KR101923453B1 - 무선 접속 시스템에서 셀룰러 네트워크에 연결된 단말에서의 무선랜 측정 및 측정 정보 수신 방법, 이를 위한 단말 또는 기지국 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 무선 접속 시스템에서 단말의 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정 방법, 이를 위한 기지국 및 단말이 개시된다. 무선 접속 시스템에서 제 1 기지국 기반 단말의 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정 방법에 있어서, 상기 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국을 측정하는 단계; 및 상기 제 2 기지국의 측정 정보를 상기 제 1 기지국으로 보고하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 기지국의 측정은 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 수행되며, 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인, 측정 보고 방법 및 단말 장치를 제공한다.

Description

무선 접속 시스템에서 셀룰러 네트워크에 연결된 단말에서의 무선랜 측정 및 측정 정보 수신 방법, 이를 위한 단말 또는 기지국 장치{METHOD IN WHICH A TERMINAL CONNECTED TO A CELLULAR NETWORK MEASURES A WIRELESS LAN AND RECEIVES INFORMATION FOR MEASUREMENT IN A WIRELESS ACCESS SYSTEM, AND TERMINAL OR BASE STATION DEVICE FOR SAME}

본 발명은 무선 접속 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 셀룰러 네트워크에 연결된 단말에서의 무선랜 측정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

차세대 무선 접속 시스템의 요구 조건에서 가장 중요한 것 중 하나는 높은 데이터 전송율 요구량을 지원할 수 있어야 하는 것이다. 이를 위하여 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output), CoMP(Cooperative Multiple Point transmission), 릴레이(relay) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

종래의 무선 접속 시스템에서는 상향링크와 하향링크 간의 대역폭은 서로 다르게 설정되더라도 주로 하나의 캐리어(carrier)만을 고려하였다. 예를 들어, 단일 캐리어를 기반으로, 상향링크와 하향링크를 구성하는 캐리어의 개수가 각각 1개이고, 상향링크의 대역폭과 하향링크의 대역폭이 일반적으로 서로 대칭적인 무선 통신 시스템이 제공되었다.

다만, 주파수 자원이 포화상태인 실정을 감안하여, 보다 높은 데이터 전송율 요구량을 충족시키기 위해 광대역 대역폭을 확보하기 위한 방안으로 산재해 있는 대역들 각각이 독립적인 시스템을 동작시킬 수 있는 기본적 요구사항을 만족하도록 설계하고, 다수의 대역들을 하나의 시스템으로 묶는 개념인 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation/Multiple Cells)을 도입하고 있다.

여기서, 각각의 독립적인 운용이 가능한 대역폭 단위의 캐리어를 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)라고 칭할 수 있다. 증가하는 송신 용량을 지원하기 위해, 최근의 3GPP LTE-A 또는 802.16m은 20MHz 또는 그 이상까지 계속 그 대역폭을 확장하고 있다. 이 경우 하나 또는 그 이상의 컴포넌트 캐리어를 집성하여 광대역을 지원한다. 예를 들어, 하나의 컴포넌트 캐리어가 5MHz, 10MHz 또는 20MHz의 대역폭을 지원한다면, 최대 5 개의 컴포넌트 캐리어를 묶어 최대 100MHz까지의 시스템 대역폭을 지원하는 것이다.

본 발명의 목적은 무선 접속 시스템, 바람직하게 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말과 기지국 간 상향링크/하향링크 데이터를 원활하게 송수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은 이종의 기지국 간(heterogeneous network)에 발생할 수 있는 간섭의 영향을 감소시킬 수 있도록 하고, 이기종 망 상황에서 PSS/SSS 간 간섭 문제를 줄이기 위한 추가적인 SSS가 도입이 되는 경우에 그것들에 관한 운용 방식 및 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 무선 접속 시스템에서 제 1 기지국 기반 단말의 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정 방법에 있어서, 상기 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국을 측정하는 단계; 및 상기 제 2 기지국의 측정 정보를 상기 제 1 기지국으로 보고하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 기지국의 측정은 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 수행되며, 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인, 측정 보고 방법을 제공한다.

특히, 상기 제 1 기지국은 셀룰러 네트워크 기지국이고, 상기 제 2 기지국은 AP (Access Point)이다.

특히, 상기 제 2 기지국에 대한 정보는 적어도 하나의 AP(Access Point) 리스트, 채널 정보, 셀 식별자, 안테나 포트 수, 상기 참조 신호의 전송 패턴, 상기 참조 신호의 전송 대역폭, 비컨(beacon) 신호의 전송 시점 정보, 및 전송 주기나 오프셋 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

특히, 상기 참조 신호의 전송 주기 및 오프셋 정보는 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국이 백홀 링크를 통하여 교환된다.

특히, CRS(Cell-specific Reference Signal)가 전송되지 않는 OFDM(Orthogonal Frequency Distribution Multiplexing) 심볼을 생략한 CRS 패턴을 상기 제 2 기지국으로부터 수신한다.

특히, 상기 참조 신호 전송 시점의 측정 윈도우 정보를 상기 제 1 기지국으로부터 수신하여, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국의 시간 동기를 맞추고, 상기 맞춰진 동기에 따라 상기 제 2 기지국의 측정이 수행된다.

특히, 상기 제 1 기지국 기반 단말은 상기 제 2 기지국의 채널 상태의 통계, 경쟁 스테이션의 수, 쓰루풋 예상 정보 및 채널 추천 정보 중 적어도 하나를 상기 제 1 기지국으로 추가적으로 송신한다.

본 발명의 다른 양상으로, 무선 접속 시스템에서 제 1 기지국의 제 2 기지국 측정 정보 수신 방법에 있어서, 제 1 기지국 기반 단말의 위치를 고려하여 활성화된 제 2 기지국에 대한 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하는 단계; 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 1 기지국 기반 단말에 의하여 측정된 제 2 기지국의 측정 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 기지국의 측정 정보는 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 얻어지고, 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인, 측정 정보 수신 방법을 제공한다.

특히, 상기 제 1 기지국은 셀룰러 네트워크 기지국이고, 상기 제 2 기지국은 AP (Access Point)이다.

특히, 상기 제 2 기지국에 대한 정보는 적어도 하나의 AP(Access Point) 리스트, 채널 정보, 셀 식별자, 안테나 포트 수, 상기 참조 신호의 전송 패턴, 상기 참조 신호의 전송 대역폭, 비컨(beacon) 신호의 전송 시점 정보, 및 전송 주기나 오프셋 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

특히, 상기 제 2 기지국과 상기 참조 신호의 전송 주기 및 오프셋 정보를 백홀 링크를 통하여 교환한다.

특히, CRS(Cell-specific Reference Signal)가 전송되지 않는 OFDM(Orthogonal Frequency Distribution Multiplexing) 심볼을 생략한 CRS 패턴 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로부터 수신한다.

특히, 상기 참조 신호 전송 시점의 측정 윈도우 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하여, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국의 시간 동기를 맞추고, 상기 맞춰진 동기에 따라 상기 제 2 기지국의 측정이 수행된다.

특히, 상기 제 1 기지국 기반 단말로부터 상기 제 2 기지국의 채널 상태의 통계, 경쟁 스테이션의 수, 쓰루풋 예상 정보 및 채널 추천 정보를 추가적으로 수신한다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 접속 시스템에서 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정을 수행하는 제 1 기지국 기반 단말에 있어서, 송신부; 수신부; 및 상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하는 프로세서로 구성되되, 상기 프로세서는 상기 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국에 대한 정보를 수신하도록 상기 수신부를 제어하며, 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여, 상기 제 2 기지국을 측정하고, 상기 제 2 기지국의 측정 정보를 상기 제 1 기지국으로 보고하도록 상기 송신부를 제어하도록 구성되되, 상기 제 2 기지국의 측정은 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 수행되며, 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인, 단말장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 접속 시스템에서 제 2 기지국 측정 정보를 수신하는 제 1 기지국에 있어서, 송신부; 수신부; 상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하는 프로세서로 구성되되, 상기 프로세서는 상기 제 1 기지국 기반 단말의 위치를 고려하여 활성화된 제 2 기지국에 대한 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하도록 상기 송신부를 제어하며, 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 1 기지국 기반 단말에 의하여 측정된 제 2 기지국의 측정 정보를 수신하도록 상기 수신부를 제어하고, 상기 제 2 기지국의 측정 정보는 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 얻어지고, 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인, 기지국 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 접속 시스템, 바람직하게는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말과 기지국 간 상향링크/하향링크 데이터를 원활하게 송수신할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 이종의 기지국 (heterogeneous network)에서, PSS/SSS 간 간섭 문제를 해결하기 위하여 추가적인 SSS 신호를 전송하여, 동기를 효율적으로 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말은 간섭이 완화로 인해 셀(cell) 쓰르풋(throughput) 향상과 단말의 구현 부담을 줄일 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 도 1은 IEEE 802.11 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7는 DS, DSM 및 AP 구성이 추가된 IEEE 802.11 시스템의 구성의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 ESS 컨셉을 설명하기 위한 IEEE 802.11 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 무선랜 시스템의 보다 나은 이해를 위한 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 양상에 따른 STA 장치의 프로세서의 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태인, 기지국(base station) 및 AP(Access Point)에 따른 단말(UE)의 통신 환경을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태인, 기지국(base station) 및 AP(Access Point)에 따른 단말(UE)간의 송수신 과정을 나타낸 것이다.
도 13은 셀룰러 네트워크와 무선랜(WLAN)의 전송 서브프레임을 도시한 것이다.
도 14는 LTE 시스템의 CRS의 전송 패턴의 일례를 나타낸 것이다.
도 15는 CRS가 전송되지 않는 OFDM 심볼의 전송을 생략한 예를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 AP에 따른 측정 구간을 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

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.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

1. 본 발명이 적용될 수 있는 3 GPP LTE / LTE -A 시스템의 일반

1. 1. 시스템 일반

도 1은 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 2는 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2의 (a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f = 307200·T _s = 10 ms 의 길이를 가지고, T _slot = 15360·T_s = 0.5 ms 의 균등한 길이를 가지며 0부터 19의 인덱스가 부여된 20개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 여기서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이 중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f = 30720·T _s = 10 ms 의 길이를 가지며, 153600·T _s = 5 ms 길이를 가지는 2개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720·T _s = 1 ms 의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 각 T _slot = 15360·T _s = 0.5 ms 의 길이를 가지는 2개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

표 1는 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(configuration)은 모든 서브프레임이 상향링크와 하향링크에 대해 어떠한 규칙에 의해 할당(또는 예약)되는지를 나타내는 규칙이다. 표 2는 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.

표 2를 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, "D"는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, "U"는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, "S"는 DwPTS, GP, UpPTS 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 나타낸다. 상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 특별 프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 또는 개수가 다르다.

하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환시점(switching point)이라 한다. 전환시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms 가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 스위치-포인트 주기인 경우에 특별 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 스위치-포인트 주기인 경우에는 첫 번째 하프-프레임에만 존재한다.

모든 구성에 있어서, 0번째, 5번째 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 특별 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.

이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 하향링크 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수 있다. TDD 시스템에서 무선 프레임에 포함되는 하프프레임의 개수, 하프프레임에 포함되는 서브프레임의 개수 및 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임의 조합은 예시에 불과하다.

한편, FDD 시스템에서 i번째 서브프레임에서 PHICH를 통해 단말에 전송되는 HARQ ACK/NACK는 단말이 i-4번째 서브프레임에서 전송한 PUSCH와 관련된다.

반면, TDD 시스템에서의 하향링크/상향링크 서브프레임 구성이 상향링크-하향링크 구성(configuration) 별로 다르기 때문에 PUSCH 및 PHICH전송 시간은 구성에 따라 다르게 설정되며, PUSCH 및 PHICH의 전송시간은 서브프레임의 인덱스(또는 숫자)에 따라 서로 다르게 구성될 수 있다.

LTE 시스템에서, PUSCH와 이에 선행하는 PDCCH, 그리고 PUSCH에 대응되는 하향링크 HARQ ACK/NACK이 전송되는 PHICH의 상/하향링크 타이밍 관계는 미리 정해져 있다.

도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(RE: Resource Element)라 하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보(UL grant), 하향링크 자원 할당 정보(DL grant) 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

1. 2. PDCCH( Physical Downlink Control Channel )

1. 2. 1. PDCCH 일반

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합(aggregation)으로 구성된다. 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집합으로 구성된 PDCCH는 서브블록 인터리빙(subblock interleaving)을 거친 후에 제어 영역을 통해 전송될 수 있다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(REG: resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트수가 결정된다.

1. 2. 2. PDCCH 구조

복수의 단말에 대한 다중화된 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있다. PDCCH는 하나 또는 2 이상의 연속적인 CCE의 집합(CCE aggregation)으로 구성된다. CCE는 4개의 자원 요소로 구성된 REG의 9개의 세트에 대응하는 단위를 말한다. 각 REG에는 4개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼이 매핑된다. 참조 신호(RS: Reference Signal)에 의하여 점유된 자원 요소들은 REG에 포함되지 않는다. 즉, OFDM 심볼 내에서 REG의 총 개수는 셀 특정 참조 신호가 존재하는지 여부에 따라 달라질 수 있다. 4개의 자원 요소를 하나의 그룹에 매핑하는 REG의 개념은 다른 하향링크 제어 채널(예를 들어, PCFICH 또는 PHICH)에도 적용될 수 있다. PCFICH 또는 PHICH에 할당되지 않는 REG를 N _REG 라 하면 시스템에서 이용 가능한 CCE의 개수는

이며, 각 CCE는 0부터 N _CCE-1 까지 인덱스를 가진다.

단말의 디코딩 프로세스를 단순화하기 위해서, n개의 CCE를 포함하는 PDCCH 포맷은 n의 배수와 동일한 인덱스를 가지는 CCE부터 시작될 수 있다. 즉, CCE 인덱스가 i인 경우 i mod n = 0 을 만족하는 CCE부터 시작될 수 있다.

기지국은 하나의 PDCCH 신호를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8} 개의 CCE들을 사용할 수 있으며, 이때의 {1, 2, 4, 8}은 CCE 집합 레벨(aggregation level)이라고 부른다. 특정 PDCCH의 전송을 위해 사용되는 CCE의 개수는 채널 상태에서 따라 기지국에 의하여 결정된다. 예를 들어, 양호한 하향링크 채널 상태(기지국에 가까운 경우)를 가지는 단말을 위한 PDCCH는 하나의 CCE만으로 충분할 수 있다. 반면, 좋지 않은 채널 상태(셀 경계에 있는 경우)를 가지는 단말의 경우는 8개의 CCE들이 충분한 강인함(robustness)을 위하여 요구될 수 있다. 게다가, PDCCH의 파워 레벨도 채널 상태에 매칭되어 조절될 수 있다.

표 3은 PDCCH 포맷을 나타내며, CCE 집합 레벨에 따라 4가지의 PDCCH 포맷이 지원된다.

단말마다 CCE 집합 레벨이 다른 이유는 PDCCH에 실리는 제어정보의 포맷 또는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이 다르기 때문이다. MCS 레벨은 데이터 코딩에 사용되는 코드 레이트(code rate)와 변조 서열(modulation order)을 의미한다. 적응적인 MCS 레벨은 링크 적응(link adaptation)을 위해 사용된다. 일반적으로 제어정보를 전송하는 제어채널에서는 3∼4개 정도의 MCS 레벨을 고려할 수 있다.

제어정보의 포맷을 설명하면, PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(DCI)라고 한다. DCI 포맷에 따라 PDCCH 페이로드(payload)에 실리는 정보의 구성이 달라질 수 있다. PDCCH 페이로드는 정보 비트(information bit)를 의미한다. 표 4는 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.

표 4를 참조하면, DCI 포맷으로는 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 0, 하나의 PDSCH 코드워드의 스케줄링을 위한 포맷 1, 하나의 PDSCH 코드워드의 간단한(compact) 스케줄링을 위한 포맷 1A, DL-SCH의 매우 간단한 스케줄링을 위한 포맷 1C, 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(spatial multiplexing) 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2, 개루프(Openloop) 공간 다중화 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2A, 상향링크 채널을 위한 TPC(Transmission Power Control) 명령의 전송을 위한 포맷 3 및 3A가 있다. DCI 포맷 1A는 단말에 어떤 전송 모드가 설정되어도 PDSCH 스케줄링을 위해 사용될 수 있다.

DCI 포맷에 따라 PDCCH 페이로드 길이가 달라질 수 있다. 또, PDCCH 페이로드의 종류와 그에 따른 길이는 간단한(compact) 스케줄링인지 여부 또는 단말에 설정된 전송 모드(transmission mode) 등에 의해 달라질 수 있다.

전송 모드는 단말이 PDSCH를 통한 하향링크 데이터를 수신하기 위해 설정(configuration)될 수 있다. 예를 들어, PDSCH를 통한 하향링크 데이터는 단말에 대한 스케줄된 데이터(scheduled data), 페이징, 랜덤 액세스 응답 또는 BCCH를 통한 브로드캐스트 정보 등이 있다. PDSCH를 통한 하향링크 데이터는 PDCCH를 통해 시그널되는 DCI 포맷과 관계가 있다. 전송 모드는 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC(Radio Resource Control) signaling)을 통해 단말에 반정적으로(semi-statically) 설정될 수 있다. 전송 모드는 싱글 안테나 전송(Single antenna transmission) 또는 멀티 안테나(Multi-antenna) 전송으로 구분할 수 있다. 단말은 상위 계층 시그널링을 통해 반정적(semi-static)으로 전송 모드가 설정된다. 예를 들어, 멀티 안테나 전송에는 전송 다이버시티(Transmit diversity), 개루프(Open-loop) 또는 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(Spatial multiplexing), MU-MIMO(Multi-user-Multiple Input Multiple Output) 또는 빔 형성(Beamforming) 등이 있다. 전송 다이버시티는 다중 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 전송 신뢰도를 높이는 기술이다. 공간 다중화는 다중 송신 안테나에서 서로 다른 데이터를 동시에 전송하여 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 빔 형성은 다중 안테나에서 채널 상태에 따른 가중치를 가하여 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 증가시키는 기술이다.

DCI 포맷은 단말에 설정된 전송 모드에 종속된다(depend on). 단말은 자신에게 설정된 전송 모드에 따라 모니터링하는 참조(Reference) DCI 포맷이 있다. 단말에 설정되는 전송 모드는 다음과 같이 7개의 전송 모드를 가질 수 있다.

(1) 단일 안테나 포트; 포트 0

(2) 전송 다이버시티(Transmit Diversity)

(3) 개루프 공간 다중화 (Open-loop Spatial Multiplexing)

(4) 폐루프 공간 다중화 (Closed-loop Spatial Multiplexing)

(5) 다중 사용자 MIMO

(6) 폐루프 랭크 = 1 프리코딩

(7) 단일 안테나 포트; 포트 5

1. 2. 3. PDCCH 전송

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(system information block, SIB)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

이어, 기지국은 CRC가 부가된 제어정보를 채널 코딩을 수행하여 부호화된 데이터(coded data)를 생성한다. 이때, MCS 레벨에 따른 코드 레이트로 채널 코딩을 수행할 수 있다. 기지국은 PDCCH 포맷에 할당된 CCE 집합 레벨에 따른 전송률 매칭(rate matching)을 수행하고, 부호화된 데이터를 변조하여 변조 심벌들을 생성한다. 이때, MCS 레벨에 따른 변조 서열을 사용할 수 있다. 하나의 PDCCH를 구성하는 변조 심벌들은 CCE 집합 레벨이 1, 2, 4, 8 중 하나일 수 있다. 이후, 기지국은 변조심벌들을 물리적인 자원요소에 맵핑(CCE to RE mapping)한다.

1. 2. 4. 블라인드 디코딩( blind decoding )

하나의 서브프레임 내에서 복수의 PDCCH가 전송될 수 있다. 즉, 하나의 서브프레임의 제어영역은 인덱스 0 ∼ N _{CCE ,k} -1을 가지는 복수의 CCE로 구성된다. 여기서, N _CCE,k 는 k번째 서브프레임의 제어 영역 내에 총 CCE의 개수를 의미한다. 단말은 매 서브프레임마다 복수의 PDCCH들을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이란 단말이 모니터링되는 PDCCH 포맷에 따라 PDCCH들의 각각의 디코딩을 시도하는 것을 말한다. 서브프레임 내에서 할당된 제어영역에서 기지국은 단말에게 해당하는 PDCCH가 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 단말은 기지국으로부터 전송된 제어채널을 수신하기 위해서 자신의 PDCCH가 어느 위치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷으로 전송되는지 알 수 없으므로, 단말은 서브프레임 내에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링하여 자신의 PDCCH를 찾는다. 이를 블라인드 디코딩(BD: Blind Decoding/Detection)이라 한다. 블라인드 디코딩은 단말이 CRC 부분에 자신의 단말 식별자(UE ID)를 디 마스킹(De-Masking) 시킨 후, CRC 오류를 검토하여 해당 PDCCH가 자신의 제어채널인지 여부를 확인하는 방법을 말한다.

활성 모드(active mode)에서 단말은 자신에게 전송되는 데이터를 수신하기 위해 매 서브프레임의 PDCCH를 모니터링한다. DRX 모드에서 단말은 매 DRX 주기의 모니터링 구간에서 깨어나(wake up) 모니터링 구간에 해당하는 서브프레임에서 PDCCH를 모니터링한다. PDCCH의 모니터링이 수행되는 서브프레임을 non-DRX 서브프레임이라 한다.

단말은 자신에게 전송되는 PDCCH를 수신하기 위해서는 non-DRX 서브프레임의 제어영역에 존재하는 모든 CCE에 대해 블라인드 디코딩을 수행해야 한다. 단말은 어떤 PDCCH 포맷이 전송될지 모르므로, 매 non-DRX 서브프레임 내에서 PDCCH의 블라인드 디코딩이 성공할 때까지 가능한 CCE 집단 레벨로 PDCCH를 모두 디코딩해야 한다. 단말은 자신을 위한 PDCCH가 몇 개의 CCE를 사용하는지 모르기 때문에 PDCCH의 블라인드 디코딩이 성공할 때까지 가능한 모든 CCE 집단 레벨로 검출을 시도해야 한다.

LTE 시스템에서는 단말의 블라인드 디코딩을 위해서 서치 스페이스(SS: Search Space) 개념을 정의한다. 서치 스페이스는 모니터하기 위한 PDCCH 후보 세트를 의미하며, 각 PDCCH 포맷에 따라 상이한 크기를 가질 수 있다. 서치 스페이스는 공용 서치 스페이스(CSS: Common Search Space)와 단말 특정 서치 스페이스(USS: UE-specific/Dedicated Search Space)로 구성될 수 있다. 공용 서치 스페이스의 경우, 모든 단말이 공용 서치 스페이스의 크기에 대하여 알 수 있으나, 단말 특정 서치 스페이스는 각 단말마다 개별적으로 설정될 수 있다. 따라서, 단말은 PDCCH를 디코딩하기 위해 단말 특정 서치 스페이스 및 공용 서치 스페이스를 모두 모니터링해야 하며, 따라서 하나의 서브프레임에서 최대 44번의 블라인드 디코딩(BD)을 수행하게 된다. 여기에는 상이한 CRC 값(예를 들어, C-RNTI, P-RNTI, SI-RNTI, RA-RNTI)에 따라 수행하는 블라인드 디코딩은 포함되지 않는다.

작은 서치 스페이스로 인하여, 기지국은 주어진 서브프레임 내에서 PDCCH를 전송하고자 하는 단말들 모두에게 PDCCH를 전송하기 위한 CCE 자원이 확보될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 왜냐하면, CCE 위치가 할당되고 남은 자원들은 특정 단말의 서치 스페이스 내에 포함되지 않을 수 있기 때문이다. 다음 서브프레임에도 계속될 수 있는 이러한 장벽을 최소화하기 위하여 단말 특정 도약(hopping) 시퀀스가 단말 특정 서치 스페이스의 시작 지점에 적용될 수 있다.

표 5는 공용 서치 스페이스와 단말 특정 서치 스페이스의 크기를 나타낸다.

블라인드 디코딩을 시도하는 횟수에 따른 단말의 계산적 로드(load)를 경감하기 위해, 단말은 정의된 모든 DCI 포맷에 따른 서치를 동시에 수행하지 않는다. 구체적으로, 단말은 단말 특정 서치 스페이스에서 항상 DCI 포맷 0과 1A에 대한 서치를 수행한다. 이때, DCI 포맷 0과 1A는 동일한 크기를 가지나, 단말은 PDCCH에 포함된 DCI 포맷 0과 1A를 구분하는데 사용되는 플래그(flag for format 0/format 1A differentiation)를 이용하여 DCI 포맷을 구분할 수 있다. 또한, 단말에 0과 1A외에 다른 DCI 포맷이 요구될 수 있는데, 그 일례로 DCI 포맷 1, 1B, 2가 있다.

공용 서치 스페이스에서 단말은 DCI 포맷 1A와 1C를 서치할 수 있다. 또한 단말은 DCI 포맷 3 또는 3A를 서치하도록 설정될 수 있으며, DCI 포맷 3과 3A는 DCI 포맷 0과 1A와 동일한 크기를 가지나, 단말은 단말 특정 식별자가 아닌 다른 식별자에 의하여 스크램블된 CRC를 이용하여 DCI 포맷을 구별할 수 있다.

서치 스페이스

는 집합 레벨 L∈{1,2,4,8} 에 따른 PDCCH 후보 세트를 의미한다. 서치 스페이스의 PDCCH 후보 세트 m 에 따른 CCE는 다음과 같은 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

여기서, M ^(L) 은 서치 스페이스에서 모니터하기 위한 CCE 집합 레벨 L에 따른 PDCCH 후보들의 개수를 나타내며, m=0,…,M ^(L)-1이다. i는 PDCCH 에서 각 PDCCH 후보에서 개별 CCE를 지정하는 인덱스로서 i=0,…,L-1 이다.

이며, n _s는 무선 프레임 내에서 슬롯 인덱스를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 단말은 PDCCH를 디코딩하기 위해 단말 특정 서치 스페이스 및 공용 서치 스페이스를 모두 모니터링한다. 여기서, 공용 서치 스페이스(CSS)는 {4, 8}의 집합 레벨을 갖는 PDCCH들을 지원하고, 단말 특정 서치 스페이스(USS)는 {1, 2, 4, 8}의 집합 레벨을 갖는 PDCCH들을 지원한다. 표 6은 단말에 의하여 모니터링되는 PDCCH 후보를 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 공용 서치 스페이스의 경우 2개의 집합 레벨, L=4 및 L=8에 대해 Y _k 는 0으로 설정된다. 반면, 집합 레벨 L에 대해 단말 특정 서치 스페이스의 경우 Y _k 는 수학식 2와 같이 정의된다.

여기서, Y _-1 = n _RNTI ≠ 0 이며, n _RNTI RNTI 값을 나타낸다. 또한, A = 39827 이고, D = 65537 이다.

2. 캐리어 병합( Carrier Aggregation ) 환경

2. 1. 캐리어 병합 일반

본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.

서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.

P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.

S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

3. CSI 빔포밍 방식

현 LTE 표준에서는 채널 정보 없이 운용되는 오픈-루프(open-loop) MIMO와, 클로즈드-루프(closed-loop) MIMO 두 가지 송신 방식이 존재하며 closed-loop MIMO 에서는 MIMO 안테나의 멀티플렉싱 게인(multiplexing gain)을 얻기 위해 송수신 단은 각각 채널 정보 즉 CSI를 바탕으로 빔포밍(beamforming)을 수행한다. 기지국은 CSI를 얻기 위해 단말에게 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 또는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)를 할당하여 하향링크(downlink) CSI를 피드백 하도록 명령한다.

CSI는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), CQI(Channel Quality Indication) 세가지 정보로 크게 분류된다. RI는 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, UE가 동일 주파수 시간 자원을 통해 수신 하는 스트림(stream)의 개수를 의미한다. 이 값은 채널의 긴 주기 페이딩(long term fading)에 의해 도미넌트(dominant) 하게 결정되므로 PMI, CQI 값 보다 통상 더 긴 주기를 가지고 단말에서 기지국으로 피드백 된다. 두 번째로, PMI는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 UE가 선호하는 기지국의 프리코딩 인덱스(precoding index)를 나타낸다. CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다.

LTE-A와 같은 보다 진보된 통신 시스템에서는 MU-MIMO (multi-user MIMO)를 이용한 추가적인 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity)를 얻는 것이 추가되었다. 이를 위해 채널 피드백 관점에서는 보다 높은 정확도(accuracy)가 요구된다. 그 이유는 MU-MIMO에서는 안테나 도메인(domain)에서 멀티플렉싱(multiplexing) 되는 단말(UE) 간의 간섭 채널 존재하기 때문에 피드백 채널 정확도(accuracy)가 피드백을 올린 단말(UE)뿐 아니라 멀티플렉싱(multiplexing) 되는 다른 단말의 간섭에도 큰 영향을 미치기 때문이다. 따라서 LTE-A에서는 피드백 채널 정확도(accuracy)를 높이기 위해 최종 PMI를 롱 텀(long term) 및/또는 와이드밴드(wideband) PMI인 W1와 숏 텀(short term) 및/또는 서브밴드(sub-band) PMI인 W2 둘로 나누어 설계하는 것이 결정되었다.

두 채널 정보로부터 하나의 최종 PMI를 구성하는 계층적 코드북 변환(hierarchical codebook transformation) 방식의 예시로 아래와 같이 채널의 롱-텀 분산 매트릭스(long-term covariance matrix)를 이용하여 코드북(codebook)을 변형(transform)하는 것이 있다.

수힉식 3에서 W2(=short term PMI)는 숏-텀(short-term) 채널 정보를 반영하기 위해 만들어진 코드북(codebook)의 코드워드(codeword)이며, W 은 변형(transform)된 최종 코드북의 코드워드, norm(A)은 행렬 A의 각 열(column) 별 놈(norm)이 1로 노말라이제이션(normalization)된 행렬을 의미한다.

기존 W1과 W2의 구체적인 구조는 다음 수학식 4와 같다.

상기 코드워드 구조는 크로스 극성의 안테나(cross polarized antenna)를 사용하는 하고 안테나 간 간격이 조밀한 경우 (통상 인접 안테나 간 거리가 신호 파장의 반 이하인 경우 해당) 발생하는 채널의 상관(correlation) 특성을 반영하여 설계한 구조이다. 크로스 극성의(Cross polarized) 안테나의 경우 안테나를 수평적 안테나 그룹(horizontal antenna group)과 수직적 안테나 그룹(vertical antenna group)으로 구분 할 수 있는데, 각 안테나 그룹은 ULA(uniform linear array) 안테나의 특성을 가지며, 두 안테나 그룹은 위치(co-located)되어 있다. 따라서 각 그룹의 안테나 간 상관성(correlation)은 동일한 선형적 위상 증가(linear phase increment) 특성을 가지며, 안테나 그룹 간 상관성(correlation)은 위상(phase) 회전(rotation)된 특성을 갖는다. 코드북은 결국 채널을 양자화(quantization) 한 값이기 때문에 소스(source)에 해당하는 채널의 특성을 그대로 반영하여 코드북을 설계하는 것이 필요하다. 설명의 편의를 위해 상기 구조로 만든 랭크(rank) 1 코드워드를 예로 들면 이러한 채널 특성이 수학식 5를 만족하는 코드워드에 반영되었음을 확인할 수 있다.

위 수학식 5에서 코드워드는 Nt (Tx 안테나 수) by 1 의 벡터(vector)로 표현되며 상위 벡터 X_i(k) 와 하위 벡터 a _jX_i(k) 둘로 구조화 되어있고, 각각은 수평적 안테나 그룹(horizontal antenna group)과 수직적 안테나 그룹(vertical antenna group)의 상관(correlation) 특성을 보여준다. X_i(k) 는 각 안테나 그룹의 안테나 간 상관(correlation) 특성을 반영하여 선형적 위상 증가(linear phase increment)를 갖는 벡터로 표현하는 것이 유리하며, 대표적인 예로 DFT 행렬을 이용할 수 있다.

또한 CoMP를 위해서도 보다 높은 채널 정확도(accuracy)가 필요하다. CoMP JT의 경우 여러 기지국이 특정 단말에게 동일한 데이터를 협력 전송하므로 이론적으로 안테나가 지리적으로 분산되어 있는 MIMO 시스템으로 간주 할 수 있다. 즉, JT에서 MU-MIMO를 하는 경우도 single cell MU-MIMO와 마찬가지로 협력 스케줄링(co scheduling) 되는 단말간 간섭을 피하기 위해 높은 수준의 채널 정확도(accuracy)가 요구 된다. CoMP CB(Coordination Beamforming)의 경우 역시 인접 셀이 서빙 셀에게 주는 간섭을 회피하기 위해서 정교한 채널 정보가 요구된다.

3.1. 제한된 RLM 및 MMR / CSI 측정( Restricted RLM and RRM / CSI measurement )

간섭 조정(Interference coordination)의 한 방법으로 침략 셀(aggressor cell)이 일부 물리적 채널(physical channel)의 전송 전력/활성도(transmission power/activity)를 줄이는 (zero power로 설정하는 동작까지 포함) 묵음 서브프레임(silent subframe), ABS(almost blank subframe) 라고 불릴 수도 있음)을 사용하고 빅팀 셀(victim cell)이 이를 고려하여 단말을 스케줄링(scheduling)하는 시간 도메인 인접 셀 간섭 조정(time domain inter-cell interference coordination)이 가능하다. 이 경우 빅팀 셀(victim cell) 단말의 입장에서는 간섭 레벨(interference level)이 서브프레임(subframe)에 따라서 크게 변화하게 되는데, 이런 상황에서 각 서브프레임에서의 보다 정확한 무선 링크 모니터링(radio link monitoring: RLM)이나 RSRP/RSRQ 등을 측정하는 무선 자원 관리(radio resource management: RRM) 동작을 수행하거나 링크 최적화(link adaptation)를 위해서 채널 상태 정보(channel state information: CSI)를 측정하기 위해서, 상기 모니터링/측정(monitoring/measurement)은 균일한 간섭(interference) 특성을 지니는 서브프레임의 세트들로 제한되어야 한다.

4. IEEE 802.11 시스템

도 6은 본 발명이 적용 가능한 IEEE 802.11 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 상위 계층으로 투명하게(transparently) STA 이동성을 지원하는 WLAN을 제공하기 위한 몇 가지 컴포넌트로 구성된다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)는 IEEE 802.11 LAN의 기본적(basic) 빌딩(building) 블록이다.

도 6을 참조하면, BSS 2 개를 도시하고 있으며, 각 BSS는 BSS의 멤버로 STA 2 개로 구성되어 있다. BSS의 멤버인 STA가 커버리지(coverage) 지역에서 서로 통신할 수 있는 BSS를 묘사하는데 사용되는 타원형의 생각은 유용하다(명확하지 않으나, 지역적 컨셉은 종종 충분히 유용하다). 이 지역은 기본 서비스 지역(Basic Service Area, BSA)이라 한다. STA 가 상기 BSA를 벗어나도록 이동하면, 더 이상 BSA에서 다른 STA들과 다이렉트로 통신을 수행할 수 없다.

독립적인(Independent) BSS(IBSS)는 IEEE 802.11 LAN의 가장 기본적인 유형이다. 최소 IEEE 802.11 LAN은 적어도 두 개의 STA로 구성될 수 있다. 도 1에서 BSS는 도 2와 대비하여 간단하고 적은 다른 구성요소를 가지고 있기 때문에 상기 두 개의 IBSS를 대표하여 수행될 수 있다. IEEE 802.11가 직접적으로 통신 가능할 때 이러한 동작 모드는 가능하다. IEEE 802.11 LAN의 유형은 종종 미리 계획하지 않고 종종 형성되기 때문에, LAN이 필요한 만큼, 이러한 동작 유형은 애드 혹 네트워크(ad hoc network)로 부른다.

BSS에서의 STA의 멥버쉽(membership)은 동적이다(STA 의 턴온(turn on), 턴오프(turn off), 영역(range) 내로 들어오고 밖으로 나감(come within range and go out of range). BSS의 멤버가 되기 위하여, STA는 동기화 프로시져(synchronization procedure)를 이용하여 BSS에 가입한다. 인프라스트럭쳐 BSS의 모든 서비스에 접속하기 위하여, STA는 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관은 동적이고, 분배 시스템 서비스(distribution system service, DSS)의 사용을 포함한다.

도 7는 상기 IEEE 802.11 구조 픽쳐에 DS, DSM 및 AP 구성요소가 추가된 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 실시 구조이다.

PHY 제한(limitations)은 지원 가능한 직접적인 스테이션과 스테이션간의 거리(station-to-station distance)를 결정한다. 어떤 네트워크에 대하여, 상기 거리는 충분하고, 다른 네트워크에서는 증가된 커버리지가 요구된다. 독립적으로 존재하는 대신, BSS는 복수의 BSS에 의해 설치된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소를 형성할 수 있다. 상기 BSS들에 상호연결도기 위해 사용되는 아키텍처의(architectural) 구성요소는 분배 시스템(Distribution System, DS)이다.

IEEE Standard 802.11은 논리적으로 분배 시스템(Distribution System Medium, DSM)으로부터 무선 매체(wireless Medium, WM)를 분리한다. 각 논리적 매체(logical medium )는 상기 구조의 다른 구성요소에 의하여 다른 목적을 위해 사용된다. 상기 IEEE Standard 802.11 정의는 멀티 미디어와 같거나 다른 것을 막거나 요구하지 않는다.

멀티 미디어가 논리적으로 다르다는 인지는 상기 구조의 유동성을 이해하는데 중요한 요소이다. 상기 IEEE 802.11 LAN 구조는 어떤 특정 실행의 물리적 특징이 독립적으로 특정된다.

상기 DS는 복수의 BSS의 고른 통합 및 목적(destination) 매핑으로 어드레스를 다루기 위하여 필요한 지역적(logical) 서비스를 제공하여 지원되는 모바일 장치를 가능하게 한다.

AP는 STA 기능성을 갖는 엔터티(entity)로, 통합된 STA를 위한 WM을 통하여, 상기 DS로 접속할 수 있게 한다.

데이터는 하나의 AP를 통하여 DS와 BSS사이에서 이동한다. 모든 AP는 또한 STA이다. 따라서 AP나 STA는 어드레스가능한(addressable) 엔터티들이다. WM 및 DSM 상에서 통신을 위해 AP에 의해 사용되는 주소는 동일하게 필요하지 않다.

통합된 STA들 중 하나에 의하여 AP의 STA로 보내진 데이터는 IEEE 802.1X 포트접속 엔터티에 의해 프로세싱된 제어되지 않은 포트에서 항상 수신된다. 더구나, 제어된 포트가 권한이 있는 경우, 이러한 프레임들은 개념적으로 DS로 전송된다.

후술로, 큰 커버리지 네트워크를 위한 확장된 서비스 셋(ESS)를 설명한다.

도 8은 ESS의 컵셍을 설명하기 위한 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 구조이다. DS와 BSS는 임의의 크기 및 복잡성을 갖는 무선 네트위크를 IEEE 802.11 표준에서 허용한다. IEEE 802.11 표준은 ESS 네트워크로서, 네트워크의 이러한 타입을 말한다. ESS는 DS에 의하여 연결된 BSS들의 집합(union)이다. ESS는 DS를 포함하지 않는다. 중요한 개념은 ESS 네트워크는 IBSS 네트워크로서 LLC(Logical Link Control) 레이어로 동일하게 보이는 것이다. ESS내의 STA들은 통신할 수 있고, 모바일 STA들은 하나의 BSS로부터 다른 BSS로(동일한 ESS내에서) LLC로 투명하게 이동할 수 있다.

도 8에서 BSS들의 물리적 위치에 대하여 IEEE 802.11 표준에서 추정되는 것은 없다. 다음의 모든 것은 가능하다.

a) 상기 BSS는 부분적으로 오버랩될 수 있다. 이는 물리적 볼륨(volume) 내에서 계속적인 커버리지를 관리하는데 공통적으로 사용된다.

b) 상기 BSS는 물리적으로 연결되지 않을 수 있다. 논리적으로 BSS들 사이의 거리에는 제한이 없다. 상기 BSS들은 물리적으로 나란히 배열될 수 있다.

c) 상기 BSS는 물리적으로 결합될 수 있다. 이는 리던던시(redundancy)를 제공할 수 있다.

d) 하나 또는 그 이상의 IBSS 또는 ESS 네트워크는 하나 또는 그 이상의 ESS 네트워크로서, 물리적으로 동일한 공간에 존재할 수 있다. 이는 수많은 이유를 야기할 수 있다. 애드 혹(ad hoc) 내트워크가 하나의 ESS 네트워크를 갖는 지역에서 동작하고 있을 때물리적으로 오버랩핑되는 IEEE 802.11 네트워크가 다른 기관에 의하여 설정될 때, 두 개 또는 그 이상의 다른 접속 및 보안 정책이 동일한 지역에서 필요할 때를 예로 들 수 있다.

도 9는 WLAN 시스템을 보다 잘 이해하기 위한 시스템 구조의 예를 나타낸다. 도 4는 DS를 포함하는 BSS 인프라 구조의 예이다. 그리고 BSS1과 BSS2는 ESS를 구성한다. WLAN 시스템에서, STA는 IEEE 802.11의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이고, AP STA 와 랩탑 컴퓨터, 모바일 폰과 같은 비 AP STA를 포함한다. 종종 사용자가 직접 조정하는 상기 기기는 비 AP STA이다. 후술하는 비 AP STA는 터미널(terminal), WTRU (Wireless Transmit/Receive Unit), User Equipment (UE), Mobile Station (MS), Mobile Terminal, Mobile Subscriber Unit 로 다르게 불릴 수 있다. 또한, TVWS 스펙트럼 내에서 동작할 수 있는 비 AP STA는 'Non-AP WS STA' 또는 'WS STA'로 불릴 수 있다. AP는 무선 통신의 다른 필드에서 Base Station (BS), Node-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 Femto BS에 대응될 수 있다. TVWS 내에서 동작 가능한 AP는 WS AP로 불릴 수 있다.

이러한 이해를 기초로, 본 발명의 일 양상에 따른 비면허 기기가 TVWS에서 동작하기 위해 설정된 활성화 메커니즘을 설명한다.

TVWS에서 동작하는 비면허 기기를 위해, 상기 비면허 기기는 면허 기기에 의해 사용되지 않는 TVWS내의 이용 가능한 채널을 위한 정보를 획득하여야 한다. 이를 위한 가장 일반적 접근은 모든 비면허 기기가 TVWS의 각 채널에서 면허 기기의 주 채널이 있는지 여부를 센싱하는 것이 정의된다.

그러나 이는 큰 오버헤드를 발생시키므로 또 다른 접근 방식은 특정 지리적 위치에서 무선랜 동작을 위한 이용 가능한 채널 정보를 포함하는 TV 대역 데이터 베이스와 같은 규제 데이터 베이스를 사용할 수 있다. 본 발명은 후자의 접근 방식의 사용을 선호한다.

더구나 모든 비면허 기기가 이용 가능한 채널을 위한 정보를 얻기 위하여 규제 데이터 베이스에 접근한다면, 이는 비효율적일 수 있으면, 큰 시그널링 오버헤드를 낳는다. 따라서, 본 발명의 양상으로 비면허 기기(STA)를 활성화(enabling) STA 및 의존적(dependent) STA로 분류하는 것을 제안한다. TVWS에서 활성화(enabling) STA는 자신의 지리적 위치 식별 및 TV 대역 데이터베이스 접속 능력을 사용하여 자신의 위치에서 가용 TV 패널을 결정하는 STA로 정의될 수 있다. TVWS에서 의존적(dependent) STA는 enabling STA 또는 enabling STA의 동작을 활성화 시키는 dependent AP로부터 이용 가능한 TV 채널 리스트를 수신하는 STA로 정의될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 enabling STA는 의존적(dependent) STA가 TVWS의 이용가능 채널에서 동작하도록 허용하는 역할을 수행할 수 있다. 즉 의존적(dependent) STA를 활성화 시키는 역할이다. 이러한 활성화 과정은 DSE(dynamic station enablement) 과정이라고 불릴 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 STA 장치의 프로세서 구조의 일 예를 나타낸다.

프로세서(710, 760)는 다중 계층 구조를 가질 수 있고, 도 28은 MAC 서브계층(1410), 데이터 링크 계층(DLL) 및 물리 계층(1420) 사이에 집중된다.

도 10을 참조하면 PHY (1420)는 PLCP 엔터티(physical layer convergence procedure entity; 1421) 및 PMD 엔터티(physical medium dependent entity; 1422)를 포함할 수 있다. MAC 서브 계층(1410) 및 PHY (1420)는 각각 MLME (MAC sublayer Management Entity; 1411) 및 PLME (physical layer management entity; 1421)라는 관리 엔터티를 개념적으로 포함한다. 엔터티들(1411, 1421)은 계층 관리 기능이 포함되어 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.

정확한 MAC 동작을 제공하기 위하여, SME (Station Management Entity; 1430)는 각 STA내에 존재한다. SME (1430)는 독립된 관리 평면에 거주하거나 측면을 벗어나 거주하는 것으로 보일 수 있는 계층 독립 엔터티이다. SME (1430)의 정확한 기능은 본 문서에 특정되지 않고, 일반적으로 SME (1430)는 다양하 계층 관리 엔터티(LMEs) 및 계층 특정 파라미터 값을 유사하게 설정하여 계층 의존 상태를 얻는 기능으로 가능하게 보일 수 있다. SME (1430)는 일반적 시스템 관리 엔터티를 대표하는 기능으로 전형적으로 수행하고 표준 관리 프로토콜을 수행한다.

도 10에서의 다양한 엔터티는 다양한 방법으로 상호작용한다. 도 10은 획득/ 설정(GET/SET) 기초 단계의 교환의 몇 가지 예를 보여준다. XX-GET.request 요소는 주어진 MIB attribute (management information base attribute)의 값을 요청하기 위하여 사용된다. XX-GET.confirm 요소는 상태가 성공(success)인 경우, 적당한 MIB attribute을 얻기 위해 사용된다. 그렇지 않은 경우 상태 필드에서 에러 지시를 얻는다. XX-SET.request 요소는 주어진 값으로 설정된 지시된 MIB attribute를 요청하기 위해 사용된다. MIB attribute가 특정 동작을 수행한다면, 상기 동작이 수행되도록 요청된다. 또한, 상태가 성공(success)을 나타내는 경우 XX-SET.confirm 요소가 사용된다. 이는 요청된 값으로 설정된 지시된 MIB attribute를 확인한다. 그렇지 않은 경우, 상태 필드에서 에러 조건을 얻는다. 이러한 MIB attribute가 특정 동작을 실행하면 상기 동작이 수행되도록 확인한다.

도 10을 참조하면, MLME (1411) 및 SME (1430)는 MLME_SAP (1450)을 통하여 다양한 MLME_GET/SET 요소를 교환할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, SME (1430)는 화이트 스페이스 맵 방송 프레임을 다른 STA로 전송하기 위한 MLME (1411) 요청을 위하여 MLME_WSM.request 요소를 MLME (1411)로 전송할 수 있다. 또 다른 예로 MLME (1411)는 다른 STA로부터 화이트 스페이스 맵 방송 프레임의 수신을 나타내는 MLME-WSM.indication 요소를 SME (1430)로 전송할 수 있다.

또한, 도 10을 참고하면, 다양한 PLCM_GET/SET 요소는 PLME_SAP (1460)을 통하여 PLME (1421)과 SME (1430) 사이에서, MLME-PLME_SAP (1470)을 통하여 MLME (1411) 및 PLME (1470) 사이에서 교환될 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 WSM 요소는 MAC (1410) 및 PHY (1420)의 순차적인 절차에 의하여 전송될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예의 WSM 요소는 MAC (1410) 및 PHY (1420)의 순차적인 절차에 의하여 수신될 수 있다. 상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 또한, 본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

5. 셀룰러 네트워크의 단말의 WLAN 접속

본 발명에서는 셀룰러 네트워크에 접속한 단말이 데이터 오프로딩(data offloading)을 위해서 WLAN 에 접속하고자 할 때, 효과적으로 WLAN에 대한 측정을 수행하고 이 결과를 셀룰러 네트워크를 통하여 보고하는 방법을 제안한다. 본 발명에서는 셀룰러 네트워크의 예로 3GPP LTE 시스템을 가정하며 WLAN의 예로 IEEE 802.11 시스템을 가정한다.

도 11은 본 발명의 일 실시 형태인, 기지국(base station) 및 AP(Access Point)에 따른 단말(UE)의 통신 환경을 도시한 것이다.

먼저 본 발명에서 고려하는 무선 통신 네트워크는 도 11에서 도시한 것과 같이 셀룰러 네트워크가 특정 사용자에게만 허가된 스펙트럼(licensed spectrum)을 이용하여 구축되어 있는 상태에서 셀룰러 네트워크의 데이터 오프로딩(data offloading)을 위해서 특정 사용자에게만 허가되지 않은 스펙트럼(unlisenced spectrum), 즉 모든 사용자에게 허가된 스펙트럼을 이용하는 WLAN 시스템이 함께 구축되어 있다. 일반적으로 셀룰러 네트워크는 광범위한 영역에서 결함이 없는 서비스를 제공하는 목적으로 설치되는 반면 WLAN 시스템은 데이터가 집중적으로 발생하는 영역에만 선택적으로 설치된다. 따라서 셀룰러 네트워크는 주로 낮은 데이터 레이트(low data rate)의 트래픽(traffic)을 빠르게 접속하기 위한 목적으로 관리되는 반면 WLAN은 높은 데이터 레이트(high data rate)의 트래픽을 처리하되 네트워크(network) 관리를 위해 소모되는 자원(예를 들어, 네트워크 측정을 위해 소모되는 단말의 배터리)을 최소화하기 위해서 접속 속도는 보다 느리게 조절하는 것이 바람직하다.

5. 1. 셀룰러 네트워크 참조신호로 WLAN 측정

도 12는 본 발명의 일 실시 형태인, 기지국(base station) 및 AP(Access Point)에 따른 단말(UE)간의 송수신 과정을 나타낸 것이다.

소모되는 자원을 최소화하기 위해서 접속 속도는 보다 느리게 조절하는 상황을 고려할 때, 본 발명에서 제시하는 바람직한 동작은, 먼저 단말은 셀룰러 네트워크에는 지속적으로 연결되어 측정 수행/보고 등의 이동성 관리(mobility management) 과정을 수행함으로써 단말의 위치 정보를 수시로 업데이트(update)하여 음성 통화와 같은 시간 지연에 민감한 서비스의 개시에 소모되는 시간을 줄이는 반면, WLAN에는 자신에게 높은 레이트 트래픽(high rate traffic)이 발생하고 또 인근에 접속 가능한 WLAN AP가 위치하는 경우에만 측정을 수행함으로써 WLAN의 관리에 소모되는 배터리를 절약하는 것이다. 이 때, 네트워크는 셀룰러 네트워크의 측정 보고를 통하여 단말의 대략적인 위치 정보를 파악할 수 있으므로, AP 설치 정보와 단말의 위치 정보를 비교하여 단말이 접속 가능한 AP가 주변에 위치하는지 여부를 판단할 수 있게 된다. 그리고 특정 단말이 WLAN을 측정할 수 있는 위치에 존재한다고 파악이 되면 네트워크는 도 12에서와 같이 해당 단말로 하여금 인접한 AP를 측정할 것을 지시할 수 있다. 3GPP LTE 시스템에 있어서 이러한 측정은 서빙 셀 및 이웃 셀에 대한 RSRP, RSRQ 측정을 포함한다.

단말이 WLAN을 측정하는 것을 돕기 위해서 셀룰러 네트워크는 측정에 도움이 되는 WLAN AP에 대한 정보를 셀룰러 네트워크를 통하여 단말에게 전달할 수 있다. 이 정보는 단말이 측정을 수행할 AP의 목록이나 채널 정보, 비컨(beacon) 신호의 전송 시점 정보 (주기나 오프셋(offset)) 등을 포함할 수 있다.

상기 설명한 동작을 수행함에 있어서 각종 측정 및 이동성 관리(mobility management) 동작은 셀룰러(cellular) 시스템에서 수행되므로, WLAN 측정 역시 이와 호환 가능하다면 더욱 효과적일 수 있다. 이런 장점을 취하기 위한 방법으로, 본 발명에서는 WLAN AP가 셀룰러 네트워크에 연결된 단말의 효과적인 측정을 위하여 셀룰러 네트워크의 참조 신호(reference signal: RS)을 전송할 것을 제안한다. 이런 RS의 예로 3GPP LTE 시스템의 cell-specific RS(CRS)나 CSI-RS(channel state information RS)가 있겠다. 셀룰러 네트워크는 WLAN에 대한 측정을 활성화(activate) 시키면서 WLAN AP의 리스트(list)와 함께 각 AP가 사용할 CRS나 CSI-RS의 정보(예를 들어 셀(cell) ID나 안테나 포트(antenna port) 수, RS 전송 패턴(transmission pattern), RS 전송 대역폭(transmission bandwidth), 전송 기간 및 오프셋(transmission period and offset) 등)을 함께 전송할 수 있다. 이를 통해서 셀룰러 네트워크 단말은 기존의 RS 탐색 회로(detection circuit)를 그대로 재사용하면서 WLAN에 대한 측정을 수행할 수 있게 된다. 한편 AP가 전송하는 셀룰러 네트워크의 RS는 기존의 WLAN STA에게는 인식할 수 없는 신호로 보이게 되므로 그 전송 주기를 가급적이면 길게 유지하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 셀룰러 기지국(cellular base station)과 WLAN AP는 셀룰러 네트워크 RS의 전송에 대한 정보를 백홀 링크(backhaul link)를 통하여 상호 교환할 수 있다. 이 정보에는 WLAN AP가 셀룰러 네트워크 RS를 전송하는 주기 및 오프셋(offset) 정보가 포함될 수 있으며 이 정보는 셀룰러 네트워크의 시간 단위(time unit)로 (예를 들어 3GPP LTE 시스템의 서브프레임(subframe) 혹은 시스템 프레임의 단위로) 표현될 수 있다.

5. 2. 셀룰러 네트워크와 WLAN 서브프레임

도 13은 본 발명에 따른 셀룰러 네트워크의 서브프레임 및 무선랜(WLAN)의 RS 전송 서브프레임을 도시한 것이다.

도 13을 참조하면, 이러한 동작을 도시한 것으로 셀룰러 기지국과 WLAN AP는 시간 동기가 맞다고 가정하고 있으며 (서브프레임 혹은 무선 프레임 기준), 셀룰러 기지국(cellular base station)의 시간을 기준으로 언제 어떤 주기로 RS가 전송되는지가 상호 교환된다. AP의 RS 전송 주기가 5 무선 프레임(radio frame)에 오프셋(offset)이 1 무선 프레임(radio frame)으로 주어진 상황이다. 도 13에서 예시한 동작은 단말이 WLAN을 측정하는 RS가 WLAN의 특정 신호(예를 들어, 비컨(beacon) 신호)인 경우도 포함한다.

5. 3. CRS 의 전송패턴

도 14는 LTE 시스템의 CRS의 전송 패턴의 일례를 나타낸 자원요소(Resource Element: RE)이다.

도 14를 참조하면, Rn은 n번째 안테나 포트의 CRS RE를 의미한다. 도14에 나타난 CRS의 전송 패턴에서는 CRS와 데이터가 함께 스케줄링되는 경우를 고려하고 있기 때문에 CRS가 전송되지 않는 자원 요소에서는 데이터가 전송될 수 있으며, 일부 OFDM 심볼에서는 CRS가 전혀 전송되지 않는 경우도 있다.

반면 도 13에서 예시한 경우에서는 CRS는 단순히 측정의 용도로만 사용되므로 데이터가 전송되지는 않게 된다. 따라서 AP는 셀룰러 네트워크 RS가 차지하는 시간을 줄이기 위해서 CRS가 전송되지 않는 OFDM 심볼은 전송을 생략할 수 있다.

도 15는 CRS가 전송되지 않는 OFDM 심볼의 전송을 생략한 예를 나타낸 것이다. 도 15(a)는 2 포트 CRS를 전송하되 CRS가 포함되지 않는 심볼을 생략하여 총 4개의 심볼을 통하여 하나의 CRS 패턴을 전송한 경우이다. 이 때 상황에 따라서 AP는 하나의 포트(예를 들어, R0)에 대한 CRS만을 전송하는 것도 가능하다. 도 15(b)는 4 포트 CRS를 전송하고 총 6개의 심볼을 하나의 패턴 전송에 사용하는 경우이다. 상기 CRS는 AP가 전송하는 전체 대역폭 중 일부의 주파수 영역에서만 전송될 수 있는데, 이런 특징은 셀룰러 시스템의 동작 대역폭(operation bandwidth)과 WLAN의 동작 대역폭이 일치하지 않는 경우에 효과적이다 그러한 일례로 AP는 셀룰러 네트워크가 점유하는 최소의 대역폭에 해당하는 대역폭을 사용하여 CRS를 전송할 수 있으며, 3GPP LTE 시스템에서는 6개의 RB로 구성된 1.4 MHz 대역폭이 그러한 최소의 대역폭에 해당한다.AP가 셀룰러 네트워크의 RS를 전송할 때, 이를 측정하는 단말이 시간 동기를 보다 원활하게 획득할 수 있도록 동기 신호를 함께 전송할 수 있다. 3GPP LTE 시스템에서는 주 동기 신호(primary synchronization signal)와 부 동기 신호(secondary synchronization signal)를 사용하여 단말의 시간 동기 획득을 가능케 하는데 AP 역시 CRS와 함께 주 동기 신호(primary synchronization signal)와 부 동기 신호(secondary synchronization signal)를 전송할 수 있다.

5. 4. RS 전송 측정 구간

한편 WLAN 시스템에서 AP는 캐리어 센싱(carrier sensing)을 기반으로 채널을 기회적으로(opportunistic) 점유하기 때문에 완벽한 시간 동기가 이루어진 경우라 하더라도 완전하게 주기적인 RS 전송을 수행하기는 어렵다.

일례로 AP가 RS를 전송할 시점이 도래하였으나 인접한 다른 STA가 채널을 점유하고 있는 상황이라면 해당 시점에서 RS를 전송할 수가 없게 된다. 이런 문제는 아래와 같은 방법들을 통해서 해결될 수 있다.

(1) AP가 미리 채널을 점유하고 있다가 RS를 전송하는 방식

AP는 RS를 전송해야 하는 시점이 다가오게 되면 채널이 아이들(idle)인 경우에 예약 신호(reservation signal)를 전송하는 형태로 다른 STA가 채널을 점유하지 못하게 막은 다음에 약속된 전송 시점에서 RS를 전송하는 방식이다.

(2) 단말이 AP의 RS 전송 시점 오차에 대한 마진(margin)을 고려하는 방식

단말은 WLAN AP가 정해진 시점에서 정확하게 RS를 전송할 수 없을 수 있다는 사실을 파악하고 RS 전송 시점의 오차 범위 이내에서 RS를 블라인드(blind) 탐색하는 방식. 이를 위해서 RS 전송 시점의 최대 허용 오차 정보를 셀룰러 네트워크가 단말에게 전달할 수 있으며, 최대 허용 오차 시점까지도 RS가 탐색되지 않는다면 단말은 더 이상의 검출을 포기하고 배터리 소모를 줄이기 위해서 해당 WLAN AP에 대한 측정을 중단할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 AP에 따른 측정 구간을 나타낸 것이다.

도 16을 참조하면, 이러한 전송 시점 오차에 대한 마진(margin)은 특정 AP의 측정을 위한 타임 윈도우(time window)의 형태로 표현될 수 있다. 추가적으로 보다 정확한 이동성 관리(mobility management)를 위해서 특정 AP의 탐색에 실패한 단말은 해당 AP의 탐색에 실패했다는 정보를 셀룰러 네트워크에게 보고할 수 있다.

단말이 WLAN을 측정하는 동안에는 데이터 송수신이 불가능해지는 등의 셀룰러 네트워크에서의 동작에 제한이 걸릴 수 있다. 이를 최소화하기 위해서 단말이 복수의 WLAN AP를 측정하는 경우에는 해당 AP들을 측정하는 시점(예를 들어 각 AP가 셀룰러 네트워크 RS를 전송하는 시점)이 인접한 것이 바람직하다. 한편 AP의 측정 신호가 서로 중첩된다면 단말의 측정이 올바르게 동작하지 못할 가능성이 있으므로 도 16에서 도시한 것과 같이 각 AP의 측정 신호는 일정한 타임 윈도우 내에서 서로 다른 시점을 점유하는 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해서 셀룰러 기지국(cellular base station)과 WLAN AP는 측정 신호를 전송하는 시점 정보를 상호 교환할 수 있다. 일례로 셀룰러 기지국과 WLAN AP는 측정 신호가 전송되는 주기나 오프셋과 같은 시간 정보와 단말이 어느 정도의 측정 윈도우를 가지고 측정을 수행할 지에 대한 정보, 단말의 측정 갭(gap)에 대한 정보 등을 교환할 수 있다.

5. 5. 단말의 부가적 정보 추가 보고

상기 설명한 과정을 거쳐서 WLAN의 RS를 측정한 단말은 측정 매트릭(metric)을 셀룰러 기지국에게 보고한다. 이런 측정 매트릭은, 예를 들어 앞서 설명한 RSRP, RSRQ와 같이 기존의 셀룰러 시스템 측정 매트릭 과 동일할 수도 있으며, 네트워크가 셀룰러 네트워크와 WLAN 중 적절한 것을 보다 효과적으로 선택하기 위해서 다음과 같은 정보를 추가적으로 보고할 수 있다.

(1) 채널이 바쁜 시간의 통계( Statistics of channel busy time )

단말은 각 WLAN 채널에서 캐리어(carrier)가 바쁜(busy) 시간 구간(duration)에 대한 통계(statistics)를 보고할 수 있다. 이 통계의 일례로 주어진 측정 윈도우 동안 채널이 바쁜 (혹은 idle할) 시간의 평균값이 있다. 또 다른 일례로 주어진 측정 윈도우를 다수의 시간 슬롯(time slot)으로 구분한 다음, 개별 시간 슬롯이 바쁠 (혹은 idle할) 확률 그리고/또는 한 번 바빠 졌을 때 바쁜 채널 상태가 지속되는 시간의 평균값이 있다. 이런 정보를 바탕으로 네트워크는 현재 해당 단말 관점에서 어느 정도의 확률로 WLAN 채널에 접속이 가능한 지를 파악할 수 있으며, 그 접속 가능 확률에 따라서 WLAN에 접속 시킬지 여부를 결정할 수 있다.

(2) 경쟁 스테이션의 수 예측 ( Estimated number of contenting stations )

단말은 각 WLAN 채널에서 채널 접속을 위해서 경쟁하는 스테이션(station)의 수를 추정하고 이를 보고할 수 있다. 이러한 추정을 수행하는 한 가지 방법으로 일정한 측정 윈도우 동안 검출된 WLAN 프리앰블(preamble)의 수를 세는 방법이 있다. 만일 단말이 WLAN 프리앰블에 존재하는 전송하는 스테이션의 ID를 읽을 수 있다면 보다 정확한 경쟁 스테이션 수를 파악할 수 있다.

(3) 예상되는 쓰루풋( Expected throughput )

단말은 각 WLAN 채널에서 가상으로 채널 접속을 시도해보고 경쟁(contention)의 결과로 얻을 수 있는 쓰루풋(throughput)의 추정치를 보고할 수 있다. 추가적으로 단말은 상기 가상의 채널 접속에서 소모되는 백오프 타임(backoff time)인 접속 시도 후 실제 접속에 성공하는데 소모되는 시간의 평균치나 표준 편차 등의 정보를 보고하여 상기 단말이 해당 WLAN 채널에 접속할 때 얻을 수 있는 서비스 품질을 네트워크가 추정할 수 있도록 한다.

(4) 가장 좋은 네트워크 선택을 위한 추천( Recommendation for the best network selection )

단말은 상기 설명한 각종 측정을 바탕으로 어떤 WLAN 채널이 선호하는지를 네트워크에게 추천할 수 있다. 추가적으로 단말은 WLAN 채널의 상태를 셀룰러 네트워크와 비교하여 더 나은 질(quality)이 보이는 곳이 어느 쪽인지를 추천하는 것도 가능하다. 이러한 비교를 쉽게 하기 위해서 네트워크는 어떤 비교 매트릭(metric)을 사용할 지 등을 알릴 수도 있으며, 추가적으로 네트워크의 로드(load) 상태 등에 따라 단말을 적절한 네트워크에 접속시키기 위해서 비교 매트릭에 선택 바이어스(selection bias)를 부여할 수도 있다. 예를 들어 예상되는 쓰루풋(expected throughput)을 비교 매트릭(metric)으로 사용하는 경우, 셀룰러 네트워크와 WLAN의 예상되는 쓰루풋에 각각 가중치 팩터(weighting factor) a와 b를 곱하고 이 가중된 매트릭(weighted metric)이 더 큰 네트워크를 보고하도록 하는 것이다.

상기 설명한 매트릭은 주기적으로 보고될 수도 있으며, 네트워크가 보고를 트리거(trigger)하는 경우에 보고되는 형태로 비주기적으로 보고될 수도 있다. 혹은 측정 상에서 특정한 이벤트가 발생하는 경우에 단말이 보고하도록 동작할 수도 있는데, 일례로 채널 바쁜 시간(busy time)이 일정 수준 이상으로 커지거나 작아지는 경우에 이와 관련된 WLAN 채널의 측정 매트릭(metric)을 보고할 수 있다.

6. 본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 17을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(200)과 기지국(200) 영역 내에 위치한 다수의 단말(210)을 포함한다.

기지국(200)은 프로세서(processor, 201), 메모리(memory, 202) 및 RF부(radio frequency unit, 203)을 포함한다. 프로세서(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(201)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(202)는 프로세서(201)와 연결되어, 프로세서(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(203)는 프로세서(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말(210)은 프로세서(211), 메모리(212) 및 RF부(213)을 포함한다. 프로세서(211)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(211)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(212)는 프로세서(211)와 연결되어, 프로세서(211)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(213)는 프로세서(211)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(202, 212)는 프로세서(201, 211) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(201, 211)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국(200) 및/또는 단말(210)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명의 무선 접속 시스템에서 데이터 송수신 방안은 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 접속 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (28)

1. 무선 접속 시스템에서 제 1 기지국 기반 단말의 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정 방법에 있어서,
   상기 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국에 대한 정보를 수신하는 단계;
   상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 2 기지국을 측정하는 단계; 및
   상기 제 2 기지국의 측정 정보를 상기 제 1 기지국으로 보고하는 단계를 포함하되,
   상기 제 2 기지국의 측정은 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 수행되며,
   상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인,
   측정 보고 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 기지국은 셀룰러 네트워크 기지국이고, 상기 제 2 기지국은 AP (Access Point)인,
   측정 보고 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제 2 기지국에 대한 정보는 적어도 하나의 AP(Access Point) 리스트, 채널 정보, 셀 식별자, 안테나 포트 수, 상기 참조 신호의 전송 패턴, 상기 참조 신호의 전송 대역폭, 비컨(beacon) 신호의 전송 시점 정보, 및 전송 주기나 오프셋 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
   측정 보고 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 참조 신호의 전송 주기 및 오프셋 정보는 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국이 백홀 링크를 통하여 교환되는,
   측정 보고 방법.
5. 제1항에 있어서,
   CRS(Cell-specific Reference Signal)가 전송되지 않는 OFDM(Orthogonal Frequency Distribution Multiplexing) 심볼을 생략한 CRS 패턴을 상기 제 2 기지국으로부터 수신하는,
   측정 보고 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 참조 신호 전송 시점의 측정 윈도우 정보를 상기 제 1 기지국으로부터 수신하여, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국의 시간 동기를 맞추고,
   상기 맞춰진 동기에 따라 상기 제 2 기지국의 측정이 수행되는,
   측정 보고 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 기지국 기반 단말은 상기 제 2 기지국의 채널 상태의 통계, 경쟁 스테이션의 수, 쓰루풋 예상 정보 및 채널 추천 정보 중 적어도 하나를 상기 제 1 기지국으로 추가적으로 송신하는,
   측정 보고 방법.
8. 무선 접속 시스템에서 제 1 기지국의 제 2 기지국 측정 정보 수신 방법에 있어서,
   제 1 기지국 기반 단말의 위치를 고려하여 활성화된 제 2 기지국에 대한 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하는 단계;
   상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 1 기지국 기반 단말에 의하여 측정된 제 2 기지국의 측정 정보를 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 제 2 기지국의 측정 정보는 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 얻어지고,
   상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인,
   측정 정보 수신 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제 1 기지국은 셀룰러 네트워크 기지국이고, 상기 제 2 기지국은 AP(Access Point)인,
   측정 정보 수신 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 기지국에 대한 정보는 적어도 하나의 AP(Access Point) 리스트, 채널 정보, 셀 식별자, 안테나 포트 수, 상기 참조 신호의 전송 패턴, 상기 참조 신호의 전송 대역폭, 비컨(beacon) 신호의 전송 시점 정보, 및 전송 주기나 오프셋 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    측정 정보 수신 방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 기지국과 상기 참조 신호의 전송 주기 및 오프셋 정보를 백홀 링크를 통하여 교환하는,
    측정 정보 수신 방법.
12. 제8항에 있어서,
    CRS(Cell-specific Reference Signal)가 전송되지 않는 OFDM(Orthogonal Frequency Distribution Multiplexing) 심볼을 생략한 CRS 패턴 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로부터 수신하는,
    측정 정보 수신 방법.
13. 제8항에 있어서,
    상기 참조 신호 전송 시점의 측정 윈도우 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하여, 상기 제 1 기지국과 상기 제 2 기지국의 시간 동기를 맞추고,
    상기 맞춰진 동기에 따라 상기 제 2 기지국의 측정이 수행되는,
    측정 정보 수신 방법.
14. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 기지국 기반 단말로부터 상기 제 2 기지국의 채널 상태의 통계, 경쟁 스테이션의 수, 쓰루풋 예상 정보 및 채널 추천 정보를 추가적으로 수신하는,
    측정 정보 수신 방법.
15. 무선 접속 시스템에서 제 2 기지국으로의 접속을 위한 측정을 수행하는 제 1 기지국 기반 단말에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하는 프로세서로 구성되되,
    상기 프로세서는 상기 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국에 대한 정보를 수신하도록 상기 수신부를 제어하며, 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여, 상기 제 2 기지국을 측정하고, 상기 제 2 기지국의 측정 정보를 상기 제 1 기지국으로 보고하도록 상기 송신부를 제어하도록 구성되되,
    상기 제 2 기지국의 측정은 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 수행되며,
    상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인,
    단말.
16. 무선 접속 시스템에서 제 2 기지국 측정 정보를 수신하는 제 1 기지국에 있어서,
    송신부;
    수신부;
    상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하는 프로세서로 구성되되,
    상기 프로세서는 상기 제 1 기지국 기반 단말의 위치를 고려하여 활성화된 제 2 기지국에 대한 정보를 상기 제 1 기지국 기반 단말로 전송하도록 상기 송신부를 제어하며, 상기 제 2 기지국에 대한 정보를 이용하여 상기 제 1 기지국 기반 단말에 의하여 측정된 제 2 기지국의 측정 정보를 수신하도록 상기 수신부를 제어하고,
    상기 제 2 기지국의 측정 정보는 상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호에 기초하여 얻어지고,
    상기 제 2 기지국이 전송한 참조신호는 상기 제 1 기지국의 참조신호에 해당하고, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국은 이종망인,
    기지국.
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