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KR102014793B1 - 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR102014793B1
KR102014793B1 KR1020147006447A KR20147006447A KR102014793B1 KR 102014793 B1 KR102014793 B1 KR 102014793B1 KR 1020147006447 A KR1020147006447 A KR 1020147006447A KR 20147006447 A KR20147006447 A KR 20147006447A KR 102014793 B1 KR102014793 B1 KR 102014793B1
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South Korea
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control channel
downlink control
pdcch
resource
transmission
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김병훈
김기준
김학성
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 상기 하향링크 제어 채널을 위하여 할당된 하나 이상의 자원 블록 각각을 기 설정된 개수의 서브셋으로 분할하는 단계; 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼과 종료 심볼 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 하향링크 제어 채널을 위한 자원 할당 기본 유닛을 구성하는 서브셋의 개수를 결정하는 단계; 상기 결정된 개수의 서브셋으로 구성된 자원 할당 기본 유닛 단위로, 상기 하향링크 제어 채널에 송신 자원을 맵핑하는 단계; 및 상기 맵핑된 송신 자원을 이용하여 상기 하향링크 제어 채널을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR BASE STATION TRANSMITTING DOWNLINK CONTROL CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR SAME}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification 그룹 Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.44, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법은, 상기 하향링크 제어 채널을 위하여 할당된 하나 이상의 자원 블록 각각을 기 설정된 개수의 서브셋으로 분할하는 단계; 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼과 종료 심볼 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 하향링크 제어 채널을 위한 자원 할당 기본 유닛을 구성하는 서브셋의 개수를 결정하는 단계; 상기 결정된 개수의 서브셋으로 구성된 자원 할당 기본 유닛 단위로, 상기 하향링크 제어 채널에 송신 자원을 맵핑하는 단계; 및 상기 맵핑된 송신 자원을 이용하여 상기 하향링크 제어 채널을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 송신 자원은 상기 자원 할당 기본 유닛이 하나 이상의 개수로 집성(aggregation)된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 송신 자원은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 서브셋의 개수를 결정하는 단계는 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼의 인덱스가 제 1 특정 값 미만인 경우, 상기 서브셋의 개수를 하나 이상이면서 상기 기 설정된 개수 미만의 값으로 결정하는 단계를 포함하고, 나아가 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼의 인덱스가 제 1 특정 값 이상인 경우, 상기 서브셋의 개수는 상기 기 설정된 개수로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 상기 서브셋의 개수를 결정하는 단계는, 상기 하향링크 제어 채널의 종료 심볼의 인덱스가 제 2 특정 값 이상인 경우, 상기 서브셋의 개수는 하나 이상이면서 상기 기 설정된 개수 미만의 값으로 결정하는 단계를 포함하고, 나아가 상기 하향링크 제어 채널의 종료 심볼의 인덱스가 제 2 특정 값 미만인 경우, 상기 서브셋의 개수는 상기 기 설정된 개수로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법은, 상기 하향링크 제어 채널을 위하여 할당된 하나 이상의 자원 블록에 대하여, 상기 하향링크 제어 채널을 위한 자원 할당 기본 유닛을 설정하는 단계; 및 집성 레벨에 따라 상기 자원 할당 기본 유닛 단위로 검색 영역을 모니터링하여, 상기 하향링크 제어 채널을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 자원 블록 각각은 기 설정된 개수의 서브셋으로 분할되고, 자원 할당 기본 유닛을 구성하는 서브셋의 개수는 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼과 종료 심볼 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 특징으로 한다.
여기서, 상기 하향링크 제어 채널이 수신되는 자원은 상기 자원 할당 기본 유닛이 하나 이상의 개수로 집성(aggregation)된 것을 특징으로 하며, 상기 하향링크 제어 채널이 수신되는 자원은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 서브셋의 개수를 결정하는 단계는 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼의 인덱스가 제 1 특정 값 미만인 경우, 상기 서브셋의 개수는 하나 이상이면서 상기 기 설정된 개수 미만인 것을 특징으로 한다. 나아가, 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼의 인덱스가 제 1 특정 값 이상인 경우, 상기 서브셋의 개수는 상기 기 설정된 개수인 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 상기 하향링크 제어 채널의 종료 심볼의 인덱스가 제 2 특정 값 이상인 경우, 상기 서브셋의 개수는 하나 이상이면서 상기 기 설정된 개수 미만인 것을 특징으로 하며, 나아가, 상기 하향링크 제어 채널의 종료 심볼의 인덱스가 제 2 특정 값 미만인 경우, 상기 서브셋의 개수는 상기 기 설정된 개수인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 기지국은 효율적으로 하향링크 제어 채널을 송신할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다중 안테나 통신 시스템의 구성도이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향 링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 LTE 시스템에서 하향링크 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타내는 도면이다.
도 7은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 차세대 통신 시스템에서 다중 노드 시스템을 예시하는 도면이다.
도 9는 E-PDCCH와 E-PDCCH에 의하여 스케줄링되는 PDSCH를 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 E-PDCCH를 구성하는 기본 단위를 2 개의 서브-PRB로 정의한 예이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 E-PDCCH를 위한 집성 기본 유닛을 구성하는 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 4에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
Figure 112014023373322-pct00001
예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure 112014023373322-pct00002
한편, 각각의 전송 정보
Figure 112014023373322-pct00003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure 112014023373322-pct00004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
Figure 112014023373322-pct00005
또한,
Figure 112014023373322-pct00006
를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
Figure 112014023373322-pct00007
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure 112014023373322-pct00008
에 가중치 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 NT 개의 송신신호(transmitted signal)
Figure 112014023373322-pct00009
가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure 112014023373322-pct00010
는 벡터 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 W ij 는 i 번째 송신안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
Figure 112014023373322-pct00011
일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
Figure 112014023373322-pct00012
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014023373322-pct00013
여기서 "＃ of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.
도 5는 하향 링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13∼11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element 그룹)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향 링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산 인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향 링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE(Control Channel Element)로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향 링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 LTE 시스템에서 하향링크 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타낸다. 특히, 도 6의 (a)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 1 또는 2개인 경우를 나타내고, 도 6의 (b)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 4개인 경우를 나타낸다. 송신 안테나의 개수에 따라 RS(Reference Signal) 패턴만 상이할 뿐 제어 채널과 관련된 자원 단위의 설정 방법은 동일하다.
도 6을 참조하면, 하향링크 제어 채널의 기본 자원 단위는 REG(Resource Element Group)이다. REG는 RS를 제외한 상태에서 4개의 이웃한 자원 요소(RE)로 구성된다. REG는 도면에 굵은 선으로 도시되었다. PCFICH 및 PHICH는 각각 4개의 REG 및 3개의 REG를 포함한다. PDCCH는 CCE(Control Channel Elements) 단위로 구성되며 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다.
단말은 자신에게 L개의 CCE로 이루어진 PDCCH가 전송되는지를 확인하기 위하여 M(L)(≥L)개의 연속되거나 특정 규칙으로 배치된 CCE를 확인하도록 설정된다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 고려해야 하는 L 값은 복수가 될 수 있다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 확인해야 하는 CCE 집합들을 검색 영역(search space)이라고 한다. 일 예로, LTE 시스템은 검색 영역을 표 1과 같이 정의하고 있다.
Figure 112014023373322-pct00014
여기에서, CCE 집성 레벨 L은 PDCCH를 구성하는 CCE 개수를 나타내고, Sk (L)은 CCE 집성 레벨 L의 검색 영역을 나타내며, M(L)은 집성 레벨 L의 검색 영역에서 모니터링해야 하는 후보 PDCCH의 개수이다.
검색 영역은 특정 단말에 대해서만 접근이 허용되는 단말 특정 검색 영역(UE-specific search space)과 셀 내의 모든 단말에 대해 접근이 허용되는 공통 검색 영역(common search space)로 구분될 수 있다. 단말은 CCE 집성 레벨이 4 및 8인 공통 검색 영역을 모니터하고, CCE 집성 레벨이 1, 2, 4 및 8인 단말-특정 검색 영역을 모니터한다. 공통 검색 영역 및 단말 특정 검색 영역은 오버랩될 수 있다.
또한, 각 CCE 집성 레벨 값에 대하여 임의의 단말에게 부여되는 PDCCH 검색 영역에서 첫 번째(가장 작은 인덱스를 가진) CCE의 위치는 단말에 따라서 매 서브프레임마다 변화하게 된다. 이를 PDCCH 검색 영역 해쉬(hashing)라고 한다.
상기 CCE는 시스템 대역에 분산될 수 있다. 보다 구체적으로, 논리적으로 연속된 복수의 CCE가 인터리버(interleaver)로 입력될 수 있으며, 상기 인터리버는 입력된 복수의 CCE를 REG 단위로 뒤섞는 기능을 수행한다. 따라서, 하나의 CCE를 이루는 주파수/시간 자원은 물리적으로 서브프레임의 제어 영역 내에서 전체 주파수/시간 영역에 흩어져서 분포한다. 결국, 제어 채널은 CCE 단위로 구성되지만 인터리빙은 REG 단위로 수행됨으로써 주파수 다이버시티(diversity)와 간섭 랜덤화(interference randomization) 이득을 최대화할 수 있다.
도 7은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상향 링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향 링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향 링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
현재의 무선통신환경은 M2M(Machine-to-Machine) 통신 및 높은 데이터 전송량을 요구하는 다양한 디바이스의 출현 및 보급으로 셀룰러 망에 대한 데이터 요구량이 매우 빠르게 증가하고 있다. 높은 데이터 요구량을 만족시키기 위해 통신 기술은 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술 등과 한정된 주파수 내에서 데이터 용량을 높이기 위해 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등으로 발전하고 있고, 통신 환경은 사용자 주변에 액세스 할 수 있는 노드의 밀도가 높아지는 방향으로 진화한다. 이러한 높은 밀도의 노드를 갖춘 시스템은 노들 간의 협력에 의해 더 높은 시스템 성능을 보일 수 있다. 이러한 방식은 각 노드가 독립적인 기지국(Base Station (BS), Advanced BS (ABS), Node-B (NB), eNode-B (eNB), Access Point (AP) 등)으로 동작하여 서로 협력하지 않을 때보다 훨씬 우수한 성능을 갖는다.
도 8은 차세대 통신 시스템에서 다중 노드 시스템을 예시하는 도면이다.
도 8 을 참조하면, 모든 노드가 하나의 컨트롤러에 의해 송수신을 관리 받아 개별 노드가 하나의 셀의 일부 안테나 집단처럼 동작을 한다면, 이 시스템은 하나의 셀을 형성하는 분산 다중 노드 시스템(distributed multi node system; DMNS)으로 볼 수 있다. 이 때 개별 노드들은 별도의 Node ID 를 부여 받을 수도 있고, 별도의 Node ID 없이 셀 내의 일부 안테나처럼 동작할 수도 있다. 그러나, 노드들이 서로 다른 셀 식별자(Cell identifier; ID)를 갖는다면 이는 다중 셀 시스템으로 볼 수 있다. 이러한 다중 셀이 커버리지에 따라 중첩 형태로 구성된다면 이를 다중 티어 네트워크(multi-tier network)라고 부른다.
한편, Node-B, eNode-B, PeNB), HeNB, RRH(Remote Radio Head), 릴레이 및 분산 안테나 등이 노드가 될 수 있으며하나의 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 노드는 전송 포인트(Transmission Point)라 불리기도 한다. 노드(node)는 통상 일정 간격이상으로 떨어진 안테나 그룹을 일컫지만, 본 발명에서는 노드를 간격에 상관없이 임의의 안테나 그룹으로 정의하더라도 적용할 수 있다.
상술한 다중 노드 시스템 및 릴레이 노드의 도입으로 인하여, 다양한 통신 기법의 적용이 가능해져 채널 품질 개선이 이루어질 수 있지만, 앞서 언급한 MIMO 기법 및 셀 간 협력 통신 기법을 다중 노드 환경에 적용하기 위해서는 새로운 제어 채널의 도입이 요구되고 있다. 이러한 필요로 인해 새롭게 도입이 거론되고 있는 제어 채널이 E-PDCCH(Enhanced-PDCCH) 이며, 기존의 제어 영역(이하, PDCCH 영역)이 아닌 데이터 영역(이하 PDSCH 영역으로 기술)에 할당하는 것으로 결정되었다. 결론적으로, 이러한 E-PDCCH를 통해 각 단말 별로 노드에 대한 제어 정보를 전송이 가능해져 기존의 PDCCH 영역이 부족할 수 있는 문제 역시 해결할 수 있다. 참고로, E-PDCCH는 기존의 레거시 단말에게는 제공되지 않고, LTE-A 단말만이 수신할 수 있다.
도 9는 E-PDCCH와 E-PDCCH에 의하여 스케줄링되는 PDSCH를 예시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, E-PDCCH는 일반적으로 데이터를 전송하는 PDSCH 영역의 일부분을 정의하여 사용할 수 있으며, 단말은 자신의 E-PDCCH 유무를 검출하기 위한 블라인드 디코딩(blind decoding) 과정을 수행해야 한다. E-PDCCH는 기존의 PDCCH와 동일한 스케줄링 동작(즉, PDSCH, PUSCH 제어)을 수행하지만, RRH와 같은 노드에 접속한 단말의 개수가 증가하면 PDSCH 영역 안에 보다 많은 수의 E-PDCCH가 할당되어 단말이 수행해야 할 블라인드 디코딩의 횟수가 증가하여 복잡도가 높아질 수 있는 단점이 존재한다.
본 발명에서는 기존의 PDCCH를 대신하여 기존의 데이터 영역에서 전송되는 제어 채널인 E-PDCCH를 위한 효과적인 자원 맵핑 방식을 제안한다.
＜제 1 실시예＞
E-PDCCH는 16 QAM과 같은 높은 차수의 변조 방식을 사용하거나 다중 레이어 전송을 사용하는 경우에 보다 효과적으로 E-PDCCH를 전송하는 것이 가능하다. 일반적으로 제어 채널은 수신의 안정성을 위해서 QPSK와 같은 낮은 차수의 복조 방식을 사용하고, 전송 레이어 개수 역시 공간 자원 측면에서의 간섭을 줄이기 위해서 한 개로 제한되어 왔다. 그러나, 단말이 매우 좋은 채널 조건에 놓여 있다면, 높은 변조 차수의 적용 혹은 다중 레이어 전송을 통하여 제어 채널의 전송률을 높이는 것이 바람직아다. 또한, 제어 채널인 E-PDCCH가 이렇게 높은 변조 차수의 적용 혹은 다중 레이어 전송을 사용하게 되는 경우라면, 데이터 채널이 PDSCH 역시 높은 변조 차수의 적용 혹은 다중 레이어 전송을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 제어 채널과 데이터 채널의 연관 관계를 활용하여 데이터 채널은 제어 채널의 변조 차수에 비하여 같거나 높은 변조 차수의 적용 혹은/그리고 제어 채널의 레이어 개수에 비하여 같거나 큰 수의 레이어 개수를 사용하여 전송할 것을 제안한다.
본 발명의 이러한 제안에 따르면 제어 채널을 통하여 전송되는 정보들 중 일부 필드(field)는 무의미해지게 되는데, 이를 활용하면 보다 효과적인 제어 채널 수신이 가능해진다. 예를 들어, 일반적으로 제어 채널은 데이터 채널에서 사용할 MCS(modulation and coding scheme)을 지시하는 필드를 포함한다. 본 발명에 따르면, 제어 채널이 16 QAM을 사용하는 경우에는 데이터 채널이 QPSK를 사용하는 경우는 존재하지 않으므로, 해당 제어 채널에서 MCS 필드에서 QPSK를 지시하는 경우를 제외하여 해당 필드에서 사용되는 비트의 개수를 줄일 수 있으며, 결과적으로 동일한 수의 RE를 사용하면서도 코딩 레이트를 증가시킬 수 있다. 혹은 MCS 필드의 비트 개수를 유지하더라도 QPSK가 사용되는 경우는 존재하지 않는다는 사실을 단말이 가정할 수 있다면, 해당 필드가 QPSK를 지시하는 것으로 복조되는 가능성을 완전히 배제할 수 있다. 이와 같은 경우에는 제어 채널의 복조 성공 확률을 높일 수 있다는 장점이 있다.
상기 설명한 바와 같이 높은 차수의 복조 방식이나 다중 레이어 전송을 사용하여 제어 채널을 전송하는 경우에는 보다 적은 양의 자원을 사용하여도 원하는 정보를 전달 할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 높은 차수의 복조 방식이나 다중 레이어 전송을 사용하여 전송되는 E-PDCCH의 집성 레벨(aggregation level)의 기본 단위는 낮은 차원의 복조 방식이나 단일 레이어 전송을 사용하는 경우에 비해 더 적은 수의 RE로 구성할 것을 제안한다.
예를 들어, QPSK를 사용하는 E-PDCCH는 하나의 PRB를 기본 단위(예를 들어, E-CCE)로 집성되어 전송된다. 즉, 집성 레벨이 1, 2, 4, 8인 E-PDCCH는 각각 PRB 1 개, 2 개, 4 개, 8 개를 사용하여 전송되는 것이다.
반면 16QAM을 사용하는 E-PDCCH는 하나의 PRB에 속하는 RE를 두 개의 서브셋으로 나누고 이 서브셋 하나로 정의되는 서브-PRB를 기본 단위(예를 들어, E-CCE)로 집성되어 전송된다. 즉 집성 레벨이 1, 2, 4, 8인 E-PDCCH는 각각 서브-PRB 1 개, 2 개, 4 개, 8 개를 사용하여 전송되는 것이다. 여기서 서브-PRB 2 개로 구성되는 E-PDCCH는 동일 PRB의 두 서브-PRB를 사용하여 결국은 하나의 PRB를 통해 전송될 수도 있으며, 혹은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서 주파수 영역에서 떨어진 두 PRB에서 각각 하나씩의 서브-PRB를 사용하여 전송될 수도 있다.
또는, E-CCE를 고정된 크기, 예를 들어 하나의 서브-PRB로 설정한 후, 상황에 따라 복수의 E-CCE를 E-PDCCH를 위한 기본 단위로 집성되어 전송되는 것도 고려할 수 있다. 즉, 상기 실시예에서 16QAM을 사용하는 경우에는 하나의 서브-PRB에 해당하는 하나의 E-CCE를 E-PDCCH를 위한 기본 단위로 고려하는 반면 QPSK를 사용하는 경우에는 두 개의 서브-PRB, 즉, 두 개의 E-CCE를 결합한 것을 E-PDCCH를 위한 기본 단위로 고려하는 것이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 E-PDCCH를 구성하는 기본 단위를 2 개의 서브-PRB로 정의한 예이다.
도 10을 참조하면, 한 서브프레임의 제 1 슬롯에 위치한 PRB를 두 개의 서브셋인 서브셋 A와 서브셋 B로 나누고 각각의 서브셋으로 두 개의 서브-PRB를 정의하는 방식을 예시하였다. 또한, 도 10에서는 서브셋 A와 서브셋 B가 주파수 우선 순위 맵핑 방식을 이용하여 맵핑된 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 예일뿐, 이 외에도 다양한 방식을 통하여 하나의 PRB를 두 개 혹은 그 이상의 서브-PRB로 나누는 방식이 존재할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일례로, 하나의 검색 영역(search space) 상에서 집성 레벨 별로 복조 방식이나 전송 레이어 숫자를 다르게 설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 낮은 집성 레벨의 경우에는 일반적으로 양호한 채널 상황에서 사용될 것이므로 높은 차수의 복조 방식이나 다중 레이어 전송과 함께 사용되는 것이 더 바람직한 반면, 높은 집성 레벨의 경우에는 채널 상황이 나쁘거나 송신단이 정확한 채널 상태를 알지 못하는 경우에 사용될 것이므로 보다 안정적인 동작을 위해서 낮은 차수의 복조 방식이나 단일 레이어 전송과 함께 사용되는 것이 더 바람직할 수 있다.
예를 들어, 집성 레벨 1에서는 16QAM을 사용하는 반면, 집성 레벨 2, 4, 8에서는 QPSK를 사용하도록 동작할 수 있다. 또 다른 예로는 집성 레벨 1에서는 두 개의 레이어를 통해서 E-PDCCH를 전송하는 반면, 집성 레벨 2, 4, 8에서는 하나의 레이어를 통해서 E-PDCCH를 전송하는 것이다.
추가적으로 상기 설명한 복조 방식 및 전송 레이어 수와 집성의 기본 단위(E-CCE) 사이의 관계를 활용하는 것도 고려할 수 있다. 즉, 높은 차수의 복조 방식이나 다중 레이어 전송을 사용하는 집성 레벨에서는 더 적은 단위의 RE 집합을 기본으로 하여 E-PDCCH를 위한 자원의 집성을 수행하되, 낮은 차수의 복조 방식이나 단일 레이어 전송을 사용하는 집성 레벨에서는 더 큰 단위의 RE 집합을 기본으로 하여 E-PDCCH를 위한 자원의 집성을 수행하는 것이다.
예를 들어 16QAM을 사용하는 집성 레벨 1에서는 서브-PRB 단위의 전송을 수행하는 반면 QPSK를 사용하는 집성 레벨 2, 4, 8에서는 PRB 단위의 전송을 수행하게 된다. 이러한 동작에 따르면 복조 방식이나 전송 레이어 수가 달라지더라도 집성 레벨 n에서는 n*K의 비트를 전송하게 되어 (여기서, K는 하나의 집성 레벨이 전송하는 하향링크 제어 정보의 비트 개수) 단일 E-PDCCH가 전송하는 비트 수를 기본 단위 K 비트의 배수의 형태로 유지하는 것이 가능해진다.
상기 설명한 예를 들어 설명하자면 집성 레벨 1의 경우 16QAM을 적용하되 PRB의 절반의 RE로 구성된 서브-PRB 하나를 사용하여 전송된다면 총 K 비트를 전송할 수 있는데, 집성 레벨 2, 4, 8의 경우 QPSK를 사용하므로 단위 RE 당 전송 비트 개수가 절반으로 줄어드는 반면 각각 PRB 2개, 4개, 8개를 사용하므로 집성 레벨 1의 경우에 대비하여 각각 4배, 8배, 16배의 RE를 사용하게 되어 총 2K, 4K, 8K 비트를 전송할 수 있게 되는 것이다. 물론 집성 레벨 1, 2에서 16QAM을 사용하여 서브-PRB 단위로 전송하고, 집성 레벨 4, 8에서 QPSK를 사용하여 PRB 단위로 전송하는 동작 역시 가능함은 물론이다.
상기 설명한 일련의 동작을 위해서 기지국은 단말에게 RRC 계층 신호와 같은 상위 계층 신호를 통해서 어떤 집성 레벨에서 어떤 복조 방식/전송 레이어 수/집성 기본 유닛(E-CCE)을 사용할 지를 알릴 수 있다.
본 발명이 제안하는 E-PDCCH의 집성 기본 유닛의 RE 수를 줄이는 또 다른 방법의 일례로는 E-PDCCH 전송에 활용하는 OFDM 심볼 개수를 줄이는 방법이 있다. 예를 들어 QPSK를 사용하는 E-PDCCH는 도 10에서와 같이 한 서브프레임의 하나의 슬롯을 사용하여 (즉 네 번째∼일곱 번째 심볼을 사용하여) 전송하는 반면, 16QAM을 사용하는 E-PDCCH는 그보다 더 적은 수의 심볼을 사용하여 (예를 들어, 네 번째 심볼과 다섯 번째 심볼을 사용하여) 전송하는 것이다. 이렇게 E-PDCCH의 사용 심볼 수를 조절함으로써, 특히 E-PDCCH가 높은 차수의 복조를 사용하는 경우에 E-PDCCH 전송을 일찍 끝낼 수 있으며, 그 뒤에 존재하는 심볼을 사용하여 더 많은 데이터를 전송할 수 있게 된다.
＜제 2 실시예＞
한편, E-PDCCH의 복조 차수나 전송 레이어 개수 이외에도 여러 가지 통신 설정에 따라서 E-PDCCH의 집성 기본 유닛의 크기가 조절될 수 있다. 예를 들어, E-PDCCH로 가용한 자원의 양으로 볼 수 있는 E-PDCCH의 시작 심볼 또는 종료 심볼의 위치에 따라 집성 기본 유닛의 크기가 조절될 수 있다.
일단 시스템 대역폭을 고려할 수 있다. E-PDCCH는 현재 셀이 설정한 주파수 영역에서 스케줄링되는 데이터가 차지하는 주파수 자원에 대한 정보를 전달한다. 일반적으로 이 주파수 자원에 대한 정보를 나타내는 비트의 수는 시스템 대역폭에 비례하므로 시스템 대역폭이 작다면 E-PDCCH가 전송하는 비트 수 역시 줄어들게 되어, 일정 수준 이하가 되면 상기 설명한 바와 같이 E-PDCCH의 집성 기본 유닛의 크기나 E-PDCCH 전송에 활용하는 심볼 수를 줄이는 것이 더 효과적으로 자원을 활용하는데 도움이 된다.
다음으로, CRS 안테나 포트 수 혹은 PDCCH 길이를 고려할 수 있다. 기지국은 CRS 및 PDCCH를 이용하여 각종 채널 측정과 제어 신호 수신을 수행하는 기존의 단말을 위해서, 최소한 최초 일부 심볼에서는 CRS와 PDCCH를 전송해야 한다. 따라서 기지국이 특정 서브프레임에서 CRS나 PDCCH를 전송하지 않는다면 (혹은 1개의 심볼과 같이 제한적인 심볼만 사용하여 전송한다면) 해당 서브프레임에서는 E-PDCCH 전송을 일찍 시작할 수 있으므로 일찍 전송을 끝내고 그 이후의 심볼을 데이터에 활용하는 것이 더욱 효과적이다.
이하, 상기 설명한 E-PDCCH 집성 기본 유닛의 크기를 조절하는 방법의 일례로, PDCCH 길이 (혹은 E-PDCCH의 전송 시작 심볼 인덱스)에 따라 E-PDCCH 집성 기본 유닛의 크기를 조절하는 동작을 설명한다. E-PDCCH는 PDCCH의 전송이 종료된 이후에 전송하는 것이 바람직한데, PDCCH가 차지하는 심볼 수는 서브프레임의 구성에 따라서 변할 수 있으며, 그 결과로 E-PDCCH가 시작하는 심볼 역시 서브프레임의 구성에 따라서 변할 수 있다.
따라서, E-PDCCH가 일찍 시작하는 경우(예를 들어 심볼 ＃0나 심볼 ＃1부터 시작하는 경우)에는 단일 PRB내에 상대적으로 많은 RE가 E-PDCCH의 전송에 활용될 수 있으므로, E-PDCCH의 집성 기본 유닛을 PRB보다 작은 서브-PRB로 설정하는 것이 바람직하다. 반면 E-PDCCH가 늦게 시작하는 경우(예를 들어 심볼 ＃2나 심볼 ＃3부터 시작하는 경우)에는 단일 PRB 내에 상대적으로 적은 수의 RE가 활용 가능하므로 굳이 서브-PRB를 기반으로 E-PDCCH를 위한 집성을 수행할 필요가 없으며, 이 때에는 PRB 단위의 집성을 수행하는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 E-PDCCH를 위한 집성 기본 유닛을 구성하는 예를 도시한다. 특히, 도 11의 경우, 집성 레벨 2가 적용되는 것으로 가정하며, E-PDCCH 시작 심볼에 따라서 집성 기본 유닛을 바꾸는 경우를 예시한 것이다.
도 11을 참조하면, 우선 (a)는 E-PDCCH가 늦게 시작하는 경우(예를 들어 심볼 ＃2나 심볼 ＃3부터 시작하는 경우)로서, PRB 단위의 집성을 수행하는 것을 알 수 있다. 반면에, (b)는 E-PDCCH가 일찍 시작하는 경우(예를 들어 심볼 ＃0나 심볼 ＃1부터 시작하는 경우)로서, 단일 PRB내에 상대적으로 많은 RE가 E-PDCCH의 전송에 활용될 수 있으므로, E-PDCCH의 집성 기본 유닛을 PRB보다 작은 서브-PRB로 설정한 것을 알 수 있다.
이상의 설명에서는 서브-PRB 단위의 집성 기법과 PRB 단위의 집성 기법을 언급하였으나 본 발명의 동작이 여기에 제한되는 것은 아니며, 다음과 같은 보다 일반적인 상황을 포함한다. 즉, 하나의 PRB을 n개의 서브셋으로 분할하여 서브-PRB 타입 n을 정의하고, E-PDCCH의 전송 시작 심볼에 따라서 n을 변화하는 것으로 구성할 수 있다. 따라서, E-PDCCH가 일찍 시작될 때에는 단일 PRB에서 보다 많은 RE를 E-PDCCH로 사용할 수 있으므로 보다 큰 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 많은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하는 반면, E-PDCCH가 늦게 시작될 때에는 보다 작은 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 적은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하는 것이다.
단말 입장에서는, E-PDCCH가 일찍 시작된다는 사실을 인지하면, E-PDCCH의 블라인드 디코딩 시 보다 큰 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 많은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하여 검색 영역을 모니터링한다. 반면, E-PDCCH가 늦게 시작된다는 것을 인지하면, 보다 작은 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 적은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하여 검색 영역을 모니터링한다.
나아가, E-PDCCH의 전송 종료 심볼에 따라서 n을 변화하는 것으로 구성할 수 있다. 따라서, E-PDCCH가 상대적으로 늦게 종료될 때에는 단일 PRB에서 보다 많은 RE를 E-PDCCH에 사용할 수 있으므로 보다 큰 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 많은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하는 반면, E-PDCCH가 상대적으로 빨리 종료될 때에는 보다 작은 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 적은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하는 것 역시 가능하다.
마찬가지로, E-PDCCH가 상대적으로 늦게 종료된다는 것을 인지하면, 보다 큰 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 많은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용)하여 검색 영역을 모니터링한다. 반면에, E-PDCCH가 상대적으로 빨리 종료된다는 것을 인지하면, 보다 작은 n 값을 사용(즉, 단일 PRB를 보다 적은 수의 서브-PRB로 분할한 것을 집성 기본 유닛으로 사용) 하여 검색 영역을 모니터링하는 것이다.
＜제 3 실시예＞
한편, E-PDCCH의 집성 기본 유닛의 RE 수나 E-PDCCH가 시작/종료하는 심볼의 위치, E-PDCCH 전송에 활용하는 심볼 수 등의 정보를 상기 설명한 E-PDCCH 변조 차수나 시스템 대역폭 등에 연동하지 않고, 기지국이 자유롭게 설정할 수 있도록 특정 메시지를 RRC 계층 신호와 같은 상위 계층 신호를 통하여 전송하는 것도 가능하다. 이 때 E-PDCCH가 시작/종료하는 시점은 서브프레임마다 다를 수가 있다.
예를 들어 기존의 레거시 단말은 4 안테나 포트의 CRS가 설정된 셀의 MBSFN 서브프레임에서 PDCCH가 항상 두 심볼 전송된다고 가정하고 자신의 PDCCH를 찾기 때문에 해당 서브프레임에서 첫번째 혹은 두번째 심볼을 E-PDCCH 전송에 사용하는 것이 불가능할 수 있다. 따라서 본 발명의 제 3 실시예에서는 E-PDCCH가 시작/종료하는 심볼의 위치를 서브프레임마다 다르게 설정하는 방식을 제안한다. 중요한 점은, PDCCH 전송 유무와 상관없이 E-PDCCH가 시작/종료하는 심볼의 위치를 서브프레임마다 다르게 설정한다는 점이다.
보다 구체적으로 기지국은 서브프레임 패턴을 하나 전송하고 이 패턴에서 지시된 일련의 서브프레임에서는 특정한 E-PDCCH 시작/종료 시점을 활용하고 또 다른 서브프레임 패턴을 전송하여 여기서 지시된 다른 일련의 서브프레임에서는 다른 E-PDCCH 시작/종료 시점을 활용하도록 알리는 것이다. 상기 서브프레임 패턴은 별도로 전송되지 않고 단순히 MBSFN 서브프레임과 비(非)-MBSFN 서브프레임(즉, 일반 서브프레임)으로 구분될 수도 있으며, 이 경우에는 MBSFN 서브프레임과 비(非)-MBSFN 서브프레임에서 적용할 E-PDCCH 시작/종료 시점의 위치를 각각 알려주는 것도 가능하다. 상기 설명한 방식에 따라서 E-PDCCH가 시작하는 OFDM 심볼이 결정되면, E-PDCCH를 통하여 스케줄링된 PDSCH 역시 동일한 OFDM 심볼부터 시작하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 12 를 참조하면, 통신 장치(1200)는 프로세서(1210), 메모리(1220), RF 모듈(1230), 디스플레이 모듈(1240) 및 사용자 인터페이스 모듈(1250)을 포함한다.
통신 장치(1200)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1200)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1200)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1210)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1210)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 11 에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
메모리(1220)는 프로세서(1210)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1230)은 프로세서(1210)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1230)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1240)은 프로세서(1210)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1240)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1250)은 프로세서(1210)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국이 하향링크 제어 채널을 송신하는 방법으로서,
    하나 이상의 자원 블록 각각을 복수의 서브셋들로 분할하는 단계;
    하향링크 대역폭 및 상기 하향링크 제어 채널을 위한 가용 자원 요소의 개수 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 복수의 서브셋들 중 자원 할당 기본 유닛을 구성하는 서브셋의 개수를 결정하는 단계;
    송신 자원을 상기 하향링크 제어 채널에 맵핑하는 단계; 및
    상기 맵핑된 송신 자원을 이용하여 상기 하향링크 제어 채널을 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 송신 자원은 하나 이상의 자원 할당 기본 유닛이 집성(aggregation)된 것이며,
    상기 하나 이상의 자원 할당 기본 유닛 각각은 상기 결정된 개수의 서브셋으로 설정되고,
    상기 송신 자원에 집성된 자원 할당 기본 유닛의 개수는 상기 하향링크 제어 채널의 집성 레벨에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 송신 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하향링크 대역폭이 제 1 임계값 이상이거나 상기 가용 자원 요소의 개수가 제 2 임계값 미만 경우, 상기 서브셋의 개수는 1보다 큰 정수로 결정되고,
    상기 하향링크 대역폭이 상기 제 1 임계값 미만이거나 상기 가용 자원 요소의 개수가 제 2 임계값 이상 경우, 상기 서브셋의 개수는 1로 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가용 자원 요소의 개수는,
    참조 신호를 위한 자원 요소의 개수 및 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼 인덱스에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 자원은,
    서브프레임의 데이터 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 송신 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 단말이 하향링크 제어 채널을 수신하는 방법으로서,
    하나 이상의 자원 블록 각각에서 복수의 서브셋들을 설정하는 단계; 및
    소정의 송신 자원에서 상기 하향링크 제어 채널에 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 소정의 송신 자원은 하나 이상의 자원 할당 기본 유닛이 집성(aggregation)된 것이며,
    상기 하나 이상의 자원 할당 기본 유닛 각각은 상기 복수의 서브셋들 중 특정 개수의 서브셋으로 설정되고,
    상기 특정 개수의 서브셋은,
    하향링크 대역폭 및 상기 하향링크 제어 채널을 위한 가용 자원 요소의 개수 중 적어도 하나에 기반하여 결정되며,
    상기 송신 자원에 집성된 자원 할당 기본 유닛의 개수는 상기 하향링크 제어 채널의 집성 레벨에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 수신 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하향링크 대역폭이 제 1 임계값 이상이거나 상기 가용 자원 요소의 개수가 제 2 임계값 미만 경우, 상기 서브셋의 개수는 1보다 큰 정수로 결정되고,
    상기 하향링크 대역폭이 상기 제 1 임계값 미만이거나 상기 가용 자원 요소의 개수가 제 2 임계값 이상 경우, 상기 서브셋의 개수는 1로 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 수신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가용 자원 요소의 개수는,
    참조 신호를 위한 자원 요소의 개수 및 상기 하향링크 제어 채널의 시작 심볼 인덱스에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 수신 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신 자원은,
    서브프레임의 데이터 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    하향링크 제어 채널 수신 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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