀의 경우, 모니터링 UE가 반송파 지시자 필드로써 서정되면 m'=m+M (L)*n CI(여기서 n CI 여기서 n CI는 반송파 지시자 필드 (CIF) 값)이며, 모니터링 UE가 반송파 지시자 필드로써 설정되지 않으면m'=m (여기서 m=0,1,...,M (L)-1). M (L)은 주어진 탐색 공간 내에서 집성 레벨 L로 모니터할 PDCCH 후보들의 개수이다. 상기 반송파 집성 필드 값은 서빙 셀 인덱스(ServCellIndex)와 같을 수 있다. 공통 탐색 공간에 대해 Y k는 2개 집성 레벨 L=4 및 L=8에 대해 0으로 세팅된다. 집성 레벨 L에서의 UE-특정적 탐색 공간 S (L) k에 대해, 변수 Y k는 "Y k = (A*Y k-1) mod D"에 의해 정의되며, 여기서 Y -1=n RNTI0, A=39827, D=65537 및 k=floor(n s/2)이고, n s는 무선 프레임 내 슬롯 번호이다.
도 5는 LTE/LTE-A 기반 무선 통신 시스템에 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, UL 서브프레임은 주파수 도메인에서 제어 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 하나 또는 여러 PUCCH(physical uplink control channel)가 상향링크 제어 정보(uplink control information, UCI)를 나르기 위해, 상기 제어 영역에 할당될 수 있다. 하나 또는 여러 PUSCH(physical uplink shared channel)가 사용자 데이터를 나르기 위해, UL 서브프레임의 데이터 영역에 할당될 수 있다.
UL 서브프레임에서는 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 거리가 먼 부반송파들이 제어 영역으로 활용된다. 다시 말해, UL 전송 대역폭의 양쪽 끝부분에 위치하는 부반송파들이 상향링크 제어정보의 전송에 할당된다. DC 부반송파는 신호 전송에 사용되지 않고 남겨지는 성분으로서, 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수 f 0로 매핑된다. 일 UE에 대한 PUCCH는 일 서브프레임에서, 일 반송파 주파수에서 동작하는 자원들에 속한 RB 쌍에 할당되며, 상기 RB 쌍에 속한 RB들은 두 개의 슬롯에서 각각 다른 부반송파를 점유한다. 이와 같이 할당되는 PUCCH를, PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑된다고 표현한다. 다만, 주파수 호핑이 적용되지 않는 경우에는, RB 쌍이 동일한 부반송파를 점유한다.
최근, 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)이 중요한 통신 표준화 이슈들 중 하나로서 대두되고 있다. MTC라 함은 주로 사람의 개입 없이 혹은 사람의 개입을 최소화한 채 기계(machine)와 eNB 사이에서 수행되는 정보 교환을 의미한다. 예를 들어, MTC는 계량기검침, 수위측정, 감시카메라의 활용, 자판기의 재고 보고 등과 같은 측정/감지/보고 등의 데이터 통신 등에 이용될 수 있으며, 소정 특성을 공유하는 복수의 UE들에 대한 자동 어플리케이션 혹은 펌웨어의 갱신 과정 등에 이용될 수 있다. MTC의 경우, 전송 데이터 양이 적고, 상/하향링크 데이터 전송 또는 수신(이하 전송/수신)이 가끔씩 발생한다. 이러한 MTC의 특성 때문에 MTC를 위한 UE(이하 MTC UE)의 경우, 낮은 데이터 전송률에 맞춰 UE 제작 단가를 낮추고 배터리 소모를 줄이는 것이 효율적이다. 또한 이러한 MTC UE는 이동성이 적고, 따라서 채널 환경이 거의 변하지 않는 특성을 지닌다. MTC UE가 계랑, 검침, 감시 등에 사용될 경우, MTC UE는 통상의 eNB의 커버리지가 미치지 못하는 위치, 예를 들어, 지하나 창고, 산간 등에 위치할 가능성이 높다. 이러한 MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE를 위한 신호는 기존 UE(이하 레거시 UE)를 위한 신호에 비해 넓은 커버리지를 지니는 것이 좋다.
MTC UE의 용도를 고려하면 MTC UE는 레거시 UE에 비해 넓은 커버리지의 신호를 필요로 할 가능성이 높다. 따라서 eNB가 레거시 UE에게 전송하는 방식과 동일한 방식으로 PDCCH, PDSCH 등을 MTC UE에게 전송하면 MTC UE는 이를 수신하는 데 어려움을 겪게 된다. 따라서 본 발명은 MTC UE가 유효하게 eNB가 전송하는 신호를 수신할 수 있도록 하기 위하여, eNB는 커버리지 문제(coverage issue)가 존재하는 MTC UE에게 신호를 전송할 때 서브프레임 반복(신호를 갖는 서브프레임을 반복), 서브프레임 번들링 등과 같은 커버리지 강화(coverage enhancement)를 위한 기법을 적용할 것을 제안한다. 예를 들어, 커버리지 문제가 존재하는 MTC UE에게는 PDCCH 및/또는 PDSCH가 복수(예, 약 100개)의 서브프레임들을 통해 전송될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 3GPP LTE/LTE-A 시스템 외에도 새(new) 무선 접속 기술(radio access technology, RAT) 시스템에서도 적용될 수 있다. 더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 RAT에 비해 향상된 모바일 브로드밴드 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브(massive) MTC 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 아울러 신뢰성(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/UE를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 진보된 모바일 브로드밴드 통신, 매시브 MTC, URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있다. 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 새 RAT라고 칭한다.
LTE-A의 차기 시스템에서는 데이터 전송의 지연(latency)을 줄이는 방안을 고려하고 있다. 패킷 데이터 지연은 (속도 테스트 어플리케이션을 통해) 판매자(vendor)들, 오퍼레이터(operator)들 및 최종-사용자(end-user)들이 규칙적으로 측정하는 성능 메트릭(performance metric)들 중 하나이다. 지연 측정은 무선 접속 네트워크 시스템 일생(lifetime)의 모든 국면(phase)들에서, 새로운 소프트웨어 릴리즈 또는 시스템 컴포넌트를 검증(verify)할 때, 시스템을 배치(deploy)할 때 및 시스템이 상업적 운용 중에 있을 때, 행해진다.
3GPP RAT들의 이전 세대들보다 더 나은 지연은 LTE의 설계를 이끌었던 하나의 성능 메트릭이었다. LTE는 인터넷으로의 더 빠른 접속과 모바일 무선 기술들의 이전 세대들보다 낮은 데이터 지연을 제공하는 시스템이라고 현재 최종-사용자들에 의해 인식되고 있다
그러나 시스템 내 딜레이들을 특별히 타겟팅하는 개선(improvement)들은 거의 행해지지 않았다. 패킷 데이터 지연은 시스템의 감지된(perceived) 민감성(responsiveness)을 위해서 뿐 아니라, 처리량(throughput)에 간접적으로 영향을 미치는 파라미터이다. HTTP/TCP는 지배적인 어플리케이션이고 오늘날 인터넷 상에서 사용되는 트랜스포트 레이어 프로토콜 묶음(suite)이다. HTTP 아카이브(http://httparchive.org/trends.php)에 따르면, 인터넷 상에서의 HTTP-기반 거래(transaction)들은 키로바이트(Kbyte)들의 10분의 몇(a few 10's)으로부터 1 메가바이트까지의 범위 내에 있다. 이러한 크기 범위 내에서, TCP 느린(slow) 시작 기간(period)은 패킷 스트림의 총 트랜스포트 기간 중 상당 부분이다. TCP 느린 시작 동안 성능은 지연에 의해 제약된다. 그러므로 개선된 지연이 이러한 타입의 TCP-기반 데이터 거래를 위한 평균 처리량을 개선하는 데 용이하게 제시될 수 있다. 또한, (Gbps의 범위로) 정말 높은 비트 레이트를 이루기 위해, UE L2 버퍼들이 대응하여(correspondingly) 만들어질(dimensioned) 필요가 있다. RTT(round trip time)가 길어질수록 버퍼들이 더 커질 필요가 있다. UE 및 eNB 내에서 버퍼 요구사항(requirement)들을 줄이기 위한 유일한 방법은 지연을 줄이는 것이다.
무선 자원 효율성(efficiency)도 지연 감소에 의해 긍정적 영향을 받을 수 있다. 낮은 데이터 패킷 지연은 일정(certain) 딜레이 바운드 내에서 가능한 전송 시도(attempt)들의 횟수를 줄일 수 있다. 그러므로 무선 자원을 풀어주면서(free up)도 나쁜 무선 조건들 하의 사용자기기를 위한 강인성(robustness)의 레벨을 동일하게 유지하면서, 더 높은 BLER(block error ratio) 타겟들이 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 동일한 BLER 타겟을 유지하면, 일정 딜레이 바운드 내에서 증가된 개수의 가능한 전송은 실-시간(real-time) 데이터 스트림(예, VoLTE)의 더 강인한(robust)으로 해석될 수 있다. 이는 VoLTE 음성 시스템 용량(capacity)를 개선할 것이다.
예를 들어 게임하는 것(gaming), VoLTE/OTT VoIP와 같은 실-시간 어플리케이션들 그리고 화상(video) 통화(telephony)/회의(conferencing)와 같은: 감지되는 경험의 질의 면에서 감소된 지연에 의해 긍정적 영향을 받을 기존(existing) 어플리케이션들이 매우 많다.
미래에는 딜레이 극복이 중요할 새로운 어플리케이션이 점점 더 많아질 것이다. 예를 들어, 스마트 안경 또는 중대한(critical) 통신뿐 아니라 낮은 지연을 요구하는 특정 기계(machine) 통신들에서의 증강(augmented) 현실(reality) 어플리케이션들, 차량(vehicle)들의 리모트 제어/드라이빙 등에게 딜레이는 중대한 요소일 수 있다.
도 6은 짧은(short) TTI의 예시와 짧은 TTI 내 제어 채널과 데이터 채널의 전송 예를 나타낸 것이다.
사용자 플레인(user plane, U-plane) 지연을 1ms으로 줄이기 위해, 1ms보다 짧은 다른 길이의 sTTI가 구성될 수도 있다. 예를 들어, 정규 CP의 경우, 2개 OFDM 심볼들로 구성된 sTTI, 4개 OFDM 심볼들로 구성된 sTTI 및/또는 7개 OFDM 심볼들로 구성된 sTTI가 있을 수 있다.
디폴트 TTI의 주파수 대역 내 일부 또는 전체 주파수 자원 상에서 상기 TTI를 구성하는 전체 OFDM 심볼들이 시간 도메인에서 둘 이상의 sTTI로 분할 또는 상기 TTI의 PDCCH 영역이 점유하는 OFDM 심볼들을 제외한 나머지 OFDM 심볼들이 둘 이상의 sTTI로 분할될 수 있다.
이하에서는 시스템에서 사용되는 디폴트(default) 혹은 주요(main) TTI를 TTI 혹은 서브프레임이라 칭하고, 상기 시스템의 디폴트/주요 TTI가 아닌 이보다 짧은 시간 길이를 갖는 TTI를 sTTI로 칭한다. 예를 들어, 현재까지의 LTE/LTE-A 시스템처럼 1ms의 TTI가 디폴트 TTI로 사용되는 시스템에서는 1ms보다 짧은 시간 길이를 갖는 TTI가 sTTI로 칭해질 수 있다. TTI와 sTTI에서의 신호 전송/수신 방법은 현재 LTE/LTE-A 뉴머롤러지에 따른 시스템뿐만 아니라 새로운 RAT 환경에 따른 뉴머롤러지에 따른 시스템의 디폴트/주요 TTI와 sTTI에서도 마찬가지 방식으로 적용될 수 있다.
하향링크 환경에서는 이러한 sTTI 내에서 데이터의 전송/스케줄링을 위한 PDCCH를(즉, sPDCCH)와 sTTI 내에서 전송이 이루어지는 PDSCH(즉, sPDSCH)가 전송될 수 있다. 예를 들어 도 6을 참조하면 하나의 서브프레임 내에 복수 개의 sTTI가 서로 다른 OFDM 심볼들을 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들어 서브프레임 내 OFDM 심볼들이 시간 도메인에서 하나 이상의 sTTI들로 분할될 수 있다. sTTI를 구성하는 OFDM 심볼들은 레거시 제어 채널들이 전송되는 선두 OFDM 심볼들을 제외하여 구성될 수 있다. sTTI 내에서 sPDCCH와 sPDSCH의 전송은 서로 다른 OFDM 심볼 영역을 사용하여 TDM된 형태로 전송될 수 있다. sTTI 내에서 sPDCCH와 sPDSCH의 전송은 서로 다른 PRB(들) 영역/주파수 자원을 사용하여 FDM된 형태로 전송될 수도 있다.
새로운 시스템(new RAT, NR)에서는 데이터 채널이 스케줄링될 수 있는 시간 단위가 서브프레임이라는 용어 대신 다른 용어, 예를 들어, 슬롯으로 지칭될 수도 있다. 동일 시간 길이의 무선 프레임 내 슬롯의 개수는 슬롯의 시간 길이에 따라 다를 수 있다. 본 발명에서는 서브프레임, TTI, 슬롯이라는 용어가 스케줄링의 기본 시간 단위를 나타내는 용도로 혼용된다.
<OFDM 뉴머롤로지>
새로운 RAT 시스템은 OFDM 전송 방식 또는 이와 유사한 전송 방식을 사용한다. 예를 들어, 새로운 RAT 시스템은 다음 표에 정의된 OFDM 파라미터들을 따를 수 있다. 또는 새로운 RAT 시스템은 기존의 LTE/LTE-A의 뉴머롤로지를 그대로 따르나 더 큰 시스템 대역폭(예, 100MHz)를 지닐 수 있다. 또는 하나의 셀이 복수 개의 뉴머롤로지들을 지원할 수도 있다. 즉, 서로 다른 뉴머롤리지로 동작하는 하는 UE들이 하나의 셀 안에서 공존할 수 있다.
<아날로그 빔포밍(analog beamforming)>
밀리미터 파장(millimeter wave, mmW)에서는 파장이 짧아져서 동일 면적에 다수 개의 안테나 요소(element)의 설치가 가능해진다. 예를 들어, 1cm의 정도의 파장을 갖는 30GHz 대역에서 5 by 5cm의 패널(panel)에 0.5 λ (파장) 간격으로 2-차원(dimension) 배열 형태로 총 100개의 안테나 요소 설치가 가능하다. 그러므로 mmW에서는 다수 개의 안테나 요소를 사용하여 빔포밍 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 처리량(throughput)을 높이는 것이 고려된다.
안테나 요소별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 트랜시버 유닛(transceiver unit, TXRU)을 가지면 주파수 자원별로 독립적인 빔포밍이 가능하다. 그러나 100여 개의 안테나 요소 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격 측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 있다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수 개의 안테나 요소를 매핑하고 아날로그 위상 천이기(analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전체 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍(beamforming, BF)을 해줄 수 없는 단점이 있다.
디지털 BF와 아날로그 BF의 중간 형태로 Q개의 안테나 요소보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드(hybrid) BF가 고려될 수 있다. 하이브리드 BF의 경우, B개의 TXRU와 Q개의 안테나 요소의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔의 방향은 B개 이하로 제한되게 된다.
<서브프레임 구조>
도 7은 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology, NR)의 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
데이터 전송 지연을 최소화하기 위하여 5세대 새로운 RAT에서는 제어 채널과 데이터 채널이 시간 분할 다중화(time division multiplexing, TDM)되는 서브프레임 구조가 고려되고 있다.
도 7에서 빗금 친 영역은 DCI를 나르는 DL 제어 채널(예, PDCCH)의 전송 영역을 나타내고, 검정색 부분은 UCI를 나르는 UL 제어 채널(예, PUCCH)의 전송 영역을 나타낸다. 여기서 DCI는 eNB가 UE에게 전달하는 제어 정보이며, 상기 DCI는 상기 UE가 알아야 하는 셀 설정(configuration)에 관한 정보, DL 스케줄링 등의 DL 특정적(specific) 정보, 그리고 UL 그랜트 등과 같은 UL 특정적 정보 등을 포함할 수 있다. 또한 UCI는 UE가 eNB에게 전달하는 제어 정보이며, 상기 UCI는 DL 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK 보고, DL 채널 상태에 대한 CSI 보고, 그리고 스케줄링 요청 (scheduling request, SR) 등을 포함할 수 있다.
도 7에서 심볼 인덱스 1부터 심볼 인덱스 12까지의 심볼들 영역에서는 하향링크 데이터를 나르는 물리 채널(예, PDSCH)의 전송에 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터를 나르는 물리 채널(예, PUSCH)의 전송에 사용될 수도 있다. 서브프레임 구조에 의하면, 1개의 서브프레임 내에서 DL 전송과 UL 전송의 순차적으로 진행되어, DL 데이터의 전송/수신과 상기 DL 데이터에 대한 UL ACK/NACK의 수신/전송이 상기 1개의 서브프레임 내에서 이루어질 수 있다. 결과적으로 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 지연이 최소화될 수 있다.
이러한 서브프레임 구조에서는, eNB과 UE가 전송 모드에서 수신 모드로의 전환 과정 또는 수신 모드에서 전송 모드로의 전환 과정을 위한 시간 갭(time gap)이 필요하다. 이러한 전송 모드와 수신 모드 간 전환 과정을 위하여 서브프레임 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼이 가드 기간(guard period, GP)로 설정되게 된다.
기존 LTE/LTE-A 시스템에서 DL 제어 채널은 데이터 채널과 TDM되며(도 4 참조), 제어 채널인 PDCCH는 시스템 전 대역으로 퍼져서 전송된다. 그러나 새로운 RAT에서는 한 시스템의 대역폭이 대략 최소 100MHz에 달할 것으로 예상되는 바, 제어 채널을 전 대역으로 확산시켜 전송시키기에는 무리가 있다. UE가 데이터 전송/수신을 위해서 하향링크 제어 채널 수신을 위해서 전 대역을 모니터링하는 것은 UE의 배터리 소모 증대 및 효율성을 저해할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 DL 제어 채널이 시스템 대역, 즉, 채널 대역 내 일부 주파수 대역에서 로컬라이즈(localize)되어 전송되거나 분산(distribute)되어 전송될 수 있는 방식을 제안한다.
도 8은 아날로그 빔을 이용한 무선 신호의 전송/수신 방법을 예시한 것이다. 특히, 도 8은 Tx/Rx 아날로그 빔 스캐닝에 의한 무선 신호의 전송/수신 방법을 예시한 것이다.
도 8을 참조하면, eNB가 빔을 스위칭하면서 셀 혹은 반송파 상에서 동기 신호를 전송하면, UE는 해당 셀/반송파 상에서 검출한 동기 신호를 이용하여 상기 셀/반송파와의 동기화(synchronization)를 수행하고 자신에게 가장 잘 맞는 (빔) 방향을 찾아낸다. 이러한 과정을 통해 UE는 셀 ID 및 (빔 방향에 해당하는) 빔 ID를 획득할 수 있어야 한다. 상기 UE는 빔 ID를 획득하면서 해당 빔 방향으로 전송되는 신호, 특히 RS 정보, 예를 들어, RS 시퀀스 혹은 시드(seed) 정보, 위치 등을 획득할 수 있다. eNB는 특정 빔 ID를 획득한 UE에게, 즉, 특정 빔 방향으로 DL 채널을 수신할 수 있는 UE들에게 그룹 ID를 할당해 줄 수 있으며, 셀 공통인 정보는 빔 ID별로 시간/공간 분할되어 UE에게 전송될 수 있다. 상기 셀 공통인 정보는 빔 ID 공통 방식으로 UE에게 전송될 수 있다.
셀 내의 빔 ID를 획득한 UE는, 셀-특정적 정보를 빔 ID 혹은 그룹 ID 특정적 정보로서 수신하게 된다. 빔 ID 혹은 그룹 ID 특정적 정보는 해당 그룹의 UE들이 공통적으로 수신하는 정보일 수 있다.
다중-빔 환경에서 전송 및 수신 포인트(transmission and reception point, TRP)(예, gNB) 혹은 UE의 TX/RX 상호(reciprocal) 능력(capability)에 따라서 PRACH 프리앰블의 반복 혹은 빔 스위핑이 고려될 수 있다. TX/RX 상호 능력은 TRP 및 UE에서의 TX/RX 빔 대응성(correspondence)라고도 한다. 다중-빔 환경에서 TRP 및 UE에서 TX/RX 상호 능력이 유지되지 않으면 UE는 자신이 하향링크 신호를 수신한 빔 방향으로 상향링크 신호를 쏘지 못할 수 있다. UL의 최적 경로와 DL의 최적 경로가 다를 수 있기 때문이다. TRP에서의 TX/RX 빔 대응성은 TRP가 TRP의 하나 이상의 TX 빔들에 관한 UE의 하향링크 측정을 기초로 해당 상향링크 수신을 위한 TRP RX 빔을 결정할 수 있으면 및/또는 TRP가 TRP의 하나 이상의 RX 빔들에 관한 TRP'의 상향링크 측정을 기초로 해당 하향링크 전송에 대한 TRP TX 빔을 결정할 수 있으면, 유지된다(hold). UE에서의 TX/RX 빔 대응성은 UE가 UE의 하나 이상의 RX 빔들에 관한 UE의 하향링크 측정을 기초로 해당 상향링크 전송을 위한 UE RX 빔을 결정할 수 있으면 및/또는 UE가 UE의 하나 이상의 TX 빔들에 관한 상향링크 측정을 기반으로 한 TRP의 지시(indication)를 기초로 해당 하향링크 수신에 대한 UE TX 빔을 결정할 수 있으면, 유지된다(hold).
본 발명에서는 아날로그 빔포밍의 특성으로 인해서 mmWave에서 달라지게 되는 초기 접속 과정을 제안하고, 그에 따른 UE와 eNB동작, 그리고 UE와 eNB 사이에 전송되어야 하는 시그널링 정보/방식에 대해서 제안한다.
앞서 언급한 바와 같이, 도 7은 광대역으로 DL 데이터 혹은 UL 데이터와 TDM되어 DL 제어 채널이 전송되는 방식을 도시한 것이다. eNB 관점에서는 eNB가 DL 제어 채널을 전 대역으로 전송할 수 있지만, UE 관점에서는 하나의 UE는 전 대역이 아닌 일부 특정 대역으로 자신의 DL 제어 채널을 수신할 수 있다. 여기서 DL 제어 채널이라 함은 eNB가 UE에게 전달하는 제어 정보로서 DL 스케줄링 등의 DL 특정적(specific) 정보, UE가 알아야 하는 셀 설정(configuration)에 관한 정보, 그리고 UL 그랜트 등과 같은 UL 특정적 정보를 나르는 제어 채널을 의미한다.
NR 시스템에서 사용되는 부반송파 간격(subcarrier spacing)은 디폴트 부반송파 간격을 기준으로, 디폴트 부반송파 간격의 정수 배(혹은 2n배)를 갖는 복수 개의 부반송파 간격(예, 부반송파 간격들 15kHz, 30kHz, 60kHz, 120kHz, 240kHz)이 지원될 수 있다.
UE가 특정 시스템에 연관(association)을 해서 서비스를 받기 위해서 가장 먼저 수행해야 하는 동작은 해당 시스템의 시간 및 주파수 동기를 잡고, 기본적인 시스템 정보를 수신하고, 상향링크로의 상향링크 타이밍을 맞추는 것이다. 이러한 과정(procedure)를 일반적으로 초기(initial) 접속(access) 과정이라고 한다. 초기 접속 과정은 일반적으로 동기화 과정(synchronization procedure)와 RACH 과정을 포함한다. LTE/LTE-A 시스템의 동기화 과정을 간략하게 기술하면 다음과 같다.
> 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS): 심볼 타이밍 획득, 주파수 동기화, 셀 ID 그룹 내 셀 ID 검출(detection) (3개 가설(hypotheses)).
> 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS): 셀 ID 그룹 검출(168개 가설), 10ms 프레임 경계 검출, CP 검출(2개 가설).
> 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH) 복호(decoding): 40ms 타이밍 검출, 안테나 설정, 시스템 정보 획득, 시스템 대역폭 등.
즉, UE는 PSS와 SSS를 통해서 OFDM 심볼 타이밍 및 서브프레임 타이밍을 획득하고, 더불어 셀 ID를 획득하고, 상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디스크램블링(descrambling)하여 복호해서 해당 시스템의 중요한 정보를 획득한다.
NR 시스템은 700MHz 대역의 낮은 주파수 대역부터 최대 100GHz의 매우 높은 주파수 대역까지도 지원할 것으로 예상된다. 그리고, 각 주파수 대역의 특성에 따라서, 그리고 서비스의 요구 조건/특성에 따라서 서로 다른 뉴머롤러지가(numerology)가 NR 시스템에서 사용될 수 있다. 아울러, 동일 시스템 내에서 혹은 반송파/서브밴드 내에서 서로 다른 뉴머롤러지가 동시에 다중화될 수 있다. 여기서 뉴머롤러지라 함은 부반송파 간격, (시간) 심볼 길이, 서브프레임 길이(혹은 슬롯 길이라고도 함), 및/또는 CP 길이 등을 포함한다.
초기 접속 과정은 UE가 네트워크에 연결되는 데 매우 필수적인 과정이며, 여러 단계들이 이 과정에 연루(involve)된다. 본 발명에서는 PSS/SSS 검출, PBCH 및 기타 시스템 정보 복호, 및 RACH 과정을 포함한, NR 시스템을 위한 임의 접속 과정을 제안한다.
NR에서는 다음과 같은 적어도 2가지 타입의 동기 신호가 사용될 수 있다.
1) NR 셀로의 적어도 초기 심볼 경계 동기화를 위한 NR-PSS.
2) NR 셀 ID, 혹은 NR 셀 ID의 적어도 일부의 검출을 위한 NR-SSS. NR 셀 ID의 개수는 적어도 504개를 목표로 한다. NR 셀 ID의 개수는 LTE/LTE-A에서의 셀 ID 개수(즉, 504개)와 같게 혹은 그보다 크게 정해질 수도 있다. NR-SSS 검출은 적어도 주어진(given) 주파수 범위(range) 및 CP 오버헤드 내에서는 듀플렉스 모드 및 빔 동작 타입에 관계없이 NR-SSS 자원 위치와 고정된 시간/주파수 관계(relationship)를 기반으로 한다.
또한, NR에서는 적어도 하나의 브로드캐스트 채널(이하,NR-PBCH)이 사용될 수 있다. NR-PBCH 복호는 적어도 주어진 주파수 범위 및 CP 오버헤드 내에서 듀플렉스 모드 및 빔 동작 타입에 관계없이 NR-PSS 및/또는 NR-SSS 자원 위치와의 고정된 관계를 기반으로 한다. 브로드캐스팅 방식들이 필수(essential) 시스템 정보를 나르기 위해, 다음의 브로드캐스팅 방식들이 고려될 수 있다:
옵션 1) NR-PBCH는, UE가 나머지(remaining) 필수 시스템 정보를 나르는(carry) 채널을 수신하는 데 필요한 정보를 포함한, 초기 접속을 위한 필수 시스템 정보의 일부를 나른다.
옵션 2) NR-PBCH는 옵션 1의 정보뿐만 아니라 UE가 (NR-PRACH에 제한되지 않는) 초기 UL 전송을 수행하는 데 필요한 최소(minimum) 정보를 나른다.
옵션 3) NR-PBCH는 초기 접속을 위한 모든 필수 시스템 정보를 나른다.
상기 옵션들 외에 다른 옵션들이 사용될 수도 있다.
A. 초기 접속 과정
<A.1. 단계 1: PSS/SSS 검출>
서로 다른 뉴머롤러지가 동일 시스템에서 혹은 동일 반송파에서 지원되는 경우, 동기 신호가 전송되는 뉴머롤러지 역시 고정되지 않고 시간 도메인에서 혹은 주파수 도메인에서 변할 수 있다. 이 경우, UE가 동기 신호를 검출함에 있어서, 모호성(ambiguity)가 발생할 수 있다. 이 점을 고려하여, 본 발명은 동기 신호가 전송되는 뉴머롤러지, 그리고 해당 동기 신호를 UE가 검출하는 방법을 제안하고자 한다.
- SS를 완전 블라인드 검출(fully blind detection on SS)
동기 신호(synchronization signal, SS)는 해당 대역에서의 데이터 전송에 사용되는 뉴머롤러지와 동일한 뉴머롤러지로 전송될 수 있다. 혹은 해당 대역에서의 데이터 전송에 사용되는 뉴머롤러지와 무관하게 시스템이 지원할 수 있는 뉴머롤러지 중 임의의 한 뉴머롤러지를 사용하여 전송될 수 있다. 이 경우, UE는 블라인드하게 SS를 검출할 수 있다. 예를 들어, NR 시스템이 지원할 수 있는 부반송파 간격 △f∈{15kHz, 30kHz, 60kHz, 120kHz, ...}라고 하면, SS은 NR 시스템이 지원할 수 있는 부반송파 간격들 중 하나의 부반송파 간격을 이용하여 전송될 수 있다. UE는 자신의 주파수 래스터(frequency raster)를 이용하여 임의의 대역에서 SS 검출을 시도할 수 있다. UE는 매 주파수 래스터 위치마다 가능한 부반송파 간격 및/또는 각 부반송파 간격별 CP 길이에 대해서 각각 블라인드하게 SS 검출을 시도하거나, 검출하고자 하는 주파수 범위에 대해서 부반송파 간격 후보(candidate)별로 순차적으로 SS 검출을 시도할 수 있다.
- 주어진 세트의 SS 뉴머롤러지 내에서의 검출
SS의 검출 성능 향상 및 UE의 복잡도(complexity)를 줄이기 위해서 SS의 전송에 사용되는 뉴머롤러지의 후보 세트가 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 매우 낮은 주파수 대역(예, 700MHz 대역)에서는 상대적으로 큰 부반송파 간격(subcarrier spacing, SC)을 갖는 뉴머롤러지를 지원하지 않도록 설정될 수 있으며, 매우 높은 주파수 대역에서는 상대적으로 작은 SC를 갖는 뉴머롤러지를 지원하지 않도록 설정될 수 있다. 따라서, 주파수 범위별로 혹은 주파수 대역별로 SS가 전송될 수 있는 뉴머롤러지 세트가 표준에 정의될 수 있다. 예를 들어, 주파수 대역별로 SS가 전송될 수 있는 뉴머롤러지 세트가 다음과 같이 정의될 수 있다.
* fn부터 fm mHz까지의 주파수 범위 내 뉴머롤러지 후보들
1) 옵션 a: {(SCi, CPi), i=0,1,...,N}.
UE는 SC 및 CP의 주어진 후보들에 기초하여 SS를 검출하려고 시도한다. 즉, UE는 SS가 특정 주파수 범위에서 주어진 뉴머롤러지 중 하나에 따라 전송된다고 가정하여 SS를 검출한다.
2) 옵션 b: {SCi, i=0,1,...,N}, 여기서 CP 길이는 알려져 있지 않다. 이 경우, UE는 주어진 SC 후보들 내에서 블라인드하게 SC 먼저 검출하고, 블라인드하게 CP 길이를 검출한다.
넓은(wide) 범위의 주파수들 및 다양한(diversified) 사용 예(use case)들, 서비스 요구들, 및/또는 요구사항(requirement)들로 인해, 부반송파 간격, CP 길이 및 서브프레임 길이를 포함하는, 다수의 뉴머롤러지들이 NR에서 지원된다. PSS/SSS에 대한 부반송파 간격은 주파수 대역의 주파수 특성에 따라 각 주파수 범위마다 다를 수 있으며, 혹은 이는 네트워크 선택에 달려 있을 수 있다. 각 동기 신호에 대한 적어도 하나의 부반송파 간격이 주어진 주파수 범위에 대한 규격(specification)에서 미리 정의(predefine)될 수 있다. 특정 주파수 범위 상에서, UE는 해당 대역 상의 PSS/SSS/PBCH가 미리 정의된 부반송파 간격으로 전송된다고 가정 할 수 있다. 그러나, NR에서 PSS/SSS에 다수의 부반송파 간격이 적용되는 경우, UE는 매우 넓은 범위의 주파수들 상에서 서로 다른 부반송파 간격로 해당 PSS/SSS를 블라인드 검출해야 하며, 이는 UE 구현 복잡성, UE 배터리 소모 및 네트워크 연결로의 더 큰 지연(latency)를 야기(cause)할 수 있다. 따라서, 주어진 주파수 범위에 대한 각 동기 신호에 대해 단일 부반송파 간격(즉, N=0)이 적절할 수 있다.
해당 주파수 대역에서 SS 전송에 사용될 수도 있는 후보들으로서 정의/약속된 뉴머롤러지들 중 적어도 하나의 뉴머롤러지는 상기 해당 주파수 대역에서의 데이터 전송/수신에 사용되는 뉴머롤러지여야 한다.
LTE/LTE-A 시스템에서 PSS/SSS는 전-방위적(omni-directional)으로 전송되는 것에 반해서, mmWave를 적용하는 eNB가 빔 방향을 전-방위적으로 돌려가면서 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 빔포밍하여 전송하는 방법이 고려되고 있다. 이와 같이 빔 방향을 돌려가면서 신호를 전송/수신하는 것을 빔 스위핑(beam sweeping) 혹은 빔 스캐닝이라 한다. 예를 들어 eNB가 최대 N개의 빔 방향을 가질 수 있다고 가정하면, N개의 빔 방향에 대해서 각각 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 전송한다. 즉 eNB는 자신이 가질 수 있는 혹은 지원하고자 하는 방향들을 스위핑하면서 각각의 방향에 대해서 PSS/SSS/PBCH 등의 동기 신호들을 전송한다. 혹은 eNB가 N개의 빔을 형성할 수 있는 경우, 몇 개씩의 빔들이 묶여 하나의 빔 그룹으로 구성할 수 있으며, 빔 그룹별로 PSS/SSS/PBCH를 전송/수신될 수 있다. 이 때, 하나의 빔 그룹은 하나 이상의 빔을 포함한다. 빔 그룹별 PSS/SSS/PBCH의 묶음을 SS 블록이라 한다. 동기 신호의 전송 측면에서, "SS 블록"은 NR에서 PSS, SSS, PBCH 및 기타 시스템 정보를 나르기 위한 컨테이너로 정의된다. 즉, SS 블록은 동기 신호의 조합에 의해 만들어진다. SS에 대해 적어도 하나의 부반송파 간격이 미리 정의될 수 있지만, PSS, SSS 및 PBCH가 동일한 부반송파 간격을 공유할 것인지 논의될 필요가 있다. SS은 앞서 기술한 바와 같이 그 역할에 따라서 크게 PSS와 SSS로 구분될 수 있다. SS가 전송되는 뉴머롤러지를 UE가 블라인드 검출(blind detect, BD)를 수행한다는 것은, UE가 일차적으로 PSS를 먼저 검출해야 하므로, PSS의 전송에 사용되는 뉴머롤러지에 대한 BD를 수행한다는 것을 의미할 수 있다. PSS 검출을 통해서 PSS 시퀀스의 시드(seed)가 되는 ID(예, 기존 LTE 시스템에서는 셀 ID를 의미) 혹은 ID의 후보들을 검출하고 대강(coarse) 시간/주파수 동기를 획득할 수 있다. 이후 UE는 SSS를 검출하는데, 이 경우, SSS 전송에 사용되는 뉴머롤러지가 PSS 전송에 사용되는 뉴머롤러지와 다를 수 있다. PSS/SSS가 전송되는 뉴머롤러지에 대해서 아래와 같은 방식이 있을 수 있다.
* 옵션 1: PSS와 SSS가 같은 뉴머롤러지를 공유한다. 이 경우, UE는 PSS를 먼저 검출하고, 이후 PSS에서 사용된 뉴머롤러지를 이용하여 SSS를 검출한다. SSS를 이용해서 서브프레임 타이밍 및 셀 ID/빔 ID를 획득한 UE는 시스템 정보를 획득하기 위해서 PBCH를 수신한다. 필요한 경우, 특히, eNB가 아날로그 빔포밍을 이용한 SS의 빔 스위핑을 수행하는 경우, 상기 eNB는 확장 SS(extended SS, ESS)을 전송함으로써, UE로 하여금 해당 셀의 정확한 서브프레임 타이밍 등을 획득하게 할 수 있다. PBCH는 가장 필수적(essential) 시스템 정보을 전달하는 채널을 의미한다. PBCH가 전송되는 뉴머롤러지는 PSS/SSS 전송에 사용된 뉴머롤러지와 다를 수 있다. 이는, 전송 수신 포인트(transmission and reception point, TRP)의 빔 관리(management)와 관련이 있을 수 있다. 특정 TRP가 SS 전송 및 빔 참조 신호(beam reference signal, BRS) 전송에 사용되는 빔 방향의 개수를 많이 확장하고자 하는 경우, 즉, UE에게 많은 빔 방향을 보여주고자 하는 경우, 혹은 TRP가 가질 수 있는 빔이 한 서브프레임을 구성하는 (시간) 심볼의 개수보다 많을 경우, TRP는 보다 넓은 SC를 가진 PSS/SSS를 전송하되 PBCH는 이보다 작은 SC로 전송할 수 있다. 혹은 특정 위치에 UE들이 몰려 있어서, 또는 TRP가 굳이 모든 빔 방향에 대해서 PSS/SSS를 전송할 필요가 없는 경우, 일부 (시간) 심볼만을 PSS/SSS 전송을 위해서 사용하고 나머지 심볼(들) 구간에는 PSS/SSS 혹은 빔 관련 신호(예, PBCH, BRS 등) 이외의 다른 데이터를 전송해야 하는 경우, 혹은 여타의 이유에 의해서 SS가 전송되는 뉴머롤러지 및/또는 시간-주파수 자원과 PBCH가 전송되는 뉴머롤러지 및/또는 시간-주파수 자원이 다를 수 있다. 이하에서는 SSS와 PBCH의 뉴머롤러지를 설정하는 방법이 기술된다.
1) Alt 1: PBCH, PSS, 및 SSS가 같은 뉴머롤러지를 공유한다. UE는 PSS 검출을 통해서 획득한 뉴머롤러지를 SSS 및 이후 PBCH 복호에도 그대로 사용한다.
2) Alt 2: PBCH가 PSS/SSS와는 다른 뉴머롤러지를 갖는다. SSS 혹은 추가적으로 정의될 수 있는 ESS에서 UE에 의한 PBCH 수신을 위한 뉴머롤러지를 지시해 줄 수 있다. 이 경우, PSS BD에 사용될 수 있는 뉴머롤러지 후보 세트 중에서 PBCH에 사용되는 뉴머롤러지 값이 지시될 수 있다. PSS의 전송에 사용될 수 있는 뉴머롤러지 세트가 {a, b, c, d, ...}라 하면(여기서, a, b, c, d, ... 각각은 부반송파 간격 및 CP 길이 등을 포함하는 뉴머롤러지), PBCH 전송에 사용될 수 있는 뉴머롤러지 세트는 해당 뉴머롤러지 세트의 서브셋이어야 하며, 예를 들어, {a, b} 중의 하나가 PBCH 전송에 사용될 수 있는 뉴머롤러지 값이 될 수 있다. 이 때, SSS 혹은 ESS에서 a 혹은 b가 지시될 수 있다. UE는 PBCH의 뉴머롤러지로 지시된 뉴머롤러지 값을 이용하여 해당 PBCH를 수신/복호한다. 이 경우, UE는 PBCH 수신 직후의 DL 데이터 채널 및/또는 제어 채널은 PBCH에 사용된 뉴머롤러지와 동일한 뉴머롤러지를 사용한고 가정할 수 있다.
<A.2. 단계 2: PBCH 복호>
PSS 및 SSS를 검출함으로써, UE는 시간 및 주파수 동기화, 셀 ID 정보를 획득한다. 그 다음 단계는 네트워크에 접속하기 위한 필수 시스템 정보(system information, SI)를 얻는 것이다. NR에서 UE가 네트워크에 접속하기 위해서 반드시 필요한 필수적인 시스템 정보를 최소 시스템 정보(minimum system information, Min. SI)라 지칭한다. Min. SI중에서도 가장 필수적인 정보가 PBCH를 통해서 전송되고, PBCH에 전송되지 않은 나머지 Min. SI(이를 남은 Min. SI, RMSI라 함)라 하는데, UE가 RMSI까지 수신해야 임의 접속 과정을 수행하여 네트워크에 접속할 수 있게 된다.
다시 말해, NR에서 적어도 하나의 브로드캐스트 채널(이하, PBCH)이 정의될 수 있으며, 상기 PBCH는 매우 필수적인 SI(즉, Min. SI의 일부)를 나르는 데 사용될 수 있다. 네트워크 및 셀 ID의 동기화를 얻은 후, UE는 PBCH를 복호할 준비가 된다.
특정 주파수 범위에 대해 통신 규격에서 미리 정의된 부반송파 간격은 동기 신호를 위한 참조(reference) 뉴머롤러지 또는 디폴트 뉴머롤러지로 지칭된다. 특정 주파수 범위 내의 참조 뉴머롤러지의 경우, 부반송파 간격을 위한 다수의 후보들 또한 규격에 미리 정의될 수 있다. 예를 들어, 6GHz 이하의 주파수들에 대해 SS/PBCH 부반송파 간격을 위한 부반송파 간격은 15kHz, 그리고 {3.75kHz, 15kHz, 30kHz, 60kHz}와 같은 데이터 전송을 위한 후보 부반송파 간격들의 세트가 미리 정의될 수 있다. 6GHz 이상의 주파수 범위에 대해 60kHz가 SS/PBCH 부반송파 간격으로서 사용된다면, 데이터 부반송파 간격을 위한 해당 부반송파 간격 후보들 세트는, 예를 들어, {15kHz, 30kHz, 60kHz, 120kHz}일 수 있고, 이것은 통신 규격에 의해 특정될 수 있다. 즉, SS/PBCH를 위한 디폴트 뉴머롤러지는 주파수 범위당 정의 혹은 결정되고, (UL/DL) 데이터를 위한 후보 뉴머롤러지들의 세트는 SS/PBCH (혹은 주파수 범위)를 위한 디폴트 뉴머롤러지당 매핑된다. SS/PBCH를 위한 디폴트 뉴머러지지는 (UL/DL) 데이터를 위한 디폴트 뉴머롤러지와 동일할 수 있다. 또는 (UL/DL) 데이터를 위한 디폴트 뉴머롤러지는 SS/PBCH를 위한 디폴트 뉴머롤러지와 연결(tie)되어 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, PBCH는 SS 블록 내에서 전송될 것이고, PBCH의 부반송파 간격은 SS의 부반송파 간격을 따를 수 있다. PBCH 내 정보 비트들/필드 구성(composition)은 고정될 것이므로, Min. SI의 모두가 PBCH로 전송될 수는 없지만, Min. SI의 일부는 PBCH로 전송되고, 초기 접속을 위한 필수 Min. SI(즉, 최소 SI)의 나머지(즉, RMSI)는 다른 채널에서 전송될 수 있다. 상기 PBCH는 또한 어디서/언제/어떻게 상기 남은(remaining) Min. SI(이하, RMSI)가 획득될 수 있는지를 시그널할 수 있다.
NR의 PBCH(즉, NR-PBCH)는 남은 최소 SI(remaining minimum SI, RMSI)와 다른 SI를 위한 설정(configuration)/스케줄링 정보를 포함하는 최소 SI의 일부를 나를 수 있다. 최소 SI의 일부는 NR-PBCH에 포함된다. 최소 SI의 나머지는 다른 채널을 통해 전송되고, NR-PBCH는 UE가 RMSI를 수신하도록 하기 위해 상기 RMSI에 대한 설정/스케줄링 정보를 제공할 수 있다.
최소 SI의 나머지를 어떻게 전달(delivery)할 것인지가 문제된다. 최소 SI의 나머지를 전달하는 몇 가지 옵션이 있을 수 있다. 예를 들어, 새로운 채널이 최소 SI의 나머지를 전달하기 위한 제2 PBCH(이하, sPBCH)로서 정의되거나, 혹은 최소 SI의 나머지가 데이터 채널 내에서 전달될 수도 있다. PBCH가 빔 스위핑되어 전송되면, 최소 SI는 UE가 네트워크에 접속하는 데 필수적 정보이므로, 최소 SI의 나머지도 빔 스위핑되어 전송되어야 한다. NR이 남은 SI 전달을 위한 새로운 채널, 즉, sPBCH를 정의하는 경우, sPBCH는 SS 블록 내에서 다중화될 수 있다. 혹은, 네트워크 비효율(inefficiency)를 야기(cause)하기는 하지만, sPBCH 전송을 위한 빔 스위핑의 다른 라운드가 요구될 수도 있다. 다만, sPBCH는 제한된(limited) 레벨의 MCS들을 제공할 수는 있지만, 최소 SI 전달을 위한 sPBCH의 사용은, sPBCH가 RMSI 전송을 위해 항상 예약(reserve)되어야 하므로, NR에 대한 시스템 유연성을 손상시킬 수도 있다.
시스템의 유연성을 위해, 본 발명은 RMSI를 PDSCH를 통해 전송할 것을 제안한다. RMSI를 위한 빔 스위핑 동작을 고려하여, RMSI를 나르는 PDSCH는 시간 도메인에서 미니-슬롯의 단위로 전송될 수 있다. 즉, 미니-슬롯 기반 빔 스위핑이 RMSI 전달을 위해 적용될 수 있다. UE가 RMSI를 수신하기 위해 매 미니-슬롯마다 제어 탐색 공간에 대한 블라인드 검출을 수행하는 것은 너무 부담스럽기 때문에, 네트워크는 RMSI들이 언제 전송될 것인지를 제공해야 한다. RMSI를 위한 제어 정보의 타이밍 정보를 제공하기 위해, 특정 시간(예, 슬롯 인덱스) 지시가 NR-PBCH에서 제공될 수 있다. 또는, 제어 정보를 위한 암묵적(implicit) 오프셋 혹은 UE가 상기 제어 정보를 탐색해야 하는 탐색 공간을 위한 오프셋이 NR-PBCH 전송 시간 인덱스(예, 슬롯 인덱스 및/또는 SS 블록 인덱스)에 기초하여 UE에게 알려질 수 있다. 제어 자원을 위한 시간 인스턴스에 대한 시그널링 측면에서, 네트워크는 UE(들)이 RMSI를 위한 제어 자원을 모니터링할 시간 윈도우를 시그널링할 수 있다.
시스템 정보를 수신하기 위해, NR은 제어 채널들을 위한 비-UE 전용(dedicated) 탐색 공간을 설정할 수 있으며, 이는 SS 블록 특정적 또는 UE 그룹 특정적일 수 있다. 이 탐색 공간 세트는 통신 표준에 의해 미리 정의될 수 있고 NR-PBCH는 RMSI를 위한 탐색 공간의 특정 세트(들)을 시그널링할 수 있다. RMSI가 PDSCH를 통해 제공되면, RMSI를 위한 탐색 공간의 뉴머롤러지, 특히, 부반송파 간격은 RMSI를 나르는 PDSCH의 뉴머롤러지와 동일해야 한다. 본 발명의 각 시스템은 PDCCH/PDSCH/PUSCH/PUCCH에 대한 디폴트 부반송파 간격을 가질 수 있으며, 이는 PBCH와 같은 브로드캐스트 채널을 통해 제공되거나, 통신 표준에 의해 주파수 범위마다 미리 정의될 수도 있다. RMSI를 위한 부반송파 간격은 PDCCH/PDSCH를 위한 디폴트 부반송파 간격을 따를 수 있다. PBCH에서 RMSI를 위한 부반송파 간격을 알려준다는 것은 시스템/셀이 지원하는 다수의 뉴머롤러지들 중 데이터를 위한 부반송파 간격을 알려주는 것을 의미할 수 있다. PBCH에서 RMSI를 위한 부반송파 간격을 알려주면, PBCH 복호 후에 바로 데이터를 위한 부반송파 간격을 적용할 수 있다. 그렇지 않으면 UE는 빨라야 RAR을 수신한 후에야 데이터용 부반송파 간격을 알 수 있을 것이다.
다른 SI도 위에서 설명한 RMSI와 유사한 방식으로 전송될 수 있다.
<A.3. 단계 3: RACH 과정>
필수 시스템 정보(즉, 최소 시스템 정보)를 수신하면, UE는 UL 동기화를 시도할 준비가 된다. PSS, SSS, PBCH와 같은 동기 신호와 유사하게, RACH 과정을 위한 뉴머롤러지가 결정되어야 한다. 목표(target) 시나리오 및 커버리지 요구사항(requirement)들을 고려하면, PRACH와 데이터를 위한 뉴머롤러지들이 다르므로, PRACH 프리앰블 전송을 위한 뉴머롤러지들은 동기 신호들 혹은 데이터의 뉴머롤러지와 다르다. RACH 뉴머롤러지의 세부 사항은 시스템 정보에 의해 시그널링될 필요가 있다. 이하에서는 먼저 자원 단위, 즉, RACH 자원 및 데이터의 다중화를 고려한 시간-주파수 블록의 크기의 관점에서 RACH 자원 뉴머롤러지에 대해 논의한다.
- A.3.1. PRACH 자원 설정
이하에서는 설명의 편의를 위해, RACH 메시지(들)이 전송되는 시간/주파수 자원을 RACH 자원으로 칭한다. RACH 자원은 UL RACH 자원과 DL RACH 자원으로서 더 정의될 수 있다. UL RACH 자원 상에서, PRACH 프리앰블 및 가능하면(possibly) Msg3와 같은, UL RACH 메시지 3가 전송될 수 있다. DL RACH 자원 상에서, 임의 접속 응답(random access response, RAR) 및 가능하면(possibly) Msg4와 같은, DL RACH 메시지 4가 전송될 수 있다. 기본적으로, RACH 자원은 SS 블록 및 SS 버스트의 시간/주파수 자원 크기를 따른다. 혹은 RACH 자원의 시간/주파수 크기 및 위치 정보가 PRACH 설정에 포함된다.
도 9는 본 발명에 따른 임의 접속 채널의 시간-주파수 자원을 예시한 것이다. 특히 도 9는 셀 특정적 및 암묵적 PRACH 자원 설정 예를 나타낸 것이다.
네트워크/eNB가 UE가 PRACH를 전송할 수 있는 PRACH 시간-주파수 자원을 명시적(explicit)으로 상기 UE에게 알려줄 수도 있으나, PRACH 시간-주파수 자원이 동기 신호가 전송되는 자원과 암묵적(implicit)으로 타이(tie)되어 UE로 하여금 암묵적으로 PRACH 시간-주파수 자원의 위치가 어디인지를 알아내게 할 수도 있다. 예를 들어, 도 9을 참조하면, PRACH의 시간 자원은 동기 신호가 전송되는 시간 자원으로부터 특정 오프셋을 두고 위치할 수 있으며, PRACH의 주파수 자원은 동기 신호가 전송된(즉, UE가 검출한) 위치로부터 특정 오프셋을 두고 위치할 수 있다. 도 9에서 Toffset(t)는 동기 신호가 전송되는 서브프레임 혹은 슬롯 번호, 즉, 상기 동기 신호가 전송되는 시간과 상기 동기 신호를 통해 UE가 검출한 셀 ID의 함수일 수 있다. 마찬가지로, 도 9에서 Foffset(t)는 동기 신호가 전송되는 서브프레임 혹은 슬롯 번호, 즉, 상기 동기 신호가 전송되는 시간 t 및/또는 상기 동기 신호가 전송되는 주파수 f 및 UE가 검출한 셀 ID의 함수일 수 있다. 다시 말해, Toffset(t) = Function(t, cell ID)이고, Foffset(t) = Function(t, f, cell ID)일 수 있다.
이와 같은 방식으로 PRACH 자원은 셀-특정적으로 설정될 수 있다. 동기 신호가 전송된 시간/주파수 자원과 UE가 검출한 셀 ID에 의한 함수를 이용하여 UE는 PRACH 주파수 자원을 유도(derive)할 수 있다. 예를 들어, 해당 PRACH 시간/주파수 오프셋 값이 셀 ID의 함수일 수 있다. PSS/SSS 등 동기 신호가 복수 개의 빔 방향으로 전송되는 경우, 셀-특정적 PRACH 자원이 빔 공통적(common)으로 혹은 빔 특정적(specific)으로 설정될 수 있다. 예를 들어, PRACH 자원의 시간 자원이 동기 신호가 전송되는 서브프레임(혹은 슬롯)과 타이함으로써, PRACH 자원이 빔 공통적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 동기 신호가 전송되는 서브프레임의 번호를 t라고 하면, PRACH 자원의 시간 자원은 Toffset(t)=Function(t, cell ID)에 의해 빔 공통적으로 설정될 수 있다. 혹은 PRACH 자원의 시간 자원을 동기 신호가 전송되는 (시간) 심볼과 타이함으로써, PRACH 자원이 빔 특정적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 빔이 전송되는 심볼 단위(예, 서브프레임 번호 및 심볼 번호)를 t라고 하면, PRACH 자원의 시간 자원은 Toffset(t)=Function(t, cell ID)에 의해 빔 특정적으로 설정될 수 있다.
PRACH 자원 설정 중 PRACH 시간-주파수 자원 이외의 PRACH 프리앰블 인덱스, 프리앰블 전송 전력, RA-RNTI 등 PRACH 프리앰블/시퀀스 관련 정보가 PBCH에서 전송될 수 있다. 다시 말해, PRACH 자원 설정 관련 정보가 필수 시스템 정보로서 전송될 수 있다. PBCH를 통해 전송될 수 있는 필수 시스템 정보의 후보들로는 PRACH 설정 관련 정보 이외에 DL/UL 데이터/제어 채널 수신을 위해 사용되는 뉴머롤러지에 대한 정보가 있을 수 있다. PBCH는 DL/UL 주파수 대역이 다를 수 있으므로 DL/UL 시스템 대역폭 정보를 전달할 수 있으며, DL 데이터/제어 채널 수신 뿐 아니라 UL 데이터/제어 채널송신을 위해 사용되는 뉴머롤러지, 즉, 부반송파 간격, CP 길이, 서브프레임 길이, 심볼 길이, 서브프레임을 이루는 심볼의 개수 등을 전달할 수 있다.
- A.3.2. RACH 과정
도 10은 RACH 과정을 도시한 것이다.
이하에서는 UE가 PSS/SSS 등의 동기 신호 검출하여 하향링크 시간/주파수 동기 및 셀 ID를 획득한 후, PBCH 수신 후 상향링크 동기를 획득하기 위한 UE의 RACH 과정에 대해서 기술한다. 도 3에서 설명한 바 있듯이, LTE/LTE-A에서 RACH 과정은 크게 4 단계의 메시지 교환으로 이루어진다.
1) S1010. Msg1 (UE to eNB): 상향링크 상으로 RACH 상에서 임의 접속 프리앰블.
2) S1020. Msg2 (eNB to UE): DL-SCH에 관한 UL 그랜트, 임시 UE ID, TA 커맨드를 포함한 임의 접속 응답.
3) S1030. Msg3 (UE to eNB): UL-SCH 상으로, 첫 번째(first) 스케줄된 UL 전송. UE ID 이송(transfer)
4) S1040. Msg4 (eNB to UE): 하향링크 상으로, 경쟁 해결(resolution) (UE ID를 에코(echo)). RRC 연결 수립(establishment).
이러한 RACH 과정을 완료하고 나면, UE는 해당 셀에 연결된(connected) 상태가 된다.
서로 다른 다수의 사용 예(use case) 및/또는 다수의 뉴머롤러지가 사용될 수 있는 NR 시스템의 RACH 과정은 기존 LTE/LTE-A 시스템의 RACH 과정과 차별화될 수 있어야 한다.
동기 신호 검출을 통해서 하향링크 동기 및 셀 ID를 획득한 UE는 PBCH 수신을 통해서 PRACH 설정 정보를 획득할 수 있으며, 앞서 섹션 A.3.3에서 언급된 바와 같이 PRACH 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라서 UE는 상기 PRACH 설정 정보를 이용하여 해당 PRACH 자원에서 PRACH 프리앰블을 전송할 수 있다.
UE가 PRACH 프리앰블을 전송할 때, 즉, 메시지 1(Msg1)을 전송할 때 함께 전송하는 정보들은 다음과 같다. 다른 방식으로, 다음 정보들은 메시지 3(Msg3) 또는 RRC 연결 셋업 이후에 전송될 수도 있다.
> 서비스 타입, 사용 예(mMTC, eMBB, 및/또는 URLLC), 및/또는 지원되는 부반송파 간격.
> 선호하는(preferred) 빔 인덱스(들) 및/또는 BRS 포트 번호(들).
서비스 타입 및/또는 사용 예에 관한 정보와 지원되는 부반송파 간격에 관한 정보가 서로 조합된 형태로 보고될 수도 있다. 또한 복수의 서비스 타입들 및/또는 복수의 사용 예들 혹은 복수의 지원되는 부반송파 간격들에 관한 정보가 전송될 수 있다. 만약 UE가 복수의 서비스 타입들 및/또는 복수의 사용 예들 혹은 복수의 지원되는 부반송파 간격들을 지원하는 경우, 상기 UE는 자신이 가장 우선적으로 서비스 받기 원하는 서비스 타입 및/또는 사용 예에 관한 정보와 지원되는 부반송파 간격에 대한 우선순위 정보를 전송할 수 있다. UE가 복수의 서비스 타입들 및/또는 복수의 사용 예들을 지원한다 하더라도, 상기 UE가 우선적으로 원하는 서비스 및 부반송파 간격에 대해서만 요청할 수도 있다.
PRACH 메시지 1(Msg1)에 대한 응답으로서, TRP는 임의 접속 응답(random access response, RAR)을 전송할 수 있으며, RAR 메시지는 임시 RNTI(temporary RNTI, T-RNTI)와 더불어 이후 UE가 Msg3를 전송할 수 있는 시간/주파수 정보를 전달한다. RAR은 UE의 Msg1에 대한 응답으로서 전송되는 메시지인데, TRP는 UE가 Msg1에서 보고한 서비스 타입 및/또는 사용 예, 혹은 지원되는 부반송파 간격 정보를 고려하여 RAR을 전송한다. RAR에서 서비스 타입, 사용 예, 및/또는 부반송파 간격에 관한 정보를 고려하는 방법에는 다음과 같은 방법이 있을 수 있다. 이하에서 설명되는 방법은 서비스 타입, 사용 예, 및/또는 부반송파 간격에 대한 별도의 고려를 위한 목적이 아니더라도 일반적인 RACH 과정에 활용될 수 있다.
* 옵션 A.3.2-1
RACH Msg1이 요청(request)한 서비스 타입, 사용 예, 및/또는 부반송파 간격에 대한 정보를 포함하여 전송될 수 있으며, TRP는 RAR을 전송할 때 이러한 정보를 고려하여 전송한다. 특정 RACH 프리앰블 시퀀스에 대한 Msg3를 보낼 수 있는 UL 자원을 할당하는 UL 그랜트 정보를 포함하는 RAR이 DL 공유(shared) 채널 상에서 전송될 수 있다. UE가 Msg3를 보낼 수 있는 UL 자원을 할당함에 있어서, TRP는 UE가 요청한 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예가 적용되는 대역에서의 자원을 할당한다. 아울러 상기 TRP는 상기 UE가 Msg3를 전송하는 데 사용할 수 있는 뉴머롤러지에 대한 정보도 함께 전송한다.
만약 UE가 요청한 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예가 해당 시점에 해당 시스템에서 적용되지 않는 경우, TRP는 동기 신호가 전송된 뉴머롤러지, 혹은 PRACH (Msg1) 전송에 사용한 뉴머롤러지를 이용하여 Msg3를 전송하도록 지시할 수 있다. Msg3 전송에 사용하도록 RAR로 지시된 뉴머롤러지를 UE가 지원할 수 없는 경우, 상기 UE는 자동적으로 해당 대역에서의 동기 신호가 전송된 뉴머롤러지, 혹은 PRACH (Msg1) 전송에 사용한 뉴머롤러지를 이용하여 Msg3를 전송한다.
혹은, RAR로 UL 그랜트 정보를 전송함에 있어서, TRP는 각 프리앰블 시퀀스별로, 즉, 각 UE별로 Msg3를 전송할 UL 시간/주파수 자원 정보와 함께 해당 자원에서 사용하게 될 뉴머롤러지(예, 부반송파 간격)를 지정해 줄 수 있다. 아울러 RAR에서 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보도 전송되는데, TRP는 부반송파 간격에 따라서 TA 값을 달르게 전송해 줄 수 있다. 예를 들어, 15kHz 부반송파 간격을 기준으로 했을 때, TA가 2Ts라고 하면, 30kHz 부반송파 간격이 사용되는 대역에서의 TA 값은 4Ts가 된다. UE는 Msg3 전송을 위해서 자신이 요청한 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예가 적용되는 반송파 또는 서브밴드에서의 UL 자원을 할당 받는다. 반송파별로, 사용 예별로 UE ID가 별도로 관리되는 경우, Msg3 전송을 위한 임시 UE ID 역시 해당 반송파 또는 서브밴드에서 수신할 수 있다. 경쟁 해결이 일어나는 Msg4에서 UE가 C-RNTI를 할당 받을 수 있는데, C-RNTI 역시 사용 예별로 할당될 수 있다.
UE가 Msg1을 전송했음에도 불구하고 RAR을 수신하지 못한 경우, 상기 UE는 PRACH 자원에서 반복적으로 Msg1 전송을 시도할 수 있다. RAR을 수신한 이후에 자신이 원하는 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예에 맞는 반송파로 이동하여 Msg3를 전송하는 UE의 경우, Msg4를 성공적으로 수신하지 못한 UE의 경우, 혹은 경쟁 해결 이후 최종 선택되지 못하여 연결(connection)에 성공하지 못한 UE의 경우 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
1) Alt 1: 처음 PRACH를 전송했던 PRACH 자원에서 RACH Msg1 전송을 재시도할 수 있다.
2) Alt 2: 위에선 언급된 경우들에 대비하여 TRP는 (반송파별로) Msg3 전송을 위해 복수 개의 UL 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, UE가 Msg4를 성공적으로 수신하지 못하거나 혹은 경쟁 해결에서 최종 선택되지 못하여 네트워크와 연결을 수립하지 못한 UE의 경우, Msg3 전송을 위해 할당된 UL 자원을 이용해서 Msg3 전송을 시도할 수 있다.
* 옵션 A.3.2-2
RACH Msg1에서 UE의 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예를 전송하면, 다른 UE들과의 경쟁이 문제될 수 있다. 옵션 A.3.2-1과는 다른, UE의 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예를 고려하는 다른 방법으로 옵션 A.3.2-2는 기존 LTE RACH 과정과 유사하게 UE가 Msg1에서 RACH를 전송하고 TRP가 Msg2에서 RAR을 전송한다. 그리고 Msg3에서 UE가 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예 정보를 TRP에 보고할 수 있다. 복수의 정보가 보고될 수 있으며, Msg4에서 각 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예별 정보가 전송될 수 있다. 즉, Msg2에서 TA 값이 전송되었다 할지라도, 뉴머롤러지에 따라서 TA 값이 추가적으로 전송될 수 있으며, 특정 사용 예가 적용되는 자원 정보/반송파 정보가 전송될 수 있으며, 각 반송파에서 UE에게 별도의 C-RNTI가 Msg4를 통해 할당될 수 있다. 즉, 사용 예별로 혹은 반송파별로 C-RNTI가 할당될 수 있다. 해당 Msg4 정보를 수신한 UE는 자신이 원하는 부반송파 간격, 서비스 타입, 및/또는 사용 예에 따라서, 특정 반송파로 옮겨가서 혹은 리튜닝(retuning)해서 서비스를 받을 수 있다. UE가 반송파를 옮겨가서 서비스를 받아야 하는 경우, 예를 들어, UE가 해당 시스템 대역의 SS를 수신하여 대강(coarse) 동기를 맞췄으나, 상기 UE가 상기 시스템 대역의 일부 반송파 혹은 서브대역으로 이동하는 경우, TRP는 상기 UE가 섬세한(fine) 동기화를 수행하는 데 필요한 RS 정보, 특히, 트랙킹 RS 정보를 추가적으로 알려줄 수 있으며, 상기 UE가 해당 반송파에서 UL 튜닝을 위해서 간략(simple) RACH를 전송할 수 있는 자원을 전용적(dedicate)으로 알려줄 수 있다. UE가 UL 동기화를 맞추기 위해 처음부터 RACH 과정을 실행하면 오버헤드가 너무 크므로, TRP는 간략 RACH용 전용(dedicated) 자원을 상기 UE에게 알려주는 것이다. 이러한 정보는 Msg4에서 전송될 수 있다. 간략 RACH라 함은 UE가 연결(connected) 상태에서 UL 동기를 맞추기 위해서 전송하는 신호를 의미하며, 상기 간략 RACH에 대한 응답(response)으로서 수신하는 RAR에는 TA 명령(command)만 전송될 수 있다. 간략 RACH는 Msg4에서 데이터 전송을 위해 지시된 부반송파 간격과 타이된 RACH 부반송파 간격을 사용하여 전송될 수 있다.
- A.3.3. PRACH 뉴머롤러지
PRACH 시간-주파수에서 UE가 PRACH Msg1을 전송할 때, 시스템의 디폴트 뉴머롤러지가 정의되어 있는 경우, 상기 UE는 상기 디폴트 뉴머롤러지를 이용해서 PRACH Msg1을 전송할 수 있다. 디폴트 뉴머롤러지를 이용하여 PRACH Msg1을 전송한다는 것은 상기 디폴트 뉴머롤러지와 연관되어 있는 RACH Msg1 뉴머롤러지를 이용하여 RACH Msg1을 전송함을 뜻한다. 여기서, 뉴머롤러지는 특별히 부반송파 간격에 의해 대표될 수 있으며, 예를 들어, 15kHz 부반송파 간격(subcarrier spacing, SC)를 디폴트 SC로서 사용하는 대역에서의 RACH Msg1가 1.25kHz SC로 전송될 수 있으며, 30kHz SC를 디폴트 SC로 사용하는 대역에서는 RACH Msg1이 2.5kHz SC로 전송될 수 있다.
NR의 SS(이하, NR-SS)를 위한 전송 대역폭과 디폴트 SC에 따라 특정 파라미터 세트들이 정의될 수 있다. 예를 들어, 다음과 같은 파라미터 세트들이 디폴트 SC 및 NR-SS를 위해 가능한 최대 전송 대역폭과 연관될 수 있다.
> 15kHz 부반송파 간격 및 5MHz보다 크지 않은 NR-SS 전송 대역폭과 연관된 파라미터 세트 #W.
> 30kHz 부반송파 간격 및 10MHz보다 크지 않은 NR-SS 전송 대역폭과 연관된 파라미터 세트 #X.
> 120kHz 부반송파 간격 및 40MHz보다 크지 않은 NR-SS 전송 대역폭과 연관된 파라미터 세트 #Y.
> 240kHz 부반송파 간격 및 80MHz보다 크지 않은 NR-SS 전송 대역폭과 연관된 파라미터 세트 #Z.
* PRACH 시퀀스 길이
LTE 전개(deployment)의 재사용(reuse)/재배치(re-farm)를 고려하면, 넓은 셀 커버리지와 상기 넓은 셀 커버리지 내에서 충분한 수의 프리앰블들을 지원하기 위해, 긴 시퀀스의 PRACH 프리앰블가 사용되는 것이 좋다. 따라서 적어도 6GHz 아래(below)의 주파수 대역에서는 긴 길이의 PRACH 프리앰블이 NR에서 지원되는 것이 좋다.
또한 PRACH 시퀀스의 설계(design) 시에 다음 사항들이 고려되는 것이다.
> 고속(high speed) 요구사항(최대 500km/h)을 위한 높은 도플러 주파수 오프셋.
> FDD 및 TDD 슬롯 구조의 통합 설계.
> 빔 대응성(correspondence)이 gNB에서 유지되지 않는 경우에 PRACH 프리앰블의 빔 스캐닝 동작.
앞서 언급된 바와 같이, 넓은 커버리지 지원을 위해 6GHz 이하에서는 긴 시퀀스의 RACH 프리앰블이 NR에서 지원될 수 있다. 한편, NR 시스템 요구사항에 따라, 지원될 최대 이동(mobile) 속도(speed)는 약 500km/h이므로, 도플러 주파수 오프셋의 견고성(robustness)을 제공하기 위해, 짧은 길이의 PRACH 시퀀스가 도입될 수 있다. 즉, 짧은 시퀀스는 6GHz 이상에서 효용성이 더 크다고 볼 수 있으나, 500km/h의 매우 높은 속도 지원을 위해 6GHz 이하에서도 짧은 시퀀스 지원이 필요하다. 앞서 언급한 바와 같이, 6GHz 이상(above)에서 gNB가 동적(dynamic) TDD 및 빔 스캐닝 동작을 지원하기 위해, NR은 짧은 길이의 PRACH 시퀀스를 지원할 수 있으며, 빔 스캐닝 동작 및/또는 에너지의 축적(accumulation)을 위해 반복이 도입될 수 있다. 예를 들어, 짧은 시퀀스를 사용하는 경우, PRACH 시퀀스는 짧은 시퀀스(들)의 반복을 갖는 것이 바람직하며, 여기서 CP 오버헤드는 반복된 시퀀스들 간에 필요하지 않다. RACH 프리앰블을 위해 대역별로 다수의 시퀀스 길이들이 적어도 6GHz 아래에 대해 사용될 수 있다.
도 11은 부반송파 간격에 따른 도플러 주파수 확산(spread)의 성능(performance) 영향(effect)를 나타낸 것이다. 특히 도 11은 500km/h의 속도에서 시퀀스 길이(즉, 부반송파 간격)에 따른 도플러 주파수 확산의 성능 영향을 평가(evaluate)한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 11에서 CDL-C는 클러스터된 딜레이 라인-C(Clustered Delay Line-C)를 나타낸다.
상기 시뮬레이션 결과에 따르면, RACH 프리앰블의 부반송파 간격은 가장 높은 속도 UE의 보호를 위해 적어도 5kHz보다 커야 한다. 도 11은 5kHz, 7.5kHz 및 15kHz 부반송파 간격을 갖는 PRACH 시퀀스의 성능은 500km/h 속도 하에서 유사하며, PRACH 시퀀스의 부반송파 간격을 선택할 자유가 있을 수 있음을 보여준다. 이들 3 개의 후보 부반송파 간격이 유사한 성능을 제공한다고 가정하면, gNB에서의 동적 TDD 및/또는 빔 스캐닝 동작과 시스템 오버헤드, 그리고 시스템 유연성 및/또는 효율성을 고려하여, RACH 프리앰블 시퀀스를 위한 부반송파 간격이 결정되는 것이 좋다. 5kHz의 PRACH 시퀀스는 빔 스캐닝 동작에서 소비되는 오버헤드와 동적 TDD의 지원에서 비효율적일 수 있다. 5kHz는 3가지 부반송파 간격, 즉, 5kHz, 7.5kHz 및 15kHz 중 가장 작으므로 5kHz 부반송파 간격의 RACH 프리앰블은 시간 축에서 가장 길므로, RACH 전송에 사용되는 시간이 길어지며 gNB 여러 개의 수신 빔을 위해 RACH 자원을 할당해야 하므로 다른 부반송파 간격에 비해 필요한 자원 할당 양이 많아진다. 따라서, PRACH 시퀀스에 대해 7.5kHz 부반송파 간격을 사용하는 것이 고려될 수 있다. 반면, PRACH 시퀀스가 시간 도메인에서 너무 짧으면, 예를 들어, 15kHz의 부반송파 간격이면, 코드의 개수가 부족할 수 있다. 이 점을 고려하여, 7.5kHz 부반송파 간격이 NR-SS의 15kHz 부반송파 간격을 지원하는 주파수 대역에서 RACH 프리앰블의 짧은 시퀀스를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 4GHz 아래의 반송파 주파수의 경우, 7.5kHz가 짧은 RACH 프리앰블 시퀀스를 위한 부반송파 간격으로서 사용될 수 있다. 디폴트 뉴머롤러지는 대표적으로 동기 신호 및 PBCH의 전송에 사용되는 뉴머롤러지를 지칭할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이 디폴트 뉴머롤러지는 참조 뉴머롤러지라고 지칭될 수도 있다. 이러한 디폴트 뉴머롤러지는 주파수 대역별 혹은 주파수 범위별로 정의될 수 있다. 크게는 6GHz를 기준으로 6GHz 아래(below)에서는 15kHz 부반송파 간격(subcarrier spacing, SC), 30kHz SC가 SS/PBCH 전송의 디폴트 SC로서 정의될 수 있으며, 6GHz 위(above)에서는 120kHz SC, 240kHz SC가 SS/PBCH 전송의 디폴트 SC로 정의될 수 있다. 세부적으로 3GHz 이하에서는 15kHz SC가, 3GHz 이상 6GHz 이하에서는 30kHz SC가, 6GHz 이상의 일정 대역 이하에서는 120kHz SC가, 그 이상에서는 240kHz SC가 사용될 수 있다. 따라서 UE는 특정 대역에서의 SS를 검출하기 위해, 해당 대역에서의 SS 전송을 위해 정의된 디폴트 SC를 이용하여 SS 검출을 시도할 수 있다. 상기 UE는 SS/PBCH를 수신하고, RACH 설정 등을 포함하는 최소 SI를 수신할 수 있다. RACH Msg1 전송을 위한 SC 역시 SS/PBCH의 SC와 타이되어 있을 수 있다. 예를 들어, SS/PBCH SC가 15kHz이면 RACH Msg1 SC는 1.25kHz, SS/PBCH SC가 30kHz이면 RACH Msg1 SC는 2.5kHz, SS/PBCH SC가 120kHz이면 RACH Msg1 SC는 10kHz, SS/PBCH SC가 240kHz이면 RACH Msg1 SC는 20kHz인 식으로 설정된다. 다만, gNB가 다중 빔으로 SS/PBCH를 전송하는 경우, gNB의 빔 대응성이 맞지 않거나 고속(high speed) UE를 지원하기 위해서, RACH Msg1 시퀀스, 즉, RACH 프리앰블의 (시간) 심볼 길이를 줄여서 시간 축으로 반복 전송되어야 할 수 있다. 이를 위해 RACH 프리앰블의 부반송파 간격을 넓힘으로써 RACH 프리앰블의 심볼 길이를 줄일 수 있다. 통상적으로 RACH 프리앰블의 부반송파 간격을 넓히면, RACH 프리앰블의 주파수 크기가 부반송파의 크기에 비례적으로 확장된다. 그러나, 무선 자원의 효율성을 위해서 RACH 자원의 크기를 무작정 늘리기는 어려우므로 RACH 자원의 주파수 크기가 한정되어 있다면, RACH 프리앰블의 부반송파 간격이 커질수록 RACH 프리앰블 시퀀스의 길이도 함께 줄어든다. gNB가 RACH Msg1 수신을 위해 빔 스위핑을 하면, UE는 RACH Msg1, 즉, RACH 프리앰블을 같은 주파수 자원을 이용하여 반복 전송할 수 있다. RACH Msg1의 SC가 작으면 1ms의 시간을 점유하는 긴 시퀀스를 반복 전송해야 하므로 오버헤드가 늘어나고 시간에 따라 채널 특성이 달라질 수 있다. 따라서 넓은 SC를 갖는 짧은 (시간) 길이의 RACH 시퀀스가 반복 전송되는 것이 효율적이다. 신호가 오랫동안 전송되어야 에너지가 모여 커버리지가 확장될 것이므로, 긴 시퀀스는 커버리지 확장(extension)을 위해 필요하다. 따라서, 1ms 시간 길이의 서브프레임을 스팬하는 긴 시퀀스의 RACH 프리앰블만을 지원하는 기존의 LTE와 달리, NR에서는 긴 시퀀스를 갖는 프리앰블 이외에 짧은 시퀀스가 반복되는 형태의 RACH Msg1 전송이 지원될 수 있다. 이를 위해 하나의 디폴트 SC별로 복수의 RACH Msg1 뉴머롤러지가 정의된다. 짧은 시퀀스의 RACH 시퀀스 후보로서 앞서 설명한 바와 같이 7.5kHz SC를 갖는 시퀀스가 고려될 수 있다. 결국, 하나의 디폴트 SC마다 복수 개의 PRACH 시퀀스가 매핑될 수 있다. 예를 들어, 하나의 UL 디폴트 SC에 대해 긴 RACH 시퀀스와 짧은 RACH 시퀀스가 정의될 수 있다.
별도의 시그널링이 없는 한 DL 디폴트 뉴머롤러지와 UL 디폴트 뉴머롤러지는 같게 설정될 수 있다. 예를 들어, TRP가 UE에게 RACH 설정 정보를 알려줄 때, RACH 전송을 위한 RACH 자원의 단위는 DL-UL 디폴트 뉴머롤러지를 기준으로 설정된다. 즉, DL 슬롯 길이 및 DL 심볼 길이를 기반으로 UL RACH 자원이 설정된다.
DL 뉴머롤러지와 UL 뉴머롤러지가 다른 경우, 예를 들어, SS/PBCH가 전송되는 뉴머롤러지와 UL RACH 자원 및 PUSCH 스케줄링(적어도 Msg3)의 뉴머롤러지가 다른 경우, 특히, UL 슬롯 길이가 시스템 정보에서 지시되어야 한다. 즉, UL 슬롯 길이, 및 RACH 자원으로 할당되는 슬롯 인덱스들, 그리고 DL 슬롯/인덱스들과의 관계 등이 시스템 정보에서 제공되어야 한다. 상기 시스템 정보를 통해 UE가 RACH 자원의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 그러나 별도의 시그널링이 없다면, UE는 DL 슬롯 길이와 UL 슬롯 길이를 같다고 가정할 수 있다. 아울러 네트워크 역시 UL 슬롯 길이와 DL 슬롯 길이가 같다고 가정하고 RACH 자원 설정 정보를 전송할 수 있다.
다음 표는 15kHz 디폴트 SC을 갖는 대역에서의 NR PRACH SC 및 파라미터들을 예시한 것이다.
Preamble format Subcarrier spacing Bandwidth CP duration Preamble duration Long #1 1.25 kHz 1.08 MHz 103 us 800 us Long #2 690 us 800 us Long #3 203 us 1600 us Long #4 690 us 1600 us Short #1 7.5 kHz 22.2 us N*66.7 us Short #2 66.7 us N*66.7 us Short #3 133.3 us N*66.7 us
디폴트 SC가 15kHz가 아닌 대역에서의 NR PRACH SC는 디폴트 SC 값에 따라서 스케일링된다. CP 및 프리앰블 듀레이션은 RACH 설정에서 제공되어야 하고, RACH Msg1 SC는 RACH Msg1 전송을 위한 RACH 시간/주파수 자원과 타이된다. UE는 반복이 허용되는 RACH 자원에서는 짧은 시퀀스를 이용하여 RACH Msg1을 반복 전송하고, 그렇지 않은 RACH 자원에서는 긴 시퀀스를 이용하여 RACH Msg1을 전송한다.
이상에서는, 6GHz 이하의 대역들이 15kHz를 디폴트 SC로 갖는 주파수 대역(들)과 30kHz를 디폴트 SC로 갖는 주파수 대역(들)로 나누어지고, 6GHz 이상의 대역들이 120kHz를 디폴트 SC로서 지원하는 주파수 대역(들)과 240kHz를 디폴트 SC로서 지원하는 주파수 대역(들)로 나누어지는 것으로 가정하여 본 발명이 주로 설명되었다. 그러나, 6GHz 이하의 모든 대역에서 하나의 디폴트 SC를 지원하는 경우, 예를 들어, 6GHz 이하에서의 디폴트 SC는 15kHz인 경우, RACH 프리앰블을 위한 긴 시퀀스의 SC가 디폴트 SC당 복수 개 정의될 수 있다. 예를 들어, 6GHz 이하에서 사용되는 디폴트 SC에 대해 1.25kHz SC를 갖는 긴 시퀀스와 2.5kHz SC을 갖는 긴 시퀀스가 지원될 수 있다. 디폴트 SC는 시스템의 최소(minimum) 대역폭(bandwidth, BW)와 연관될 수 밖에 없는데, PSS/SSS/PBCH가 전송되는 대역은 최소 BW로 한정될 것이기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 해당 시스템에서 데이터 전송/수신에 사용되는 SC는 서비스 요구사항 등에 따라서 디폴트 SC와는 다를 수 있다. 다시 말해, 디폴트 SC가 15kHz라도, 데이터 서비스에 주로 사용되는 SC가 15kHz인 대역/셀에서는 1.25kHz의 RACH 프리앰블이 사용되고, 데이터 서비스에 주로 사용되는 SC가 30kHz인 대역/셀에서는 2.5kHz의 RACH 프리앰블이 사용될 수 있다. TRP는 긴 시퀀스의 SC가 어떤 값을 가질 것인지를 RACH 설정의 시그널링을 통해 미리 지정해 줄 수 있다. 마찬가지로 짧은 시퀀스 역시 2가지 후보가 있을 수 있으며, 짧은 시퀀스를 위한 SC 역시 RACH 설정의 시그널링을 통해 지정될 수 있다. RACH 프리앰블의 SC을 지시 받은 경우, UE는 해당 셀에서 데이터 서비스에 사용되는 SC를 암묵적으로 알 수 있게 되며, 별도의 시그널링이 없는 한 상기 UE는 해당 RACH SC와 연관된 SC를 Msg3 전송의 SC로서 사용할 수 있다. 예를 들어 1.25kHz 프리앰블 SC(즉, 1.25kHz RACH Msg1 SC)은 15kHz 데이터 SC, 2.5kHz 프리앰블 SC는 30kHz 데이터 SC와 연관될 수 있다. RACH 설정에서 1.25kHz의 SC를 지시 받은 경우, UE는 Msg3 전송 시에 15 kHz SC를 사용하고, RACH 설정에서 2.5kHz의 SC를 지시 받은 경우, UE는 Msg3 전송 시에 30kHz SC를 사용한다. 여기서, 1.25kHz SC와 2.5kHz SC는 프리앰블 SC, 즉, RACH Msg1 전송을 위한 SC의 예시로서 이들과 다른 값이 사용될 수 있다. 다른 SC 값이 프리앰블 SC로 사용되더라도, 상기 다른 SC 프리앰블 값이 데이터의 SC 값과 연관되어 설정된다.
디폴트 SC와 RACH Msg1 SC가 연관 관계가 설정되어 있지 않은 경우, PRACH 전송 뉴머롤러지를 결정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
UE는 PSS/SSS를 검출한 뉴머롤러지를 이용하여 RACH Msg1 및 이후 Msg2, Msg3, 혹은 Msg4를 전송/수신할 수 있다. PRACH 과정 이후 DL 데이터 및 UL 데이터 전송/수신에 사용될 뉴머롤러지가 달라지는 경우, RACH Msg2 혹은 RACH Msg4에서 데이터 전송/수신을 위해 사용되는 뉴머롤러지가 시그널링될 수 있다.
PSS/SSS의 전송과 PBCH의 전송에 사용되는 뉴머롤러지가 서로 다른 경우, 혹은 PSS/SSS와 PBCH가 TDM되는 경우, UE는 PRACH 전송에 사용하는 뉴머롤러지는 PBCH 전송에 사용된 뉴머롤러지를 그대로 따를 수 있다. PBCH가 다른 데이터와 다중화되는 점, 그리고 PRACH 자원 역시 다른 데이터와 다중화되는 점을 고려하여, PRACH 전송에 사용되는 뉴머롤러지는 PBCH의 뉴머롤러지를 따를 수 있다.
이후 Msg1에 대한 응답으로서의 PRACH 응답(즉, Msg2)는 UE가 PRACH Msg1을 전송할 때 사용한 뉴머롤러지를 기반으로 전송될 수 있으며, 상기 UE는 상기 UE가 사용하고자 하는 하나 이상의 뉴머롤러지, 사용 예 등에 대한 정보를 Msg1에 포함시켜 전송할 수 있다. 그리고 상기 PRACH Msg1에 대한 RAR을 전송할 때, eNB는 Msg3 및 Msg4의 전송에 사용할 뉴머롤러지를 지정하여 전송할 수 있다. 혹은 데이터 전송/수신을 위해 사용될 뉴머롤러지를 RAR에서 지시해 줄 수 있다. 별도의 뉴머롤러지에 대한 정보가 전송되지 않는 경우, UE는 자신이 PRACH Msg1에 사용한 뉴머롤러지와 연관된 뉴머롤러지를 사용하여 이후 메시지 및 DL/UL 신호를 전송/수신할 수 있다.
RACH 뉴머롤러지에 대한 몇 가지 옵션이 있을 수 있다. 첫 번째 옵션은 SS 블록 뉴머롤러지를 따르는 것이다. SS 블록 뉴머롤러지에 기초하여, PSS/SSS 뉴머롤러지 및/또는 PBCH 뉴머롤러지와의 미리 정의된 암묵적 매핑이 있을 수 있다. 즉, PRACH 뉴머롤러지에 대한 명시적인 신호 없이 UE는 검출된 PSS/SSS 및/또는 PBCH 뉴머롤러지에 근거하여 암묵적으로 PRACH 뉴머롤러지를 결정할 수 있다. PRACH 설정이 DL 제어 영역에서 공통 탐색 공간(common search space)을 이용하는 LTE 시스템과 유사하게 공유(shared) 데이터 채널의 형태로 제공되는 경우, UE는 데이터/제어에 대한 뉴머롤러지에 관한 어떠한 정보도 가지지 않기 때문에 이 옵션이 적절할 것이다. 이 옵션을 사용하면 적어도 RACH Msg1 및 RACH Msg2는 동일한 뉴머롤러지를 공유하거나 PSS/SSS 및/또는 PBCH의 뉴머롤러지에 타이될 수 있다. 다른 옵션은 필수 시스템 정보로 RACH 뉴머롤러지를 시그널링하는 것이다. PRACH 설정은 PRACH 및 RAR에 대한 뉴머롤러지를 제공한다. 기본적으로, Msg3의 뉴머롤러지는 Msg1의 뉴머롤러지를 따르며, Msg4의 뉴머롤러지는 Msg3 및 Msg4에 대한 뉴머롤러지를 RAR이 지시하지 않는 한 Msg2의 뉴머롤러지를 따를 수 있다. Msg4는 나중(later) DL/UL 데이터/제어 채널을 위한 뉴머롤러지를 지시할 수 있다.
RACH 과정, 즉, PRACH 과정을 완료(complete)하면 UE는 DL/UL 시간/주파수 동기화, 셀 ID, 셀 관련 UE ID 및 다른 시스템 정보를 획득하여, DL 데이터를 수신하고 UL 데이터를 전송할 준비를 갖게 된다. 따라서, RACH 과정, 즉, PRACH 과정을 완료(complete)하면 UE는 RRC_연결(connected) 상태가 되어 초기 접속 과정을 종료 할 수 있다.
B. 최소(minimum) 시스템 정보 전달(delivery)
이하에서는 시스템 정보가 어떻게 전달(delivery)되는지에 대한 세부 사항이 논의된다. PBCH는 최소 시스템 정보의 일부를 전달한다. 남은 최소 시스템 정보는 PDSCH를 통해 전송되며, PBCH는 UE가 시스템 정보를 검색(retrieve)하도록 하기 위해 나머지 최소 시스템 정보의 설정 정보를 제공할 수 있다.
<B.1. 남은(remaining) 최소 SI를 위한 설정(configuration) 정보의 시그널링 >
RMSI에 대한 설정 정보를 제공하는 방법이 있을 수 있다. 예를 들어 PBCH는 제어 채널 탐색 공간 또는 RMSI에 대한 스케줄링 할당을 제공할 수 있다. PBCH가 mmWave에서 빔 특정적 특성을 갖는 공통 탐색 공간 (common search space, CSS) 같은 제어 채널 탐색 공간을 제공하면 UE는 제어 채널을 탐색하여 최소 SI를 수신한다. 이 방법은 제어 채널 탐색 공간을 소모할 수 있지만, 자원 할당, MCS 등의 관점에서 NR 시스템에 더 많은 유연성을 제공한다. 또는, 특정 탐색 공간은 필요하지 않을 수 있지만, 탐색 공간이 SS 블록 전송 대역폭 내에 한정(confine)될 수 있다. 시스템 정보를 수신하기 위해, NR은 제어 채널들을 위한 비-UE 전용(dedicated) 탐색 공간을 설정할 수 있으며, 이는 SS 블록 특정적 또는 UE 그룹 특정적일 수 있다. 이 탐색 공간 세트는 통신 표준에 의해 미리 정의될 수 있고 NR-PBCH는 RMSI를 위한 탐색 공간의 특정 세트(들)을 시그널링할 수 있다. 다른 방법은 PBCH가 RMSI를 위해 자원 할당, 적용되는 MCS 등을 포함한 스케줄링 할당을 제공하는 것이다. PBCH의 컨텐츠가 빈번하게 변하지 않는다는 것을 고려하면, RMSI을 위한 자원은 고정(fixed) MCS로 시스템에서 준-정적(semi-static)으로 예약(reserve)될 수 있다. PBCH 내 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 설정 정보의 일부가 통신 규격에 특정(specify)될 수도 있으며, UE는 PBCH 내 시그널링과 상기 통신 규격의 조합(combination)에 의해 정확한 설정 정보를 도출(derive)할 수 있다.
최소 SI 수신을 위해 통신 규격에 특정될 수 있는 상기 정보는 뉴머롤러지들, 후보 MCS 세트들, 제어 탐색 공간 후보, 및/또는 서브밴드 후보 후보를 포함한다.
<B.2. 남은 최소 SI를 위한 설정 정보의 컨텐츠>
RMSI를 위한 설정 정보의 시그널링 옵션들에 따라, 상기 RMSI에 관한 설정 정보의 컨텐츠는 다음과 같을 수 있다.
* 옵션 B.2-1) PBCH가 제어 채널 탐색 공간에 관한 정보를 제공한다.
PBCH는 RMSI의 스케줄링을 위한 PDCCH(이하, RMSI PDCCH)가 전송되는 제어 채널 탐색 공간에 관한 정보, 예를 들어, RMSI PDCCH가 있을 수 있는 주파수 자원에 관한 정보를 나를 수 있다. PBCH는 상기 제어 채널 탐색 공간이 공통 탐색 공간 혹은 빔-특정적 공간일 수 있다는 정보 및/또는 뉴머롤러지 정보를 나를 수 있다. 상기 뉴머롤러지 정보로는, 예를 들어, 상기 제어 채널의 부반송파 간격, 가능하게는(possibly) 상기 RMSI를 나르는 PDSCH를 위한 부반송파 간격(이 정보는 PBCH가 아닌 제어 채널(혹은 DCI) 내에서 시그널링될 수도 있음), 시간 도메인에서 UE가 제어 채널(혹은 DCI)를 블라인드하게 검출해야 하는 시간 간격(interval)인 슬롯 혹은 미니-슬롯, 및/또는 최소 SI가 전송될 수 있는 타이밍 정보가 있다. 상기 타이밍 정보로는, 예를 들어, 최소 SI 주기(periodicity), 상기 PBCH의 검출로부터 타이밍 오프셋, 및/또는 최소 SI가 전송될 수 있는 타이밍 윈도우가 있다. 상기 제어 채널(혹은 DCI)가 나르는 정보로는, 예를 들어, 시간-주파수 자원 할당 정보 및/또는 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS)가 있다.
* 옵션 B.2-2) PBCH가 스케줄링 할당 정보를 제공한다.
상기 스케줄링 할당 정보는 시간-주파수 자원 할당 정보, MCS, 및/또는 최소 SI의 뉴머롤러지 정보를 포함한다. 최소 SI의 뉴머롤러지 정보로는, 예를 들어, 최소 SI를 나르는 PDSCH의 부반송파 간격, 시간 도메인 내 슬롯 혹은 미니-슬롯 길이, 최소 SI를 나르는 상기 PDSCH에 의해 점유(occupy)된 심볼의 개수, 및/또는 최소 SI가 전송될 수 있는 타이밍 정보가 있다. 상기 타이밍 정보로는, 예를 들어, 최소 SI 주기(periodicity), 상기 PBCH의 검출로부터 타이밍 오프셋, 및/또는 최소 SI가 전송될 수 있는 타이밍 윈도우가 있다.
RMSI는 PDSCH를 통해 제공되므로, RMSI의 뉴머롤러지, 특히 부반송파 간격은 PDSCH의 부반송파 간격과 동일해야 한다. PBCH의 오버헤드를 줄이기 위해 PDCCH/PDSCH/PUSCH/PUCCH에 대한 디폴트 뉴머롤러지들이 정의될 수 있다. PDCCH/PDSCH/PUSCH/PUCCH에 대한 디폴트 뉴머롤러지들은 PBCH와 같은 브로드캐스트 채널을 통해 제공될 수도 있고 혹은 통신 표준에서 주파수 범위별로 미리 정의될 수도 있다. RMSI를 위한 부반송파 간격은 PDCCH/PDSCH를 위한 디폴트 뉴머롤러지를 따를 수 있다.
도 12는 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22) 등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13, 23)을 제어하도록 구성된(configured) 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.
프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(400a, 400b)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K 개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 N t 개(N t 는 1 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 N r 개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될(configured) 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더는 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, UE 는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, eNB는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다. 이하, UE에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 UE 프로세서, UE RF 유닛 및 UE 메모리라 각각 칭하고, eNB에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 eNB 프로세서, eNB RF 유닛 및 eNB 메모리라 각각 칭한다.
eNB 프로세서와 UE 프로세서는 본 발명의 제안에 따라 초기 접속 과정을 수행할 수 있다. eNB 프로세서는 본 발명의 제안에 따라 PSS, SSS, 및 PBCH를 전송하도록 eNB RF 유닛을 제어할 수 잇다. UE 프로세서는 UE RF 유닛을 제어하여 본 발명의 제안에 따라 PSS, SSS, 및 PBCH를 검출하고, 셀과의 DL 시간/주파수 동기를 획득할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 셀과의 UL 동기화를 위해 본 발명의 제안에 따라 RACH 과정을 수행할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 본 발명의 제안에 따라 RACH Msg1을 전송하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 RACH Msg1을 수신하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어하고, 본 발명의 제안에 따라 RACH Msg2를 전송하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 RACH Msg2를 수신하도록 상기 UE RF 유닛을 제어하고, 본 발명의 제안에 따라 RACH Msg3를 전송하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 eNB 프로세서는 상기 RACH Msg3를 수신하도록 상기 eNB RF 유닛을 제어하고, 본 발명의 제안에 따라 RACH Msg4를 전송하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다.
eNB 프로세서는 본 발명의 제안에 따라 필수 SI를 전송하도록 eNB RF 유닛을 제어할 수 있다. UE 프로세서는 본 발명의 제안에 따라 필수 SI를 수신하도록 UE RF 유닛을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국 또는 사용자기기, 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.
'기타' 카테고리의 다른 글
| 중고거래 사기 (중고나라, 번개장터) 주의 (0) | 2020.04.14 |
|---|---|
| 꿈과 소망으로 아름다운 하루 (0) | 2020.01.20 |
| X JAPAN - Endless Rain 가사 (0) | 2018.11.14 |