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KR20160118694A - Mtc 데이터 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

Mtc 데이터 전송 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20160118694A
KR20160118694A KR1020150047190A KR20150047190A KR20160118694A KR 20160118694 A KR20160118694 A KR 20160118694A KR 1020150047190 A KR1020150047190 A KR 1020150047190A KR 20150047190 A KR20150047190 A KR 20150047190A KR 20160118694 A KR20160118694 A KR 20160118694A
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Abstract

본 발명은 MTC 데이터 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은, 주변의 매크로 셀 또는 소형 셀에 위치한 기지국과 셀 간 백홀(backhaul)을 통해 동기화되고, 데이터 신호의 서브프레임에 ABS(Almost Blank Subframe)를 할당하여 하향링크로 전송하는 기지국, 및 하향링크를 통해 상기 기지국으로부터의 제어 신호 및 데이터 신호를 수신하는 사용자 단말을 포함하며, 상기 사용자 단말은 상기 데이터 신호의 서브프레임에 할당된 ABS에 포함된 물리 채널의 동기 정보를 확인하고, 상기 물리 채널 심볼이 할당되지 않은 ABS 서브 프레임의 영역에 MTC(Machine Type Communication) 데이터를 할당하여 하향링크의 반송파 주파수를 통해 상향링크로 전송하도록 한다.

Description

MTC 데이터 전송 시스템 및 방법{System and method for transmitting Machine Type Communication data}
본 발명은 MTC(Machine Type Communication) 데이터 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
LTE(long term evolution) 기반의 MTC(Machine Type Communication) 기술은 LTE를 기반으로 한 사물인터넷 네트워크 기술로, 기존의 LTE 단말과 LTE MTC 단말이 동일 주파수에서 사용되어야 한다. 이때, 각 단말들은 기존의 LTE 네트워크를 재사용해야 하며, MTC 단말은 저가임과 동시에 넓은 셀 커버리지 내에서 데이터를 전송해야 한다.
최근, 소형 셀(Small cell), 멀티 RRH(Radio Remote Head)의 증가에 따라 기지국과 기지국간 간섭 문제를 해결하기 위해 ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)를 제거하기 위한 환경 구축 방법이 연구되고 있다.
이 중 하나로 기지국과 기지국 간 심볼 동기(symbol sync), 주파수 오프셋(frequency offset), 무선 프레임(radio frame) 동기를 이루기 위해 백홀(backhaul)로 하나의 기지국이 주변 기지국의 하향링크(downlink) 신호를 검출하는 방식이 있다.
셀 경계에 있는 단말에게 최소한의 ICIC를 전송하기 위해 매크로 셀 기지국은 특정 서브프레임(subframe)에 ABS(Almost Blank subframe)를 전송하며 ABS 내 전송되는 채널은 PSS(Primary Synchronization Signals), SSS(Secondary Synchronization Signals), PBCH(Physical Broadcast Channel), CRS(Cell specific Reference Signal) 이다. 하지만, ABS에서 PSS, SSS, PBCH 및 CRS를 제외한 자원 할당은 하지 않으므로 기지국의 하향링크 자원 활용면에서 손실이 크다.
국내공개특허 제10-2014-77011377호
본 발명의 목적은, 기지국간 ICIC를 제어하기 위해 비워두는 ABS 영역에 반이중 주파수 분할이 가능한 MTC 단말의 데이터 채널을 할당하고, ABS를 할당하는 기지국의 하향링크 주파수 대역에 MTC 상향링크 데이터를 전송하여 기지국간 동기를 위한 기지국 백홀(backhaul)을 통해 하향링크 수신단에서 MTC 데이터를 수신하도록 하는 MTC 데이터 전송 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 시스템은, 주변의 매크로 셀 또는 소형 셀에 위치한 기지국과 셀 간 백홀(backhaul)을 통해 동기화되고, 데이터 신호의 서브프레임에 ABS(Almost Blank Subframe)를 할당하여 하향링크로 전송하는 기지국, 및 하향링크를 통해 상기 기지국으로부터의 제어 신호 및 데이터 신호를 수신하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사용자 단말은, 상기 데이터 신호의 서브프레임에 할당된 ABS에 포함된 물리 채널의 동기 정보를 확인하고, 상기 물리 채널 심볼이 할당되지 않은 ABS 서브 프레임의 영역에 MTC(Machine Type Communication) 데이터를 할당하여 하향링크의 반송파 주파수를 통해 상향링크로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 ABS는, 하향링크(Downlink)의 동시 신호와 관련된 물리채널인 PSS(Primary Synchronization Signals), SSS(Secondary Synchronization Signals), PBCH(Physical Broadcast Channel) 및 CRS(Cell specific Reference Signal) 심볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은, 하향링크의 1.4M 대역폭을 이용하여 상기 ABS의 서브 프레임의 영역에 MTC 데이터를 할당하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은, 반이중 주파수 분할(half-duplexing FDD) 방식을 이용하여 상기 ABS의 서브 프레임의 영역에 MTC 데이터를 할당하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은, 상향링크의 임의 접근 채널(Random Access Channel, RACH)를 통해 타이밍 제어된 시점에 하향링크의 반송파 주파수를 이용하여 상기 MTC 데이터를 상향링크로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은, 셀의 경계 영역에 위치한 MTC 단말인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하나의 기지국이 multi-RRH를 이용하여 하향링크로 데이터를 전송하거나 하나의 매크로 셀 기지국 내에 여러 소형 셀이 존재할 때 기지국과 기지국간 ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)를 줄여 셀 경계에 있는 단말의 하향링크 수신율을 높일 수 있으며, 기지국 시스템 내의 셀 경계에 있는 MTC 단말에 대한 데이터 송신율을 높여 셀 커버리지를 넓히고 단말의 송신 파워(power)를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, MTC 데이터를 전송하는데 추가 자원을 사용하지 않고 심볼이 할당되지 않은 하향링크의 반송파를 이용하기 때문에 자원 활용도가 증가하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MTC 데이터 전송 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MTC 데이터 전송 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 시스템에서 MTC 단말로 전송되는 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 시스템에서 하향링크의 ABS 서브프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명에 따른 하향링크의 ABS 서브프레임 구조에서 MTC 데이터에 대한 할당 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 시스템에서 MTC 데이터를 할당하는 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MTC 데이터 전송 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1은 매크로 셀(Macro Cell) 기지국(10)과 소형 셀(small cell) 기지국(20)의 셀 반경 및 셀 내에 단말(100)이 위치한 상태를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 시스템에서, 기지국(10, 20)은 셀간 백홀(backhaul)을 통해 셀 동기화(Cell synchronization)를 지원할 수 있다. 이것은, 셀간 ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)와 FeICIC(Further Enhanced ICIC) 및 CoMP/DU(Coordinated Multi-Point/Digital Unit) 문제를 완화시키기 위함이다. 또한, 기지국(10, 20)은 상향링크(Uplink) 서브 프레임을 수신하는 기능 외에, 백홀로 셀 동기화를 지원하기 위해 기지국 주변의 매크로 셀(macro cell)에 대한 하향링크(Downlink)의 동시 신호와 관련된 물리채널인 PSS(Primary Synchronization Signals), SSS(Secondary Synchronization Signals), PBCH(Physical Broadcast Channel), CRS(Cell specific Reference Signal)를 수신하기 위한 기능을 포함할 수 있다.
기지국(10, 20)의 셀 동기화와 관련된 PSS, SSS, PBCH 심볼은 기지국 송신 대역폭(Bandwidth) 내 1.4MBW 내에 존재하며, 기지국(10, 20)은 상기 세 가지 물리 채널을 이용하여 기지국과 기지국 간 심볼 동기(symbol sync) 및 셀 무선 프레임 동기(cell radio frame sync), SFN 동기, 주파수 오프셋(frequency offset) 동기를 수행할 수 있다. 또한, 기지국(10, 20)은 CRS를 이용하여 오프셋 추적(offset tracking)이 가능하다.
한편, 도 2와 같이 복수의 매크로 셀 기지국(10, 30)과 소형 셀 기지국(20)이 인접한 경우에는 macro-to-small cell, Multi-RRH의 동기뿐만 아니라 macro-to-macro의 동기도 수행해야 한다.
도 1 및 도 2의 시스템 구조에서 기지국 간 동기 문제가 해결되면 효율적인 ICIC 제어가 가능해 진다.
이에, 기지국은 기지국과 기지국간 ICIC 문제를 해결하기 위해 하향링크 서브 프레임의 일부 중 매크로 셀에서 전송하는 ABS 서브프레임에 PSS, SSS, PBCH, CRS를 전송하고, 셀 내에 존재하는 사용자 단말(UE), 예를 들어 MTC(Machine Type Communication) 단말에서 ABS 하향링크 서브프레임(Downlink subframe) 영역 중 PSS, SSS, PBCH, CRS가 전송되지 않는 영역에 반이중 주파수 분할 모드(half-duplexing FDD Mode)로 MTC 데이터를 디코딩(Decoding) 및/또는 펑처링(puncturing) 하여 매크로 셀로 전송할 수 있다. 여기서, MTC 데이터는 1000bit 미만의 데이터인 것으로 한다.
이 경우, 셀 통신의 ICIC 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 자원을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에서, Ue#0는 매크로 셀 내의 소형 셀 범주에 위치한 단말이고, Ue#1 및 Ue#2는 매크로 셀 내에 위치한 단말로, 특히 Ue#1은 MTC 단말(100)로 매크로 셀과 소형 셀의 경계에 위치해 있다. 여기서, 매크로 셀 기지국(10, 30)과 소형 셀 기지국(20)은 ICIC 제어를 위해 각 기지국 간 주파수 오프셋, 심볼 동기, 무선 프레임 동기와 같은 셀 동기화를 우선 수행할 수 있다.
이때, 매크로 셀 기지국(10)은 셀의 경계 영역에 위치한 MTC 단말(100)의 데이터 수신율을 증가시키기 위해 도 3a에서와 같이 서브 프레임에 ABS 프레임을 삽입하여 하향링크로 전송하도록 한다. 한편, 소형 셀 기지국(20)은 도 3b에서와 같이 서브 프레임에 'UE#1'에 해당하는 데이터를 하향링크로 전송하도록 한다.
이 경우, 기지국과 기지국 간 경계에 있는 Ue#1과 같이 매크로 셀에서는 ABS 프레임을 소형 셀에서는 Ue#1의 하향링크 데이터를 송신하는 환경에 MTC 단말(100)이 존재하게 된다. 이때, Ue#1과 같은 MTC 단말(100)은 셀과 셀 경계에서 하향링크 주파수 대역을 이용하여 상향링크로 데이터를 전송하면, 매크로 셀로 데이터 전송시 MTC 단말(100)의 전력 소모를 최소화하면서 동시에 매크로 셀 내의 다른 단말로부터의 간섭(interference)을 받지 않고 MTC 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.
여기서, MTC 단말(100)은 적은 데이터를 상향링크로 리포팅하고 하향링크로는 MTC 데이터 할당 영역의 데이터를 처리할 수 있는 단말인 것으로 한다.. 또한, MTC 단말(100)은 단말의 가격 경쟁력을 위해 한 개의 안테나로 넓은 셀 영역을 커버 할 수 있는 단말인 것으로 한다. 또한, MTC 단말(100)은 반이중 주파수 분할(half duplexing FDD) 기능을 지원할 수 있으며, 따라서 반이중 주파수 분할 기능을 통해 상향링크 및 하향링크의 RF 소자를 공유하고, 상향링크 전송시 램핑(ramping) 업(up)/다운(down) 및 라운드 트립 지연(round trip delay)에 의한 프레임 제어가 가능한 단말인 것으로 한다.
또한, MTC 단말(100)은 나아가 시분할(Time Division Duplex, TDD) 기능을 지원할 수 있다. 이 경우, MTC 단말(100)은 하향링크의 중심 주파수에 MTC 단말(100)의 상향링크 데이터를 실어 기지국으로 전송할 수 있다.
일 예로서, 매크로 셀 기지국(10)이 셀 경계에 위치한 UE#1을 위해 ABS를 포함하는 서브 프레임을 하향링크로 전송한 경우, UE#1에서 서브 프레임을 수신한 시점에 단말의 하향링크 수신단 내 RF 소자는 하향링크 주파수 동기 및 심볼 동기가 이미 이루어져 있는 상태이다. 따라서, UE#1은 TDD와 마찬가지로 상향링크의 임의 접근 채널(Random Access Channel, RACH)을 통해 타이밍 제어된 시점에 하향링크의 반송파 주파수를 이용하여 상향링크에 상향링크 데이터를 실어 전송하는 것이 가능하게 된다.
이 경우, MTC 단말(100)은 ABS 프레임 내에서 셀 레퍼런스 심볼이 할당된 서브 캐리어나 초기 동기 심볼이 할당된 영역을 제외한 영역에 MTC의 상향링크 데이터를 할당할 수 있다.
여기서, MTC 단말(100)은 하향링크의 대역폭 전체가 아닌 중심 주파수의 1.4M 대역폭을 할당하여 전송하기 때문에 MTC 단말(100)의 상향링크 데이터 전송시 해당 셀 내에서 MTC 단말(100)을 제외한 LTE 단말 간의 간섭을 최소화하여 데이터 전송율을 높이는 효과를 가질 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 기지국에 의해 전송되는 하향링크의 ABS 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 매크로 셀 기지국에서 전송하는 ABS 하향링크 프레임에는 CRS, SSS, PSS, PBCH와 같은 물리채널이 전송된다. 여기서, SSS, PSS, PBCH는 1.4M 대역폭(BW)의 중심주파수를 이용하여 전송될 수 있다.
이때, 셀과 셀간의 백홀(backhaul)을 위한 동기는 ABS 프레임 외에도 하향링크 전체 프레임을 다 사용하여 주파수 오프셋(frequency offset) 및 심볼 동기 시간 추적(symbol sync time tracking)을 수행할 수도 있다.
한편, MTC 단말은 하향링크에서 도 4a와 같은 ABS 프레임을 수신하면, 하향링크의 반송파 주파수를 이용하여 ABS 프레임에 MTC 데이터를 할당할 수 있으며, MTC 데이터가 할당된 프레임을 상향링크에 전송할 수 있다.
이때, 도 4a에 도시한 하향링크의 ABS 프레임 중 MTC 데이터를 할당할 수 있는 영역은 도 4b와 같다.
도 4b를 참조하면, ABS 프레임 구조에서 SSS 및 PSS 심볼은 5ms 단위로 전송되며, PBCH는 10ms 단위로 전송된다. 이때, ABS 프레임은 SSS, PSS, PBCH의 전송 여부와 상관없이 할당될 수 있으며, 기지국과 LTE 단말 및 MTC 단말 등은 SSS, PSS, PBCH가 전송되는 서브프레임에 대한 정보를 하향링크 동기를 통해서 획득할 수 있다.
따라서, 상향링크에 MTC 데이터를 전송하는 시점에 해당 ABS 서브프레임이 SSS, PSS, PBCH 심볼이 전송되지 않는 ABS 프레임인 경우, MEC 단말은 CRS를 전송하는 심볼 내 sub-carrier를 제외한 1.4M 대역폭 내의 전 영역에 MTC 데이터를 실어 전송할 수 있다.
이 경우, MTC 단말은 도 5에서와 같이, 상향링크의 RACH를 통해 타이밍 제어된 시점에 하향링크의 중심 주파수를 이용하여 도면부호 511과 같이 MTC 데이터를 실어 상향링크로 데이터를 전송할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 MTC 데이터 전송 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 'A' 과정은 MTC 단말의 초기 동기 과정을 나타낸 것으로, MTC 단말은 하향링크를 통해 기지국으로부터 PSS, SSS, PBCH와 같은 동기 신호를 수신할 수 있다(S110), S120). 이때, MTC 단말은 기지국의 초기 동기 과정을 통해 기지국의 셀(cell) ID 및 심볼, 무선 프레임(Radio frame) 및 주파수에 대한 동기를 이룰 수 있다. 이때, MTC 단말은 'S120' 과정에서 PBCH를 수신한 후, 해당 단말이 속하는 셀 내의 기지국과 SFN 동기를 이룰 수 있다.
또한, MTC 단말은 기지국의 하향링크를 통해 제어신호 및 데이터 신호를 수신할 수 있다(S130, S140). 이때, 기지국은 셀 경계에 이르는 ICIC를 제어하기 위해 MTC 단말로 전송되는 하향링크의 데이터 서브프레임에 ABS 프레임을 포함하여 전송할 수 있으며, MTC 단말은 기지국으로부터 수신한 데이터를 통해 ABS를 전송하는 SFN에 대한 정보를 확인할 수 있다(S150).
'S150' 과정에서, MTC 단말은 ABS를 전송하는 SFN에 대한 정보가 확인되면, MTC 단말은 기지국에 접속하기 위해 상향링크 주파수로 RACH 신호를 전송하고(S160), 그에 대한 응답을 하향링크로 수신한다(S170). 이때, MTC 단말은 하향링크로 전송되는 자원에 대한 스케줄링 정보를 확인한다(S180).
이후, MTC 단말은 SSS, PSS, PBCH 심볼이 전송되지 않는 ABS 프레임에 하향링크의 중심주파수를 이용하여 MTC 데이터를 할당하고, MTC 데이터를 할당한 서브프레임을 상향링크를 통해 기지국으로 전송하도록 한다(S200).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 30, 매크로 셀 기지국
20: 소형셀 기지국
100: MTC 단말

Claims (1)

  1. 주변의 매크로 셀 또는 소형 셀에 위치한 기지국과 셀 간 백홀(backhaul)을 통해 동기화되고, 데이터 신호의 서브프레임에 ABS(Almost Blank Subframe)를 할당하여 하향링크로 전송하는 기지국;
    하향링크를 통해 상기 기지국으로부터의 제어 신호 및 데이터 신호를 수신하는 사용자 단말을 포함하며,
    상기 사용자 단말은, 상기 데이터 신호의 서브프레임에 할당된 ABS에 포함된 물리 채널의 동기 정보를 확인하고, 상기 물리 채널 심볼이 할당되지 않은 ABS 서브 프레임의 영역에 MTC(Machine Type Communication) 데이터를 할당하여 하향링크의 반송파 주파수를 통해 상향링크로 전송하는 것을 특징으로 하는 MTC 데이터 전송 시스템.
KR1020150047190A 2015-04-03 2015-04-03 Mtc 데이터 전송 시스템 및 방법 Withdrawn KR20160118694A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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