KR102214072B1 - 단말간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 제 1 단말이 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보를 수신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 서빙 셀로부터 기준 셀에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신하는 단계; 및 상기 동기 기준 신호에 기반하여 상기 단말 간 직접 통신을 위한 동기를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 기준 셀은 셀 클러스터에 포함된 셀 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 셀 클러스터는 상기 기준 셀에 인접한 복수의 인접 셀 및 상기 서빙 셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단말간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR RECEIVING SYNCHRONIZATION INFORMATION FOR DIRECT COMMUNICATION BETWEEN USER EQUIPMENT AND APPARATUS FOR SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 위해 동기 정보를 수신하는 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, 무선 통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 위해 동기 정보를 수신하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말이 동기 정보를 획득하는 방법은, 서빙 셀로부터 기준 셀에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신하는 단계; 및 상기 동기 기준 신호에 기반하여 상기 단말 간 직접 통신을 위한 동기를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 기준 셀은 셀 클러스터에 포함된 셀 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 셀 클러스터는 및 상기 기준 셀에 인접한 복수의 인접 셀 및 상기 서빙 셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 획득한 동기에 기반하여, 단말 간 직접 통신을 이용하여 상대 단말과 신호를 송신 또는 수신하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 기준 셀은 복수의 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 동기 정보 수신 방법은, 상기 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 복수의 그룹으로 분할하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 그룹 중 제 1 자원 분할에 대한 동기는, 상기 기준 셀 중 제 1 기준 셀로부터 획득되고, 상기 복수의 그룹 중 제 2 자원 분할에 대한 동기는, 상기 기준 셀 중 제 2 기준 셀로부터 획득되는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 동기 정보 수신 방법은, 상기 서빙 셀로부터 파라미터에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상대 단말로부터 상기 단말 간 직접 통신을 이용하여 제 1 파라미터를 포함하는 신호를 송신 또는 수신하는 경우, 상기 신호는 상기 제 1 파라미터에 연동된 제 1 기준 셀로부터 획득한 동기를 이용하여 송신 또는 수신되고, 상기 상대 단말로부터 상기 단말 간 직접 통신을 이용하여 제 2 파라미터를 포함하는 신호를 송신 또는 수신하는 경우, 상기 신호는 상기 제 2 파라미터에 연동된 제 2 기준 셀로부터 획득한 동기를 이용하여 송신 또는 수신되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기준 셀에 관한 정보는, 상기 기준 셀의 셀 ID (Identity) 및 상기 셀 클러스터에 포함된 셀의 목록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신하는 단계는, 상기 서빙 셀이 상기 셀의 목록에 포함된 경우에 수행되는 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 동기 정보 수신 방법은, 상기 서빙 셀로부터 상기 동기 기준 신호가 전송되는 자원 영역에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 동기 기준 신호가 전송되는 자원 영역은, 상기 인접 셀 중 적어도 하나의 송신 전력이 감소하는 영역인 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 동기 정보 수신 방법은, 상기 획득한 동기의 결과를 상기 서빙 셀에 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 단말 장치는, 서빙 셀로부터 기준 셀에 관한 정보를 수신하고, 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신하는 송수신 모듈; 및 상기 동기 기준 신호에 기반하여 상기 단말 간 직접 통신을 위한 동기를 획득하는 프로세서를 포함하고, 상기 기준 셀은 셀 클러스터에 포함된 셀 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 셀 클러스터는 상기 기준 셀에 인접한 복수의 인접 셀 및 상기 서빙 셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기준 셀은 복수의 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 프로세서는, 상기 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 복수의 그룹으로 분할할 수 있고, 상기 복수의 그룹 중 제 1 자원 분할에 대한 동기는, 상기 기준 셀 중 제 1 기준 셀로부터 획득되고, 상기 복수의 그룹 중 제 2 자원 분할에 대한 동기는, 상기 기준 셀 중 제 2 기준 셀로부터 획득되는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 프로세서는, 상기 서빙 셀로부터 파라미터에 관한 정보를 수신할 수 있고, 상대 단말로부터 상기 단말 간 직접 통신을 이용하여 제 1 파라미터를 포함하는 신호를 송신 또는 수신하는 경우, 상기 신호는 상기 제 1 파라미터에 연동된 제 1 기준 셀로부터 획득한 동기를 이용하여 송신 또는 수신되고, 상기 상대 단말로부터 상기 단말 간 직접 통신을 이용하여 제 2 파라미터를 포함하는 신호를 송신 또는 수신하는 경우, 상기 신호는 상기 제 2 파라미터에 연동된 제 2 기준 셀로부터 획득한 동기를 이용하여 송신 또는 수신되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기준 셀에 관한 정보는, 상기 기준 셀의 셀 ID (Identity) 및 상기 셀 클러스터에 포함된 셀의 목록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 송수신 모듈은, 상기 서빙 셀이 상기 셀의 목록에 포함된 경우에 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.

상기 제 1 자원 분할은, 상기 제 1 기준 셀의 셀 ID (Identity)와 연동되고, 상기 제 2 자원 분할은, 상기 제 2 기준 셀의 셀 ID와 연동될 수 있다.

상기 파라미터는, 프리앰블 시퀀스 (preamble sequence) 및 복조 참조 신호 시퀀스 (demodulation reference signal sequence) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 동기 기준 신호는, 주 동기 신호 (Primary synchronization signal), 부 동기 신호 (Secondary synchronization signal), CRS(Cell-specific Reference signal), 트랙킹 RS (Tracking Reference signal) 및 CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 단말간 직접 통신을 수행하는 경우에, 서로 다른 기지국에 접속한 단말간에 동기를 획득할 수 있다.

서로 다른 기지국에 접속한 단말간 동기를 획득하여 자원을 효과적으로 사용할 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.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1 은 무선 통신 시스템 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 3GPP LTE 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 3 은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 다중안테나(MIMO)를 가지는 무선 통신 시스템의 구성도를 도시한 도면이다.
도 7은 하향링크 참조 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 LTE 시스템에서 송신 안테나 포트가 4개인 경우 일반적인 CRS 패턴을 예시하는 도면이다.
도 9 은 CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal) 가 주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은 CSI-RS 가 비주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예로서, 단말이 서로 다른 기지국에 연결된 경우 단말 간 직접 통신을 위해 동기 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 대표 셀과 서빙 셀이 동일한 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다.
도 14 는 대표 셀과 서빙 셀이 상이한 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다.
도 15 는 대표 셀과 서빙 셀 간의 오차가 큰 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다.
도 16 은 동기화 동작을 위해 인접 셀이 특정 자원에서 전송 전력을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 은 본 발명의 일 실시예로서, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은 본 발명의 다른 실시예로서, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 는 본 발명의 일 실시예로서, 동기 기준 셀이 복수개인 경우, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.

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.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

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 사용될 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)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2를 참조하여 3GPP LTE 시스템의 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 2(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 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. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.

한편, LTE TDD 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정(UL/DL configuration)은 아래의 표 1과 같다.

상기 표 1에서 D는 하향링크 서브프레임, U는 상향링크 서브프레임을 지시하며, S는 상기 특별 서브프레임을 의미한다. 또한, 상기 표 1에서는 각각의 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정에서 하향링크-상향링크 스위칭 주기 (Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity) 역시 나타나있다.

지원되는 상/하향링크 서브프레임은 표 1에 나열된 바와 같다. 무선 프레임의 각 서브프레임에 대하여 "D" 는 하향링크 전송을 위해 예약된 서브프레임을 나타내고, "U" 는 상향링크 전송을 위해 예약된 서브프레임을 나타내며, "S" 는 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)으로 구성되는 특별 서브프레임을 나타낸다.

상기 특별 서브프레임에 관하여 현재 3GPP 표준 문서에서는 아래 표 2와 같이 설정을 정의하고 있다. 표 2에서 TS=1/(15000*2048)인 경우, DwPTS와 UpPTS를 나타내며, 나머지 영역이 보호구간으로 설정된다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

다중안테나(MIMO) 시스템의 모델링

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. 한편, 종래에는 일반적으로 단일 송신 안테나 및 단일 수신 안테나를 사용해 왔다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.

동시에 데이터의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 다양한 기술 중에서 상기 MIMO 기술은, 추가적인 주파수를 할당하거나 추가적으로 전력을 증가시키지 않고 통신 용량 및 송/수신 성능을 매우 향상시킬 수 있다. 이러한 기술적인 이점 때문에, 대부분의 회사나 개발자들은 MIMO 기술에 집중하고 있다.

도 6은 다중안테나(MIMO)를 가지는 무선 통신 시스템의 구성도를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 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.

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 6 에 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.

한편, 각각의 전송 정보

에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.

한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬 W가 적용되어 실제 전송되는 N_T 개의 송신신호(transmitted signal)

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

는 벡트 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 W _ij는 i번째 송신안테나와 j번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.

동시에, 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 있다. 이 경우 정보 벡터

의 요소들은 같은 값을 가진다. 또한, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 이 경우 정보 벡터

의 요소들은 다른 값들을 가진다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다. 즉, 동일한 신호는 공간 다이버시티 방식에 따라, 세개의 전송 안테나를 통해 전송되고, 나머지 신호는 공간 멀티플렉싱되어 전송된다.

수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 h _ij 로 표시하기로 한다. h _ij 에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

한편, 도 6(b)는 NT개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 6(b)에서, 총 NT개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, NT개의 송신 안테나로부터 NR개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬 H 를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. NR 개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬 H에서 행의 수는 수신 안테나의 수 NR과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 NT와 같다. 즉, 채널 행렬 H는 행렬이 NR×NT로 나타난다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 다음과 같이 제한된다.

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

UE의 측정 (measurement)

경우에 따라서는, 단말이 하향링크 측정을 수행할 필요가 있다. 예를 들어, 기지국이 단말의 핸드오버 동작 또는 셀간 간섭 조정 등을 지원하기 위해서는, 단말이 하향링크 측정을 수행하고 이를 기지국으로 보고할 필요가 있다. 하향링크 측정에는 RLM(Radio Link Monitoring)을 위한 측정, 채널상태정보(Channel State Information; CSI) 보고를 위한 측정, RRM(Radio Resource Management) 측정 등의 다양한 측정 방식 및 측정 값들이 존재한다.

RLM 측정은, 예를 들어, 무선링크실패(Radio Link Failure; RLF)를 검출하고 새로운 무선 링크를 찾는 과정에서 이용되는 하향링크 측정을 포함할 수 있다. CSI 보고를 위한 측정은, 예를 들어, 단말이 하향링크 채널의 품질을 측정하여, 적절한 랭크 지시자, 프리코딩행렬 지시자, 채널품질지시자를 선택/계산하여 보고하기 위한 측정을 포함할 수 있다. RRM 측정은, 예를 들어, 단말의 핸드오버 여부를 결정하기 위한 측정을 포함할 수 있다.

RRM 측정에는 참조 신호수신전력(Reference Signal Received Power; RSRP), 참조 신호수신품질(Reference Signal Received Quality; RSRQ), 수신신호 강도지시자(Received Signal Strength Indicator; RSSI) 등의 측정이 포함될 수 있다.

RSRP는 측정되는 주파수 대역폭 내의 셀-특정 참조 신호(Cell-specific RS; CRS)를 나르는(carry) 자원 요소의 전력의 선형 평균으로 정의된다. 단말은 특정 자원 요소 상에 매핑되어 전송되는 셀-특정 참조 신호(CRS)를 검출하여 RSRP를 결정할 수 있다. RSRP 계산에는 기본적으로 안테나 포트 0 에 대한 셀-특정 참조 신호(R0)가 사용될 수 있으며, 단말이 안테나 포트 1 에 대한 셀-특정 참조 신호(R1)를 신뢰성 있게 검출할 수 있다면 R0 에 추가적으로 R1을 사용하여 RSRP를 결정할 수 있다. 셀-특정 참조 신호에 대한 구체적인 내용은 후술할 도 7과 관련된 설명 및 표준문서(예를 들어, 3GPP TS36.211)를 참조할 수 있다.

RSRQ는 RSRP에 측정되는 주파수 대역폭 내의 자원블록의 개수(N)를 승산한 값을 'E-UTRA 반송파 RSSI (E-UTRA carrier RSSI)'로 나눈 값으로 정의된다(즉, RSRQ = N × RSRP / (E-UTRA carrier RSSI)). 분자 (N × RSRP) 와 분모(E-UTRA carrier RSSI) 는 동일한 자원 블록 세트에 대해서 측정된다.

'E-UTRA 반송파 RSSI'는 공동-채널 서빙 및 비-서빙 셀, 인접 채널 간섭, 열 잡음 등을 포함하는 모든 소스로부터의 수신 신호에 대해, N 개의 자원 블록에 걸쳐, 측정 대역폭에서 안테나 포트 0 에 대한 참조 심볼(즉, 안테나 포트 0 에 대한 CRS)을 포함하는 OFDM 심볼들만에서 단말에 의해 측정된 총 수신 전력의 선형 평균을 포함한다.

'UTRA FDD 반송파 RSSI'는 수신기 펄스 형성 필터에 의해서 정의되는 대역폭 내에서, 수신기에서 생성되는 잡음 및 열잡음을 포함하는, 수신된 광대역 전력으로 정의된다.

'UTRA TDD 반송파 RSSI'는 특정 시간 슬롯 내에서 수신기 펄스 형성 필터에 의해서 정의되는 대역폭 내에서, 수신기에서 생성되는 잡음 및 열잡음을 포함하는, 수신된 광대역 전력으로 정의된다.

전술한 사항 이외에 하향링크 채널 측정에 대한 설명은 표준문서(예를 들어, 3GPP TS36.214)를 참조할 수 있으며, 그 구체적인 내용은 설명의 명확성을 위하여 생략한다. 그러나, 하향링크 채널 측정에 대하여 상기 표준문서에 개시된 내용은 이하에서 설명하는 본 발명의 다양한 실시형태에서 이용되는 하향링크 채널 측정에 적용될 수 있음을 밝힌다.

참조 신호 (Reference Signal; RS)

이하, 참조 신호에 대하여 설명한다.

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송 과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 이렇게 왜곡된 신호를 수신 측에서 올바로 수신하기 위해서는, 채널의 정보를 알아내어 수신 신호에서 그 채널 정보만큼 전송 신호의 왜곡을 보정함으로써 올바른 신호를 수신할 수 있다. 이렇게 채널의 정보를 알아내기 위해서는 송신 측과 수신 측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여 그 신호가 채널을 통해 수신될 때 그 신호의 왜곡 정도를 가지고 채널의 정보를 알아내는 방법을 주로 사용하는데, 이때 전송되는 송신 측과 수신 측이 모두 알고 있는 신호를 파일럿 신호 (Pilot Signal) 혹은 참조 신호 (Reference Signal) 라고 한다.

또한 최근 대부분의 이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 지금까지 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 채택해 송수신 효율을 향상시키고자 한다. 송신측 혹은 수신 측에서 다중 안테나를 사용하여 용량 증대 혹은 성능 개선을 꾀하는 경우, 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있으므로, 각 송신 안테나 별로 별도의 참조 신호가 존재하여야 한다.

무선 통신 시스템에서 참조 신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조 신호와 데이터 복조를 위해 사용되는 참조 신호가 있다. 전자는 UE가 하향링크로의 채널 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향링크 데이터를 수신하지 않는 UE라도 그 참조 신호를 수신하고 채널 측정을 수행할 수 있어야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 이동성 관리를 위한 측정을 위해서도 사용된다.

후자는 기지국이 하향링크 데이터를 송신하는 경우 함께 송신하는 참조 신호로서, UE는 해당 참조 신호를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 참조 신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

LTE 시스템에서는 유니캐스트(unicast) 서비스를 위해서 두 가지 종류의 하향링크 참조 신호가 정의되어 있다. 구체적으로, 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등과 연관된 측정을 위한 공통 참조 신호(Common RS; CRS)와 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조 신호(Dedicated RS; DRS)로 구분될 수 있다. 여기서 CRS는 셀 특정 참조 신호(Cell-specific RS)이고, 전용 참조 신호는 단말 특정 참조 신호(UE-specific RS)로 지칭될 수 있다.

LTE 시스템에서 DRS는 데이터 복조용으로만 사용되며, CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 사용된다.

수신측(단말)은 CRS로부터 채널의 상태를 추정하여 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index) 및/또는 RI(Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신측(기지국)으로 피드백할 수 있다. 또는 CQI/PMI/RI 와 같은 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)의 피드백과 관련된 RS를 별도로 CSI-RS로 정의할 수도 있다. CRS는 셀-특정(cell-specific) 참조 신호라 불릴 수도 있다. 셀 특정 참조 신호로서 CRS는 광대역에 걸쳐 매 서브프레임마다 전송된다. 또한, CRS는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 기반하여 전송된다.

한편, DRS는 PDSCH 상의 데이터의 복조가 필요한 경우에 해당 RE를 통하여 전송될 수 있다. 단말은 상위계층으로부터 DRS의 존재 여부에 대하여 지시받을 수 있고, 해당 PDSCH가 매핑된 경우에만 DRS가 유효하다는 것에 대하여 지시받을 수 있다. DRS는 단말-특정(UE-specific) 참조 신호 또는 복조용 참조 신호(Demodulation Reference Signal; DMRS)라 불릴 수도 있다.

도 7은 기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어, 릴리즈-8)에서 정의하는 CRS 및 DRS가 하향링크 자원블록 쌍 (RB pair) 상에 매핑되는 패턴을 나타내는 도면이다. 참조 신호가 매핑되는 단위로서의 하향링크 자원블록 쌍은 시간 상으로 하나의 서브프레임×주파수 상으로 12 부반송파의 단위로 표현될 수 있다. 즉, 하나의 자원블록 쌍은 시간 상으로 일반 CP의 경우(도 7(a))에는 14 개의 OFDM 심볼 길이, 확장된 CP의 경우(도 7(b))에는 12 개의 OFDM 심볼 길이를 가진다.

도 7은 기지국이 4 개의 전송 안테나를 지원하는 시스템에서 참조 신호의 자원블록 쌍 상에서의 위치를 나타낸다. 도 7에서 '0', '1', '2' 및 '3'으로 표시된 자원 요소(RE)는, 각각 안테나 포트 인덱스 0, 1, 2 및 3에 대한 CRS의 위치를 나타낸다. 한편, 도 7에서 'D'로 표시된 자원 요소는 DRS의 위치를 나타낸다.

이하에서는 CRS에 대하여 구체적으로 설명한다.

CRS는 물리 안테나단의 채널을 추정하기 위해 사용되며, 셀 내에 있는 모든 단말(UE)들이 공통적으로 수신할 수 있는 참조 신호로서, 전대역에 걸쳐 분포한다. CRS는 채널 상태 정보 (CSI) 획득 및 데이터 복조의 목적으로 사용될 수 있다.

CRS는 송신측(기지국)의 안테나 구성에 따라 다양한 형태로 정의된다. 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 시스템은 다양한 안테나 구성(Antenna configuration)을 지원하며, 하향링크 신호 송신측(기지국)은 단일 안테나, 2 전송 안테나, 4 전송 안테나 등 3 종류의 안테나 구성을 가진다. 기지국이 단일 안테나 전송을 하는 경우에는 단일 안테나 포트를 위한 참조 신호가 배치된다. 기지국이 2 안테나 전송을 하는 경우에는 2개의 안테나 포트를 위한 참조 신호가 시간분할다중화(Time Division Multiplexing) 및/또는 주파수분할다중화(Frequency Division Multiplexing) 방식으로 배치된다. 즉, 2 개의 안테나 포트를 위한 참조 신호가 상이한 시간 자원 및/또는 상이한 주파수 자원에 배치되어 서로 구별될 수 있다. 또한, 기지국이 4 안테나 전송을 하는 경우에는 4개의 안테나 포트를 위한 참조 신호가 TDM/FDM 방식으로 배치된다. CRS를 통해 하향링크 신호 수신측(단말)에 의하여 추정된 채널 정보는 단일 안테나 전송(Single Antenna Transmission), 전송 다이버시티(Transmit diversity), 폐-루프 공간 다중화(Closed-loop Spatial multiplexing), 개-루프 공간 다중화(Open-loop Spatial multiplexing), 다중-사용자(Multi-User) MIMO(MU-MIMO) 등의 전송 기법으로 송신된 데이터의 복조를 위해 사용될 수 있다.

다중 안테나를 지원하는 경우, 어떤 안테나 포트에서 참조 신호를 전송할 때에 참조 신호 패턴에 따라 지정된 자원요소(RE) 위치에 참조 신호를 전송하고, 다른 안테나 포트를 위해 지정된 자원요소(RE) 위치에는 어떠한 신호도 전송하지 않는다.

CRS가 자원 블록 상에 매핑되는 규칙은 아래의 수식 12에 따른다.

수식 12에서, k 는 부반송파 인덱스이고, l은 심볼 인덱스이며, p는 안테나 포트 인덱스이다.

는 하나의 하향링크 슬롯의 OFDM 심볼의 개수이고,

는 하향링크에 할당된 자원블록의 개수이고, n _s 는 슬롯 인덱스이고,

는 셀 ID를 의미한다. mod 는 모듈러 연산을 의미한다. 주파수 영역에서 참조 신호의 위치는 V_shift 값에 의존한다. V_shift 값은 또한 셀 ID에 의존하므로, 참조 신호의 위치는 셀 별로 상이한 주파수 시프트 값을 가지게 된다.

구체적으로는, CRS를 통한 채널 추정 성능을 높이기 위해 셀 별로 CRS의 주파수 영역 상의 위치를 시프트(shift)시켜 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 참조 신호가 3 부반송파 마다 위치하는 경우에, 어떤 셀은 3k 의 부반송파 상에, 다른 셀은 3k+1의 부반송파 상에 배치 되도록 할 수 있다. 하나의 안테나 포트의 관점에서 참조 신호는 주파수 영역에서 6 RE 간격(즉, 6 부반송파 간격)으로 배치되고, 다른 안테나 포트를 위한 참조 신호가 배치되는 RE 와는 주파수 영역에서 3 RE 간격을 유지한다.

또한, CRS에 대해서 전력 부스팅(power boosting)이 적용될 수 있다. 전력 부스팅이란, 하나의 OFDM 심볼의 자원요소(RE)들 중 참조 신호를 위해 할당된 RE가 아닌 다른 RE로부터 전력을 가져와서 참조 신호를 보다 높은 전력으로 전송하는 것을 의미한다.

시간 영역에서 참조 신호 위치는 각 슬롯의 심볼 인덱스 (l) 0을 시작점으로 하여 일정한 간격으로 배치된다. 시간 간격은 CP 길이에 따라 다르게 정의된다. 일반 CP 경우는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 4에 위치하며, 확장된 CP 경우는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 3에 위치한다. 하나의 OFDM 심볼에는 최대 2개의 안테나 포트를 참조 신호만이 정의된다. 따라서 4 전송 안테나 전송 시, 안테나 포트 0 및 1을 위한 참조 신호는 슬롯의 심볼 인덱스 0 및 4 (확장된 CP 경우는 심볼 인덱스 0 및 3)에 위치하며, 안테나 포트 2 및 3을 위한 참조 신호는 슬롯의 심볼 인덱스 1에 위치한다. 단, 안테나 포트 2 및 3을 위한 참조 신호의 주파수 위치는 2 번째 슬롯에서는 서로 스위칭된다.

한편, 기존의 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 시스템보다 높은 스펙트럼 효율성(Spectral Efficiency)를 지원하기 위하여, 확장된 안테나 구성을 갖는 시스템(예를 들어, LTE-A 시스템)을 설계할 수 있다. 확장된 안테나 구성은, 예를 들어, 8개의 전송 안테나 구성일 수 있다. 이러한 확장된 안테나 구성을 갖는 시스템에서 기존의 안테나 구성에서 동작하는 단말들을 지원, 즉, 역방향 호환성(backward compatibility)을 지원할 필요가 있다. 따라서, 기존의 안테나 구성에 따른 참조 신호 패턴을 지원하고, 추가적인 안테나 구성에 대한 새로운 참조 신호 패턴을 설계할 필요가 있다. 여기서, 기존의 안테나 구성을 가진 시스템에 새로운 안테나 포트를 위한 CRS를 추가하게 되면 참조 신호 오버헤드가 급격하게 증가하여 데이터 전송률을 떨어뜨리는 단점이 있다. 위와 같은 사항을 고려하여 3GPP LTE의 진화인 LTE-A(Advanced) 시스템에서는 새로운 안테나 포트를 위한 채널 상태 정보(CSI) 측정을 위한 별도의 참조 신호 (CSI-RS)가 도입될 수 있다. 상기 별도의 참조 신호인 CSI-RS에 관하여는 후술하기로 한다.

이하에서는 DRS에 대하여 구체적으로 설명한다.

DRS (또는 단말-특정 참조 신호)는 데이터 복조를 위해 사용되는 참조 신호로, 다중안테나 전송을 할 때 특정 단말에 사용되는 프리코딩 가중치를 참조 신호에도 그대로 사용함으로써 단말이 참조 신호를 수신했을 때에 각 송신안테나에서 전송되는 프리코딩 가중치와 전송 채널이 결합된 균등 채널(Equivalent channel)을 추정할 수 있도록 한다.

기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어, 릴리즈-8)은 최대 4 송신 안테나 전송을 지원하고, 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS가 정의되어 있다. 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS는 안테나 포트 인덱스 5 에 대한 참조 신호로 표시되기도 한다. DRS가 자원블록 상에 매핑되는 규칙은 아래의 수식 13 및 14에 따른다. 수식 13은 일반 CP의 경우에 대한 것이고, 수식 14는 확장된 CP의 경우에 대한 것이다.

수식 13 및 14에서, k 는 부반송파 인덱스이고, l은 심볼 인덱스이며, p는 안테나 포트 인덱스이다.

는 주파수 영역에서 자원 블록 크기를 나타내며 부반송파의 개수로 표현된다. n _PRB 는 물리자원블록 넘버를 나타낸다.

는 대응하는 PDSCH 전송의 자원 블록의 대역폭을 나타낸다. n _s 는 슬롯 인덱스이고,

는 셀 ID를 의미한다. mod 는 모듈러 연산을 의미한다. 주파수 영역에서 참조 신호의 위치는 Vshift 값에 의존한다. Vshift 값은 또한 셀 ID에 의존하므로, 참조 신호의 위치는 셀 별로 상이한 주파수 시프트 값을 가지게 된다.

한편, 3GPP LTE의 진화인 LTE-A(Advanced) 시스템에서는 높은 차수(order)의 MIMO, 다중-셀 전송, 발전된 MU-MIMO 등이 고려되고 있는데, 효율적인 참조 신호의 운용과 발전된 전송 방식을 지원하기 위하여 DRS 기반의 데이터 복조를 고려하고 있다. 즉, 기존의 3GPP LTE (예를 들어, 릴리즈-8) 에서 정의하는 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS (안테나 포트 인덱스 5)와는 별도로, 추가된 안테나를 통한 데이터 전송을 지원하기 위하여 2 이상의 레이어에 대한 DRS를 정의할 수 있다.

한편, 앞서 살펴본 바와 같이 LTE 시스템에서 CRS는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 기반하여 전송된다. 예를 들어 기지국의 송신 안테나의 개수가 두 개일 경우, 0번과 1번 안테나 포트에 대한 CRS가 전송되고, 네 개인 경우 0~3 번 안테나 포트에 대한 CRS가 각각 전송된다.

도 8 은 LTE 시스템에서 송신 안테나 포트가 4개인 경우 일반적인 CRS 패턴을 예시하는 도면이다.

도 8을 참조하면, LTE 시스템에서 CRS가 시간-주파수 자원에 맵핑되는 경우, 주파수 축에서 한 안테나 포트에 대한 참조 신호는 6 RE 당 1개의 RE에 맵핑되어 전송된다. 한 RB가 주파수 상에서 12개의 RE로 구성되어 있으므로 한 안테나 포트에 대한 RE는 한 RB당 2개의 RE가 사용된다.

한편, 앞서 도 7에 관한 설명에서 살펴본 바와 같이, LTE 시스템의 진화 발전된 형태의 LTE-A 시스템에서 기지국은 하향링크로 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있도록 디자인되어야 한다. 따라서 최대 8개 송신 안테나에 대한 참조 신호 전송 역시 지원되어야 한다.

구체적으로, LTE 시스템에서 하향링크 참조 신호는 최대 4개의 안테나 포트에 대한 참조 신호만 정의되어 있으므로, LTE-A 시스템에서 기지국이 4개 이상 최대 8개의 하향링크 송신 안테나를 가질 경우 이들 안테나 포트에 대한 참조 신호가 추가적으로 정의되어야 한다. 또한, 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 참조 신호는 위에서 설명한 채널 측정을 위한 용도 및 데이터 복조를 위한 용도 모두에 관하여 정의될 필요가 있다.

LTE-A 시스템을 디자인 함에 있어서 중요한 고려 사항 중 하나는 하향 호환성(backward compatibility), 즉 LTE 단말이 LTE-A 시스템에서도 아무 무리 없이 잘 동작해야 하고, 시스템 또한 이를 지원해야 한다는 것이다. 참조 신호 전송 관점에서 보았을 때, LTE 시스템에서 정의되어 있는 CRS가 전송되는 시간-주파수 영역에서, 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS가 추가적으로 정의되어야 한다. 그러나, LTE-A 시스템에서 기존 LTE 시스템의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 참조 신호 패턴을 매 서브 프레임마다 전 대역에 추가하게 되면 오버헤드가 지나치게 커지게 된다.

따라서 LTE-A 시스템에서 새로이 디자인되는 참조 신호는 크게 두 가지 분류로 나누게 되는데, MCS, PMI 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 참조 신호(CSI-RS; Channel State Information-RS)와 8개의 전송 안테나로 전송되는 데이터 복조를 위한 참조 신호(DM-RS; Demodulation-RS)이다.

채널 측정 목적의 참조 신호인 CSI-RS는, 기존의 CRS가 채널 추정을 위한 측정, 핸드 오버 등의 측정 등의 목적을 수행함과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리, 채널 추정을 위한 측정 위주의 목적을 위해서 디자인되는 특징이 있다. CSI-RS는 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로, CRS와 달리 매 서브 프레임마다 전송되지 않아도 된다. 현재 LTE-A 표준에서 CSI-RS는 안테나 포트 15 내지 22까지 할당될 수 있으며, CSI-RS 설정 정보는 상위 계층 시그널링에 의하여 수신되는 것으로 정의되어 있다.

또한, 데이터 복조를 위해서는 해당 시간-주파수 영역에서 스케줄링 된 UE에게 전용 참조 신호로서, DM-RS가 전송된다. 즉, 특정 UE에게 송신되는 DM-RS는 해당 UE가 스케줄링 된 영역, 즉 데이터를 수신 받는 시간-주파수 영역에만 전송되는 것이다.

한편, 하향링크에서 최대 8 개의 전송 안테나를 지원하는 LTE-A 시스템에서 기지국은 모든 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송해야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 매 서브프레임마다 전송하는 것은 오버헤드가 너무 큰 단점이 있으므로, CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되지 않고 시간 축에서 간헐적으로 전송되어야 그 오버헤드를 줄일 수 있다. 이에 따라, CSI-RS는 한 서브프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 전송되거나, 특정 전송 패턴으로 전송될 수 있다.

이 때 CSI-RS가 전송되는 주기나 패턴은 기지국이 설정(configuration)할 수 있다. CSI-RS를 측정하기 위해서 단말은 반드시 자신이 속한 셀의 각각의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 CSI-RS 설정(configuration)을 알고 있어야 한다. CSI-RS 설정에는, CSI-RS가 전송되는 하향링크 서브프레임 인덱스, 전송 서브프레임 내에서 CSI-RS 자원요소(RE)의 시간-주파수 위치, 그리고 CSI-RS 시퀀스(CSI-RS 용도로 사용되는 시퀀스로서, 슬롯 번호, 셀 ID, CP 길이 등에 기초하여 소정의 규칙에 따라 유사-랜덤(pseudo-random)하게 생성됨) 등이 포함될 수 있다. 즉, 임의의(given) 기지국에서 복수개의 CSI-RS 설정(configuration)이 사용될 수 있고, 기지국은 복수개의 CSI-RS 설정 중에서 셀 내의 단말(들)에 대해 사용될 CSI-RS 설정을 알려줄 수 있다.

또한, 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 는 구별될 필요가 있으므로, 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 가 전송되는 자원은 서로 직교(orthogonal)해야 한다. 도 8 과 관련하여 설명한 바와 같이, 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 들은 직교하는 주파수 자원, 직교하는 시간 자원 및/또는 직교하는 코드 자원을 이용하여 FDM, TDM 및/또는 CDM 방식으로 다중화될 수 있다.

CSI-RS에 관한 정보(CSI-RS 설정(configuration))를 기지국이 셀 내의 단말들에게 알려줄 때, 먼저 각 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 매핑되는 시간-주파수에 대한 정보를 알려줘야 한다. 구체적으로, 시간에 대한 정보에는, CSI-RS가 전송되는 서브프레임 번호들, CSI-RS 가 전송되는 주기, CSI-RS가 전송되는 서브프레임 오프셋, 특정 안테나의 CSI-RS 자원요소(RE)가 전송되는 OFDM 심볼 번호 등이 포함될 수 있다. 주파수에 대한 정보에는 특정 안테나의 CSI-RS 자원요소(RE)가 전송되는 주파수 간격(spacing), 주파수 축에서의 RE의 오프셋 또는 쉬프트 값 등이 포함될 수 있다.

도 9는 CSI-RS가 주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다. CSI-RS는 한 서브프레임의 정수 배의 주기(예를 들어, 5 서브프레임 주기, 10 서브프레임 주기, 20 서브프레임 주기, 40 서브프레임 주기 또는 80 서브프레임 주기)를 가지고 주기적으로 전송될 수 있다.

도 9 에서는 하나의 무선 프레임이 10 개의 서브프레임(서브프레임 번호 0 내지 9)로 구성되는 것을 도시한다. 도 9 에서는, 예를 들어, 기지국의 CSI-RS의 전송 주기가 10ms (즉, 10 서브프레임) 이고, CSI-RS 전송 오프셋(Offset)은 3 인 경우를 도시한다. 여러 셀들의 CSI-RS가 시간 상에서 고르게 분포할 수 있도록 상기 오프셋 값은 기지국마다 각각 다른 값을 가질 수 있다. 10ms의 주기로 CSI-RS가 전송되는 경우, 오프셋 값은 0~9 중 하나를 가질 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어 5ms의 주기로 CSI-RS가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~4 중 하나의 값을 가질 수 있고, 20ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~19 중 하나의 값을 가질 수 있고, 40ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~39 중 하나의 값을 가질 수 있으며, 80ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~79 중 하나의 값을 가질 수 있다. 이 오프셋 값은, 소정의 주기로 CSI-RS 를 전송하는 기지국이 CSI-RS 전송을 시작하는 서브프레임의 값을 나타낸다. 기지국이 CSI-RS의 전송 주기와 오프셋 값을 알려주면, 단말은 그 값을 이용하여 해당 서브프레임 위치에서 기지국의 CSI-RS를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 CSI-RS를 통해 채널을 측정하고 그 결과로서 CQI, PMI 및/또는 RI(Rank Indicator) 와 같은 정보를 기지국에게 보고할 수 있다. 본 문서에서 CQI, PMI 및 RI 를 구별하여 설명하는 경우를 제외하고, 이들을 통칭하여 CQI(또는 CSI) 라 칭할 수 있다. 또한, CSI-RS 에 관련된 상기 정보들은 셀-특정 정보로서, 셀 내의 단말들에게 공통으로 적용될 수 있다. 또한, CSI-RS 전송 주기 및 오프셋은 CSI-RS 설정(configuration) 별로 별도로 지정될 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이 0 의 전송 전력으로 전송되는 CSI-RS 를 나타내는 CSI-RS 설정(configuration) 및 0 이 아닌(non-zero) 전송 전력으로 전송되는 CSI-RS 를 나타내는 CSI-RS 설정(configuration) 에 대해서 별도의 CSI-RS 전송 주기 및 오프셋이 설정될 수 있다.

도 10 은 CSI-RS 가 비주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 10 에서는 하나의 무선 프레임이 10 개의 서브프레임(서브프레임 번호 0 내지 9)로 구성되는 것을 도시한다. 도 10 에서와 같이 CSI-RS 가 전송되는 서브프레임은 특정 패턴으로 나타날 수 있다. 예를 들어, CSI-RS 전송 패턴이 10 서브프레임 단위로 구성될 수 있고, 각각의 서브프레임에서 CSI-RS 전송 여부를 1 비트 지시자로 지정할 수 있다. 도 10 의 예시에서는 10 개의 서브프레임(서브프레임 인덱스 0 내지 9) 내의 서브프레임 인덱스 3 및 4 에서 전송되는 CSI-RS 패턴을 도시하고 있다. 이러한 지시자는 상위 계층 시그널링을 통해 단말에게 제공될 수 있다.

CSI-RS 전송에 대한 설정(configuration)은 전술한 바와 같이 다양하게 구성될 수 있으며, 단말이 올바르게 CSI-RS 를 수신하여 채널 측정을 수행하도록 하기 위해서는, 기지국이 CSI-RS 설정을 단말에게 알려줄 필요가 있다. CSI-RS 설정을 단말에게 알려주는 본 발명의 실시예들에 대해서 이하에서 설명한다.

CSI-RS 설정을 알려주는 방식

기지국이 단말에게 CSI-RS 설정(configuration)을 알려주는 방식으로 다음 두 가지 방식이 고려될 수 있다.

첫 번째 방식은, 동적 브로드캐스트 채널(Dynamic Broadcast Channel; DBCH) 시그널링을 이용하여 CSI-RS 설정(configuration)에 관한 정보를 기지국이 단말들에게 브로드캐스팅하는 방식이다.

기존의 LTE 시스템에서 시스템 정보에 대한 내용을 기지국이 단말들에게 알려줄 때 보통 BCH(Broadcasting Channel)를 통해서 해당 정보를 전송할 수 있다. 만약 단말에게 알려줄 시스템 정보에 대한 내용이 많아서 BCH 만으로는 다 전송할 수 없는 경우에는, 기지국은 일반 하향링크 데이터와 같은 방식으로 시스템 정보를 전송하되, 해당 데이터의 PDCCH CRC를 특정 단말 식별자(예를 들어, C-RNTI)가 아닌 시스템 정보 식별자(SI-RNTI)를 이용하여 마스킹하여 시스템 정보를 전송할 수 있다. 이 경우에, 실제 시스템 정보는 일반 유니캐스트 데이터와 같이 PDSCH 영역 상에서 전송된다. 이에 따라, 셀 안의 모든 단말들은 SI-RNTI를 이용하여 PDCCH를 디코딩 한 후, 해당 PDCCH가 가리키는 PDSCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 방식의 브로드캐스팅 방식을 일반적인 브로드캐스팅 방식인 PBCH(Physical BCH)와 구분하여 DBCH(Dynamic BCH) 라고 칭할 수 있다.

한편, 기존의 LTE 시스템에서 브로드캐스팅되는 시스템 정보는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 그 중 하나는 PBCH를 통해 전송되는 MIB(Master Information Block)이고, 다른 하나는 PDSCH 영역 상에서 일반 유니캐스트 데이터와 다중화되어 전송되는 SIB(System Information Block)이다. 기존의 LTE 시스템에서 SIB 타입 1 내지 SIB 타입 8 (SIB1 내지 SIB8) 으로서 전송되는 정보들을 정의하고 있으므로, 기존의 SIB 타입에 정의되지 않는 새로운 시스템 정보인 CSI-RS 설정(configuration)에 대한 정보를 위해서 새로운 SIB 타입을 정의할 수 있다. 예를 들어, SIB9 또는 SIB10을 정의하고 이를 통해서 CSI-RS 설정(configuration)에 대한 정보를 기지국이 DBCH 방식으로 셀 내 단말들에게 알려줄 수 있다.

두 번째 방식은 RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 이용하여 CSI-RS 설정(configuration)에 관한 정보를 기지국이 각각의 단말에게 알려주는 방식이다. 즉, 전용(dedicated) RRC 시그널링을 사용하여 CSI-RS 설정에 대한 정보가 셀 내의 단말들 각각에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 단말이 초기 액세스 또는 핸드오버를 통해서 기지국과 연결(connection)을 확립(establish)하는 과정에서, 기지국이 해당 단말에게 RRC 시그널링을 통해 CSI-RS 설정(configuration)을 알려 주도록 할 수 있다. 또는 기지국이 단말에게 CSI-RS 측정에 기반한 채널 상태 피드백을 요구하는 RRC 시그널링 메시지를 전송할 때에, 해당 RRC 시그널링 메시지를 통해 CSI-RS 설정(configuration)을 해당 단말에게 알려 주도록 할 수도 있다.

전술한 바와 같이 기지국이 CSI-RS 설정(configuration) 및 단말의 채널 상태정보 피드백에 이용될 CSI-RS 설정(configuration)을 단말에게 알려주는 2가지 방식은, 본 발명의 다양한 실시예들에 적용될 수 있다.

이와 같이 참조 신호 등을 이용하여 특정 단말이 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보를 수신하는 방법에 대한 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 이하에서 설명한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 단말 간 직접 통신에 관하여 설명한다. 도 11은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.

도 11을 참조하면, UE1(1111)과 UE2(1113)가 상호 간의 단말 간 직접 통신을 수행하고 있다. 여기서 UE라 함은 사용자의 단말을 의미한다. 다만, 기지국과 같은 네트워크 장비라도 단말 간 통신 방식에 의해 신호를 송수신하는 경우에는 일종의 UE로 간주될 수 있다. 한편, eNB는 적절한 제어 신호를 통하여 UE들 사이의 직접 통신을 위한 시간/주파수 자원의 위치, 전송 전력 등에 대한 제어를 수행할 수 있다. 그러나, eNB의 커버리지(coverage) 외부에 UE들이 위치하는 경우, UE간의 직접 통신은 eNB의 제어 신호 없이도 수행되도록 설정될 수 있다. 이하에서는 단말 간 직접 통신을 D2D (device-to-device) 통신이라 지칭한다. 또한, 단말 간 직접 통신을 위해 연결된 링크를 D2D (device-to-device) 링크라 지칭하고, UE가 eNB와 통신하는 링크를 NU (eNB-UE) 링크라 지칭한다.

일반적인 D2D 동작은 D2D 디스커버리(discovery) 동작과 D2D 통신(communication) 동작을 포함한다. 우선 각 UE (1111, 1113) 는, D2D 통신을 수행할 UE인 상대 UE가, D2D 동작이 가능한 영역에 위치하는지 여부를 파악하기 위하여 D2D 디스커버리 과정을 수행한다. 각 UE (1111, 1113) 는, 각각의 단말을 식별할 수 있는 고유의 디스커버리 신호를 송신하는 동작을 수행한다. 인접한 UE가 상기 디스커버리 신호를 검출하는 경우, 인접한 UE는 해당 UE가 인접한 위치에 있다는 사실을 파악할 수 있다. 각 UE (1111, 1113)는 디스커버리 과정을 통해, D2D 통신 동작을 수행하고자 하는 상대 UE가 인접한 위치에 존재하는지 여부를 확인한 후, 데이터를 송수신 하기 위하여 D2D 통신 과정을 수행한다.

D2D 디스커버리 과정 및 D2D 통신 과정은 eNB의 커버리지(coverage) 내부에서 eNB에 연결되어 통신을 수행하는 단말 사이에서 수행될 수 있고, eNB의 커버리지 외부에서 eNB에 연결되지 않은 UE 사이에서 수행될 수도 있다. 또한, 하나의 D2D 링크에 연결된 두 개의 UE 중 적어도 하나는 eNB 커버리지 내부에 있고, 다른 UE는 eNB 커버리지 외부에 존재할 수도 있다. UE가 커버리지 내부에 존재하는지 여부는 eNB가 송신하는 참조 신호(reference signal)의 수신 품질을 이용하여 파악할 수 있다. 구체적으로, UE는 임의의 eNB의 참조 신호의 RSRP 또는 RSRQ를 측정하고, 상기 측정한 RSRP 또는 RSRQ가 일정 수준 이하가 되는 경우, 커버리지의 외부에 있다고 판단할 수 있다.

eNB의 커버리지 내부에 위치한 UE가 디스커버리 신호를 송신하는 경우, 상기 디스커버리 신호는 eNB의 신호와 동기화되어 있는 것이 여러 측면에서 유리하다. 여러 커버리지 내부의 UE가 동일한 eNB의 신호에 디스커버리 신호를 동기화하여, 디스커버리 신호의 송수신을 위해 필요한 동기화 과정을 생략할 수 있기 때문이다. 이 경우, 특정 UE가 인접 셀에 연결되어 있는 UE와 디스커버리 과정을 수행할 수 있다면, 디스커버리 신호의 커버리지를 넓힐 수 있다. 또한, 특정 UE가 서빙 셀을 바꾸기 위해 핸드 오버를 수행하는 과정에서, 디스커버리 신호의 동기가 서빙 셀과 직접적으로 연관되지 않는다면, 디스커버리 신호의 동기화를 유지할 수 있다는 장점이 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 단말이 서로 다른 기지국에 연결된 경우 단말 간 직접 통신을 위해 동기 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하여, 특정 UE가 인접 셀에 연결된 UE와 디스커버리 과정을 수행하는 기법에 관하여 설명한다. UE1(1111)과 UE2(1113)은 eNB1(1110)에 연결되어 있고, UE3(1121)과 UE4(1123)는 eNB2(1120)에 연결되어 있는 것으로 가정한다.

만약, UE3(1121) (또는 UE4)의 eNB와의 신호 송수신 동작이 서빙 셀인 eNB2(1120)의 신호에 동기화 된 경우, 인접 셀인 eNB1(1110)에 연결된 UE1(1111)(또는 UE2) 로부터 디스커버리 신호를 수신 또는 송신하기 위해서, UE3은 인접 셀인 eNB1(1110)에 동기를 맞출 필요가 있다.

이 때 모든 셀의 전송 시점이 완벽하게 동기화되어 있다고 하더라도, 각 셀의 eNB로부터 특정 UE의 위치까지의 전파 지연(propagation delay)은 상이할 수 있다. 따라서, UE의 입장에서 보면, 관찰된 각 셀의 신호 수신 시점은 동일하지 않을 수 있다. 나아가, eNB 사이의 동기화 오차가 크거나, eNB가 비동기화 되어 있는 경우, 서로 다른 셀에 동기화되어 있는 UE 간 디스커버리 과정에는 추가적인 어려움이 수반될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 복수의 셀을 묶어서 하나의 D2D 디스커버리 클러스터 (cluster) 를 형성하고, 하나의 클러스터 당 하나의 대표 셀을 선정하는 기법을 제안한다. 또한 상기 하나의 클러스터 내의 모든 UE가 해당 대표 셀에 동기를 맞추어 디스커버리 과정을 수행하는 기법을 제안한다.

이하, eNB1(1110) 및 eNB2(1120)가 하나의 D2D 디스커버리 클러스터를 형성하고, eNB1이 대표 셀로 선정된 경우를 가정한다. UE1(1111)은 해당 UE의 서빙 셀이면서, 클러스터의 대표 셀인 eNB1(1110)에 동기화하여 디스커버리 신호를 송신한다. eNB2에 연결된 UE3(1121) 및 UE4(1123)는 해당 디스커버리 신호가 eNB1에 동기화되어 있다는 사실을 파악한다. UE3(1121) 및 UE4(1123)는 우선, eNB1의 동기를 획득한 후, 획득한 동기에 기반하여 UE1(1121)이 송신한 디스커버리 신호를 검출한다.

하나의 D2D 디스커버리 클러스터는 오직 하나의 셀을 가질 수도 있다. 이 경우, 각각의 셀이 클러스터 내의 대표 셀로 설정된다. 이와 같은 설정은, 셀 간 D2D 디스커버리 과정이 불필요한 경우에 활용될 수 있다. 또는, 별도로 대표 셀이 설정되지 않아도, 셀 간 D2D 디스커버리가 가능한 경우에 활용될 수 있다. 예를 들어, 셀 간 동기화가 매우 정교하게 수행되고 셀 반경이 작아서 여러 셀의 전송 신호가 거의 동시에 도착한 경우에 활용될 수 있다.

상기 D2D 클러스터 내 대표 셀에 대한 정보는 D2D 동작에 대한 각종 파라미터(parameter) 의 일부로서 eNB로부터 UE에게 전달될 수 있다. 예를 들어, eNB는 동일 클러스터에 속하는 셀의 목록과 함께 해당 클러스터의 대표 셀 ID (Identity) 를 지정할 수 있다. 만약, 특정 UE가 상기 셀의 목록에 포함된 하나의 셀에 연결되는 경우, 해당 셀이 속하는 클러스터의 대표 셀의 신호에 디스커버리 신호를 동기화할 수 있다.

디스커버리 신호는 대표 셀이 전송하는 동기화 신호 (또는 동기 기준 신호)에 동기화될 수 있다. 상기 동기화 신호는, 예를 들어, 3GPP LTE 시스템의 주 동기 신호 (Primary synchronization signal) 또는 부 동기 신호 (Secondary synchronization signal)일 수 있다. 또한, 대표 셀의 CRS (Cell-Specific Reference Signal)일 수도 있다. 상기 대표 셀의 CRS가 동기 신호로 사용되는 경우, 정교한 동기화 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 동기화 신호의 위치에 대한 확인 verification) 동작이 수행될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 동기화 신호는, 하나의 서브프레임 내에서 CRS와 동일한 위치에서 전송되면서 해당 셀에 대한 시간/주파수 트래킹 (tracking) 용도로 사용되는 트래킹 참조 신호 (tracking reference signal) 일 수도 있다. 만약, 대표 셀이 기존의 캐리어 타입 (carrier type)에 비하여 CRS의 전송 빈도수를 상당히 축소한 NCT (New Carrier Type) 을 이용하는 경우에는 상기 동기화 신호로 상기 트래킹 참조 신호가 사용될 수 있다. 상기 언급한 신호 외에도, CSI-RS (Channel Status Information - Reference Signal) 과 같은 신호가 사용될 수도 있다. 또는 디스커버리 신호의 동기화를 위하여 별도의 신호 포맷을 설계하는 것도 가능하다.

한편, 유휴 모드 (Idle mode) 상태에 있는 UE의 경우는 아래와 같이 동작할 수 있다. 서빙 셀과 통신할 트래픽이 없는 UE는 특정한 셀에 연결되어 있지 않고 유휴 모드에서 동작한다. 유휴 모드에 있는 UE라도, 경우에 따라서는 D2D 디스커버리 동작을 수행해야 하므로, 본 발명을 적용하기 위해서는 D2D 클러스터의 대표 셀을 결정하는 기준이 필요하다. 우선, 유휴 모드의 UE는 기준이 되는 셀을 선정한다. 그 후, UE는 해당 기준 셀이 속하는 D2D 클러스터의 대표 셀에 D2D 디스커버리 신호를 동기화할 수 있다. 여기서, 기준 셀은 CRS의 신호 품질이 가장 우수한 셀로서, RSRP 또는 RSRQ가 최대인 셀일 수 있다. 또는, 기준 셀은 유휴 모드 상태에 있는 UE가 페이징 (paging) 신호를 수신하는 셀일 수 있다. 또는, 유휴 모드의 UE가 네트워크로부터 일련의 D2D 클러스터 대표 셀의 목록을 수신하고, 상기 대표 셀 중 신호 품질이 가장 우수한 셀로서, RSRP 또는 RSRQ가 최대인 셀을 선정하여 디스커버리 신호를 동기화할 수도 있다.

한편 커버리지 외부의 UE와의 D2D 디스커버리 동작을 수행하기 위해서, 커버리지 내부의 특정 UE는 자신이 획득한 D2D 서브프레임의 경계 정보를 커버리지 외부의 UE에게 전송할 수 있다. 예를 들어, 특정 UE는, 획득한 클러스터 서브프레임의 경계를 기준으로 결정되는 특정한 시점에 사전에 정해진 신호를 전송한다. 커버리지 외부의 UE는 상기 신호를 검출하여 D2D 디스커버리 신호의 동기를 획득할 수 있다. 만약 복수의 D2D 디스커버리 클러스터가 겹쳐있다면, 서빙 셀은 어떤 클러스터의 경계 정보를 전송할 것인지를 추가로 지정할 수도 있다. 여기서 UE가 커버리지 외부에 있다고 함은 송신 UE가 커버리지 외부에 있다는 의미일 수 있다. 반대로 송신 UE는 커버리지 내부에 있는 반면 수신 UE가 커버리지 외부에 있다는 의미일 수도 있다. 물론 동일한 원리를 이용하여 UE가 자신의 동기 기준 셀의 커버리지 외부에서 다른 셀에 접속하고 있는 UE와 D2D 통신 동작을 수행할 수 있다.

도 13 은 대표 셀과 서빙 셀이 동일한 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다. 이하 도 13을 이용하여, 특정 단말에서 대표 셀과 서빙 셀이 동일한 경우에, D2D 디스커버리 동작을 위해서 사용되는 시간 영역에서의 자원에 관하여 설명한다.

도 13을 참조하면, D2D 디스커버리 클러스터의 대표 셀의 서브프레임 경계가 검출된 시점에 미리 정해진 일정 오프셋 (offset) 값이 인가된 시점이 D2D 디스커버리 동작을 위해서 사용되는 서브프레임이 시작하는 시점이다. 이하 D2D 디스커버리 클러스터의 대표 셀의 서브프레임 경계는 클러스터 서브프레임(1307)이라 칭한다. 도 13에서는, D2D 디스커버리 서브프레임(1309)의 경계가 클러스터 서브프레임(1307)의 경계 이전에 위치하도록 오프셋 값이 주어진 것으로 가정하였으나, D2D 디스커버리 서브프레임(1309)의 경계가 클러스터 서브프레임(1307)의 경계 이후에 위치하도록 오프셋 값이 주어질 수도 있다. 또는 오프셋 값은 0일 수도 있는데, 이 경우 클러스터 서브프레임(1307)의 경계가 검출된 시점이 D2D 디스커버리 서브프레임(1309)의 경계가 될 수 있다.

UE로부터의 상향링크 무선 프레임의 전송은, 상기 UE에서 해당 하향링크 무선 프레임의 시작점보다 일정 시간만큼 앞서서 시작할 수 있다. 상기 일정 시간에 해당하는 값을 타이밍 어드밴스 값이라 칭한다. 일반적으로, UE는 상향링크 전송 신호에 일정한 타이밍 어드밴스 (Timing Advance)를 부가하여 동작한다. 그 결과, 상향링크 서브프레임의 경계는 하향 링크 서브프레임의 경계보다 앞서게 된다.

한편, UE는 상향링크 서브프레임 m-1(1301) 에서 서빙 셀로 신호를 송신한 후, 서브프레임 m(1309)에서의 D2D 디스커버리 동작을 수행하기 위해 송수신 회로의 동작을 전환한다. UE는 앞서 설명한 일련의 과정에 따라 서브프레임 m에서의 D2D 디스커버리 서브프레임(1309)의 경계를 결정하고, D2D 디스커버리 동작을 수행한다. 그 후, UE는 서브프레임 m+1(1305)에서의 eNB로의 신호 전송을 위해 송수신 회로의 동작을 전환한다. 여기서, 송수신 회로의 동작 전환에 하나의 OFDM 심볼의 절반에 해당하는 시간만큼 요구된다고 가정한다.

이와 같이 송수신 회로의 동작 전환에 요구되는 시간 및 서빙 셀로 신호를 송신하는 타이밍 어드밴스로 인하여 서브프레임의 일부 OFDM 심볼은 D2D 디스커버리의 용도로 활용될 수 없게 된다. 도 13에 따르면, 서브프레임 m(1309)의 마지막에 위치하는 심볼인 OFDM 심볼 #13은 D2D 디스커버리의 용도로 활용될 수 없다.

도 14 는 대표 셀과 서빙 셀이 상이한 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다. 도 14을 참조하면, 클러스터 서브프레임의 경계와 서빙 셀의 서브프레임의 경계가 상이하다.

이 경우, UE의 동작 및 상향링크 전송 신호에 부가된 타이밍 어드밴스 값이 도 14에 관한 설명과 동일할지라도, 서브프레임 m(1409)에서 D2D 디스커버리 동작을 위해 사용할 수 있는 OFDM 개수는 줄어들게 된다. 도 14에 따르면, 서브프레임 m(1409)의 OFDM 심볼 #0부터 #9까지는 D2D 디스커버리 동작을 위해 사용될 수 있고, 해당 서브프레임의 나머지 심볼인 OFDM 심볼 #10부터 #13까지는 클러스터 대표 셀과 서빙 셀의 서브프레임의 경계 불일치를 처리하는 용도로 활용된다.

이와 같이 대표 셀과 서빙 셀이 상이한 경우, 대표 셀에 동기화는 동작을 지원하기 위해, D2D 디스커버리 신호가 송수신되는 서브프레임의 가용 OFDM 심볼 개수의 종류를 여러 개로 설정할 수 있다. 예를 들어, D2D 디스커버리 서브프레임에 대하여 복수의 구성 (configuration) 을 정의하고, 각 구성에서 D2D 디스커버리 신호가 송수신되는 가용 OFDM 심볼 개수를 상이하게 설정할 수 있다. eNB는 어떤 D2D 디스커버리 서브프레임 구성이 사용되어야 하는지를 UE에 알릴 수 있다. 만약, 복수의 D2D 클러스터가 중첩되는 형태로 존재한다면, 어떤 대표 셀 신호에 어떤 D2D 디스커버리 서브프레임 구성이 동기화되어 있는지 알릴 수 있다. 상기 D2D 디스커버리 서브프레임 구성은 파라미터 구성 정보의 일부로서 UE에게 전송될 수 있다. 또한, 각각의 D2D 디스커버리 서브프레임이 나타나는 시간 위치 (예를 들어, 주기 또는 오프셋 값) 역시 파라미터 구성 정보의 일부로서 UE에게 전달될 수 있다.

도 15 는 대표 셀과 서빙 셀 간의 오차가 큰 경우, 시간 영역에서의 자원을 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 클러스터 서브프레임의 경계와 서빙 셀의 서브프레임의 경계의 오차가 도 14의 경우와 비교하여 매우 크다. 서브프레임 m+1(1505)을 서빙 셀 과의 신호 송수신에 사용하기 위해서는 서브프레임 m(1509)에서 D2D 디스커버리 동작을 위해 사용할 수 있는 OFDM 개수는 더욱 줄어들게 된다. 도 15에 따르면, 서브프레임 m(1509)의 OFDM 심볼 #0부터 #2까지만 D2D 디스커버리 동작을 위해 사용될 수 있고, 해당 서브프레임의 나머지 심볼인 OFDM 심볼 #3부터 #13까지는 클러스터 대표 셀과 서빙 셀의 서브프레임의 경계 불일치를 처리하는 용도로 활용하게 된다.

이 경우, UE는 서브프레임 m+1(1509)에서 서빙 셀로 신호를 송신하지 않고, D2D 디스커버리 동작을 수행 하는 것이 바람직할 수 있다. 그리하여, D2D 디스커버리 동작을 위해 가용한 심볼의 개수를 늘릴 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 서브프레임 중 일부를 D2D 동작을 위해 할당하는 경우, UE와 eNB 간의 신호 송수신 동작에는 제약이 발생할 수 있다. 도 13과 도 14에서 설명하는 실시예에서는, 서브프레임 m의 사용이 제한되고, 도 15에서 설명하는 실시예에서는, 서브프레임 m 및 서브프레임 m+1의 사용이 제한된다. 만약, eNB가 각 UE 의 서브프레임 간의 시간 관계를 파악할 수 있다면, D2D 디스커버리 동작이 수행되는 서브프레임 및 인접한 서브프레임을 적절하게 스케줄링 할 수 있다. 그러나, 특정 서빙 셀이 특정 UE의 입장에서 관찰된 클러스터 서브프레임 경계와 서빙 셀의 서브프레임 경계의 오차를 일일이 파악하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 보다 안전한 동작을 위해, 각 셀은 D2D 디스커버리 동작이 수행되는 서브프레임과 그에 인접한 서브프레임을 서빙 셀과의 통신을 위해 사용하지 않도록 D2D 디스커버리 동작을 수행하는 UE에 지시할 수 있다. 특히 서빙셀과의 통신을 위해 사용되지 않는 서브프레임은 D2D 통신이 일반적으로 발생하는 상향링크 서브프레임으로 제한될 수 있다. 여기서 D2D 디스커버리 동작이 수행되는 서브프레임에 인접한 서브프레임이라 함은, D2D 디스커버리 동작이 수행되는 서브프레임 이전의 일부 서브프레임 또는 이후의 일부 서브프레임 또는 전후의 일부 서브프레임을 지칭할 수 있다.

각 셀은 특정 D2D 디스커버리 서브프레임에 인접한 서브프레임에서 서빙 셀과의 통신에 제약이 발생하는지 여부, 제약이 발생하는 경우 어떠한 서브프레임들이 제약을 받는지 여부를 UE에게 알릴 수 있다. 또한, UE가 특정 서브프레임이 서빙 셀과의 통신에 제약이 발생한다는 사실을 파악하면, 이와 같은 제약을 해소하기 위해 적절한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 서빙 셀이 전송한 PDSCH에 대한 HARQ-ACK (Hybrid Automatic Repeat request-Acknowledge)을 상기와 같은 제약이 발생한 서브프레임에서 전송해야 할 경우, UE는 해당 HARQ-ACK을 상기 제약을 받지 않는 다른 서브프레임으로 이동하도록 동작할 수 있다.

한편, 이와 같은 동작을 수행하는 서빙 셀을 돕기 위해, UE는 현재 D2D 디스커버리 신호의 동기에 대한 상태를 측정하여 서빙 셀로 보고할 수 있다. 예를 들어, UE는 서빙 셀의 하향 링크 서브프레임의 경계와 클러스터 하향 링크 서브프레임의 경계와의 차이를 측정하여 보고 할 수 있다. 여기서, 클러스터 하향링크 서브프레임은, 클러스터 대표 셀의 하향 링크 서브프레임을 의미한다. 구체적으로, 무선 프레임, 서브프레임, 또는 OFDM 심볼 단위로 얼마만큼 차이가 나는지를 측정하여 보고할 수 있다. 또는 UE는 서빙 셀로 전송하는 상향링크 서브프레임의 경계와 D2D 디스커버리 서브프레임의 경계와의 차이를 보고할 수 있다. 이와 같은 상태 보고는, 두 서브프레임 경계의 불일치가 일정 수준 이상인 경우에 보고하도록 규정될 수 있다. 예를 들어, 두 서브프레임의 경계의 불일치가 일정 수준 이상인 경우, 서빙 셀로 전송하는 상향링크 서브프레임의 경계와 D2D 디스커버리 서브프레임의 경계와의 차이를 무선 프레임, 서브프레임 또는 OFDM 심볼 단위로 보고할 수 있다. 경우에 따라서는, 단순히 두 서브프레임 경계의 불일치가 일정 수준 이상인지의 여부를 보고할 수도 있다.

한편, 보다 정확한 동기화를 위해, 서빙 셀은 D2D 디스커버리 클러스터의 대표 셀 ID에 대한 부가 정보를 제공할 수 있다. 특히, CRS를 사용하여 D2D 디스커버리 신호를 동기화 하는 경우에는 대표 셀의 CRS 정보를 부가 정보로 제공할 수 있다. 상기 부가 정보에는 대표 셀 CRS의 안테나 포트의 개수, 대표 셀 CRS가 전송되는 서브프레임의 위치, 대표 셀이 CRS 전송이 시간/주파수에서 축소되는 NCT를 이용하는지 여부 또는 대표 셀의 CRS가 전송되는 대역폭에 관한 정보가 포함될 수 있다. 상기 대표 셀 CRS가 전송되는 서브프레임의 위치에 관한 정보는 예를 들어, 대표 셀의 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임 설정 정보일 수 있다. 상기 부가 정보 중 일부 정보는 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서 생략될 수 있다. 일부 정보가 생략된 경우, 해당 정보는 서빙 셀의 파라미터와 동일한 것으로 간주될 수 있다. CSI-RS와 같이 간헐적으로 전송되는 신호를 동기화의 기준 신호로 사용하는 경우에는, 서빙 셀은 해당 신호의 전송 주기나 시간 위치에 관한 정보를 알릴 수 있다.

한편, D2D 클러스터의 대표 셀이 인접 셀로서 서빙 셀이 아닌 경우, 신호 품질은 서빙 셀만큼 양호하지 않을 수 있다. 이 경우, UE가 D2D 클러스터의 대표 셀 신호를 보다 정확하게 수신하도록 인접 셀이 특정 자원에서 전송 전력을 줄일 수 있다. 상기 특정 자원에서 전송 전력을 줄이는 동작은 해당 자원에서 전송 전력을 0으로 설정하는 뮤팅 (muting) 동작을 포함한다. 따라서, 인접 셀이 상기 특정 자원을 점유하는 D2D 클러스터의 대표 셀 신호에 미치는 간섭을 줄일 수 있다.

도 16 은 동기화 동작을 위해 인접 셀이 특정 자원에서 전송 전력을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 16를 참조하면, UE(1630) 에 대해 서빙 셀 eNB는 eNB2(1620) 이고, 대표 셀 eNB는 eNB1(1610) 이다. UE(1630) 는 eNB1(1610) 으로부터 전송되는 신호에 디스커버리 동작을 위해 동기를 맞추고 있는 것으로 가정한다. 여기서, 두 번째 시간 구간에서의 D2D 클러스터의 대표 셀 신호를 보호하기 위해 eNB2(1620)는 두 번째 시간 구간에 해당하는 자원에서 신호를 송신하지 않는다.

이를 위해, 대표 셀은 셀 간의 백홀 링크 (backhaul link) 를 통하여 어떤 시간/주파수 자원을 디스커버리 신호의 동기 기준 신호 전송에 사용할 것인지를 알릴 수 있다. 그 외의 셀은 어떤 시간/주파수 영역에서 디스커버리 신호의 동기 기준 신호를 보호하기 위해 저전력 송신을 수행할 것인지 알릴 수 있다. 도 16에서 설명하는 실시예에 있어서 UE(1630)는 eNB2(1620)의 신호 비-송신 영역인 두 번째 시간 구간에서만 eNB1(1610)의 신호를 검출하여 디스커버리 신호를 동기화하는 것이 eNB2(1620)로부터의 간섭을 회피할 수 있다는 측면에서 유리하다.

각 서빙 셀은 특정 자원에 관한 정보를 UE(1630)에게 알릴 수 있다. 상기 특정 자원에 관한 정보는 어떤 자원에서 동기 기준 신호가 보호되는지를 나타낸다. 상기 정보를 획득한 UE(1630)는, 해당 자원에서만 디스커버리 신호의 동기 기준이 되는 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 불필요한 간섭이 많이 인가된 신호 성분을 미리 배제할 수 있다. UE가 상기 정보를 수신하지 않는 경우, UE는 특정 자원의 신호 성분만을 사용하여 디스커버리 신호의 동기 기준이 되는 신호를 검출할 수 있다. 이는, 동기 기준 신호가 간헐적으로 전송되는 경우에 효과적이다. 예를 들어, D2D 디스커버리 클러스터의 대표 셀의 동기화 신호를 기준 신호로 활용하는 경우, 모든 시간 영역에서 해당 대표 셀의 동기화 신호를 검출하는 것이 아니라, D2D 디스커버리 동작을 수행하는 서브프레임 이전의 일부 시간 영역에서만 해당 대표 셀의 동기화 신호를 검출할 수 있다. 이 경우, 다른 셀들은 해당 일부 시간 영역에서 대표 셀의 동기화 신호가 전송되는 주파수 영역의 전송 전력을 줄일 수 있다.

CRS가 디스커버리 신호의 동기 기준 신호가 되는 경우에도 유사한 동작이 수행될 수 있다. 이 경우, UE는 특정 주파수 영역에 관한 정보를 서빙 셀로부터 수신할 수 있다. 상기 특정 주파수 영역에 관한 정보는 어떤 주파수 영역에서 대표 셀의 CRS가 보호되는지를 나타낸다. 따라서 UE는 어떤 주파수 영역에서만 대표 셀의 CRS를 검출 시도하는 것이 바람직한지 파악할 수 있다.

이하, 주파수 영역에서의 동기화 동작에 대하여 설명한다.

상기 설명한 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호는 시간 동기뿐만 아니라 주파수 동기의 기준 신호로도 활용될 수 있다. 각 UE는 자신의 오실레이터(oscillator) 에서 생성된 신호를 기준으로 하여 변조/복조(modulation/demodulation) 등의 주파수 영역 프로세스를 수행한다. 이 경우, 각 UE의 오실레이터에서 생선된 신호는 일정한 오차를 가질 수 있다. 따라서, 각 UE가 별도의 주파수 동기의 기준 없이 디스커버리 신호를 송신한다면, 각 UE의 오실레이터 상에서의 오차로 인하여 주파수 동기가 흐트러진 신호가 멀티플렉싱(multiplexed) 되므로 송수신 성능이 떨어지게 된다. 이를 극복하기 위해, 상기 설명한 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호를 디스커버리 신호의 주파수 동기의 기준으로 이용할 수 있다. 그 결과, 각 UE가 송신한 디스커버리 신호는 주파수 영역에서 동기화 되므로 송수신 성능이 향상될 수 있을 것이다. 즉, 디스커버리 신호를 송신하는 UE가 먼저 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호로부터 기준이 되는 주파수를 파악하고, 그에 따라 상기 송신하는 UE의 디스커버리 신호를 생성하여 송신한다.

상기 생성된 디스커버리 신호는 해당 UE가 서빙 셀로 전송하는 각종 신호와는 주파수 동기가 일치하지 않을 수 있다. 특히 서빙 셀이 D2D 클러스터의 대표 셀이 아닌 경우에 주파수 동기가 일치하지 않을 수 있다. 그 결과, 특정 단말에 대한 서빙 셀과 D2D 클러스터의 대표 셀이 다른 경우, 해당 UE는 동일한 시점에서 D2D 신호와 서빙 셀 eNB로 신호를 송신하는 것이 불가능할 수 있다. 이 경우, 사전에 정해진 규칙에 따라 둘 중 하나의 신호만 송신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, eNB로의 신호에 중요한 제어 정보가 포함되어 있는 경우, eNB로 신호를 우선적으로 송신할 수 있다. 또는, D2D 신호에 대하여 수신 동작을 시도하고 있는 다수의 UE들이, 존재하지 않는 신호를 검출하는 것을 방지하기 위해 D2D 신호를 우선 송신할 수 있다. 다만, 서빙 셀 eNB로 송신하는 신호의 주파수와 D2D 신호의 주파수 사이의 오차가 일정 수준 이하인 경우, UE는 두 신호를 동시에 전송하는 것이 가능할 수 있다.

상기와 같은 동작을 위해, UE는 서빙 셀 신호의 주파수와 D2D 클러스터의 대표 셀 신호의 주파수 사이의 오차를 측정하여 서빙 셀 eNB에 보고할 수 있다. eNB는 상기 수신한 보고를 스케줄링을 수행하기 위한 참고 자료로 활용할 수 있다. 상기 보고는, 서빙 셀 신호와 D2D 클러스터의 대표 셀 신호에 따라 각각 eNB로의 신호와 D2D 신호를 송신하는 경우에, 두 종류의 신호를 동시에 전송하는 것이 가능한지 여부를 보고하는 것으로 단순화될 수 있다. 예를 들어, 1 비트(bit)의 정보를 전송하는 것으로 단순화될 수 있다.

한편, 디스커버리 신호를 수신하는 UE의 입장에서는, 각각의 UE가 송신하는 디스커버리 신호는 상기 주파수 동기의 기준이 되는 D2D 클러스터 대표 셀의 특정 신호와 일정한 오차 이내로 주파수 오프셋 (frequency offset) 이 맞추어져 있는 것으로 가정하고 디스커버리 신호를 수신할 수 있다. 이는 도플러 편이 (Doppler shift) 및/또는 도플러 확산 (Doppler spread) 관점에서 카시 콜로케이트 (quasi co-locate) 되어 있는 것으로 간주될 수 있다.

한편, UE가 eNB의 커버리지 외부에서도 D2D 통신을 수행해야 하는 경우, D2D 클러스터의 대표 셀의 신호가 제대로 수신되지 않으므로 시간/주파수 동기의 기준이 별도로 설정되어야 한다. 이 경우, eNB 커버리지 내부에 있는 UE가 eNB의 지시를 수신하여 eNB 커버리지 외부에 있는 UE로 소정의 기준 신호를 전송하거나, eNB 커버리지 외부에 있는 UE가 사전에 정해진 규칙에 따라서 소정의 기준 신호를 전송할 수 있다. eNB 커버리지 내부 또는 외부에 있는 UE로부터 기준 신호를 수신한 커버리지 외부의 UE는 상기 기준 신호를 시간/주파수 동기의 기준으로 이용할 수 있다. 물론 동일한 원리를 이용하여 UE가 자신의 eNB의 커버리지 외부에서 다른 셀에 접속하고 있는 UE와 D2D 통신 동작을 수행할 수 있다.

상기 설명한 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호를 시간 및/또는 주파수 동기의 기준으로 이용하는 동작은 UE가 직접 데이터를 송수신하는 D2D 통신 동작에도 적용될 수 있다. 다만 도 14 또는 15에 관한 설명과 같이, 타이밍 어드밴스가 큰 경우 또는 셀 간 동기가 맞지 않음에도 불구하고, 신호의 수신 시점을 D2D의 기준 시점으로 이용하게 된다면 많은 OFDM 심볼을 낭비하여 D2D 통신의 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 이 경우, D2D 통신 동작을 수행하는 UE는 시간 동기, 즉 서브프레임의 경계, 와 주파수 동기를 나누어 설정할 수 있다. 시간 동기, 즉 서브프레임의 경계, 는 eNB와의 통신에 사용하는 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임의 동기로부터 유도하여 가능한 많은 심볼을 D2D 통신에 활용할 수 있다. 다만, UE 간의 주파수 비동기에 의한 성능 열화를 방지하기 위해, 주파수 동기는 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호를 기준으로 이용할 수 있다. 유사하게 D2D 디스커버리 동작을 수행하는 UE는 시간 동기는 서빙 셀의 신호를 기준으로 하되, 주파수 동기는 D2D 클러스터의 대표 셀의 신호를 기준으로 이용할 수 있다. 이는 셀 간 동기가 잘 맞지 않아서 많은 수의 OFDM 심볼을 활용하지 못하게 되는 경우에 유용할 수 있다. 이는, 주파수, 시간에 대하여 각각 반대로 동작할 수도 있다.

특정 UE가 D2D 동작을 수행하기 위하여 특정한 셀을 동기의 기준으로 결정함에 있어서, 복수의 셀이 동기의 기준으로 활용될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 설명한 본 발명의 원리가 적용될 수 있다.

UE는 D2D 동작이 수행되는 일련의 시간/주파수 자원 또는 UE가 송수신하는 D2D 신호의 속성을 복수의 그룹으로 분할한다. UE는 분할된 각 그룹에 대해 상이한 셀을 시간 및/또는 주파수 동기의 기준으로 이용할 수 있다. 특히, 상기와 같은 동작은 다중 셀에 연결되어 신호를 송수신할 수 있는 UE가 상황에 따라서 적절한 셀을 동기의 기준으로 이용하여 D2D 동작을 수행할 수 있다는 장점을 가진다.

도 17 은 본 발명의 일 실시예로서, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하여, 전체 시간/주파수 자원을 복수의 그룹으로 분할하고, 복수의 셀을 동기의 기준으로 활용하는 방법을 설명한다.

우선, UE는 D2D 동작을 위해 이용되는 전체 시간/주파수 자원을 복수의 그룹으로 분할한다. 그 후, 각각의 분할에서 시간 및/또는 주파수 동기의 기준이 되는 셀의 ID를 별도로 지정할 수 있다. 이러한 동작은 각 분할에 대하여 최적화된 셀을 동기의 기준으로 설정할 수 있다는 장점을 가진다. 상기 최적화된 셀은 예를 들어, 해당 분할에서 신호를 송신하는 다수의 UE들에 대하여 서빙 셀인 셀일 수 있다.

도 17을 참조하면, UE는 시간/주파수 자원 분할 1(1711) 및 자원 분할 2(1712)에서 각각 다른 셀을 동기 기준으로 활용한다. 여기서, 특정 자원 분할에서 특정 셀이 동기 기준으로 활용된다는 것은 D2D 신호를 수신하는 수신 UE 입장에서 다음과 같은 상황을 가정할 수 있음을 의미한다. 해당 자원 영역에서 D2D 신호를 송신하는 송신 UE들은 일정한 오차 범위 이내에서 시간/주파수 동기를 해당 셀에 맞추고 있으므로, 수신 UE는 해당 셀로부터 획득한 시간/주파수 동기로부터 일정한 오차 범위 이내에서 각 송신 UE가 송신하는 D2D 신호가 수신되는 것으로 가정할 수 있다.

eNB는 사전에 구성 정보의 일환으로 D2D 자원 분할에 관한 정보 및 각 자원 분할과 동기의 기준이 되는 셀 ID 사이의 연동 관계에 관한 정보 중 적어도 하나를 UE로 전달할 수 있다.

이와 유사한 동작으로서, 전체 D2D 신호를 복수의 그룹으로 구분하는 경우를 고려할 수도 있다.

도 18 은 본 발명의 다른 실시예로서, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 18을 참조하여, 전체 D2D 신호를 복수의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 시간 및/또는 주파수 동기의 기준이 되는 셀의 ID를 별도로 지정하는 경우에 대해 설명한다.

UE는 D2D 신호를 수신하기 위해 사전에 결정되어야 할 파라미터의 설정에 따라, 전체 D2D 신호를 복수의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 시간 및/또는 주파수 동기의 기준이 되는 셀 ID를 별도로 지정할 수 있다. 상기 D2D 신호를 수신하기 위해 사전에 결정되어야 할 파라미터는, 예를 들어, 복조 참조 신호 시퀀스(Demodulation reference signal sequence, DM-RS sequence) 또는 프리앰블 시퀀스 (Preamble sequence) 일 수 있다. 여기서, 복조 참조 신호는, D2D 신호를 송신하는 UE의 ID와 같은 정보를 복조하는 기준이 되는 신호로서, 수신 UE가 신호의 위치와 송신 특성을 사전에 알고 있는 신호를 의미한다. 이하, 복조 참조 신호는 DM-RS라 칭하고, 복조 참조 신호 시퀀스는 DM-RS 시퀀스라 칭한다. 프리앰블은, 각종 정보를 포함하는 D2D 신호가 전송되기 전에 수신 UE로 하여금 보다 정확한 시간/주파수 동기를 획득하게 할 목적으로 전송되는 신호로서, 수신 UE가 신호의 위치와 송신 특성을 사전에 알고 있는 신호를 의미한다.

UE가 특정 파라미터를 가지는 디스커버리 신호를 수신하는 경우, 해당 파라미터와 연동된 동기 기준 셀로부터 획득한 시간/주파수 동기를 활용하도록 동작해야 한다. 또는 D2D 디스커버리 신호와 D2D 통신 신호에 각각 상이한 동기 기준 셀이 부여될 수도 있다. D2D 디스커버리 신호를 수신할 경우, 해당 D2D 디스커버리 신호에 연동된 셀로부터 획득한 시간/주파수 동기를 활용할 수 있다. 또는, D2D 통신 신호를 수신할 경우, 해당 D2D 디스커버리 신호에 연동된 셀로부터 획득한 시간/주파수 동기를 할용할 수 있다.

도 18을 참조하면, UE(1801)는 프리앰블 시퀀스 #1(1811) 및 프리앰블 시퀀스 #2(1812)에 대해서 각각 다른 셀을 동기 기준으로 활용한다. 여기서, 특정 D2D 신호에 대하여 특정 셀이 동기 기준으로 활용된다는 것은 D2D 신호를 수신하는 수신 UE 입장에서 다음과 같은 상황을 가정할 수 있음을 의미한다. 해당 자원 영역에서 D2D 신호를 송신하는 송신 UE들은 일정한 오차 범위 이내에서 시간/주파수 동기를 해당 셀에 맞추고 있으므로, 수신 UE는 해당 셀로부터 및/또는 연동된 프리앰블로부터 획득한 시간/주파수 동기로부터 일정한 오차 범위 이내에서 각 송신 UE가 송신하는 D2D 신호가 수신되는 것으로 가정할 수 있다.

도 18에서, D2D 신호의 시작 부분에 위치한 프리앰블의 시퀀스를 생성하는 시드 값에 따라서 동기 기준의 셀이 상이하게 설정하는 경우를 가정한다. 프리앰블 시퀀스 #1(1811)는 셀 ID #1에 연동되어 있고 프리앰블 시퀀스 #2(1812)는 셀 ID #2에 연동되어 있는 것으로 가정한다.

수신 UE가 프리앰블 시퀀스 #1(1811)을 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 셀 ID #1으로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호 검출을 시도한다. 만약, 수신 UE가 프리앰블 시퀀스 #2(1812)를 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 셀 ID #2 로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호 검출을 시도한다.

이와 마찬가지로, 송신 UE가 프리앰블 시퀀스 #1(1811)을 사용하는 D2D 신호를 송신하는 경우, 송신 UE는 셀 ID #1으로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호를 송신한다. 만약, 송신 UE가 프리앰블 시퀀스 #2(1812)를 사용하는 D2D 신호를 송신하는 경우, 송신 UE는 셀 ID #2 로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호를 송신한다.

만약 수신 UE가 직접 프리앰블을 검출하는 동작을 수행하는 것만으로 충분히 동기를 획득할 수 있다면, 각 기준 셀로부터 직접 동기를 획득하는 동작은 생략할 수 있다. 이 경우 수신 UE가 프리앰블 시퀀스 #1(1811)을 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 곧바로 프리앰블 시퀀스 #1(1811)로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 연동된 주파수/시간 자원에서의 신호 검출을 시도한다. 수신 UE가 프리앰블 시퀀스 #2(1812)를 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 곧바로 프리앰블 시퀀스 #2(1812)로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 연동된 주파수/시간 자원에서의 신호 검출을 시도한다.

또한 DM-RS 시퀀스와 동기 기준 셀 ID 간의 연동 관계를 통해서 상기와 같은 동작을 수행할 수도 있다. 수신 UE가 DM-RS 시퀀스 #1을 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 셀 ID #1으로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호 검출을 시도한다. 만약, 수신 UE가 DM-RS 시퀀스 #2를 사용하는 D2D 신호를 검출하는 경우, 수신 UE는 셀 ID #2 로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호 검출을 시도한다. 이와 마찬가지로, 송신 UE가 DM-RS 시퀀스 #1을 사용하는 D2D 신호를 송신하는 경우, 송신 UE는 셀 ID #1으로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호를 송신한다. 만약, 송신 UE가 DM-RS 시퀀스 #2를 사용하는 D2D 신호를 송신하는 경우, 송신 UE는 셀 ID #2 로부터 획득한 시간/주파수 동기를 기반으로 신호를 송신한다.

또한 동일한 동기 기준의 셀 ID를 활용하여 디스커버리 메시지의 스크램블링 (scrambling) 을 수행할 수도 있다.

eNB는 사전에 D2D 관련 구성 정보의 일환으로 D2D 신호 파라미터와 동기의 기준이 되는 동기 기준 셀 ID 간의 연동 관계에 관한 명시적인 정보를 UE로 전달할 수 있다. 즉, 어떤 파라미터를 사용하여 D2D 신호를 송수신할 때에는 어떤 셀 ID를 동기의 기준으로 이용할 것인지를 eNB가 알려줄 수 있다. 또는 암묵적인 연동 관계를 이용할 수도 있다. 이 경우, 특정 셀 ID로부터 생성된 특정 신호 파라미터를 사용하는 경우에는, 동일한 ID를 가지는 셀이 시간/주파수 동기의 기준이 될 수 있다.

한편, 도 18에서 도시한 프리앰블은 송수신단 간의 시간/주파수 동기화를 위한 것이다. 따라서 그러한 프리앰블의 구체적인 형태로 기존의 기지국-단말 간의 동기화를 위해서 사용되었던 PSS (Primary Synchronization Signal) 및/또는 SSS (Secondary Synchronization Signal) 가 전송될 수 있다. 또한 상기 PSS 및/또는 SSS는 D2D 상황에 따라 보다 적합한 형태로 변형될 수도 있다. 예를 들어, 단말의 송신은 기지국보다 낮은 전송 전력을 사용할 것으로 예상되므로, 충분한 에너지를 전달하기 위해 PSS 및 또는 SSS를 수 차례 반복해서 전송하는 형태로 구현될 수도 있다.

상기 도 17 및 18에서 설명한 실시예의 결합도 가능하다. 특정 D2D 시간/주파수 영역에서는 특정 셀 ID가 연동되어 특정 셀이 시간/주파수 동기의 기준으로 활용될 수 있다. 동시에, 상기 특정 셀 ID와 명시적으로 또는 암묵적으로 연동된 파라미터를 이용하여 D2D 신호의 DM-RS 시퀀스 또는 프리앰블 시퀀스가 생성될 수도 있다.

앞서 설명한 원리는 UE가 커버리지 외부에서 D2D 동작을 수행하는 경우에도 적용될 수 있다. 커버리지 외부에서 D2D 동작을 수행하는 경우에, 특정 UE는 시간/주파수 동기 기준 신호를 송신하고, 이를 수신한 UE들은 상기 동기 기준 신호를 기반으로 동기화를 수행할 수 있다. 일부 UE는 동기 기준 신호를 두 개 이상 검출할 수 있다. 또한 상이한 시간/주파수 자원에서 D2D 신호를 송수신 할 경우 각 자원에 연동된 동기 기준 신호로부터 획득한 시간/주파수 동기를 활용할 수 있다. 또는, 상이한 파라미터의 D2D 신호를 송수신 할 경우 각 파라미터에 연동된 동기 기준 신호로부터 획득한 시간/주파수 동기를 활용할 수 있다. 특히 도 18에 관한 설명과 같이 D2D 신호의 DM-RS 시퀀스 또는 프리앰블 시퀀스를 생성하는 셀 ID와 특정 UE가 송신한 동기 기준 신호의 시퀀스를 생성하는 셀 ID 사이에 암묵적인 연동 관계가 존재하고, 특정 ID를 이용하여 D2D 신호를 송수신하는 경우, UE는 해당 ID를 기반으로 생성된 동기 기준 신호로부터 획득한 시간/주파수 동기를 사용할 수 있다. 이 경우, 상이한 UE가 송신한 동기 기준 신호의 시퀀스를 구분될 필요가 있다. 각 송신 UE는 동기 기준 신호를 송신할 때 사용하는 ID를 일정한 영역 내에서 확률적으로 선택하도록 동작할 수 있다.

특정 UE가 커버리지 내부의 UE와 D2D 동작을 수행함과 동시에 커버리지 외부의 UE와 D2D 동작을 수행하는 경우도 가정할 수 있다 이 경우, 시간/주파수 동기의 기준이 되는 셀의 ID는 D2D 자원의 분할 또는 D2D 신호의 속성에 따라 결정될 수 있다. 또는, 특정 UE 송신 기준 신호의 속성은 D2D 자원의 분할 또는 D2D 신호의 속성별로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 특정 UE는 D2D 자원 분할 1에서는 특정 셀을 동기화의 기준으로 이용하여 커버리지 내부의 UE들과 D2D 동작을 수행할 수 있다. 또한, 자원 분할 2에서는 특정 UE가 송신한 기준 신호를 동기화의 기준으로 이용하여 커버리지 외부의 UE들과 D2D 동작을 수행할 수 있다.

상기 동작을 수행함에 있어서, 하나의 시간/주파수 자원 분할에 대해 시간 및/또는 주파수 동기의 기준이 되는 동기 기준 셀은 하나 이상일 수 있다. 즉, 일련의 셀이 시간 또는 주파수 영역에서 매우 잘 동기화되어 있는 경우 상기 일련의 셀 중 임의의 셀을 동기 기준으로 설정할 수 있다. 만약, 일련의 셀이 시간 또는 주파수 영역에서 매우 잘 동기화되어 있다면, 상기 일련의 셀 중 임의의 셀을 동기 기준으로 설정하더라도 D2D 동작을 수행하기 위한 동기화에 문제가 없을 것이다.

도 19 는 본 발명의 일 실시예로서, 동기 기준 셀이 복수개인 경우, 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

eNB는 각 시간/주파수 자원 분할에서 동기 기준 셀의 후보로, 동기화가 잘 되어 있는 하나 이상의 셀의 목록을 전송한다. 이에 대해 셀 목록을 수신한 UE는 목록에 포함된 셀 중 가장 적절한 하나의 셀을 선택하여 동기화를 수행할 수 있다. 상기 가장 적절한 하나의 셀은 예를 들어, 수신 전력이 가장 큰 셀 또는 수신 품질이 가장 우수한 셀일 수 있다. 또는, 셀 목록을 수신한 UE는 목록에 포함된 셀 각각의 동기를 획득한 후, 획득한 동기의 평균 값으로 D2D 동작을 위한 동기화를 수행할 수 있다.

상기 동기화가 잘 되어 있는 셀은, 예를 들어, 하나의 기지국에서 상이한 방향으로 복수의 전송 빔이 형성하는 섹터화 (sectorization) 를 통해 복수의 섹터를 만들고 각 섹터에서 독자적인 셀을 형성하는 경우, 동일한 기지국에서 생성된 셀일 수 있다. 이 경우, 동일한 시간/주파수 동기의 소스 (source) 를 가지게 되기 때문이다.

도 19를 참조하면, eNB1(1910)은 셀 1, 셀 2, 셀 3을 형성하고, eNB2(1920)는 셀 4, 셀 5, 셀 6을 형성하며, eNB3(1930)은 셀 7, 셀 8, 셀 9을 형성한다. 이 경우, 네트워크는 하나의 시간/주파수 자원 분할에 대한 동기 기준 셀의 목록을 UE로 전송한다. 상기 동기 기준 셀의 목록에는 동일 eNB에서 형성된 세 개의 셀이 포함된다.

상기 동기 기준 셀 목록을 수신한 UE는 해당 목록을 이용하여 D2D를 위한 동기화를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 동기 기준 셀 목록을 수신한 UE는 목록에 포함된 셀 중 가장 적절한 하나의 셀을 선택하여 동기화를 수행할 수 있다. 또는, 셀 목록을 수신한 UE는 목록에 포함된 셀 각각에 동기를 맞춘 후, 동기의 평균 값을 획득하여 D2D 동작을 위한 동기를 획득할 수 있다.

비록 서로 다른 기지국에서 생성된 셀이라 하더라도 셀 간 동기화를 기반으로 하는 네트워크 동작을 수행하는 경우에는 충분한 정도로 동기화가 이루어질 수 있다. 이 경우, 서로 다른 기지국에서 생성된 셀도 동일한 시간/주파수 자원 분할의 동기 기준 셀의 목록에 포함될 수 있다. 셀 간 동기화를 기반으로 하는 네트워크 동작은, 예를 들어, 시간 동기를 맞추는 것을 기본으로 하는 TDD (Time Division Duplex) 동작 또는 시간 자원에서의 간섭을 조절하는 간섭 협력 (interference coordination) 동작일 수 있다.

도 17 또는 도 18에서와 같이 D2D 신호를 송수신하는 자원 분할에서 시간/주파수 동기화를 위한 프리앰블 또는 D2D 신호의 복조를 위한 DM-RS를 전송하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 하나의 자원 분할에서 복수의 동기 기준 셀이 적용될 수도 있다. 이 경우, 만약 암묵적인 연동 관계를 이용하여 프리앰블 또는 DM-RS의 시퀀스를 결정한다면 어떤 셀 ID를 사용할 것인지 불분명할 수 있다.

이 경우, 사전에 정해진 규칙에 따라 복수의 동기 기준 셀 중 하나의 셀을 선택하여 프리앰블 또는 DM-RS의 시퀀스를 생성하기 위한 셀 ID로 활용할 수 있다. 상기 하나의 셀은 지정된 동기 기준 셀 중 첫 번째로 지정된 셀인지 여부 또는 동기 기준 셀로 지정된 셀 ID 중 최소 혹은 최대인지 여부를 기준으로 하여 선택될 수 있다.

만약 명시적인 eNB 신호를 사용하는 경우, eNB는 상기 설명한 바와 같이 특정 자원 분할에서 프리앰블 또는 DM-RS의 생성을 위해 활용될 셀 ID를 지정해 줄 수 있다. 또는 eNB는 신호 생성 시드 값을 지정해줄 수도 있다.

복수의 동기 기준 셀이 지정되는 경우, eNB는 추가적인 시그널링을 통하여 프리앰블 또는 DM-RS의 생성에 활용되도록 적어도 하나의 셀의 ID를 추가적으로 지정해 줄 수 있다. 바람직하게는, 상기 동기 기준 셀 중 적어도 하나의 셀 ID를 추가적으로 지정해 줄 수 있다. 동기 기준 셀이 하나만 지정되는 경우, 프리앰블 또는 DM-RS의 생성에 활용되도록 해당 동기 기준 셀의 ID를 자동적으로 지정할 수 있다. 즉, 동기 기준 셀이 하나만 지정되는 경우, eNB가 프리앰블이나 DM-RS의 생성을 위해서 지정하는 셀 ID는 해당 자원 분할의 동기 기준 셀로 간주될 수 있다.

한편, 도 18에서와 같이 시간/주파수 자원에서의 D2D 동기를 위한 프리앰블이 전송되는 경우라도, 경우에 따라서는, 해당 프리앰블의 검출 과정을 생략할 수 있다. 만약, 특정 UE가 해당 프리앰블의 생성에 활용된 셀 ID를 가진 동기 기준 셀을 직접 측정하여 동기화를 수행할 수 있다면, UE는 해당 프리앰블의 검출 과정을 생략하고, 곧바로 D2D 신호 송수신 과정에 참여할 수 있다. 예를 들어, 해당 동기 기준 셀로부터의 신호 품질이 충분한 경우, 프리앰블의 검출 과정을 생략할 수 있다. 그 외의 경우에는, UE는 지정된 셀 ID로 생성된 프리앰블을 먼저 검출하고, 프리앰블을 검출하여 획득한 동기를 기준으로 D2D 신호를 수신할 수 있다.

이하, 상기 설명한 본 발명의 실시예를 각 UE가 서빙 셀과의 관계의 관점에서 해석하여 적용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 17과 같이 복수의 D2D 클러스터가 존재하는 경우, 각 D2D 클러스터에 할당된 복수의 디스커버리 자원 분할이 존재한다. 여기서 디스커버리 자원 분할이라 함은, D2D 디스커버리 동작을 위해 할당된 자원 분할을 의미한다. 이 경우, 서빙 셀은 우선 소속된 UE들에게 각 디스커버리 자원 분할을 사용하는 D2D 클러스터의 대표 셀의 ID를 알려주기 위해 대표 셀 ID에 관한 정보를 송신한다. 상기 대표 셀 ID에 관한 정보를 수신한 UE는 해당 디스커버리 자원 분할에서 전송되는 D2D 신호의 파라미터들을 도출한다. 예를 들어, DM-RS 시퀀스, 프리앰블 시퀀스, 또는 디스커버리 메시지의 스크램블링 시퀀스를 생성하기 위해 사용되는 파라미터들을 해당 대표 셀 ID로부터 도출한다. 이러한 의미에서, 각 디스커버리 자원 분할에서의 대표 셀 ID를 신호 생성 시드 값 (signal generation seed value) 라고 칭할 수 있다. 물론 하나의 대표 셀 ID (또는 신호 생성 시드 값) 로부터 관련된 모든 파라미터가 도출될 수도 있지만, 각각의 파라미터 생성에 적용되는 대표 셀 ID (또는 신호 생성 시드 값) 가 별도로 지정될 수도 있다.

한편, 서빙 셀은 각 디스커버리 자원 분할에서 시간/주파수 동기의 기준이 되는 셀의 목록을 알려주기 위해 셀의 목록에 관한 정보를 UE로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 목록에 서빙 셀이 포함되어 있다면, UE는 해당 자원 분할에서는 서빙 셀의 시간/주파수 동기를 기본으로 하여 해당 자원 분할의 대표 셀 ID로부터 생성된 D2D 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, 시간/주파수 동기의 기준이 되는 셀의 목록을 단순화하는 경우도 고려할 수 있다. 서빙 셀은 단순히 해당 서빙 셀이 해당 자원 분할에서 시간/주파수 동기의 기준이 될 수 있는지 여부에 관하여 UE에게 알려줄 수 있다.

서빙 셀이 셀의 목록을 전송하는 경우, 서빙 셀이 전송하는 시간/주파수 동기 기준 셀 목록의 시그널링은 특정 디스커버리 자원 분할에 대하여 {대표 셀의 ID, 시간/주파수 동기 기준 셀 목록에 서빙 셀이 포함되는지 여부, 서빙 셀이 아닌 셀로서 시간/주파수 동기 기준이 될 수 있는 셀 ID의 목록}의 형태를 띌 수 있다. 상기 대표 셀의 ID는 각종 신호를 생성하는 시드 값으로 대체될 수 있다. 상기 시간/주파수 동기 기준 셀 목록에 서빙 셀이 포함되는지 여부는 서빙 셀과의 동기가 맞는지 여부로 대체될 수 있다. 여기서, 마지막에 표시되는 셀 ID의 목록은 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서 생략될 수 있다.

만약 해당 서빙 셀이 해당 자원 분할에서 동기의 기준이 아닌 것으로 지정되는 경우, UE는 별도의 신호를 통해서 동기를 획득할 수 있다. 서빙 셀이 해당 자원 분할에서 동기의 기준이 되는 셀의 ID를 알려준 경우, 해당 ID를 가진 셀에 동기를 맞출 수 있다. 서빙 셀이 해당 자원 분할에서 동기의 기준이 되는 셀의 ID를 알려주지 않은 경우, 대표 셀 ID를 사용하여 직접 DM-RS 시퀀스 또는 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 이를 이용하여 동기를 맞출 수 있다.

만약 특정 자원 분할에서 동기의 기준이 되는 셀에 서빙 셀이 포함되지 않는다면, 이는 서빙 셀이 해당 분할에서 동기의 기준이 되는 셀과는 동기가 맞지 않음을 의미한다. 이 경우, 서빙 셀은 UE들이 서빙 셀과의 동기가 맞지 않는 기준 셀과의 동기를 맞추는 과정에 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, 서빙 셀은 해당 동기 기준 셀과 서빙 셀과의 동기의 오차의 정도에 대한 정보를 추가로 UE에게 전송할 수 있다. 이를 수신한 UE는 해당 오차의 정도 이내에서 서빙 셀이 아닌 동기 기준 셀을 검색하여, 동기 검색에 필요한 시간이나 배터리 소모를 줄일 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 원리는 서로 다른 셀에 위치한 단말들이 사용자 트래픽을송수신하는 D2D 통신 동작을 수행하는 경우에도 동일에게 적용할 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 20을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 2010) 및 단말(UE, 2020)을 포함한다.

하향링크에서, 송신기는 상기 기지국(2010)의 일부일 수 있고, 수신기는 상기 단말(2020)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 상기 단말(2020)의 일부일 수 있고, 수신기는 상기 기지국(2010)의 일부 일 수 있다. 기지국(2010)은 프로세서(2012), 메모리(2014) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(2016)을 포함한다. 프로세서(2012)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(2014)는 프로세서(2012)와 연결되고 프로세서(2012)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(2016)은 프로세서(2012)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(2020)은 프로세서(2022), 메모리(2024) 및 RF 유닛(2026)을 포함한다. 프로세서(2022)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(2024)는 프로세서(2022)와 연결되고 프로세서(2022)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(2026)은 프로세서(2022)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(2010) 및/또는 단말(2020)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 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 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 문서에서 본 발명의 실시 예들은 주로 단말과 기지국 간의 신호 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 이러한 송수신 관계는 단말과 릴레이 또는 기지국과 릴레이간의 신호 송수신에도 동일/유사하게 확장된다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 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. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 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 실시 예는 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 단말간 통신에서 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 단말 간 직접 통신을 위한 동기 정보를 수신하는 방법에 있어서,
   서빙 셀로부터 기준 셀의 ID를 포함하는 D2D 동기 구성 정보를 수신하는 단계;
   상기 D2D 동기 구성 정보에 기초하여 상기 기준 셀의 동기 자원 및 상기 기준 셀과의 동기를 획득하는 단계; 및
   상기 기준 셀의 동기 자원에 기초하여 D2D 링크를 통해 D2D 신호를 수신하는 단계;를 포함하고,
   상기 기준 셀은 인접 셀들 중에서 하나의 셀이고,
   상기 D2D 신호는 상기 기준 셀의 동기 자원과 관련된 미리 결정된 시간 범위 내에서 수신되는,
   동기 정보 수신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 D2D 동기 구성 정보는,
   상기 D2D 링크에 사용되는 오프셋 정보를 포함하는, 동기 정보 수신 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 오프셋 정보는, 상기 D2D 링크를 위해 사용되는 서브프레임을 지시하는,
   동기 정보 수신 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 오프셋 정보에 의해 지시되는 서브프레임은,
   상기 D2D 링크를 위해 사용되는 시작 서브프레임에 해당하는,
   동기 정보 수신 방법.
5. 삭제
6. 무선 통신 시스템에서의 단말에 있어서,
   서빙 셀로부터 기준 셀의 ID를 포함하는 D2D 동기 구성 정보를 수신하고, 상기 기준 셀로부터 동기 기준 신호를 수신하는 송수신 모듈; 및
   상기 D2D 동기 구성 정보에 기초하여 상기 기준 셀의 동기 자원 및 상기 기준 셀과의 동기를 획득하는 프로세서를 포함하고,
   상기 송수신 모듈은 상기 기준 셀의 동기 자원에 기초하여 D2D 링크를 통해 D2D 신호를 더 수신하며,
   상기 기준 셀은 인접 셀들 중에서 하나의 셀이고,
   상기 D2D 신호는 상기 기준 셀의 동기 자원과 관련된 미리 결정된 시간 범위 내에서 수신되는 것을 특징으로 하는,
   단말.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 D2D 동기 구성 정보는,
   상기 D2D 링크에 사용되는 오프셋 정보를 포함하는,
   단말.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 오프셋 정보는, 상기 D2D 링크를 위해 사용되는 서브프레임을 지시하는,
   단말.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 오프셋 정보에 의해 지시되는 서브프레임은,
   상기 D2D 링크를 위해 사용되는 시작 서브프레임에 해당하는,
   단말.
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