KR101655788B1 - 무선 통신 시스템에서 단말기 피드백 기반의 제어 채널 관리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDM 방식의 무선 통신 시스템에서 단말 피드백 기반의 제어 채널 검색 영역 구성 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제어 채널을 주파수 자원을 선택적으로 스케줄링하여 전송하고자 하는 경우 또는 제어 채널의 주파수 분할 전송이 필요한 경우, 기존의 피드백 없는 제어 채널 전송 방법 대비 적은 주파수/시간 자원을 이용하여 전송이 가능하고 주파수 선택적 스케줄링하여 전송되는 데이터 채널과의 다중화가 가능하다. 또한 본 발명에 따르면, 릴레이 전송을 위한 제어 채널에도 적용이 가능하며 주파수 자원간의 전송 전력이 서로 상이하도록 구성되는 셀간 간섭 조정을 위한 제어 채널의 스케줄링에 적용이 가능하다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말기 피드백 기반의 제어 채널 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING CONTROL CHANNEL BASED ON USER EQUIPMENT FEEDBACK IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 다중 캐리어를 사용하는 직교 주파수 분할 다중 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM") 통신 시스템에서 제어 채널 관리 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 OFDM 시스템에서 단말기의 피드백을 기반으로 제어 채널의 검색 영역을 구성하고, 그를 통해 제어 채널을 검색하는 방법 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 또한 통신 기술이 발전함에 따라 이동통신 시스템은 음성 서비스뿐만 아니라 고속의 데이터 서비스까지 제공할 수 있다. 그러나 음성 및 데이터 서비스를 사용하는 사용자 단말기가 늘어감에 따라 자원의 부족 현상이 발생되고, 고속의 서비스를 요구하는 사용자들이 늘어감으로써, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)의 LTE(Long Term Evolution)가 있다. LTE는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이며, 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 제안되고 있다.

LTE 시스템을 비롯한 일반적인 통신 시스템에서 기지국은 단말기가 커버리지 영역에서 에러 없이 수신이 가능하도록 제어 채널을 구성해서 전송한다. 이를 위해서 기지국은 단말기의 채널 상태에 무관하게 수신이 가능하도록 제어 채널을 구성하게 된다. 그리고 기지국은 제어 채널을 주파수 분산(distribution)을 통해 전송한다. 이때 기지국은 기지국과 단말기 간에 정해진 규칙에 따라 제어 채널을 송수신을 하게 된다. 그러기 위해 기지국은 기정해진 규약에 의거하여 여러 단말기로 전송되는 제어 채널을 구성하고, 단말기는 제어 채널의 영역에서 자신에게 해당하는 제어 채널을 복조한다. 현재 LTE 시스템에서 단말기에서의 제어 채널 복조를 위해 검색 영역(search space)이 구성된다. 그리고 단말기는 구성된 검색 영역에서 여러 제어 채널 중 자신의 제어 채널을 검색한다.

다중 캐리어를 이용하여 데이터를 송수신하는 LTE-A(Long Term Evolution Advanced) 시스템은 기존 LTE 시스템에 비해서 제어 채널 영역이 부족하고, 제어 채널의 간섭이 매우 커진다. 이는 LTE-A 시스템에서 서로 다른 캐리어를 통해 데이터 채널을 수신하는 단말기의 제어 채널이 하나의 캐리어에서 전송될 수 있기 때문이다. 따라서 LTE-A 시스템에서 제어 채널이 부족한 현상이 발생하고, Hotzone cell, relay, femto 셀과 같은 작은 셀의 증가로 간섭이 매우 커지게 된다. 이에 LTE-A 시스템에서는 송신 전력의 제어가 가능한 데이터 채널 영역에 제어 채널을 전송하는 연구가 필요하다.

본 발명인 LTE-A 시스템에서 제어 채널 제어 방법 및 이를 위한 장치는 주파수 선택적 전송을 위한 제어 채널 검색 영역을 단말기의 서브밴드 CQI 피드백을 이용하여 구성하여 제어 채널 자원 양을 줄이고 부족한 제어 채널 영역을 증대하며 간섭 조절이 가능한 데이터 채널과의 다중화를 가능하게 하여 제어 채널 수신 성능을 높이는 것을 목적으로 한다.

그리고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제어 채널 전송 방법은 제어 채널을 전송하기 위해 단말기별 서브밴드 채널 품질 정보를 수신하는 과정과, 단말기별 고유 ID, 서브프레임 숫자, 제어 채널 요소 양 및 상기 피드백된 채널 품질 정보를 이용하여 적어도 두 개의 검색 영역을 구성하는 과정과, 상기 구성된 적어도 두 개의 검색 영역을 통해 단말기별로 제어 채널을 전송하는 과정을 포함한다.

그리고 본 발명의제어 채널 전송 방법에서 상기 적어도 두 개의 검색 영역을 구성하는 과정은 상기 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 구성하는 과정과, 상기 단말기별 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양 및 상기 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하는 과정임을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제어 채널 수신 방법은 제어 채널을 수신하기 위해 서브밴드 채널 품질 정보 전송 여부를 판단하는 과정과, 상기 채널 품질 정보 전송 여부에 따라 검색 영역에서 수신되는 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정을 포함한다.

다음으로 본 발명의 제어 채널 수신 방법에서 상기 블라인드 복조하는 과정은 상기 채널 품질 정보가 전송되지 않았으면, 분산 전송을 위해 구성된 분산 주파수 검색 영역에서 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정과, 상기 채널 품질 정보가 전송되었으면, 상기 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하고, 상기 구성된 선택적 주파수 검색 영역에서 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정임을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 제어 채널 전송 장치는 단말기 고유 ID, 서브프레임 숫자, 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 구성하는 제1 검색 영역 발생기와, 상기 단말기 고유 ID, 서브프레임 숫자, 제어 채널 요소 양 및 단말기로부터 전송된 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하는 제2 검색 영역 발생기와, 채널 품질 정보 전송 여부에 따라 단말기별로 제어 채널이 전송될 검색 영역을 결정하여, 제어 채널을 전송하는 제어부로 구성된다.

또한 본 발명의 제어 채널 전송 장치는 분산 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널 또는 선택적 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널을 구성하는 PDCCH 애그리게이터(aggregator)와, 상기 구성된 제어 채널 중 상기 분산 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널을 다중화하는 인터리버와, 상기 제어 채널을 물리 리소스 블록(PRB; Physical Resource Block) 자원에 매핑하는 RE(Resource Element) 맵퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 제어 채널 전송 장치에서 상기 RE 맵퍼는 상기 분산 주파수 검색 영역을 통해 전송될 제어 채널은 제어 채널 전송에 할당된 물리 리소스 블록 자원에 매핑하고, 상기 선택적 주파수 검색 영역을 통해 전송될 제어 채널은 특정 물리 리소스 블록 자원에 매핑하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 제어 채널 수신 장치는 고유 ID, 서브프레임 숫자, 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 결정하는 제1 검색 영역 발생기와, 고유 ID, 서브프레임 숫자, 제어 채널 요소 양 및 기지국으로 전송한 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 결정하는 제2 검색 영역 발생기와, 제어 채널이 수신시, 상기 채널 품질 정보 전송 여부에 따라 상기 복조 주파수 검색 영역 또는 선택적 주파수 검색 영역에서 수신되는 상기 제어 채널을 처리하는 디인터리버를 포함한다.

그리고 본 발명의 제어 채널 수신 장치에서 상기 디인터리버는 상기 채널 품질 정보를 전송하면, 상기 수신된 제어 채널을 처리하지 않고, 상기 채널 품질 정보를 전송하지 않으면, 상기 수신된 제어 채널을 디인터리버하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제어 채널 전송 장치는 상기 디인터리버를 통해 처리된 제어 채널을 블라인드 복조하는 블라인드 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, OFDM 시스템에서 추가적인 채널 없이 기존의 사용 중인 서브밴드 CQI 피드백만을 이용하여 주파수 선택적 검색 영역 구성이 가능하다. 따라서 제어 채널 영역이 부족한 LTE-A 시스템에서 추가적인 제어 채널 영역을 확보하여 제어 채널 부족을 해결할 수 있다. 그리고 LTE-A 시스템에서 기지국은 단말기의 선호 주파수 자원을 통해 제어 채널을 전송함으로, 제어 채널 전송에 필요한 자원 양이 감소할 수 있다. 또한 주파수 자원 간의 송신 전력이 다른 셀 간 간섭 조절에 이용되는 데이터 채널과 다중화가 용의하며, 이를 통해 제어 채널의 간섭이 감소될 수 있다. 또한 제어 채널이 데이터 채널과 다중화해야하는 단말기, 릴레이 시스템과 함께 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하향 링크 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어 채널 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 채널 검색 영역을 구성하는 장치를 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크에 포함된 제어 채널 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 채널의 검색 영역을 구성하는 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임의 검색 영역을 통해 제어 채널을 송수신하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서브프레임에서 단말기별 검색 영역 구성 방법을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국과 단말 사이의 시간 관계를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 송신 과정을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 수신 과정을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 블록 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 본 명세서에서는 LTE 시스템과 LTE-Advanced 시스템을 예로 들어 기술되었지만, 본 발명은 기지국 스케줄링이 적용되는 여타의 무선 통신 시스템에 별다른 가감 없이 적용 가능하다.

그리고 이하에서, LTE-A 전용으로 사용되는 채널과 자원을 E(extension)-채널 또는 E-자원으로 표기하기로 한다. 또한 주파수를 분산하여 제어 채널을 전송하기 위한 검색 영역인 분산 주파수 검색 영역을 이용하는 방법을 type I 방식, 제안하는 선택된 주파수를 통해 체어 채널을 전송하기 위한 검색 영역인 선택적 주파수 검색 영역을 편의상 이하 type II 방식이라 표기하기로 한다.

직교 주파수 분할(OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식은 다중 반송파 즉, 멀티-캐리어(Multi-carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식이다. 좀 더 상세히 설명하면, OFDM 전송 방식은 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬화하고, 이들 각각을 상호 직교 관계를 갖는 다수의 멀티 캐리어들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(Sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티 캐리어 변조(Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

이와 같은 멀티 캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오에 처음 적용되었다. 그리고 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들 간의 직교 변조의 구현이 난해한 문제였기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 발표한 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용한 OFDM 방식을 사용하는 변복조 방식을 통해 OFDM 방식의 기술 개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)에 순환 전치(Cyclic Prefix, CP) 심볼을 삽입하는 방식이 알려지면서 OFDM 방식에서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향이 더욱 감소되었다.

이러한 기술적 발전에 힘입어 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting, DAB)과 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcasting, DVB), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN) 그리고 무선 비동기 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode, WATM) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되고 있다. 다시 말해 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)과 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.

OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(Frequency Division Multiplexing, FDM) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 톤 간의 직교성(orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가진다. 또한 OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송 시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다.

OFDM 방식의 또 다른 장점은 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이다. 또한 OFDM 방식은 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 및 다중경로 페이딩에 강하며, 보호구간을 이용하여 심벌 간 간섭(Inter Symbol Interference, ISI) 영향을 줄일 수 있다. 그리고 OFDM 방식은 하드웨어적으로 등화기(equalizer) 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세다.

무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 이때 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(AWGN: additive white Gaussian noise) 이외에도 페이딩(fading) 현상으로 인하여 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 음영(shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(Doppler) 효과, 타 사용자 및 다중 경로(multi-path) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 채널 환경의 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다.

OFDM 방식에서 변조 신호는 시간과 주파수로 구성된 2차원 자원(resource)에 위치한다. 시간 축 상의 자원은 서로 다른 OFDM 심볼로 구별되며 이들은 서로 직교한다. 그리고 주파수 축 상의 자원은 서로 다른 톤(tone)으로 구별되며 이들 또한 서로 직교한다. 즉 OFDM 방식에서는 시간 축 상에서 특정 OFDM 심볼을, 주파수축 상에서 특정 톤을 지정하면 하나의 최소 단위 자원을 가리킬 수 있는데, 이를 자원 요소(Resource Element, RE)라고 칭한다. 서로 다른 RE는 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)을 거치더라도 서로 직교하는 특성을 가지고 있다. 따라서 서로 다른 RE로 전송된 신호는 상호 간섭을 일으키지 않고 수신 측으로 수신될 수 있다.

물리 채널은 하나 또는 그 이상의 부호화된 비트 열을 변조한 변조 심볼을 전송하는 물리 계층의 채널이다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 시스템에서 송신하는 정보열의 용도나 수신기에 따라 복수의 물리 채널이 구성되어 전송된다. 그리고 하나의 물리 채널이 어떤 RE에 배치하여 전송될 것인지를 송신기와 수신기 간에 미리 규칙으로 설정하는데, 그 규칙을 사상(寫像) 또는 매핑(mapping)이라고 한다.

LTE 시스템은 상기 기술된 OFDM 시스템이 하향 링크에 적용된 대표적인 시스템이며, 상향 링크에서는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)가 적용되는 시스템이다. 또한 LTE-A 시스템은 LTE 시스템이 다중 밴드로 확장 구성되는 시스템이며, 릴레이가 적용된다.

도 1은 본 발명에 따른 하향 링크 프레임 구조를 도시한 도면이다. 여기서 하향 링크 프레임 구조는 LTE-A 시스템에서도 호환성을 위해 지원된다.

도 1을 참조하면, 전체 LTE 전송 대역폭(101)은 다수 개의 자원 블록(Resource Block, 이하 "RB")(103)으로 이루어진다. 각 RB(103)는 주파수 축으로 배열된 12개의 톤과 시간 축으로 배열된 14개의 OFDM 심볼 혹은 12개의 OFDM 심볼로 구성되어 있으며, 서브프레임(subframe, 105)이라고 하는 자원 할당의 기본 단위가 된다. 그리고 하나의 서브프레임(105)은 1ms의 길이를 가지며 두 개의 슬롯(107)으로 구성된다.

기준 신호(Reference Signal, 이하 "RS")(121)는 채널 추정을 위해 단말기로 전송되는 신호로, 기지국과 단말기 간에 약속된 신호로 전송되며, 각각 안테나 포트로부터 송신되는 신호를 의미한다. 그리고 안테나 포트 수가 1 이상인 경우 다중 안테나 (Multi-antenna)를 사용하는 것을 의미한다. 여기서 주파수 축 상에서 RS(121)가 배치되는 RB(103)의 절대적 위치는 셀 별로 다르게 설정되지만, RS(121)간의 상대적인 간격은 일정하게 유지된다. 즉 동일한 안테나 포트의 RS(121)는 6개의 RB(103) 간격을 유지한다. 여기서 RS(121)의 절대적 위치가 셀 별로 다르게 설정되는 이유는 RS(121)의 셀 간 충돌을 피하기 위함이다. RS(121)의 개수는 안테나 포트 마다 차이가 있는데 안테나 포트 0과 1의 경우 하나의 RB(103)와 서브프레임(105)에서 총 8개의RS(121)가 존재하지만 안테나 포트 2와 3의 경우 하나의 RB(103)와 서브프레임(105)에서 총 4개의 RS(121)가 존재한다. 따라서 안테나 4개를 사용하는 경우 안테나 포트 2와 3을 이용한 채널 추정의 정확도는 안테나 포트 0과 1을 사용하는 경우에 비해 정확하지 않다.

제어 채널(control channel) 신호는 시간 축 상에서 서브프레임(105)의 선두에 위치한다. 도 1에서 참조 번호 111은 제어 채널 신호가 위치할 수 있는 영역을 도시한 것이다. 제어 채널 신호는 서브프레임(105)의 선두에 위치한 L개의 OFDM 심볼에 걸쳐 전송될 수 있다. 여기서 L은 1,2 또는 3의 값을 가질 수 있다. L인 3인 경우를 가정하여 제어 채널이 전송되는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. L이 3이면, 제어 채널의 양이 적어서 하나의 OFDM 심볼로 제어 채널 신호의 전송이 충분한 경우에 선두의 1 OFDM 심볼만이 제어 채널 신호 전송에 사용되고(L=1), 나머지 13개의 OFDM 심볼은 데이터 채널 신호 전송에 사용된다. 이때 L의 값은 제어 채널 수신 동작에서 할당 제어 채널 자원의 디맵핑을 위한 기본 정보로 사용되며, 이를 수신하지 못하는 경우 제어 채널을 복구할 수 없게 된다.

제어 채널 신호를 서브프레임(105)의 선두에 위치시키는 이유는 단말기가 우선 제어 채널 신호를 수신하여 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호의 전송 여부를 확인하여, 데이터 채널 수신 동작을 수행할 것인가를 판단하기 위함이다. 따라서 자신에게 전송되는 데이터 채널 신호가 없다면, 단말기는 데이터 채널 신호를 수신할 필요가 없다. 그리고 이러한 방법을 통해 단말기는 데이터 채널 신호 수신 동작에서 소모되는 전력을 아낄 수 있다. 또한 선두에 위치한 제어 채널이 데이터 채널에 비해 빠르게 수신됨으로, 스케줄링 릴레이가 줄어든다.

LTE 시스템에서 정의하는 하향 링크 제어 채널로PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel), PDCCH(Packet Data Control Channel) 등이 있으며, 도 1의 참조번호 111 영역에서 4개의 RE로 구성된 REG(Resource element group) 단위(123)로 전송된다.

PCFICH는 CCFI(Control Channel Format Indicator) 정보를 전송하기 위한 물리 채널이다. CCFI란 서브프레임(105)에서 제어 채널이 차지하는 심볼 수 L을 알려주기 위해 2 비트로 구성된 정보이다. 단말기는 우선적으로 CCFI를 수신하여야 제어 채널에 할당된 심볼 수를 알고 수신할 수 있다. 따라서 PCFICH는 고정적으로 단말기에 하향 링크 자원이 할당된 경우를 제외하고, 모든 단말기가 서브프레임(105)에서 최초로 수신해야 하는 채널이다. 또한 단말기는 PCFICH를 수신하기 전에는 L을 알 수 없다. 따라서 PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되어야만 한다. 그래서 PCFICH 채널은 16개의 부반송파에 4 등분 되어 전 대역에 걸쳐 전송된다.

PHICH는 하향 링크 ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 물리채널이다. PHICH를 수신하는 단말기는 상향 링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기이다. 따라서 PHICH의 개수는 상향 링크에서 데이터 송신을 진행 중인 단말기의 수에 비례한다. PHICH는 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되거나(LPHICH=1), 세 OFDM 심볼에 걸쳐서 전송된다(LPHICH=3). 모든 단말기는 셀에 최초 접속 시, PBCH(Primary broadcast channel)를 통해 PHICH의 구성 정보(사용되는 채널의 양, LPHICH)를 알 수 있다. PHICH도 PCFICH와 동일하게 셀 마다 지정된 위치에서 전송된다. 그래서 단말기는 다른 제어 채널 정보와 무관하게 단말기가 셀에 연결될 때, 얻는 PBCH 정보를 통해 PHICH 제어 채널을 수신할 수 있다.

PDCCH는 데이터 채널 할당 정보 혹은 전력제어 정보 등을 송신하는 물리 채널이다. PDCCH는 수신하는 단말기의 채널 상태에 따라서 채널 부호화율이 다르게 설정된다. PDCCH는 변조 방식으로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 고정적으로 사용하기 때문에 채널 부호화율을 변경하려면 하나의 PDCCH가 사용하는 자원의 양을 변경해야 한다. 그래서 채널 상태가 양호한 단말기에 높은 채널 부호화율이 적용되어, 사용하는 자원의 양이 줄어들 수 있다. 반면에 채널 상태가 나쁜 단말기에 할당되는 자원의 양이 늘더라도, 높은 채널 부호화율을 적용시켜 PDCCH 수신이 가능하도록 한다. 개별 PDCCH가 소모하는 자원의 양은 제어 채널 요소(Control Channel Element, 이하 "CCE")라는 단위로 결정된다. 그리고 CCE는 다수 개의 REG(resource element group)(113)로 구성된다. 그리고 PDCCH의 REG는 참조번호 113과 같이 전체 PDCCH 영역에 분산된다. 다시 말해 REG는 다이버시티 보장을 위해 인터리버를 거친 후에 제어 채널 자원에 배치된다. 여기서 제어 채널을 분산(다이버시티) 전송을 하는 것은 셀 안의 모든 단말기의 채널 정보를 알 수 없기 때문에 부호화률을 높여서 전 대역에 걸쳐 전송하여 단말기의 수신 성능을 보장하기 위함이다.

PHICH는 여러 ACK/NACK 신호를 다중화 하기 위해 코드 다중화(Code Domain Multiplexing, CDM) 기법을 적용한다. 하나의 REG에는 8개의 PHICH 신호가 4개씩 실수부과 허수부에 각각 코드 다중화 되고, 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서 NPHICH 개수만큼 반복되어 주파수 축 상에서 최대한 떨어지도록 배치되어 전송된다. 따라서 NPHICH 개의 REG가 사용되면, 8개 혹은 그 이하의 PHICH 신호가 구성될 수 있다. 그리고 8개를 초과하는 PHICH 신호를 구성하기 위해서는 또 다른 NPHICH 개의 REG가 사용되어야 한다.

PCFICH와 PHICH의 자원량과 할당이 정해진 후에는 스케줄러가 L값을 정한다. 그리고 이 값에 근거하여 물리 제어 채널은 할당된 제어채널의 REG에 매핑되고, 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 인터리빙(interleaving)이 수행된다. 인터리빙은 제어 채널의 REG 단위로, L에 의하여 정해진 서브프레임의 총 REG에 대해 수행된다. 제어 채널의 인터리버 출력은 셀 간에 동일한 인터리버를 사용하기 때문에 발생하는 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 방지할 수 있으며, 동시에 하나 혹은 다수개의 심볼에 걸쳐 할당된 제어채널의 REG들이 주파수 축에서 멀리 떨어져 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 한다. 또한 제어 채널의 인터리버 출력은 동일한 채널을 구성하는 REG가 각 채널 별로 심볼 간에 균등하게 분배될 수 있도록 보장한다.

최근에는 LTE 시스템이 진화된 LTE-A(LTE Advanced) 시스템의 개발 연구가 진행되고 있다. LTE-A시스템에서는 셀 내의 높은 용량 증대를 위해 핫존(hot zone) 셀, 팸토(femto) 셀, 릴레이 셀을 이용한 연구가 진행되고 있으며 이를 위해서 주파수 선택적 제어 채널 전송 연구가 진행되고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 제어 채널 구조를 도시한 도면이다.

PDCCH 할당의 기본 단위는 CCE(control channel element)(201)이고, 자원 배치의 기본 단위는 REG(203)이다. REG(203)는 시간 축에서 동일 심볼, 주파수 축에서 RS를 제외한 연속된 4개의 RE로 구성된다. REG(203)는 자원을 할당하는 단위와 각 제어 채널을 다중화하는 다중화 단위로 사용된다. 제어 채널이 전송되는 자원은 CCE를 구성하며, 스케줄링 되는 단말기의 제어 채널에 맵핑된다. 각 단말기는 전체 CCE(201) 영역에서 고유의 할당 영역(205, 207, 209)을 가지는데 이를 검색 영역(search space)라고 한다. 검색 영역은 각 단말기의 고유 ID와 전체 CCE 자원의 양, 현재 스케줄링되는 서브프레임 번호를 통해 각 단말기마다 구성된다. 이때 각 단말기의 검색 영역(205, 207, 209)은 되도록이면 중복되거나 겹치지 않고 서브프레임마다 다른 영역을 지시할 수 있는 랜덤 수 발생기를 이용하여 구성된다. 좀 더 상세히 설명하면, 단말기가 일단 하나의 셀에 연결되면, 그 셀을 관리하는 기지국은 연결된 단말기에 고유의 ID를 할당한다. 고유의 ID를 수신한 단말기는 바로 기지국이 재생하는 검색 영역과 동일한 영역을 재생할 수 있다. 이렇게 재생된 검색 영역은 각 단말기에 따라 다르게 구성되며, 매 서브프레임마다 변경된다.

예를 들어, 참조 번호 205는 사용자 단말기 1에 할당된 검색 영역, 참조 번호 207는 사용자 단말기 3에 할당된 검색 영역, 참조 번호 209는 사용자 단말기 2에 할당된 검색 영역이다. 참조 번호 205의 검색 영역과 참조 번호 207의 검색 영역과 같이 사용자 단말기 1과 3의 검색 영역이 서로 겹치거나, 중복도 가능하지만, 다음 서브프레임에는 랜덤 넘버 재생기를 통해 사용자 단말기 1과 사용자 단말기 3은 서로 다른 검색 영역에 배치되어 계속 중복되는 것을 방지할 수 있다.

기지국은 각 검색 영역에서 각 단말기의 채널 상태에 따라 적합한 자원 양을 선택하여 PDCCH를 배치한다. 이를 aggregation level이라 하며, PDCCH는 1, 2, 4, 8의 level이 가능하다. 또한 이때 배치되는 PDCCH의 CCE는 연속적으로 배치되는데, 이는 단말기마다 PDCCH를 수신했을 때 블라인드 복조를 수행하기 위함이다. 도 2에서 참조 번호 203은 사용자 단말기 1로 전송되는 제어 채널이 배치된 것이고, 참조 번호 215는 사용자 단말기 2로, 참조 번호 213은 사용자 단말기 3으로 전송되는 제어 채널을 배치한 것이다. 참조 번호 215에서 제어 채널의 양이 다른 단말기로 전송되는 제어 채널에 비해 적은 것은 사용자 단말기 2의 채널 상태가 타 단말기에 비해 우수하기 때문이다.

그리고 CCE 단위로 할당한 제어 채널은 전체 대역에 분산 전송을 위해서 REG 단위로 인터리빙(217)되며, 셀 간 간섭을 줄이기 위해 cyclic shift(223)를 수행한다. 다음으로는 자원 맵핑(227)이 수행되는데, 하나의 CCE는 9개의 REG로 구성되어 있고 각각의 REG는 다른 CCE의 REG와 다중화되어 제어 채널 영역(231)에 맵핑된다.

이렇게 인터리빙되어 전송되는 제어 채널은 참조 번호 229와 같이 실제 물리채널 상에서 4개의 RE 단위로 나누어져 전체 대역폭에 흩어지게 된다. 그러면 단말기는 제어 채널을 역인터리빙 과정(233)을 통해서 수신하고, 각 단말기의 검색 영역에 대한 각 부호화률에 따라 블라인드 복조를 수행한다. 참조 번호 237은 사용자 단말기 1의 검색 영역을 블라인드 복조하는 경우를 도시한 것이다. 각 aggregation level에 따라 참조 번호 239, 241, 243, 245의 경우에 대해 사용자 단말기 1은 자신의 제어 채널 수신을 위해 PDCCH 수신을 시도한다.

그리고 다음 서브프레임이 전송될 때, 참조 번호 247의 검색 영역에 사용자 단말기 3이, 참조 번호 249의 검색 영역에 사용자 단말기 2가, 참조 번호 251의 검색 영역에 사용자 단말기 1이 배치될 수 있다. 여기서 참조 번호 253은 다음 서브프레임을 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 제어 채널 검색 영역을 구성하는 장치를 도시한 도면이다.

참조 번호 313은 기지국의 제어 채널 검색 영역 발생기를, 참조 번호 329는 단말기의 제어 채널 검색 영역 발생기를 도시한 것이다.

참조번호 301과 참조번호 317은 기지국과 단말기에서 검색 영역 발생기에 필요한 입력 값이다. 입력 값은 단말기의 고유 ID(303, 319), 슬롯 인덱스(305, 321), CCE의 양(307, 323)이 될 수 있다. 단말기의 고유 ID(303, 309)는 기지국(313)에서 발생하여 초기 접속 시에 단말기에 전송(315)되며, 한번 접속한 단말기의 ID는 변경되지 않는다. 슬롯 인덱스(305, 321)는 서브프레임을 구성하는 슬롯 중 어떠한 슬롯인지를 나타낸다. 여기서 슬롯 인덱스(305, 321)을 2로 나누어 준 값이 서브프레임의 번호가 된다. 슬롯 인덱스(305, 321)는 단말기가 셀에 초기 접속하는 과정에서 습득된다. CCE의 양(307, 323)은 현재 서브프레임에 사용되는 제어 채널 자원인 CCE의 양이다. CCE의 양(307, 323)은 PCFICH의 L값에 의해서 변한다. 예를 들어 L이 1, 2, 3인 경우, CCE의 양(307, 323)도 세 개의 L값 중에 1개의 값을 가지며, 현재 서브프레임의 PCFICH을 수신하여 L값을 복조하면 결정된다.

입력 값(302, 317)을 이용하여 기지국과 단말기는 동일한 값의 검색 영역을 발생시킨다. 그러기 위해 랜덤 넘버 발생기인 해싱 함수 발생기(309, 325)가 사용된다. hashing 함수 발생기(309, 325)는 동일한 초기값을 이용하여 동일한 값의 랜덤 값을 생성한다. 따라서 각각의 단말기별로 고유의 ID를 이용하여 랜덤 값이 발생하기 때문에 단말기별로 서로 다른 검색 영역이 보장될 수 있다. 그리고 슬롯 인덱스 값, 즉 서브프레임 숫자는 다음 스케줄링 전송 시점에서 혹시 발생될 수 있는 검색 영역의 중복에 의해 제어 채널을 할당할 수 없는 현상을 방지하기 위함이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크에 포함된 제어 채널 영역을 도시한 도면이다.

LTE-A 시스템에서 E-PDCCH는 두 가지 형태로 전송이 가능하다. 이는 데이터 채널인 PDSCH가 두 가지 형태로 전송이 가능하기 때문이다. 예를 들어 PDSCH는 참조 번호 417과 같이 전체 대역폭에 걸쳐서 분산된 자원을 통해 전송될 수도 있고, 참조 번호 421과 같이 일정 영역에 할당된 모든 자원을 통해 전송될 수 있다. 일정 영역에 위치한 자원을 통해 PDSCH를 전송하는 방법은 주파수 선택적 전송 방법이라고 칭한다. LTE-A 시스템에서는 제어 채널 부족과 간섭 증가로 인해 제어 채널 성능이 감소하는 것을 방지하기 위해서 추가로 데이터 채널을 다중화하여 제어 채널을 전송하는 방법을 생각하고 있으며, 이를 E-PDCCH라 하겠다. 참조 번호 419와 같이 LTE-A 서브프레임에서는 RB는 CRS(common Reference Signal)(423)와 더불어 추가로 DRS(Dedicate reference signal)가 사용되는데, 참조 번호 425가 LTE-A 시스템에서 추가되는 DRS를 도시한 것이다.

LTE-A 단말기는 E-PDCCH와 PDSCH를 추가된 DRS를 이용하여 수신하게 된다. 참조 번호 427은 E-PDCCH가 RB 내에서 맵핑되는 예를 도시한 것이다. 여기서 1개의E-PDCCH의 CCE가 RB 내의 3개 심볼 자원에 할당하며 2개의 RB에 걸쳐서 전송되는 것을 가정하여 도시하였다. 그러나 본 발명은 E-PDCCH의 1개의 CCE가 차지하는 심볼 개수와 차지하는 RB 개수에 무관하게 적용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 채널의 검색 영역을 구성하는 장치를 도시한 것이다.

참조 번호 521은 기지국에서의 검색 영역을 발생하는 장치를 도시한 것이고 도 547은 단말기에서의 검색 영역을 발생하는 장치를 도시한 것이다. 단말기는 항상 도 3에서 설명한 바와 같이 분산 전송을 위한 검색 영역을 사용하고 있으며, 본 발명에서 제안하는 주파수 선택적 검색 영역은 부족한 제어 채널 자원을 확장하는 동시에 주파수 선택적 전송이 더 큰 이득을 발생하는 단말기에 적용하기 위함이다.

참조 번호 513과 참조 번호 529의 입력 값으로 하여 참조 번호 517과 참조 번호 539의 해싱 함수 발생기인 검색 영역 발생기로부터 발생하는 검색 영역은 항시 존재한다. 항시 존재하는 검색 영역을 분산 주파수 검색 영역이라 칭한다. 이는 단말기가 항상 전대역에 걸쳐서 1개의 채널 추정 값을 기지국에 보고하기 때문이다. 또한 주파수 선택적 채널 추정 값을 보고하는 경우는 단말기의 채널 상태가 주파수 선택적 채널 추정에 유리한 경우에 한해서 상위에서 서브밴드의 채널 품질 정보(CQI Channel Quality Indicator)를 전송하도록 지시하기 때문이다. 따라서 기지국이 해당 단말기가 서브밴드 CQI 값을 전송하도록 지시하는 경우, 단말기는 참조 번호 527의 CQI값을 해당 채널을 통해(523) 기지국으로 전송한다.

이를 수신한 기지국은 참조 번호 501의 정보를 이용하여 단말기가 선호하는 주파수 영역에 제어 채널의 전송이 가능하도록 검색 영역을 구성하게 된다. CQI를 이용하여 구성된 검색 영역을 선택적 주파수 검색 영역이라고 칭한다. 이에 단말기는 자신이 기지국으로 보고한 선호 주파수 영역의 정보를 이용하여 기지국과 동일하게 주파수 선택적 검색 영역을 구성한다.

즉 분산 주파수 검색 영역은 단말기의 피드백이 필요 없는 구조이며, 선택적 주파수 검색 영역은 단말기의 피드백이 필요한 구조이다. 그리고 단말기의 선호 주파수 영역은 전체 대역을 이용하여 전송하는 분산 전송에 비해 채널 특성이 좋기 때문에 더 적은 자원을 이용하여 전송이 가능하다. 따라서 기지국은 본 발명과 같이 단말기의 선호 주파수 영역을 피드백하여, 선호 주파수 영역에 해당하는 선택적 주파수 검색 영역을 통해 선택적으로 제어 채널을 전송할 수 있다.

단순히 주파수 선택적 전송만 하는 경우, 보고 오류 및 오차가 발생할 수 있기 때문에 도 5와 같이 기존의 검색 영역이 유지되면서, 추가로 단말기 피드백 기반의 검색 영역이 구성될 수 있다. 따라서 기지국의 보고 오류가 없는 경우에는 기지국은 주파수 선택적 영역에서 제어 채널을 송신하고, 전송에 문제가 발생하는 경우에는 기존의 검색 영역을 통해 제어 채널을 전송한다. 이러한 경우 동적으로 분산 전송과 주파수 선택적 제어 채널 전송이 전환될 수 있다는 장점이 있다. 수학 식 1은 분산 주파수 검색 영역의 입출력 관계를 나타낸 식이다.

[수학식 1]

Type I search space = f ( n_RNTI, n_s, N_CCE,k)

여기서 nRNTI는 단말의 고유 ID를 나타내며, ns는 서브프레임 숫자를, NCCE,k는 k번째 서브프레임의 CCE 개수를 나타낸다.

수학식 2는 단말기의 피드백을 기반으로 구성된 선택적 주파수 검색 영역의 입출력 관계를 나타낸 식이다.

[수학식 2]

Type II search space = f (S_k-P, n_RNTI, n_s, N_CCE,k)

여기서 Sk-p는 k-P번째 서브프레임에서 수신된 단말기의 선호 서브밴드를 나타낸 것이다. P 서브프레임은 단말기가 서브밴드 CQI를 전송한 후로 기지국이 스케줄링에 적용하기까지 걸리는 시간을 서브프레임으로 나타낸 것이며, P로 표시하였다. P는 8개의 서브프레임의 시간이 걸리며 시스템에 따라 상위에서 변경이 가능하다.

서브프레임의 CQI를 피드백하지 않은 단말기는 type I 검색 영역인 분산 주파수 검색 영역에서 분산 제어 채널 전송에 대한 블라인드 복조를 수행한다. 그리고 서브프레임의 CQI를 피드백한 단말기는 type I 검색 영역에서는 분산 제어 채널 블라인드 복조를, type II 검색 영역인 선택적 주파수 검색 영역에서는 주파수 선택적 제어 채널 블라인드 복조를 수행한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임의 검색 영역을 통해 제어 채널을 송수신하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면 두 개의 검색 영역이 존재하는 단말기는 두 개의 가상 CCE 영역(601, 603)을 가지게 된다. 참조 번호 603의 영역은 E-PDCCH 전송을 위해 시스템이 기 할당한 PRB(Physical Resource Block) 자원에 포함된 CCE로 구성된 영역이다. 기지국은 상위 시그널링을 통해 E-PDCCH가 전송 가능한 PRB의 후보를 단말기에 전송하고, 단말기는 수신된 영역을 바탕으로 CCE 인덱싱을 수행한다. 또한 다른 하나의 가상 CCE 영역인 참조 번호 601의 영역은 단말기가 서브밴드 CQI를 피드백한 영역의 PRB를 이용하여 구성된 CCE 영역이다. 단말기는 참조 번호 601의 영역을 바탕으로 CCE 인덱싱을 수행한다. 다시 말해 기지국은 1개의 분산 전송을 위한 공용 CCE 영역과 서브밴드 CQI 피드백을 수행하는 단말기별로 N개 고유의 CCE 영역을 보유하게 된다. 단말기도 기지국이 알려준 PRB을 이용하여 공용 CCE 영역과 자신이 피드백한 서브밴드를 이용한 전용 CCE 영역의 2개의 영역을 보유한다. 그리고 서브밴드 피드백을 하지 않은 단말기는 공용의 CCE 영역 1개만 보유한다. 검색 영역은 공용 CCE 영역과 전용 CCE 영역에서 실제로 단말기에 전송되는 후보 영역이다. 공용 CCE 영역과 전용 CCE 영역의 일부에서 실제 제어 채널이 전송되고, 단말기는 CCE 영역을 구성하는 방법과 자신의 검색 영역을 알고 있으면 그 부분에서 블라인드 복조를 하여 제어 채널을 수신한다.

예를 들어 도 6에서 사용자 단말기 1과 사용자 단말기 3은 서브밴드 CQI 피드백을 하지 않아 공용 CCE 영역만 보유하는 단말이고, 사용자 단말기 2는 서브밴드 CQI 피드백을 하여 전용 CCE 영역도 보유한다고 가정한다.

여기서 참조 번호 605는 사용자 단말기 1의 공용 CCE 영역에서의 검색 영역이고, 참조 번호 607은 사용자 단말기 3의 검색 영역이다. 그리고 사용자 단말기 2는 공용 CCE 영역에서 참조 번호 609 영역과 전용 CCE 영역에서 참조 번호 615의 영역을 모두 검색 영역으로 보유하고 있다. 기지국은 각 단말기의 검색 영역을 기반으로 각 단말기의 제어 채널을 할당한다. 만약 사용자 단말기 2의 전용 CCE 영역으로 피드백된 PRB의 경우에는, 사용자 단말기 2는 참조 번호 627과 같이 바로 PRB에 RE 맵핑을 수행한다. 이는 기지국이 단말기가 지정한 주파수 자원에 해당하는 검색 영역을 통해 제어 채널을 바로 전송하면 되기 때문이다. 하지만 공통 E-PDCCH 영역에 전송되는 제어 채널의 경우에는 참조 번호 619과 같이 인터리빙 과정이 필요하다. 인터리빙 과정은 하나의 제어 채널이 여러 개의 PRB로 분산되어 전송하도록 하기 위함이다. 제어 채널도 기존의 LTE 데이터 채널과 동일한 분산 효과를 얻는 것을 가정하면, CCE 1개로 구성된 제어 채널은 다이버시티 오더 2의 분산 효과를 가진다. 그리고 CCE 2개 이상으로 구성된 제어 채널은 다이버시티 오더 4의 분산 효과를 가지면 전송된다. 또한 제어 채널의 인터리빙은 그 과정에서 순환 시프트 과정이 포함될 수 도 있다. 이는 인접 셀에 할당된 E-PDCCH 전송 PRB의 후보가 같거나 유사한 경우 발생될 수 있는 간섭을 방지하기 위함이다. 이렇게 인터리빙된 제어 채널은 참조번호 623의 과정과 같이 PRB에 맵핑된다. 이때 참조 번호 603과 같이 전체 CCE 영역 전체에 제어 채널이 전송되지는 않으며, 제어 채널이 전송되지 않는 부분은 다른 단말기의 데이터 채널 전송에 활용될 수 있다. 따라서 사용자 단말기 2의 경우, 기지국은 전용 CCE 영역을 통해서 구성된 주파수 선택적 제어 채널 영역에 제어 채널을 구성하고, 나머지 영역을 통해 나머지 단말기로 제어 채널이 분산되도록 구성하여 전송한다. 전송 후에는 사용자 단말기 1과 사용자 단말기 3은 도 3과 같이 정해진 검색 영역에서 자신의 제어 채널을 블라인드 복조하고, 사용자 단말기 2의 경우에는 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 참조 번호 639의 영역과 참조 번호 635의 영역에서 블라인드 복조를 수행하여 제어 채널을 수신한다.

추가적인 제어 채널 검색 영역은 단말기로 하여금 블라인드 복조 횟수를 증가 시킨다. 블라인드 복조 횟수의 증가는 단말기의 복조 성능이 보장되는 경우 문제되지 않으나 시스템 입장에서는 false alarm를 증가 시키는 문제를 야기한다. 여기서 False alarm은 단말기가 자신의 제어 채널이 아님에도 불구하고, 자신이 제어 채널을 수신했다고 데이터 전송을 시도하는 문제와 자신의 제어 채널이 전송되었음에도 불구하여 자신의 제어 채널을 수신하지 못하는 문제를 포함한다. 이러한 단말기는 단말기의 블라인드 복조 횟수 증가에 따라 높은 false alarm를 유발하여 이는 시스템 성능을 저하하는 요인이 된다. 따라서 type II의 검색 영역이 증가하더라도 단말기의 블라인드 복조 횟수를 증가하지 않도록 하는 방법이 필요하다. 블라인드 복조 횟수를 증가하지 않도록 하는 방법으로 aggregation level를 조절하는 방법 및 type I의 검색 영역을 감소하는 방법이 있을 수 있다.

우선 aggregation level를 조절하는 방법에 대하여 설명한다. 주파수 선택적 전송의 경우에는 채널이 좋은 영역에 전송을 하기 때문에 높은aggregation level이 필요하지 않는다. 따라서 단말기가 두 가지 영역에 대해서 복조를 수행해야 하는 경우에는 type II 영역은aggregation level 1과 2만 수행하고 type I 영역에는 level 4와 8만 수행하는 방법이다.

type I의 검색 영역을 감소하는 방법은 다음과 같다. 현재 검색 영역의 최대 크기는 16개의 CCE인데 이를 절반으로 줄이는 경우 블라인드 디코딩 횟수도 절반으로 감소한다. 비록 검색 영역이 감소하여 할당 영역이 감소하였지만 단말기는 추가적인 type II 영역을 확보하였으므로, blocking 확률을 증가하지 않는다. 이때 Blocking probability는 각 단말기의 검색 영역이 겹쳐서 제어 채널을 할당할 수 없는 확률을 의미한다. 검색 영역의 길이가 줄어들면, 그만큼 단말기 간의 겹치는 검색 영역이 늘어날 확률이 높다. 그러나 단말기에 type II 영역이 추가로 주어지기 때문에 이를 방지할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서브프레임에서 단말기별 검색 영역 구성 방법을 도시한 것이다.

기지국은 단말기가 전송한 선호 서브밴드의 CQI에서 전체 혹은 일부의 영역을 검색 영역으로 구성할 수 있다. 전체의 영역으로 검색 영역이 구성되거나, 단말기가 선호하는 서브밴드의 영역이 중복되는 경우 제어 채널 할당에 문제가 발생할 수 있다. 시스템에 서브밴드(701)가 존재하는 경우, 참조 번호 703, 705, 707, 709, 711, 713이 전체 대역을 분할하는 서브밴드(701)의 일부이고, 이 서브밴드(701)는 참조 번호 715와 같이 각각 4개의 CCE로 구성되어 있다고 가정한다. 그러면 참조 번호 717은 사용자 단말기 1가 서브밴드 1, 3, 8, 6을 선호하며, 그 순서에 따라 선호도의 우선 순위가 결정된 경우를 도시한다. 그리고 참조 번호 719는 사용자 단말기 2가 서브밴드 1, 12, 3. 15을 선호하고, 그 순서에 따라서 선호도의 우선 순위가 결정된 경우를 도시한다. 마지막으로 참조 번호 721은 사용자 단말기 3이 서브밴드 1, 6, 3, 8을 선호하고, 그 순서에 따라 선호도의 우선 순위가 결정된 경우를 도시한다. 각 사용자 단말기별로 선호도의 우선 순위는 기지국에 피드백되었다.

기지국과 단말기가 피드백한 모든 서브밴드를 검색 영역으로 결정하는 경우 서브밴드 1과 3은 모든 단말기가 선호하는 중복 영역이 된다. 이 경우 단말기들의 선호도가 바뀌지 않는 경우 기지국은 모든 단말기의 제어 채널을 서브밴드 1과 3에 주로 할당하려 할 것이다. 이에 따라 기지국이 제어 채널을 우선적으로 할당한 단말기가 존재하면, 나머지 단말기는 그 영역을 사용하지 못하고, type I 영역으로 돌아가야 한다. 그리고 이러한 문제는 type II에서도 발생되며, 이를 해결하기 위해 검색 영역을 서브프레임 단위로 이동하는 방법이 필요하다.

이를 위해서는 기지국은 최대 8개의 CCE를 기준으로 단말기로부터 피트백된 서브밴드를 분할하여 서브프레임마다 단말기에 구성된 검색 영역을 변경하는 방법을 사용할 수 있다. 참조 번호 723에서 보면 서브밴드 1과 3(729)은 원래는 모든 단말기의 검색 영역에 속했으나, blocking 확률 방지를 위해 사용자 단말기 1의 검색 영역으로 결정한다. 그리고 기지국은 다음 스케줄링 타이밍에서는 참조 번호 725에서와 같이 사용자 단말기 1이 서브밴드 6과 8(737)을 이용하도록 하는 것이다. 그리고 참조 번호 723에서 서브밴드 6과 8(731)은 사용자 단말기 3의 검색 영역으로 결정되었으나, 다음 스케줄링 타이밍에서는 참조 번호 725에서와 같이 서브밴드 1과 3(735)을 사용자 단말기 3의 검색 영역으로 결정한다. 이때 참조 번호 725에서 서브밴드 1과 3(735)은 사용자 단말기 2의 검색 영역으로도 설정되어 있으므로, 그 다음 스케줄링 타이밍에서 기지국은 참조 번호 727에서 도시된 바와 같이 서브밴드 1과 3(739)은 사용자 단말기 1의 검색 영역으로, 서브밴드 6과 8(741)은 사용자 단말기 3의 검색 영역으로, 서브밴드 12와 15(743)는 사용자 단말기 2의 검색 영역으로 설정한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국과 단말 사이의 시간 관계를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 기지국(eNodeB)(801)과 단말기(UE)(803)는 type I 검색 영역을 이용하여 스케줄링 정보를 전송하고, 그에 따른 데이터 채널을 전송한다. 그러면 기지국은 805단계에서 어느 시점에 단말기가 서브밴드 CQI 전송이 가능한 시점(817) 혹은 전송 모드(819)로 변경해야 하는지를 결정하게 되고, 이를 상위 시그널링을 통해 단말기에 전송한다. 단말기는 807단계에서 n번째 서브프레임에서 서브밴드 CQI 피드백 전송(809)을 기지국으로부터 수신하고, n+4번째부터 PUSCH를 통해 서브밴드 CQI를 전송한다. 이에 기지국은 단말기의 신호를 수신하고, 811단계에서 PHICH 채널을 통해 수신된 신호의 정상 수신 여부를 단말기에 알린다. 이 때 기지국이 신호를 정상적으로 수신하지 못하는 경우, 단말기는 피드백 재전송을 수행하며, 이에 따른 추가적인 시간이 발생된다.

다음으로 단말기는 821단계에서 기지국으로부터 자신이 송신한 서브밴드 CQI 정보에 대한 정상 수신 여부를 확인하여, 823단계에서 type II의 검색 영역을 포함한 스케줄링 신호를 수신한다. 이러한 과정들을 통해 동일하게 기지국도 type I 검색 영역뿐만 아니라 type II 검색 영역(813)에도 제어 채널을 할당해서 전송이 가능하다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 송신 과정을 도시한 순서도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 903단계에서 우선 기지국은 단말기를 스케줄링 하기 위한 스케줄링 정보 전송을 준비한다. 그리고 기지국은 905단계에서 단말기가 subband CQI 피드백이 가능한지 여부를 판단한다. 만약 907단계에서 CQI 피드백이 가능하면, 기지국은 911단계에서 subband CQI 피드백이 필요한 단말기에 상위 시그널링을 통해 서브밴드 CQI 피드백을 지시한다. 피드백의 지시는 현재 서브프레임의 스케줄링이 아닌 다음 서브프레임에서 제어 채널 전송을 위한 피드백의 지시도 포함한다.

이를 수신한 단말기는 913단계에서 상위 M개의 서브밴드에 대해서 CQI를 수신한다. 그리고 기지국은 915단계에서 단말기로 CQI 정보가 수신되었는지에 대한 Ack/Nack 확인 메시지를 전송한다. 그리고 단말기가 PUSCH로 CQI 정보를 송신한 경우, 단말기는 ACK/NACK 채널인 PHICH 채널을 이용하여 응답한다.

다음으로 기지국은 917단계에서 서브밴드 CQI 정보를 이용하여 type II 제어 채널 검색 영역을 구성한다. 그리고 기지국은 구성된 검색 영역인 type I과 type II 검색 영역을 이용하여, 919단계에서 스케줄링 정보를 할당하여 전송한다. 그리고 기지국은 921단계에서 다음 스케줄링 정보가 있는지 확인하고, 925단계에서 단말기가 서브밴드 CQI 피드백이 가능한지 확인한다. 피드백 여부에 따라 기지국은 다음 제어 채널 전송도 919단계에서 설명한 바와 같이 type I과 type II를 모두 사용하여 전송할 것인지 아니면 931단계에서 설명한 바와 같이 type I의 검색 영역만 이용할지를 결정하여 스케줄링을 수행한다. 반면에 921단계에서 다음 스케줄링 정보가 없으면, 기지국은 단말기에 더 이상 스케줄링 할 정보가 없는 경우, 933단계에서 제어 채널 전송을 중지한다. 상기 과정에서 제어 채널 전송 후에 전송되는 데이터 채널의 전송 과정은 생략되어 있으나 type I의 제어 채널 영역을 이용하는 경우 데이터 채널은 분산 전송을, type II의 제어 채널 영역을 이용하는 경우 데이터 채널은 주파수 선택적 전송이 이루어 질 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 수신 과정을 도시한 순서도이다.

도 10을 참조하여 설명하면, 1003단계에서 단말기는 스케줄링 정보의 수신을 준비한다. 그리고 단말기는 1005단계에서 자신의 피드백 전송 모드의 상태가 서브밴드 CQI 피드백 상태인지 판단한다. 만약 1007단계와 같이 서브밴드 CQI 피드백 모드가 아닌 경우, 단말기는 1011단계에서 type I 영역에서만 스케줄링 정보를 블라인드 복조한다. 반면에 1009단계와 같이 서브밴드 피드백 모드 상태인 경우 단말기는1015단계에서 type I의 영역에서 스케줄링 정보를 블라인드 복조한다. 그리고 단말기는 1017단계에서 자신이 피드백한 서브밴드 CQI 영역을 이용하여 type II 검색 영역을 구성한다. 다음으로 단말기는 1019단계에서type II 검색 영역에서 스케줄링 정보를 블라인드 복조한다. 그리고 단말기는 1021단계에서 복조된 스케줄링 정보를 이용하여 데이터 채널을 수신한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록 구성도이다.

도 11을 참조하여 설명하면, 기지국은 스케줄링을 관장하는 제어부(1113)에서 현재 서브프레임 전송을 위한 스케줄링을 수행한다. Type I 검색 영역 발생기(1109)는 단말기 ID(1101), 서브프레임 숫자(number) (1103), CCE 크기(1105)를 이용하여 type I의 검색 영역을 구성한다. 그리고 type II 검색 영역 발생기(1111)은 type II의 검색 영역을 단말 ID(1101), 서브프레임 숫자(1103), CCE 크기(1105)과 함께 단말기가 전송한 선호 서브밴드 index인 CQI(1107)를 포함하여 구성한다. 이를 이용하여 기지국 제어부(1113)는 한 단말기에 어떤 검색 영역으로 제어 채널을 전송할지를 결정한다. 각 단말기의 제어 채널이 전송될 검색 영역이 결정되면, 기지국 제어부(1113)는 type I PDCCH aggregator(1115)에서 type I를 사용하여 단말기의 PDCCH를 구성한다. 그리고 기지국 제어부(1113)는 인터리버(1119)를 제어하여 구성된 단말기의 PDCCH를 다중화 한다. 그리고 type II 검색 영역을 사용하는 PDCCH는 type II PDCCH aggregator(1117)에서 구성된다. 다음으로 RE 맵퍼(1121)를 통해 인터리버(1119)를 통과한 제어 채널은 제어 채널 전송에 할당된 PRB 자원에 걸쳐서 맵핑되고, 그렇지 않은 제어 채널은 특정 PRB 영역에 맵핑된다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 블록 구성도이다.

도 12를 참조하여 설명하면, 단말기는 제어 채널 영역이 수신되면, 단말ID(1201), 서브프레임 number(1203), CCE 크기(1205)를 이용하여, type I 검색 영역 발생기(1209)에서 제어 채널 복조를 위한 검색 영역을 결정한다. 그리고 단말기는 type II 검색 영역 발생기(1211)에서 추가적으로 자신이 CQI로 피드백한 상위 M 서브밴드 인덱스 (1207)를 이용하여 type II 검색 영역을 결정한다. 다음으로 단말기의 제어부(1213)는 RE 디맵퍼(1215)를 통해서 수신된 제어 채널 신호를 디매핑한다. 그리고 단말기의 제어부(1213)는 서브밴드 CQI 피드백을 전송했는지를 판단하여, PDCCH 블라인드 복조를 수행한다.

다시 말해 서브밴드 CQI 피드백을 전송하지 않았다면, 제어부(1213)는 디인터리버(1219)를 통해 디매핑된 제어 채널 신호를 디인터리이빙한다. 그리고 제어부(1213)는 디인터리빙된 제어 채널 신호를 type I PDCCH 블라인드 복조기(1221)를 통해 type I에 할당된 PDCCH의 블라인드 복조한다. 여기서 단말기는 블라인드 복조를 통해 스케줄링 정보(1223)를 확인할 수 있다.

단말기가 서브밴드 CQI 피드백을 전송하는 경우, 단말기는 디인터리버(1219)를 통과하지 않고, type II PDCCH 블라인드 복조기(1217)를 통해서 스케줄링 정보(1223)를 얻는다. 이를 통해 얻어진 스케줄링 정보(1223)을 이용하여 단말기는 데이터 채널의 스케줄링 정보를 인지하고 수신기를 통해 복조가 가능하게 된다(1225).

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어 채널 관리 방법에 있어서,
   제어 채널을 전송하기 위해 단말기별 서브밴드의 채널 품질 정보를 확인하는 과정과,
   확인 결과에 기반하여 상기 채널 품질 정보의 수신 여부에 따라 적어도 두 개의 검색 영역을 구성하는 과정과,
   상기 구성된 적어도 두 개의 검색 영역을 통해 단말기별로 상기 제어 채널을 전송하는 과정을 포함하고,
   상기 적어도 두 개의 검색 영역을 구성하는 과정은,
   상기 채널 품질 정보가 수신되지 않았으면, 단말기별 고유 ID, 서브프레임 숫자, 및 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 구성하는 과정과,
   상기 채널 품질 정보가 수신되었으면, 상기 단말기별 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양 및 상기 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하는 과정임을 특징으로 하는 제어 채널 전송 방법.
2. 삭제
3. 무선 통신 시스템에서 단말기의 제어 채널 관리 방법에 있어서,
   제어 채널을 수신하기 위해 서브밴드에 대한 채널 품질 정보의 전송 여부를 판단하는 과정과,
   상기 채널 품질 정보 전송 여부에 따라 서로 다른 검색 영역에서 수신되는 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정을 포함하고,
   상기 블라인드 복조하는 과정은,
   상기 채널 품질 정보가 전송되지 않았으면, 분산 전송을 위해 구성된 분산 주파수 검색 영역에서 상기 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정과,
   상기 채널 품질 정보가 전송되었으면, 상기 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하고, 상기 구성된 선택적 주파수 검색 영역에서 상기 제어 채널을 블라인드 복조하는 과정임을 특징으로 하는 제어 채널 수신 방법.
4. 삭제
5. 단말기 고유 ID, 서브프레임 숫자, 및 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 구성하는 제1 검색 영역 발생기와,
   상기 단말기 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양 및 단말기로부터 전송된 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하는 제2 검색 영역 발생기와,
   상기 채널 품질 정보 수신 여부에 따라 단말기별로 제어 채널이 전송될 검색 영역을 결정하고, 결정된 검색 영역을 통해 제어 채널을 전송하는 제어부로 구성되고,
   상기 제어부는,
   상기 채널 품질 정보가 수신되지 않았으면, 상기 단말기 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 및 상기 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 구성하고,
   상기 채널 품질 정보가 수신되었으면, 상기 단말기 고유 ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양, 및 상기 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 전송 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 분산 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널 또는 상기 선택적 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널을 구성하는 PDCCH 애그리게이터(aggregator)와,
   상기 구성된 제어 채널 중 상기 분산 주파수 검색 영역에서 전송될 제어 채널을 다중화하는 인터리버와,
   상기 제어 채널을 물리 리소스 블록(PRB; Physical Resource Block) 자원에 매핑하는 RE(Resource Element) 맵퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 전송 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 RE 맵퍼는
   상기 분산 주파수 검색 영역을 통해 전송될 제어 채널은 제어 채널 전송에 할당된 물리 리소스 블록 자원에 매핑하고, 상기 선택적 주파수 검색 영역을 통해 전송될 제어 채널은 특정 물리 리소스 블록 자원에 매핑하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 전송 장치.
8. 고유 ID, 서브프레임 숫자, 및 제어 채널 요소 양을 통해 분산 주파수 검색 영역을 결정하는 제1 검색 영역 발생기와,
   상기 고유ID, 상기 서브프레임 숫자, 상기 제어 채널 요소 양 및 기지국으로 전송한 채널 품질 정보를 통해 선택적 주파수 검색 영역을 결정하는 제2 검색 영역 발생기와,
   상기 채널 품질 정보 전송 여부에 따라 상기 분산 주파수 검색 영역 또는 선택적 주파수 검색 영역에서 수신되는 상기 제어 채널을 처리하는 디인터리버를 포함하고,
   상기 제어 채널은,
   상기 채널 품질 정보가 전송되지 않았으면, 분산 전송을 위해 구성된 분산 주파수 검색 영역에서 블라인드 복조되고,
   상기 채널 품질 정보가 전송되었으면, 상기 채널 품질 정보를 통해 구성된 선택적 주파수 검색 영역에서 블라인드 복조되는 것을 특징으로 하는 제어 채널 수신 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 디인터리버는
   상기 채널 품질 정보를 전송하면, 상기 수신된 제어 채널을 처리하지 않고, 상기 채널 품질 정보를 전송하지 않으면, 상기 수신된 제어 채널을 디인터리버하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 수신 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 디인터리버를 통해 처리된 제어 채널을 상기 블라인드 복조하는 블라인드 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 수신 장치.

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