KR102616547B1

KR102616547B1 - 무선 셀룰라 통신 시스템에서 협대역 신호 전송을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102616547B1
Application number: KR1020187001464A
Authority: KR
Inventors: 여정호; 이주호; 한진규; 김동한
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2023-12-26
Anticipated expiration: 2036-07-25
Also published as: US20180227897A1; WO2017014613A1; KR20180022808A

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 특히 180 kHz 정도의 협대역 채널로 송수신을 지원하는 시스템에서 동기 신호, 물리방송채널, 제어 및 데이터 신호의 송수신을 운용하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 종래 LTE 단말과 충돌을 피하기 위해 LTE-lite 단말의 in-band mode 동작을 정의하고, 레퍼런스 신호 사용 방법, 특정 슬롯을 주기적으로 펑춰링하는 방법 등을 제공한다.

Description

무선 셀룰러 통신 시스템에서 협대역 신호 전송을 위한 방법 및 장치

본 발명은 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 협대역을 이용한 신호 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

최근에는 사물 인터넷(Internet-of-Things: IoT) 서비스를 제공하기 위해 가격이 저렴하고 전력소모가 매우 작은 통신 모듈을 이용하는 통신 시스템이 요구되고 있다. 특히 LTE 시스템 안에서 동작하는 것이 가능하면서 1 PRB(physical resource block, 물리 자원 블록)와 같은 협대역(narrow band)만을 이용한 신호 송수신이 가능하도록 하기 위해서는 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과는 차별화되는 송수신 동작을 정의할 필요가 있다.

따라서 이러한 협대역에서 운용되는 단말을 지원하는 셀룰러 시스템에서 해당 단말들이 운영되는 주파수 대역이 기존 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역인지 아니면 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템과 독립적인 주파수 대역인지를 구분해줄 필요가 있다. 즉, 협대역 통신 시스템이 인밴드 모드(in-band mode)인지 스탠드얼론 모드(stand-alone mode)인지 구분해주는 방법이 필요하다. 또한 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과 협대역에서 운용되는 단말을 동일 시스템 내에서 함께 운영하기 위해, 협대역에서 운용되는 단말(이하 LTE-lite 단말과 혼용 가능하다)에게 필요한 추가 동작을 정의할 필요가 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 LTE-lite 단말이 in-band mode와 stand-alone mode를 구분하는 방법 및 장치를 제공하고, in-band mode로 동작할 때 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과 함께 운영될 수 있기 위한 LTE-lite 단말 동작 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은 LTE-lite 단말을 in-band mode와 stand-alone mode 중 어느 mode로 운영할지 결정하는 단계, 상기 결정된 mode에 따라 LTE-lite 단말을 위한 동기화 신호(synchronization signals)를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 동기화 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 동기화 신호의 일부는 in-band mode 혹은 stand-alone mode에 따라 달라질 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은 LTE-lite 시스템에 in-band mode인지 stand-alone mode인지에 mode를 확인하는 단계, 상기 확인한 mode에 따라 동기화 신호를 다르게 생성하는 단계, 및 상기 발생한 동기화 신호를 LTE-lite 단말이 존재하는 주파수 대역 상으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은, 종래의 LTE 시스템 안에서 특정 PRB에 in-band mode로 동작하는LTE-lite 시스템이 존재하는 PRB index와 종래 LTE 시스템 대역폭을 확인하는 단계 또는 CRS 관련 파라미터 중 m?을 확인하는 단계, 상기 확인한 정보를 2진수의 비트들로 변환하는 단계, 및 상기 변환된 정보를 LTE-lite용 PBCH-lite상에서 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 LTE-lite 단말의 신호 송수신 방법은, 종래의 LTE 시스템 안에서 특정 PRB에 in-band mode로 동작하는 LTE-lite 시스템이 존재하는 PRB index와 종래 LTE 시스템 대역폭을 PBCH-lite상의 신호로부터 확인하는 단계 또는 CRS 파라미터 중 m?을 PBCH-lite상의 신호로부터 확인하는 단계, 및 기 확인한 정보를 이용하여 종래 LTE 시스템에서 사용하는 CRS의 위치와 값을 알아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은, 종래의 LTE 시스템 안에서 특정 PRB들에서 in-band mode로 동작하는 LTE-lite 시스템이 두 개 이상 존재할 때, 두 LTE-lite 시스템에서 PBCH-lite를 동일한 시점에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은, 종래의 LTE 시스템 안에서 특정 PRB들에서 in-band mode로 동작하는 LTE-lite 시스템이 두 개 이상 존재할 때, 두 LTE-lite 시스템에서 PBCH-lite를 동일하지 않은 시점에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로 예를 들어 두 LTE-lite 시스템에서 두 PBCH-lite 전송시점의 차이가 10ms의 정수배가 되도록 하여 운영하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 송수신 방법은, 특정 슬롯에서 제어 및 데이터 신호 등이 전송되지 않도록 설정하는 단계, 상기 설정 정보를 PBCH-lite 등 시스템 정보가 전송되는 물리채널에서 송신하는 단계, 및 해당 슬롯에서 제어 및 데이터 신호를 전송하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 기지국이 단말에게 제어 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 기지국이 협대역 LTE 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스를 확인하는 단계; 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 5비트이고, 상기 협대역 LTE 시스템은 인밴드(in-band) 시스템이며, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 물리 방송 채널(physical broadcast channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 단말이 기지국으로부터 제어 신호를 수신하는 방법에 있어서, 협대역 LTE 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스 관련 정보를 수신하는 단계; 및 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 기반으로 상기 PRB 인덱스를 확인하는 단계를 포함하며, 상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스인 것을 특징으로 한다.

또한 단말에게 제어 신호를 전송하는 기지국에 있어서, 상기 단말과 신호를 송수신하는 송수신부; 및 협대역 LTE 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스를 확인하고, 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 상기 단말로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스인 것을 특징으로 한다.

또한 기지국으로부터 제어 신호를 수신하는 단말에 있어서, 상기 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및 협대역 LTE 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스 관련 정보를 수신하고, 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 기반으로 PRB 인덱스를 확인하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 LTE-lite의 동기화 방법으로 in-band 모드와 stand-alone mode의 구분 방법을 제공하고 in-band mode를 위한 추가 동작을 제공함으로써, 기존 단말과 상기 LTE-lite 단말이 시스템 내에 효율적으로 공존할 수 있도록 한다.

도 1은 LTE 시스템에서 하향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 LTE-A 시스템에서 PUCCH의 시간-주파수 영역 전송 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 LTE 시스템에서 PSS, SSS, 그리고 PBCH가 전송되는 일례를 도시한 도면이다.
도 4a는 각각 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서 상향링크의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 4b는 LTE-lite의 하향링크와 상향링크에서 사용할 수 있는 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 5a는 LTE 시스템의 하향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 1 PRB 페어를 도시한 도면이다.
도 5b는 종래 LTE 시스템의 일반(normal) CP 모드에서 1PRB를 LTE-lite 시스템에 사용할 때, LTE-lite의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다.
도 5c는 종래 LTE 시스템의 확장(extended) CP 모드에서 1PRB(548)를 LTE-lite시스템에 사용할 때, LTE-lite의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다.
도 5d는 1 PRB(568)를 이용하는 LTE-lite 시스템의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다.
도 6은 LTE-lite 기지국이 LTE-lite 단말에게 동기화 신호를 전송하기 위해 수열을 생성하고 SSS를 전송하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 LTE-lite 단말이 SSS를 수신하고 디코딩하는 과정에서 LTE-lite 시스템이 in-band mode인지 stand-alone mode인지 확인하는 동작을 도시한 도면이다.
도 8은 LTE-lite 시스템이 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템이 존재하는 주파수 대역 안의 1 PRB에서 in-band mode로 동작하는 주파수-시간 자원을 도시한 도면이다.
도 9a는 LTE-lite시스템이 종래 LTE 시스템 안에서 어느 PRB에서 운영되는지에 관한 정보를 LTE-lite 기지국이 PBCH-lite에 포함시켜 전송하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9b는 종래 LTE 시스템의 CRS 관련 정보를 PBCH-lite에 포함시켜 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 LTE-lite시스템이 in-band mode 동작 시에 해당 주파수 영역이 종래LTE 시스템에서 몇 번째 PRB에 위치하는지에 관한 정보 또는 종래 LTE 시스템의 CRS 관련 정보를 LTE-lite 단말이 PBCH-lite로부터 확인하는 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 종래 LTE 시스템 대역폭에서의 자원을 도시한 도면이다.
도 12는 LTE-lite 시스템이 in-band mode로 운영될 경우, PBCH-lite 디코딩 후에 PBCH-lite에 포함된 정보를 이용해 LTE-lite 시스템이 위치한 PRB상의 CRS 값을 확인하는 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 종래 LTE 시스템의 대역폭 내에서 두 개 이상의 PRB에서 LTE-lite 시스템이 운용되는 방법을 도시한 도면이다.
도 14는 종래 LTE 시스템의 대역폭 내에서 두 개 이상의 PRB에서 LTE-lite 시스템이 운용되는 또다른 방법을 도시한 도면이다.
도 15는 LTE-lite 기지국이 LTE-lite 단말에게 제어 및 데이터 신호를 전송할 때, 특정 슬롯에서 주기적으로 제어 및 데이터 신호를 전송하지 않는 펑춰링 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 LTE-lite 단말이 LTE-lite 기지국으로부터 신호를 수신할 때, 미리 설정된 특정 슬롯(즉, 펑춰링된 슬롯)에서 주기적으로 제어 및 데이터 신호를 수신하지 않는 과정을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 혹은 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다. 이하에서 LTE와 LTE-A는 혼용하여 사용한다.

상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink; DL)에서는 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink; UL)에서는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier Frequency Division Multiple Access; SC-FDMA) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(User Equipment, 또는 UE) 혹은 MS(Mobile Station)이 기지국(eNode B, 혹은 base station(BS))으로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 혹은 제어신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어 정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어 정보를 구분한다.

LTE 시스템은 초기 전송에서 복호 실패가 발생된 경우, 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송하는 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 채용하고 있다. HARQ 방식이란 수신기가 데이터를 정확하게 복호화(디코딩)하지 못한 경우, 수신기가 송신기에게 디코딩 실패를 알리는 정보(Negative Acknowledgement; NACK)를 전송하여 송신기가 물리 계층에서 해당 데이터를 재전송할 수 있게 한다. 수신기는 송신기가 재전송한 데이터를 이전에 디코딩을 실패한 데이터와 결합하여 데이터 수신 성능을 높이게 된다. 또한, 수신기가 데이터를 정확하게 복호한 경우 송신기에게 디코딩 성공을 알리는 정보(Acknowledgement; ACK)를 전송하여 송신기가 새로운 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 LTE 시스템에서 하향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 기본 구조를 도시한 도면이다.

도 1에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간 영역에서의 최소 전송단위는 OFDM 심볼로서, N_symb (102)개의 OFDM 심벌이 모여 하나의 슬롯(slot, 106)을 구성하고, 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(subframe, 105)을 구성한다. 상기 슬롯의 길이는 0.5ms 이고, 서브프레임의 길이는 1.0ms 이다. 그리고 무선 프레임(radio frame, 114)은 10개의 서브프레임으로 구성되는 시간 영역 구간이다. 주파수 영역에서의 최소 전송 단위는 서브캐리어(subcarrier)로서, 전체 시스템 전송 대역(Transmission bandwidth)의 대역폭은 총 N_BW (104)개의 서브캐리어로 구성된다.

시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(112, Resource Element; RE)로서 OFDM 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 나타낼 수 있다. 리소스 블록(108, Resource Block; RB 혹은 Physical Resource Block; PRB)은 시간영역에서 N_symb (102)개의 연속된 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 N_RB (110)개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB(108)는 N_symb × N_RB 개의 RE(112)로 구성된다. 일반적으로 데이터의 최소 전송단위는 상기 RB 단위이다. LTE 시스템에서 일반적으로 상기 N_symb = 7, N_RB=12 이고, N_BW 및 RB의 개수 는 시스템 전송 대역의 대역폭에 비례한다. 단말에게 스케줄링되는 RB 개수에 비례하여 데이터 레이트가 증가하게 된다. LTE 시스템은 6개의 전송 대역폭을 정의하여 운영한다. 하향링크와 상향링크를 주파수로 구분하여 운영하는 FDD 시스템의 경우, 하향링크 전송 대역폭과 상향링크 전송 대역폭이 서로 다를 수 있다. 채널 대역폭은 시스템 전송 대역폭에 대응되는 RF 대역폭을 나타낸다. 아래 표 1은 LTE 시스템에 정의된 시스템 전송 대역폭과 채널 대역폭 (Channel bandwidth)의 대응관계를 나타낸다. 예를 들어, 10MHz 채널 대역폭을 갖는 LTE 시스템은 전송 대역폭이 50개의 RB로 구성된다.

하향링크 제어 정보의 경우 상기 서브프레임 내의 최초 N 개의 OFDM 심볼 이내에 전송된다. 일반적으로 N = {1, 2, 3} 이다. 따라서 현재 서브프레임에 전송해야 할 제어 정보의 양에 따라 상기 N 값이 서브프레임마다 가변하게 된다. 상기 제어 정보로는 제어 정보가 OFDM 심볼 몇 개에 걸쳐 전송되는지를 나타내는 제어 채널 전송구간 지시자, 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보, HARQ ACK/NACK 신호 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 통해 기지국으로부터 단말에게 전달된다. DCI 는 여러 가지 포맷을 정의하여, 상향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보(UL grant)인지 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 정보(DL grant)인지 여부, 제어 정보의 크기가 작은 컴팩트 DCI 인지 여부, 다중 안테나를 사용한 공간 다중화(spatial multiplexing)을 적용하는지 여부, 전력 제어 용 DCI 인지 여부 등에 따라 정해진 DCI 포맷을 적용하여 운용한다. 예컨대, 하향링크 데이터에 대한 스케줄링 제어정보(DL grant)인 DCI format 1 은 적어도 다음과 같은 제어정보들을 포함하도록 구성된다.

- 자원 할당 유형 0/1 플래그(Resource allocation type 0/1 flag): 자원 할당 방식이 유형 0 인지 유형 1 인지 통지한다. 유형 0 은 비트맵 방식을 적용하여 RBG(resource block group) 단위로 자원을 할당한다. LTE 시스템에서 스케줄링의 기본 단위는 시간 및 주파수 영역 자원으로 표현되는 RB이고, RBG 는 복수개의 RB로 구성되어 유형 0 방식에서의 스케줄링의 기본 단위가 된다. 유형 1 은 RBG 내에서 특정 RB를 할당하도록 한다.

- 자원 블록 할당(Resource block assignment): 데이터 전송에 할당된 RB를 통지한다. 시스템 대역폭 및 자원 할당 방식에 따라 표현하는 자원이 결정된다.

- 변조 및 코딩 방식(Modulation and coding scheme; MCS): 데이터 전송에 사용된 변조 방식과 전송하고자 하는 데이터인 전송 블록(transport block)의 크기를 통지한다.

- HARQ 프로세스 번호(HARQ process number): HARQ 의 프로세스 번호를 통지한다.

- 새로운 데이터 지시자(New data indicator): HARQ 초기전송인지 재전송인지를 통지한다.

- 중복 버전(Redundancy version): HARQ 의 중복 버전(redundancy version) 을 통지한다.

- 물리 상향링크 제어 채널 (physical uplink control channel, PUCCH)를 위한 전송 전력 제어 명령(TPC(Transmit Power Control) command for PUCCH: 상향링크 제어 채널인 PUCCH 에 대한 전송 전력 제어 명령을 통지한다.

상기 DCI는 채널 코딩 및 변조 과정을 거쳐 물리 하향링크 제어 채널인 PDCCH (Physical downlink control channel)(또는, 제어 정보, 이하 혼용하여 사용하도록 한다) 혹은 EPDCCH (Enhanced PDCCH)(또는, 향상된 제어 정보, 이하 혼용하여 사용하도록 한다)를 통해 전송된다.

일반적으로 상기 DCI는 각 단말에 대해 독립적으로 특정 RNTI (Radio Network Temporary Identifier,또는 단말 식별자)로 스크램블링되어 CRC(cyclic redundancy check)가 추가되고 채널 코딩된 후, 각각 독립적인 PDCCH로 구성되어 전송된다. 시간 영역에서 PDCCH는 상기 제어 채널 전송 구간 동안 매핑되어 전송된다. PDCCH 의 주파수 영역 매핑 위치는 각 단말의 식별자(ID) 에 의해 결정되고, 전체 시스템 전송 대역에 퍼뜨려진다.

하향링크 데이터는 물리 하향링크 공용 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 전송된다. PDSCH는 상기 제어 채널 전송구간 이후부터 전송되는데, 주파수 영역에서의 구체적인 매핑 위치, 변조 방식 등의 스케줄링 정보는 상기 PDCCH 를 통해 전송되는 DCI가 알려준다

상기 DCI 를 구성하는 제어 정보 중에서 5 비트로 구성되는 MCS 를 통해서, 기지국은 단말에게 전송하고자 하는 PDSCH에 적용된 변조 방식과 전송하고자 하는 데이터의 크기 (transport block size; TBS)를 통지한다. 상기 TBS 는 기지국이 전송하고자 하는 데이터 (transport block, TB)에 오류 정정을 위한 채널 코딩이 적용되기 이전의 크기에 해당한다.

LTE 시스템에서 지원하는 변조방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM으로서, 각각의 변조 차수(Modulation order) (Qm) 는 2, 4, 6 에 해당한다. 즉, QPSK 변조의 경우 심벌 당 2 비트, 16QAM 변조의 경우 심볼 당 4 비트, 64QAM 변조의 경우 심벌 당 6 비트를 전송할 수 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 LTE-A 시스템에서 PUCCH의 시간-주파수 영역 전송 구조의 일례를 도시한 도면이다. 다시 말해 도 2는 LTE-A 시스템에서 단말이 기지국으로 상향링크 제어정보(UCI; Uplink Control Information)를 전송하기 위한 물리 제어 채널인 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)의 시간-주파수영역 전송 구조를 나타낸 도면이다.

UCI는 다음 제어정보를 적어도 하나 포함한다:

- HARQ-ACK: 단말이 기지국으로부터 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request)가 적용되는 하향링크 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 수신한 하향링크 데이터 혹은 SPS(semi-persistence scheduling) release에 관한 PDCCH 수신에 대해 오류가 없으면, ACK(Acknowledgement)을 피드백하고, 오류가 있으면 NACK(Negative Acknowledgement)을 피드백한다.

- 채널 상태 정보(Channel Status Information; CSI): CQI (Channel Quality Indicator), 혹은 PMI (Precoding Matrix Indicator), 혹은 RI(Rank Indicator), 혹은 하향링크 채널계수(channel coefficient)를 나타내는 신호를 포함한다. 기지국은 단말로부터 획득한 CSI로부터 단말에게 전송할 데이터에 대한 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS) 등을 적절한 값으로 설정하여, 데이터에 대한 소정의 수신 성능을 만족시킨다. CQI는 시스템 전대역(wideband) 혹은 일부 대역(subband)에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio; SINR)를 나타내는데, 일반적으로 소정의 미리 정해진 데이터 수신 성능을 만족시키기 위한 MCS의 형태로 표현된다. PMI/RI는 다중 안테나 입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO)을 지원하는 시스템에서 기지국이 다중 안테나를 통해 데이터를 전송할 때 필요한 프리코딩(precoding) 및 랭크(rank) 정보를 제공한다. 하향링크 채널 계수를 나타내는 신호는 CSI 신호보다 상대적으로 상세한 채널 상태 정보를 제공하지만, 상향링크 오버헤드를 증가시킨다는 문제가 있다. 여기서 단말은 구체적으로 어떤 정보를 피드백할지를 나타내는 리포팅 모드(reporting mode), 어떤 자원을 사용할지에 대한 자원 정보, 전송 주기 등에 대한 CSI 설정 정보를 상위계층 시그널링(higher layer signaling)을 통해 기지국으로부터 미리 통지받는다. 그리고 단말은 미리 통지된 CSI 설정 정보를 이용하여 기지국에 CSI를 전송한다.

도 2를 참조하면, 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 시간 영역에서의 최소 전송단위는 SC-FDMA 심볼(201)로서, N_symb ^UL 개의 SC-FDMA 심벌이 모여 하나의 슬롯(203, 205)을 구성한다. 그리고 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(207)을 구성한다. 주파수 영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역(transmission bandwidth; 209)은 총 N_BW개의 서브캐리어로 구성된다. N_BW는 시스템 전송 대역에 비례하여 값을 갖는다.

시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(Resource Element; RE)로서 SC-FDMA 심볼 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 정의할 수 있다. 리소스 블록(211, 217, Resource Block; RB)은 시간영역에서 N_symb ^UL 개의 연속된 SC-FDMA 심볼과 주파수 영역에서 N_sc ^RB 개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB는 N_symb ^UL × N_sc ^RB 개의 RE로 구성된다. 일반적으로 데이터 혹은 제어 정보의 최소 전송단위는 RB 단위이다. PUCCH 의 경우 1 RB에 해당하는 주파수 영역에 매핑되어 1 서브프레임 동안 전송된다.

도 2를 참조하면, 구체적으로 N_symb ^UL = 7, N_sc ^RB =12 이고, 한 슬롯 내에 채널 추정을 위한 RS(Reference Signal, 또는 기준신호)의 개수가 N_RS ^PUCCH = 2 인 예를 나타낸다. RS는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스를 사용한다. CAZAC 시퀀스는 신호세기가 일정하고 자기 상관계수가 0 인 특징을 갖는다. 소정의 CAZAC 시퀀스를 전송경로의 딜레이 스프레드(delay spread)보다 큰 값만큼 순환 시프트(Cyclic Shift, CS) 하여 새로 구성된 CAZAC 시퀀스는 원래 CAZAC 시퀀스와 상호 직교성이 유지된다. 따라서 길이 L 인 CAZAC 시퀀스로부터 최대 L 개의 직교성이 유지되는 CS된 CAZAC 시퀀스를 생성할 수 있다. PUCCH에 적용되는 CAZAC 시퀀스의 길이는 하나의 RB를 구성하는 서브케리어 개수에 해당하는 12이다.

RS가 매핑되지 않는 SC-FDMA 심벌에 UCI가 매핑된다. 도 2는 총 10개의 UCI 변조심벌(213, 215; d(0), d(1), …… , d(9))이 한 서브프레임 내의 SC-FDMA 심벌에 각각 매핑되는 예를 나타낸다. 각각의 UCI 변조심벌은 다른 단말의 UCI와의 다중화를 위해 소정의 CS 값을 적용한 CAZAC 시퀀스와 곱해진 후 SC-FDMA 심벌에 매핑된다. PUCCH는 주파수 다이버시티를 얻기 위해 슬롯 단위로 주파수 도약(frequency hopping)이 적용된다. 그리고 PUCCH는 시스템 전송 대역의 외곽에 위치하며 나머지 전송 대역에서 데이터 전송이 가능하게 한다. 즉, PUCCH는 서브프레임 내의 첫번째 슬롯에서 시스템 전송 대역의 최외곽에 위치하는 RB(211)에 매핑되고, 두번째 슬롯에서 시스템 전송대역의 또 다른 최외곽에 위치하는 RB(211)과 다른 주파수 영역인 RB(217)에 매핑된다. 일반적으로 HARQ-ACK을 전송하기 위한 PUCCH와 CSI를 전송하기 위한 PUCCH는 매핑되는 RB 위치는 서로 겹치지 않는다.

LTE 시스템에서는 단말이 기지국과 동기를 맞추기 위해 PSS(primary synchronization signal)와 SSS(secondary synchronization signal)을 이용한다. FDD로 운용되는 시스템에서 PSS는 전체 주파수 영역 중 약 1.04 MHz에 해당하는 가운데 6 PRB의 구간에서, 매 슬롯 0와 슬롯 10의 마지막 OFDM 심볼에서 전송된다. 한편 FDD로 운용되는 시스템에서 SSS는 전체 주파수 영역 중 약 1.04 MHz에 해당하는 가운데 6 PRB의 구간에서, 매 슬롯 0와 슬롯 10의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에서 전송된다. 단말이 PSS와 SSS를 수신한 후에는 물리 방송 채널인 PBCH (physical broadcast channel)로부터 시스템 정보를 수신한다. LTE 시스템의 PBCH에는 하기와 같은 정보를 포함한다.

- 시스템 대역폭 (system bandwidth): 3 bit를 이용해 시스템 대역폭을 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz 중에 하나로 알려준다.

- 물리 HARQ 지시자 채널(physical HARQ indicator channel, PHICH) 정보: 3 bit를 이용해 PHICH에 관련된 설정 정보를 알려준다.

- 시스템 프레임 번호 (SFN: system frame number): 8 bit를 이용해 시스템 프레임 번호 10 bit 중 8 bit를 알려준다.

단말은 PSS와 SSS의 디코딩이 성공하면 0부터 503까지의 cell ID를 알 수 있으며, SSS를 디코딩하는 과정에서 슬롯 번호와 프레임 경계를 알 수 있다. 상기 정보를 이용하면 셀 특정 기준 신호(cell specific reference signal, CRS)의 위치와 값을 알 수 있다. 여기서 알아낸 CRS를 이용하여 PBCH 디코딩에 활용하는 것이 가능해진다.

도 3은 LTE 시스템에서 PSS, SSS, 그리고 PBCH가 전송되는 일례를 도시한 도면이다. PSS(313), SSS(311), 그리고 PBCH(315)는 시스템 대역폭(301)에 관계 없이 중앙의 6PRB(303)에서만 전송된다. PSS와 SSS는 매 5ms 마다 전송(305, 307)되며, PBCH는 매 10ms마다 전송된다. 상기 PBCH는 매 10ms마다 전송(309)되지만, 같은 PBCH가 4번 반복므로 40 ms마다 PBCH가 업데이트 되어 전송된다.

한편, 상기의 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템과 더불어, 최근에는 사물 인터넷(Internet-of-Things: IoT) 서비스를 제공하기 위해 가격이 저렴하고 전력소모가 매우 작은 통신 모듈을 이용하는 통신 시스템이 요구되고 있다. 구체적으로는, 하나의 통신 모듈당 $1~$2의 저렴한 가격, 그리고 AA사이즈 배터리 1개로 10년 정도로 동작할 수 있는 저전력 소모 등이 요구된다. 추가적으로 IoT 통신 모듈을 활용한 수도, 전력, 가스 등의 미터링을 위해서는 현재의 셀룰러 통신보다 IoT 통신 모듈의 커버리지가 넓어야 한다.

3GPP의 GERAN 기술 규격 그룹에서는 종래의 GSM 주파수 채널을 이용하여 셀룰러 기반의 IoT 서비스를 제공할 수 있도록 하는 표준화 작업이 진행중이며, RAN 기술규격그룹에서는 LTE 기반으로 동작하는 MTC(Machine Type Communications) 단말에 대한 표준화가 진행 중이다. 두 기술 모두 낮은 가격의 통신 모듈 구현을 지원하고, 넓은 범위의 커버리지를 지원한다. 하지만 LTE 기반으로 동작하는 MTC 단말은 여전히 가격이 충분히 저렴하지 않고, 배터리 수명도 오래가지 못하므로 셀룰러 기반의 IoT 서비스를 제공하기 위한 단말(이하 IoT 단말)을 위해선 새로운 송수신 기법이 필요할 것으로 예상된다.

특히 LTE를 운용하는 네트워크 오퍼레이터들은 IoT 장비를 지원하더라도 최소한의 추가 비용이 소요되기를 원할 것이므로, 특히 종래 LTE 기지국의 변화가 최소화되며 저비용, 저전력 IoT 장비를 지원할 수 있는 종래의 LTE 단말에게 간섭을 미치지 않는 송수신 기법이 필요하다.

현재의 LTE 및 LTE-A 시스템에서는 단말이 최소 6PRB에 해당하는 주파수 영역상의 신호를 수신할 수 있어야 LTE 시스템 안에서 동작이 가능하다. 이는 상기 기술한 PSS, SSS, 그리고 PBCH 수신과 밀접한 관련이 있다. 상기 6PRB는 1.08MHz의 주파수 대역폭에 해당된다. 따라서 종래의 LTE 시스템 및 단말 구조를 180kHz나 200kHz의 협대역 무선 채널에서 사용하는 것은 불가능하다.

그러므로 LTE 시스템 안에서 동작하는 것이 가능하면서 1 PRB와 같은 협대역만을 이용한 신호 송수신이 가능하도록 하기 위해서는 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과는 차별화되는 송수신 동작을 정의할 필요가 있다. 따라서 본 발명은 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과 협대역 단말을 동일 시스템 내에서 함께 운영하기 위한 구체적인 방법을 제안한다.

상기 협대역 단말은 LTE 및 LTE-A 시스템에서 운영될 수 있지만, LTE 시스템에만 국한되지는 않으며, 독립적으로 180kHz 혹은 200kHz와 같은 협대역 채널에서 운용될 수도 있다. 상기 주파수 대역폭은 정확히 180kHz와 200kHz일 필요는 없으며, 180kHz보다 큰 주파수 대역폭에서 운영될 수 있다.

상기 협대역 단말은 본 발명에서 LTE-lite 단말 혹은 협대역 단말 혹은 셀룰러 IoT 단말 혹은 협대역 IoT (Narrowband IoT; NB-IoT) 단말로 불릴 수 있다. 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과 LTE-lite 단말은 동일 시스템 내에서 함께 운영될 수 있는데, 본 발명에서는 이 경우의 LTE-lite는 인밴드 모드(in-band mode)라고 할 수 있다. 한편 LTE-lite 단말은 독립적인 180 kHz 이상의 대역폭에서 운영될 수도 있는데, 본 발명에서는 이 경우의 LTE-lite는 스탠드얼론 모드(stand-alone mode)라고 할 수 있다.

본 발명에서는 상기 LTE-lite 단말을 운영하는 시스템을 LTE-lite 시스템(또는 협대역 LTE 시스템)이라 하며, 종래에 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역에서 LTE-lite 단말을 운영하는 in-band mode의 LTE-lite 시스템과 LTE 시스템과는 관계 없이 LTE-lite 단말을 운영하는 stand-alone mode의 LTE-lite 시스템이 있을 수 있다. In-band mode에서의 LTE-lite 시스템은 해당 주파수 영역에서의 LTE 시스템과 함께 구성될 수 있다.

따라서 LTE-lite 단말을 지원하는 셀룰러 시스템에서 해당 LTE-lite 단말들이 운영되는 주파수 대역이 기존 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역인지 아니면 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템과 독립적인 주파수 대역인지를 구분해줄 필요가 있을 수 있다. 즉, LTE-lite 시스템이 in-band mode인지 stand-alone mode인지 구분해주는 방법이 필요할 수 있다. 또한 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말과 LTE-lite 단말을 동일 시스템 내에서 함께 운영하기 위해, LTE-lite 단말에게 필요한 추가 동작을 정의할 필요가 있다.

본 발명에서는 상기 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역은 실제 LTE 및 LTE-A 단말이 제어 및 데이터 신호를 스케줄링 받을 수 있는 주파수 대역을 의미하며, LTE 및 LTE-A 시스템과 독립적인 주파수 대역은 LTE 및 LTE-A 단말이 제어 및 데이터 신호를 스케줄링 받을 수 없는 주파수 대역을 의미한다. 예를 들어, 20 MHz로 설정된 LTE 주파수 대역이 주어져 있을 때, 해당 20 MHz 중에서 중앙의 100 PRB에 해당되는 영역만이 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역이며, 나머지는 LTE 및 LTE-A 시스템과 독립적인 주파수 대역이라고 정의할 수 있다. 한편 LTE 및 LTE-A 시스템이 송출하는 신호가 존재하지 않는, 혹은 일정 전력 이하로 수신되는 주파수 대역을 LTE 및 LTE-A 시스템과 독립적인 주파수 대역이라 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다. 또한, 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

이하에서 기술되는 협대역 단말은 LTE-lite 단말이라 칭할 수 있다. 상기 LTE-lite 단말은 LTE 및 LTE-A 시스템에서 1 PRB만 송수신하여 동작하는 단말을 포함할 수 있고, 또한 LTE 시스템과는 독립적으로 180kHz 이상의 주파수 대역폭을 갖는 채널에서 운영되는 단말을 포함할 수 있다.

이하에서 기술되는 LTE-lite 단말이 일반적인 LTE 및 LTE-A 단말 함께 동일 시스템 내에서 함께 운영될 수 있는데, 본 발명에서는 상기의 LTE-lite 단말은 in-band mode라고 할 수 있다. 한편 LTE-lite 단말은 LTE 시스템과는 독립적인 180kHz 이상의 대역폭에서 운영될 수도 있는데, 본 발명에서는 이 경우의 LTE-lite 단말은 stand-alone mode라고 할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 LTE-lite 단말을 운영하는 시스템을 LTE-lite 시스템이라 하며, 종래에 LTE 및 LTE-A 단말이 존재하는 주파수 대역에서 LTE-lite 단말을 운영하는 in-band mode의 LTE-lite 시스템과 LTE 시스템과는 관계 없이 LTE-lite 단말을 운영하는 stand-alone mode의 LTE-lite 시스템이 있을 수 있다. In-band mode에서의 LTE-lite 시스템은 해당 주파수 영역에서의 LTE 시스템과 함께 구성될 수 있으며, LTE-lite 단말을 지원하는 LTE 기지국(혹은 시스템) 혹은 LTE-lite 기지국(혹은 시스템)이라 칭할 수 있다.

본 발명의 한가지 요지는 LTE 시스템에서 LTE-lite 단말이 1 PRB만을 송수신하여 LTE 기지국에 접속하여 동작하는 방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는 SSS 신호를 in-band mode와 stand-alone mode일 때 다른 방법으로 전송하는 방법, SSS 신호를 수신하고 디코딩하여 in-band mode인지 stand-alone mode인지 구분하는 방법, 그리고 LTE-lite 단말이 기존 LTE 시스템과 충돌하지 않도록 하는 방법을 제공하는 것이다. LTE 시스템의 시간-주파수 영역의 기본 구조에 대하여, 도 1, 도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1과 도 4a는 각각 LTE 혹은 LTE-A 시스템에서 하향링크와 상향링크의 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 하향링크와 상향링크는 시간 영역으로는 공통적으로 1ms의 시간 길이를 갖는 서브프레임(105, 408) 또는 0.5ms의 시간 길이를 갖는 슬롯(106, 406)으로 구성되어 있으며, 주파수 영역으로는 각각 N_RB ^DL(104)와 N_RB ^UL(404)개의 RB로 구성되어 있다. 10개의 서브프레임이 모여 10 ms 시간 길이를 갖는 무선 프레임(114, 410)을 이루며, N_RB의 서브캐리어(110, 410)이 리소스 블록(108, 414)을 구성한다. 한 슬롯에는 하향링크과 상향링크에서 각각 N_symb개의 OFDM 심볼(102)과 SC-FDMA 심볼(402)이 존재하며, 한 OFDM 또는 SC-FDMA 심볼과 한 서브캐리어에 해당하는 부분을 자원 요소(resource element, 112, 412)라고 한다.

도 4b는 LTE-lite의 하향링크와 상향링크에서 사용할 수 있는 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 하향링크와 상향링크는 시간 영역으로는 공통적으로 0.5ms의 시간 길이를 갖는 슬롯(422)으로 구성되어 있으며, 20개의 슬롯이 모여 10 ms 길이를 갖는 프레임(424)을 만든다. 프레임 32개는 길이 320 ms를 갖는 슈퍼 프레임(super-frame, 426)을 구성한다. Super-frame 2²³-1개은 하이퍼 프레임(hyper-frame, 428)을 구성한다. 상기에서 하나의 super-frame을 이루는 프레임의 개수와 하나의 hyper-frame을 이루는 super-frame의 개수는 여러 가지로 변형이 가능할 것이다. 또한 상기 슬롯, 프레임, super-frame, hyper-frame은 다른 이름으로 불릴 수 있다.

한 super-frame(426)에는 동기신호인 primary synchronization signal lite(PSS-lite)와 secondary synchronization signal lite(SSS-lite)(434), 물리 방송 채널인 primary PBCH-lite(436)와 secondary PBCH-lite(438), 제어 채널인 PDCCH-lite(440), 데이터 채널인 PDSCH-lite(442)를 포함할 수 있다.

도 4b에는 super-frame의 프레임 0에서 PSS-lite와 SSS-lite가 전송되고, 프레임 1에서 primary PBCH-lite, 프레임 2에서 secondary PBCH-lite가 각각 전송되며, 나머지 프레임들에서 제어 정보와 데이터 정보가 전송되는 일례를 도시하였다. 하지만 각 물리 신호 및 물리 채널들은 다양한 방법으로 자원에 매핑 되어 전송되는 것이 가능할 것이다. 또한, primary PBCH-lite에는 별도의 기준 신호가 포함되어 전송될 수 있으며(436), secondary PBCH-lite, PDCCH-lite, 그리고 PDSCH-lite에서는 종래 LTE 시스템의 CRS가 포함되거나 별도의 기준 신호가 포함될 수 있다. 도 4b의 PSS-lite, SSS-lite, first PBCH-light 및/또는 secondary PBCH-light는 도 3에 도시된 종래 LTE 시스템의 PSS, SSS 및/또는 PBCH가 전달하는 정보를 전달할 수 있으며, 또한 종래 LTE 시스템의 PSS, SSS 및/또는 PBCH의 구조를 차용할 수 있다.

도 5a는 LTE 시스템의 하향링크에서 데이터 혹은 제어채널이 전송되는 무선 자원 영역인 시간-주파수 영역의 1 PRB 페어(pair)(501)를 도시한 도면이다.

도 5a에서 가로축은 시간 영역을, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. LTE 시스템의 전송 시간 구간은 1 서브프레임(503)으로 1ms에 해당한다. 한 서브프레임은 두 개의 슬롯(505, 507)로 구성되어 있으며, 일반 순환 전치(normal CP) 모드의 LTE 시스템에서 각 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 갖는다. 주파수 영역에서의 1 PRB(501)은 연속된 12개의 서브캐리어의 집합이며, 한 OFDM 심볼에서 한 서브캐리어에 해당하는 자원은 자원 요소(resource element; RE)(513)라고 하며, LTE 시스템에서 자원 할당이 이루어지는 최소 단위이다.

한 서브프레임의 1PRB에는 24개의 RE가 CRS(511)로 이용된다. 한 서브프레임에는 총 14개의 OFDM 심볼들이 있으며, 이 중 1, 2, 또는 3개의 OFDM 심볼이 PDCCH(509) 전송을 위해 할당된다. 도 5에서는 1개의 OFDM 심볼이 PDCCH 전송에 이용되는 예제를 보여준다. 즉, 기존의 LTE 시스템에서는 한 서브프레임의 앞쪽 최대 3개 OFDM 심볼에 물리 하향링크 제어 채널 전송에 사용되고 있다.

본 발명에서는 LTE-lite 단말이 종래의 LTE 및 LTE-A 단말 함께 동일 시스템 내에서 함께 운영되는 LTE-lite의 in-band mode에서 필요한 동작을 설명한다. 이하 기술되는 in-band mode에서의 동작은 LTE 시스템과는 독립적인 180 kHz 이상의 대역폭에서 운영되는 stand-alone mode에서도 동일하게 동작할 수도 있다.

도 5b는 종래 LTE 시스템의 일반(normal) CP 모드에서 1PRB(528)를 LTE-lite시스템에 사용할 때, LTE-lite의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다. 본 발명에서는 도 5b의 슬롯 구조를 일반 CP구조라고 한다. 한 슬롯(522)에서는 총 7개의 OFDM 심볼이 포함되며, 각 OFDM 심볼의 길이는 66.667 us이다. 각 OFDM 심볼에는 순환 전치(cyclic prefix, CP)의 샘플들이 앞 부분에 추가되는데, 첫 번째 OFDM 심볼의 CP 길이는 5.2083 us이며(524), 나머지 OFDM 심볼의 CP 길이는 4.6875 us (526)이다.

도 5c는 종래 LTE 시스템의 확장(extended) CP 모드에서 1PRB(548)를 LTE-lite시스템에 사용할 때, LTE-lite의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다. 본 발명에서는 도 5c의 슬롯 구조를 확장 CP 구조라고 한다. 한 슬롯(542)에서는 총 6개의 OFDM 심볼이 포함되며, 각 OFDM 심볼의 길이는 약 66.667 us이다. 각 OFDM 심볼에는 CP가 앞 부분에 추가되는데, CP 길이는 약 16.667 us이다(544).

도 5d는 1 PRB(568)를 이용하는 LTE-lite 시스템의 슬롯 구조를 OFDM 심볼과 CP 길이와 함께 도시한 도면이다. 본 발명에서는 도 5d의 슬롯 구조를 길이 확장(longer-extended) CP구조라고 한다. 한 슬롯(562)에서는 총 5개의 OFDM 심볼이 포함되며, 각 OFDM 심볼의 길이는 약 66.667 us이다. 각 OFDM 심볼에는 CP가 앞 부분에 추가되는데, CP 길이는 약 33.333 us이다(564).

상기 LTE-lite는 in-band mode 동작 시, 도5b의 normal CP 구조와 도 5c의 extended CP 구조 중 하나를 이용해 동작할 수 있다. 또한 상기 LTE-lite는 stand-alone mode 동작 시, 도5b의 normal CP 구조, 도 5c의 extended CP 구조, 그리고 도 5d의 longer-extended CP 구조 중 하나를 이용해 동작할 수 있다.

또한 LTE-lite 단말이 in-band mode 또는 stand-alone mode의 LTE-lite 시스템에 접속할 때 접속한 LTE-lite 시스템이 in-band mode와 stand-alone mode 중 어느 mode인지를 알려주는 과정이 필요할 수 있다. 한편, LTE-lite가 LTE 시스템의 주파수 대역에서 운영되는 in-band mode로 동작할 경우, 종래의 LTE 및 LTE-A 단말과 공존하기 위한 동작이 필요하다. 아래에서는 PSS와 SSS를 이용하여 상기 mode 중 하나를 지시하는 방법과 in-band mode에서 종래 LTE 단말과의 공존을 위한 LTE-lite의 동작을 기술한다. 본 발명은 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템이 송수신에 사용하는 RB 개수가 6보다 크거나 같고 110보다 작은 범위에서 별도의 제한 없이 적용 가능하다. 상기 내용은 본 발명의 일 실시예일 뿐, 반드시 이와 같은 동작에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다. 또한 아래 실시예들은 서로 혼용 가능하다.

<제1실시예>

제1실시예는 LTE-lite 시스템의 in-band mode와 stand-alone mode에서 서로 다른 SSS를 전송하는 방법에 대해 기술한다.

도 6은 LTE-lite 기지국이 LTE-lite 단말에게 동기화 신호를 전송하기 위해 수열을 생성하고 SSS를 전송하는 과정을 도시한 도면이다.

LTE-lite단말을 위한 PSS 및 SSS는 1 PRB 내에서만 송신되어야 한다. LTE-lite 단말은 SSS보다 PSS의 디코딩을 먼저 수행하며, PSS를 디코딩 성공한 이후 SSS의 디코딩을 시도한다. 상기 LTE-lite용 PSS는 2개 이상의 수열로 구성될 수 있으며, LTE-lite 기지국이 SSS를 생성하고 전송할 경우 in-band mode와 stand-alone mode에 따라 다른 SSS를 이용할 수 있다. 이를 이용해 추후에 LTE-lite 단말이 LTE-lite 기지국과 동기를 맞추는 과정에서 SSS 디코딩에 성공하면 LTE-lite 단말은 자동적으로 LTE-lite 시스템이 in-band mode인지 stand-alone mode인지를 구분할 수 있다.

일례로, 도 6에서의 공통수열 c(n)를 이용해 SSS d(n)이 생성되는 경우를 살펴보자. 상기 수열 c(n)은 m 수열, PN 수열, Zadoff-Chu 수열 등으로 주어질 수 있으며(602), n은 0부터 N_SSS-1 까지의 정수로 주어질 수 있다. 상기 N_SSS는 SSS의 길이로 12일 수 있다. SSS d(n)은 하기 수학식 1, 2 및 3과 같이 정의될 수 있다.

즉, LTE-lite 기지국은 해당되는 주파수 대역에서의 LTE-lite 시스템 운영이 in-band mode인지 아니면 stand-alone mode인지를 판단(604)하고, 이에 따라 in-band mode이면 SSS d(n)을 in-band mode용 SSS로 생성(606)하며, stand-alone mode이면 SSS d(n)을 stand-alone mode용 SSS로 생성(610)한다. 이러한 in-band 또는 stand-alone 모드에 따른 SSS 생성 방법은 미리 결정되어 LTE-lite 기지국 및 단말 사이에 약속될 수 있다. 상기 생성된 d(n)은 LTE-lite 기지국이 하향링크에서 SSS가 전송되는 자원을 이용하여 전송된다.

상기 수학식 2에서 수열 s₀(n)과 s₁(n)은 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어 하기 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.

상기 수학식에서

는

와 같이 정의되며, x(i)는

에서

와 같이 정의된다. 상기에서 x(0)=0, x(1)=1, x(2)=0, x(3)=0, x(4)=1이다. 상기 수학식 4에서 16 대신 다른 자연수 값이 사용되는 것도 가능할 것이다.

도 7은 LTE-lite 단말이 SSS를 수신하고 디코딩하는 과정에서 LTE-lite 시스템이 in-band mode인지 stand-alone mode인지 확인하는 동작을 도시한 도면이다. 상기에 기술된 in-band mode인지 stand-alone mode에 따라 SSS를 서로 다르게 발생하고 전송하는 방법은 하나의 예에 불과하여 제시된 실시예에 국한될 필요는 없으며, 유사한 변형으로 in-band mode인지 stand-alone mode에 따라 SSS를 서로 다르게 생성하고 전송하는 과정이 가능할 것이다.

LTE-lite 단말은 SSS가 수신되는 시점에 SSS 신호를 수신하고(701), 먼저 in-band mode에서 운영되는 LTE-lite 시스템에서 전송되는 SSS라고 가정하고 블라인드 디코딩을 수행한다(703). 상기 블라인드 디코딩은 전송된 신호가 정확히 어떠한 것인지 알지 못한 채 디코딩을 수행하는 것을 의미할 수 있다. In-band mode라고 가정한 후 SSS 디코딩이 성공하였다면, LTE-lite 단말은 해당 주파수 영역에서 운영되는 LTE-lite 시스템이 in-band mode라고 판단한다(705). In-band mode라고 가정한 후 SSS 디코딩이 실패하였다면, LTE-lite 단말은 LTE-lite 시스템이 stand-alone mode라고 가정하고 SSS 블라인드 디코딩을 수행한다(707). Stand-alone mode라고 가정한 후 시도한 SSS 디코딩이 성공하였다면, LTE-lite 단말은 해당 주파수 영역에서 운영되는 LTE-lite 시스템이 stand-alone mode라고 판단한다(709).

Stand-alone mode라고 가정한 후 SSS 디코딩이 실패하였다면, LTE-lite 단말은 다른 시점에서 SSS 수신(701)과 수신한 SSS에 대한 블라인드 디코딩을 다시 수행한다. 상기 기술한 SSS 블라인드 디코딩 과정에서는 in-band mode를 가정하고 블라인드 디코딩을 먼저 수행하고, 실패할 시에 stand-alone mode로 가정하고 블라인드 디코딩을 수행하도록 되어 있다. 하지만 디코딩시 mode를 가정하는 순서를 바꾸어 stand-alone mode를 가정하고 블라인드 디코딩을 먼저 수행하고, 실패할 시에 in-band mode로 가정하고 블라인드 디코딩을 수행하도록 하는 것으로도 쉽게 변형이 가능할 것이다.

상기 실시 예에서의 SSS는 종래 LTE 및 LTE-A 시스템에서의 SSS와는 다른 것이며, LTE-lite용 동기화 신호 중에 하나일 수 있다. 편의를 위해 SSS라고 부르지만, PSS, PSS1, PSS2, SSS1, SSS2, SSS 등과 같이 불릴 수도 있다.

<제2실시예>

제2실시예는 in-band mode로 운영되는 LTE-lite 시스템이 LTE-lite 단말에게 종래 LTE 시스템에 관한 정보를 전송하는 방법에 대해 기술한 것이다.

도8은 LTE-lite 시스템이 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템이 존재하는 주파수 대역 안의 1 PRB에서 in-band mode로 동작하는 주파수-시간 자원을 도시한 도면이다. LTE 및 LTE-A 시스템은 전체 RB 수가 6개 이상의 정수로 주어질 수 있다(802). 여러 PRB 중에서 하나의 PRB(806)를 LTE-lite 용(804)으로 운영할 수 있다. LTE-lite 단말은 종래 LTE 및 LTE-A 시스템의 PBCH를 수신할 수 없으며, LTE-lite 기지국은 별도로 LTE-lite 단말용 PBCH(이하 PBCH-lite, 810)를 전송하여 필요한 정보를 LTE-lite 단말들에게 전송한다. 상기 PBCH-lite는 LTE 및 LTE-A 시스템 안에서 주파수 영역 상 12개의 서브캐리어에 할당되며, 전송되는 시간과 자원에 매핑되는 방법 및 전송되는 주기는 LTE-lite 시스템에 의해 미리 정해질 수 있다. 도 8에 도시된 PBCH-lite의 주파수-시간 자원 할당 방법은 하나의 예이며, 다양한 방법으로 1 PRB 이내에서 매핑될 수 있다. 본 발명에서 PBCH-lite는 협대역 PBCH (NB-PBCH 혹은 NPBCH) 등과 혼용될 수 있다.

상기 LTE-lite 기지국은 PBCH-lite상에서 전송되는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)에 해당 주파수 대역이 존재하는 종래 LTE 및 LTE-A 시스템의 PRB 번호에 대한 정보를 포함시킬 수 있다. 다시 말하면, LTE-lite용 PBCH-lite가 전송되는 1 PRB가 종래 LTE 및 LTE-A 시스템 대역폭 안에서 어디에 위치하고 있는지에 관한 정보를 PBCH-lite가 포함할 수 있다는 의미이다. 즉, 도 8에서 LTE-lite가 위치하는 PRB(806)이 전체 PRB (802)내에서 몇 번째 PRB인지를 알려주는 정보가 PBCH-lite에 포함되어야 한다. 상기 MIB는 협대역 MIB (Narrowband MIB; NB-MIB)로 불릴 수도 있다.

도 9a는 LTE-lite시스템이 종래 LTE 시스템 안에서 어느 PRB에서 운영되는지에 관한 정보를 LTE-lite 기지국이 PBCH-lite에 포함시켜 전송하는 과정을 도시한 도면이다.

도 9a에 따르면, LTE-lite 기지국은 in-band mode에서 운영되는 LTE-lite용 주파수 대역이 종래의 LTE 및 LTE-A 시스템의 전체 주파수 영역 안에서 몇 번째 PRB에 해당하는지를 확인한다(901). LTE-lite 기지국은 상기 확인한 정보인 PRB 인덱스(index)와 시스템 대역폭을 비트 정보로 변환한다(903). 상기 비트 정보 변환은 다양한 방법으로 가능하다. 종래 LTE 및 LTE-A 시스템에서 PRB index 0부터 몇 번째인지를 2진수로 표시하는 방법, 마지막 PRB index에서부터 몇 번째인지를 2진수로 표시하는 방법, 종래 LTE 및 LTE-A 시스템에서 PSS와 SSS, 그리고 PBCH가 전송되는 6 PRB를 제외하고 몇 번째인지를 2진수로 표시하는 방법 등이 사용될 수 있다. 또한, 종래의 LTE 및 LTE-A의 PRB 중에서 LTE-lite용으로 사용될 수 없는 영역을 미리 설정한 후 나머지에서만 PRB index를 계산하여 2진수로 표시할 수 있다. 또는, 종래의 LTE 및 LTE-A의 주파수 대역에서 사용하는 PRB index를 그대로 사용할 수도 있다. 예를 들어 종래의 LTE 시스템이 사용하는 최대 PRB 수는 110이다. 따라서 모든 PRB 영역을 나타내기 위해, 7 bit로 PRB index 정보를 변환할 수 있다. 예로 PRB index의 비트정보 0000100은 PRB index 4번을 의미할 수 있다. In-band mode로 운영되는 LTE-lite 주파수 대역의 PRB 위치 정보의 비트 수는 7비트로 항상 고정될 수 있으며, 혹은 위치를 가리키는 방법을 변환하여 비트 수를 줄이거나 7비트보다 많은 비트수로 표현하는 것이 가능할 것이다. 일례로 PRB 위치 정보는 4비트 혹은 5비트 내지 6비트로 표현될 수 있다. 상기의 PRB index는 LTE-lite가 종래 LTE 및 LTE-A 주파수 영역의 어느 PRB에서 운영되는지를 판단할 수 있는 방법이면 무엇이든지 사용될 수 있다. 이와 같이 LTE-lite 기지국은 2진수 7 비트 정보로 변환된 PRB index와 3비트로 변환된 종래 LTE 시스템의 시스템 대역폭 정보를 PBCH-lite에 포함시키고(905), CRC 추가, 채널 코딩 등의 과정을 거칠 수 있으며, PBCH-lite상으로 상기 정보를 전송한다(907). LTE-lite 단말은 상기 정보를 이용해 종래 LTE 시스템의 PRB index를 확인할 수 있으며, 이를 이용해 종래 LTE 시스템의 CRS를 파악할 수 있다.

상기에는 in-band mode의 경우 PBCH-lite에 포함될 정보에 대해 기술하였으나, stand-alone mode의 경우에는 상기 기술한 PRB index를 나타내는 7 비트 정보를 생략할 수도 있고, 혹은 임의의 값을 나타내는 7 비트를 대신 포함시킬 수도 있다. 또한 상기 종래의 LTE 시스템 대역폭을 변환한 3비트는 2비트로 표현 될 수 있다.

상기에서는 PRB index와 LTE 시스템 대역폭 정보를 PBCH-lite에 포함시켰으나, 이 두 정보 대신에 종래 LTE 시스템에 존재하는 CRS 관련 정보를 PBCH-lite에 포함시킬 수 있다. 도 9b는 종래 LTE 시스템의 CRS 관련 정보를 PBCH-lite에 포함시켜 전송하는 방법을 도시한 도면이다. 종래의 CRS는 하기의 수학식 5에 따라 생성되며 자원 요소에 매핑된다.

상기 수학식 5에서 n_s는 프레임 내에서의 슬롯 넘버이며, l는 한 슬롯 내에서 OFDM 심볼 번호이다. c(i)는 종래 LTE에서 사용하는 수도-랜덤(pseudo-random) 수열이며, 초기값은

와 같이 정해지며, N_cp = 1(for normal CP) or 0 (for extended CP)로 정해진다. 상기 N_ID ^cell 는 셀 식별자(cell ID) 번호이다.

상기 수학식 5와 같이 결정된 CRS 수열은 하기 수학식 6과 같은 방법으로 자원에 매핑된다.

상기 수학식 6에서는 k번째 서브캐리어, 그리고 해당 슬롯 l번째 자원 요소에 매핑되는 CRS 값이

로 결정된다. CRS가 매핑되는 k와 l 값은 하기 수학식 7과 수학식 8, 수학식 9에 의해 결정된다.

상기 v_shift는

로 결정된다.

상기 CRS를 생성하고 매핑하는 수식들 중에서 수학식 8에서 구해진 m' 값은 0에서부터 219까지의 값이 가능하므로 2진수 8비트로 m'를 표현할 수 있다. LTE-lite 기지국은 상기 m' 값을 확인(909)하고, 해당 값을 8 비트의 정보로 변환(911)한 뒤, 8 비트를 PBCH-lite에 포함(913)시킬 수 있다. 이렇게 m'을 지시하는 8 비트 정보가 포함된 정보를 PBCH-lite상으로 LTE-lite가 전송(915)한다. 상기 방법은 일례일 뿐이며, m과 m' 및 N_RB ^DL중 최소 하나 이상의 정보를 가리키는 값은 별도의 규칙에 따라 4비트, 또는 5비트, 또는 6비트, 또는 7비트 등으로 변환되어 PBCH-lite에서 전송되는 것이 가능할 것이다.

도 10은 LTE-lite시스템이 in-band mode 동작 시에 해당 주파수 영역이 종래LTE 시스템에서 몇 번째 PRB에 위치하는지에 관한 정보 또는 종래 LTE 시스템의 CRS 관련 정보를 LTE-lite 단말이 PBCH-lite로부터 확인하는 과정을 도시한 도면이다. 단말은 미리 약속된 주파수-시간 자원 영역에서 PBCH-lite상으로 신호를 수신하고, 수신한 신호의 디코딩을 수행한다(1002). LTE-lite 단말은 디코딩 성공한 신호에서 PRB index및/또는 LTE 시스템 대역폭을 지시하는 비트 정보를 확인하거나, 상기 수학식 8에 해당하는 CRS 파라미터 m' 값을 가리키는 비트 정보를 확인한다(1004). 상기 정보를 바탕으로 LTE-lite단말은 LTE-lite 시스템이 종래의 LTE 시스템 주파수 대역의 어느 위치의 PRB에서 운영되는지 확인하거나 혹은 종래 LTE 시스템의 CRS 파라미터 m' 값을 확인한다(1006). 단계 1004에서 상기 방법은 일례일 뿐이며, m'값을 가리키는 비트 정보를 확인하는 것 이외에도 m과 m' 및 N_RB ^DL중 최소 하나 이상의 정보를 가리키는 비트 정보를 확인하는 방법이 사용될 수도 있을 것이다.

상기 기술된 PBCH-lite에 포함된 정보는 다른 물리 채널에서 전송되어 LTE-lite 기지국에서 LTE-lite단말로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 물리 채널의 이름이 PBCH-lite가 아니라고 하더라도, 상기 기술한 방법이 쉽게 적용될 수 있다.

<제3실시예>

제3실시예는 LTE-lite 단말이 종래 LTE 시스템 대역폭 안에서 in-band mode로 동작할 경우, 종래 LTE 시스템에 존재하는 CRS를 재사용하는 방법에 관하여 기술한 것이다.

도 11은 종래 LTE 시스템 대역폭에서의 자원을 도시한 도면이다. 주파수 영역(1101)으로는 총 N_RB ^DL개의 RB가 있다고 가정하고 그 중, N번째 RB를 LTE-lite 시스템이 함께 사용(1107)하고 있는 도면이다. 일부의 자원 요소에 CRS(1105)가 위치해 있으며, 시간 축(1103)으로는 매 슬롯 구조가 반복된다.

도 12는 LTE-lite 시스템이 in-band mode로 운영될 경우, PBCH-lite 디코딩 후에 PBCH-lite에 포함된 정보를 이용해 LTE-lite 시스템이 위치한 PRB상의 CRS 값을 확인하는 과정을 도시한 도면이다. 단말은 PBCH-lite상으로 신호를 수신하고, 상기 신호의 디코딩을 수행한다(1202). LTE-lite 단말은 디코딩에 성공한 신호에서 PRB index 및/또는 LTE 시스템 대역폭을 지시하는 비트 정보를 확인하거나, 상기 수학식 8에 해당하는 CRS 파라미터 m' 값을 가리키는 비트 정보를 확인한다(1204). 상기 정보를 바탕으로 LTE-lite 단말은 LTE-lite시스템이 종래의 LTE 시스템 주파수 대역의 어느 위치의 PRB에서 운영되는지 확인하거나 혹은 종래 LTE 시스템의 CRS 파라미터 m' 값을 확인한다(1206). 만약 상기 신호에 LTE 시스템 대역폭과 PRB index 관련 정보가 포함되어 있는 경우에는 수학식 6, 수학식 7, 수학식 8, 수학식 9를 이용하여 LTE-lite 단말은 해당 LTE-lite시스템이 운용되는 PRB에 위치한 CRS 값을 계산한다(1208). 혹은 상기 신호에 CRS 파라미터 m' 값이 포함되어 있는 경우에는 마찬가지로 수학식 6, 수학식 7, 수학식 8, 수학식 9를 이용하여 해당 LTE-lite가 운용되는 PRB에 위치한 CRS 값을 계산한다(1208). 즉 LTE-lite 시스템 역시 종래 LTE 시스템과 같은 방법으로 생성된 CRS를 사용할 수 있으며, LTE-lite 단말은 상기 계산된 CRS 값을 이용해 채널 상태를 추정하거나, 데이터를 복조할 수 있다.

상기 기술된 PBCH-lite상의 신호에 포함된 정보는 다른 물리 채널에서 전송되어 LTE-lite 기지국에서 LTE-lite단말로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 물리 채널의 이름이 PBCH-lite가 아니라고 하더라도, 상기 기술한 방법이 쉽게 적용될 수 있다.

<제4실시예>

제4실시예는 종래의 LTE 시스템의 대역폭 안에서 두 개 이상 PRB에서 LTE-lite시스템이 운용되는 방법에 대하여 기술한 것이다.

도 13은 종래 LTE 시스템의 대역폭 내에서 두 개 이상의 PRB에서 LTE-lite 시스템이 운용되는 방법을 도시한 도면이다. 도 13에서는 총 N_RB ^DL개의 RB를 갖는 종래 LTE 시스템 대역이 존재한다(1301). LTE 시스템 대역(1301) 내에는 in-band mode로 동작하는 LTE-lite 시스템이 2개 존재(1303)하며, 각각 1 PRB를 사용한다(1305, 1309). 각 PRB 상에서 PBCH-lite상의 신호가 송신(1307, 1311)되는데, 이 때 두 PRB에서 송신되는 두 개의 LTE-lite 시스템은 동일한 시점에 PBCH-lite상의 신호를 전송하여, PBCH-lite 시작 시점(1313)이 동일할 수 있다. 즉, LTE-lite 시스템은 두 PRB에서 독립적으로 운영될 수 있지만, 일부러 두 LTE-lite 시스템에서 송신되는 PBCH-lite의 시작점(1313)을 동일하게 맞추어 운영하는 방법이다.

본 실시 예에서는 두 개의LTE-lite 시스템을 고려하였지만, 두 개 이상의 LTE-lite 시스템이 존재하는 경우로도 같은 방법으로 확장하는 것이 가능할 것이다.

<제5실시예>

제5실시예는 종래의 LTE 시스템의 대역폭 내의 두 개 이상의 PRB에서 LTE-lite시스템이 운용되는 또다른 방법에 대하여 기술한 것이다.

도 14는 종래 LTE 시스템의 대역폭 내에서 두 개 이상의 PRB에서 LTE-lite 시스템이 운용되는 방법을 도시한 도면이다. 도 14에 따르면, 도 14에서는 총 N_RB ^DL개의 RB를 갖는 LTE 시스템 대역이 존재한다(1402). LTE 시스템 대역(1402) 내에는 in-band mode로 동작하는 LTE-lite 시스템이 2개가 존재(1404)하며, 각각 1 PRB를 사용한다(1406, 1410). 각 PRB에는 PBCH-lite상의 신호가 송신(1408, 1412)되는데, 두 PRB상의 두 개의 LTE-lite 시스템은 서로 다른 시점에 PBCH-lite상의 신호를 전송하므로 즉 각 LTE-lite 시스템의 PBCH-lite 시작 시점(1414)이 같지 않다. 즉, LTE-lite 시스템은 두 PRB에서 독립적으로 운영될 수 있고, 두 LTE-lite 시스템에서 송신되는 PBCH-lite의 시작 시점(1414)을 동일하지 않도록 맞추어 운영하는 방법이다.

추가적으로 두 LTE-lite 시스템에서 전송되는 PBCH-lite의 시작점의 차이가 10ms의 정수배가 되도록 하여 (즉 PBCH-lite가 전송되는 슬롯 번호는 동일하도록) 설정하여 운영할 수 있다.

<제6실시예>

제6실시예는 LTE-lite시스템이 in-band mode 혹은 stand-alone 모드로 운용될 때 주기적으로 특정 슬롯의 일부 혹은 전체를 사용하지 않는 방법을 기술한 것이다.

도 15는 LTE-lite 기지국이 LTE-lite 단말에게 제어 및 데이터 신호를 전송할 때, 특정 슬롯에서 주기적으로 제어 및 데이터 신호를 전송하지 않는 펑춰링 과정을 도시한 도면이다. 도 15에 따르면, 먼저 LTE-lite 기지국은 PBCH-lite 혹은 시스템 정보를 전송하는 다른 물리 채널을 통해서 LTE-lite 단말에게 제어 및 데이터 신호가 전송되지 않을 슬롯에 관련된 정보를 전송한다 (1501). 상기 제어 및 데이터 신호가 전송되지 않을(이를 펑춰링이 된다고 표현할 수 있다) 슬롯에 관련된 정보에는 펑춰링될 슬롯의 주기, 오프셋 정보, 펑춰링될 심볼에 대한 정보가 포함될 수 있다. LTE-lite 기지국은 LTE-lite 단말에게 신호를 전송하면서 신호를 전송할 슬롯이 펑춰링되어야 할 슬롯인지 판단한다(1503). 해당 슬롯이 펑춰링이 이루어질 슬롯이라면, LTE-lite 기지국은 제어 및 데이터 신호를 해당 슬롯 일부 혹은 전체에서 전송하지 않는다(1505). 상기 해당 슬롯에서 펑춰링될 자원은 PBCH-lite또는 다른 물리 채널상의 신호에 포함된 OFDM 심볼 번호 혹은 자원 요소 번호 관련 정보를 이용해 알려지거나, 혹은 슬롯 전체에서 전송이 이루어지지 않는다고 미리 약속될 수 있다. 반면 LTE-lite 기지국이 펑춰링할 슬롯인지 판단(1503)한 후 해당 슬롯이 펑춰링되지 않을 슬롯이라면, 제어 및 데이터 신호를 해당 슬롯 전체에서 LTE-lite 단말에게 전송한다(1507). 상기 해당 슬롯에는 기준 신호가 포함될 수 있다.

상기 PBCH-lite 혹은 시스템 정보가 전달되는 물리 채널에서 미리 알려지는 펑춰링될 슬롯에 관련된 정보에는 다음과 같은 정보가 포함될 수 있다.

- 펑춰링될 슬롯의 주기: 5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms, 640ms, 1280ms 등으로 설정할 수 있도록 미리 약속될 수 있다. 이러한 정보는 비트 정보를 이용해 지시될 수 있다.

- 펑춰링될 슬롯의 오프셋: 상기 주기와 함께 적용되는 오프셋에 해당하는 슬롯이 펑춰링된다고 설정할 수 있다. 주기와 오프셋 정보는 하나의 인덱스 또는 비트 정보로 함께 지시될 수 있다.

상기 펑춰링에 관한 정보는 다양하게 표현 가능하다. 예를 들어 펑춰링할 슬롯의 주기가 5ms, 10ms 및 20ms로 가능하다면, 펑춰링 주기를 2 비트로 나타내어 00은 펑춰링하는 슬롯이 없음, 01은 5ms 주기로 한 슬롯을 펑춰링, 10은 10 ms 주기로 한 슬롯을 펑춰링, 11은 20 ms 주기로 한 슬롯을 펑춰링하도록 지시할 수 있다. 추가적으로 오프셋 값을 지시하기 위해, 펑춰링 슬롯의 주기가 20 ms일 경우, 20 ms에 총 40개의 슬롯이 위치하게 되므로, 40 비트를 이용한 비트맵으로 어느 위치의 슬롯에서부터 펑춰링이 이루어질지를 알려줄 수 있을 것이다. 상기 기술한 방법은 한 예이며, 다양한 방법으로 쉽게 응용이 가능할 것이다.

도 16은 LTE-lite 단말이 LTE-lite 기지국으로부터 신호를 수신할 때, 미리 설정된 특정 슬롯(즉, 펑춰링된 슬롯)에서 주기적으로 제어 및 데이터 신호를 수신하지 않는 과정을 도시한 도면이다. 도 16에 따르면, 먼저 LTE-lite 단말은 PBCH-lite 혹은 시스템 정보가 전송되는 다른 물리 채널을 통해서 LTE-lite 기지국으로부터 제어 및 데이터 신호가 전송되지 않을 슬롯에 관련된 정보를 수신한다 (1602). 상기 제어 및 데이터 신호가 전송되지 않을 슬롯에 관한 정보에는 펑춰링될 슬롯의 주기, 오프셋 정보, 펑춰링될 심볼에 대한 정보가 포함될 수 있다. LTE-lite 단말은 신호를 수신할 슬롯이 펑춰링이 적용될 슬롯인지 판단한다(1604). 해당 슬롯이 펑춰링이 이루어질 슬롯이라면, LTE-lite 단말은 제어 및 데이터 신호를 해당 슬롯 일부 혹은 전체에서 수신하지 않는다(1604). 상기 해당 슬롯에서 펑춰링될 부분은 PBCH-lite또는 다른 물리 채널상의 신호에 포함된 OFDM 심볼 번호 혹은 자원 요소 번호 관련 정보를 이용해 알려지거나, 혹은 슬롯 전체에서 전송이 이루어지지 않는다고 미리 약속될 수 있다. 반면 판단 결과해서 해당 슬롯이 펑춰링되지 않을 슬롯이라면, LTE-lite 단말은 제어 및 데이터 신호를 해당 슬롯 전체에서 LTE-lite 기지국으로부터 수신한다(1606).

도 17 및 18은 본 발명의 상기 실시예들을 수행할 수 있는 단말과 기지국의 구조를 도시한 블록도이다. 단말과 기지국의 송신부, 수신부, 처리부가 각각 도 17와 도 18에 도시되어 있다. 상기 제1실시예 내지 제6실시예에는 LTE-lite의 in-band mode와 stand-alone mode에서 신호 송수신을 하기 위한 기지국과 단말의 동작이 기술되어 있으며, 이를 수행하기 위해 도 17 및 18의 기지국과 단말의 수신부, 처리부, 송신부가 각각의 실시예에 따라 동작하여야 한다. 도 17 및 18의 기지국과 단말은 각각 LTE-lite 기지국, LTE-lite 단말로 이해될 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 17에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 단말은 단말기 수신부(1701), 단말기 송신부(1705), 단말기 처리부(1703)를 포함할 수 있다.

단말기 수신부(1701)와 단말기 송신부(1705)를 통칭하여 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보, 데이터 및 기준 신호를 포함할 수 있다.

이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 단말기 처리부(1703)로 출력하고, 단말기 처리부(1703)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

단말기 처리부(1703)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 단말이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 18에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 기지국은 기지국 수신부(1802), 기지국 송신부(1806), 기지국 처리부(1804)를 포함할 수 있다.

기지국 수신부(1802)와 기지국 송신부(1806)를 통칭하여 송수신부라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보, 데이터, 물리 방송 채널 및 기준 신호를 포함할 수 있다.

이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 기지국 처리부(1804)로 출력하고, 기지국 처리부(1804)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.

기지국 처리부(1804)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 제1실시예와 제2실시예가 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

Claims

기지국이 단말에게 제어 신호를 전송하는 방법에 있어서,
상기 기지국이 협대역 LTE (long-term evolution) 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스를 확인하는 단계;
상기 PRB 인덱스 관련 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하며,
상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스이고,
상기 협대역 LTE 시스템은 인밴드(in-band) 시스템인 것을 특징으로 하는 제어 신호 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 5비트인 것을 특징으로 하는 제어 신호 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 상기 협대역 LTE 시스템이 위치하는 1개의 PRB에 대응하는 상기 PRB 인덱스를 지시하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 물리 방송 채널(physical broadcast channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 제어 신호 전송 방법.
단말이 기지국으로부터 제어 신호를 수신하는 방법에 있어서,
협대역 LTE (long-term evolution) 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스 관련 정보를 수신하는 단계; 및
상기 PRB 인덱스 관련 정보를 기반으로 상기 PRB 인덱스를 확인하는 단계를 포함하며,
상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스이고,
상기 협대역 LTE 시스템은 인밴드(in-band) 시스템인 것을 특징으로 하는 제어 신호 수신 방법.
제5항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 5비트인 것을 특징으로 하는 제어 신호 수신 방법.
제5항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 상기 협대역 LTE 시스템이 위치하는 1개의 PRB에 대응하는 상기 PRB 인덱스를 지시하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 수신 방법.
제5항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 물리 방송 채널(physical broadcast channel) 상으로 수신되는 것을 특징으로 하는 제어 신호 수신 방법.
단말에게 제어 신호를 전송하는 기지국에 있어서,
상기 단말과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
협대역 LTE (long-term evolution) 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스를 확인하고, 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 상기 단말로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스이고,
상기 협대역 LTE 시스템은 인밴드(in-band) 시스템인 것을 특징으로 하는 기지국.
제9항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 5비트인 것을 특징으로 하는 기지국.
제9항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 상기 협대역 LTE 시스템이 위치하는 1개의 PRB에 대응하는 상기 PRB 인덱스를 지시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제9항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 물리 방송 채널(physical broadcast channel) 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 기지국.
기지국으로부터 제어 신호를 수신하는 단말에 있어서,
상기 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
협대역 LTE (long-term evolution) 시스템이 위치하는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 PRB 인덱스 관련 정보를 수신하고, 상기 PRB 인덱스 관련 정보를 기반으로 PRB 인덱스를 확인하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 PRB 인덱스는 LTE 시스템의 PRB 인덱스이고,
상기 협대역 LTE 시스템은 인밴드(in-band) 시스템인 것을 특징으로 하는 단말.
제13항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 5비트인 것을 특징으로 하는 단말.
제13항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 상기 협대역 LTE 시스템이 위치하는 1개의 PRB에 대응하는 상기 PRB 인덱스를 지시하는 것을 특징으로 하는 단말.
제13항에 있어서, 상기 PRB 인덱스 관련 정보는 물리 방송 채널(physical broadcast channel) 상으로 수신되는 것을 특징으로 하는 단말.