KR20180136774A

KR20180136774A - 차세대 통신 시스템에서 ul 그랜트를 할당하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180136774A
Application number: KR1020170075948A
Authority: KR
Inventors: 유현일; 노지환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2018-12-26

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 발명은 차세대 통신 시스템에서 UL 그랜트를 할당하는 방법과 장치를 개시한다.

Description

차세대 통신 시스템에서 UL 그랜트를 할당하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING UL GRANT IN NEXT GENERATION COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 차세대 통신 시스템에서 단말이 MSG 3 전송을 위한 UL 그랜트를 할당하는 방법과 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) 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), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 최근 통신 시스템의 발전에 따라 차세대 통신 시스템에서의 랜덤 액세스(random access) 절차에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이에 따라, 랜덤 액세스 절차에서 빔포밍 기반의 MSG3 전송이 효율적으로 이루어지기 위한 방안에 대한 요구가 날로 증대되는 실정이다.

본 발명의 목적은, 단말이 빔포밍 기반으로 MSG3를 전송하도록 UL 그랜트를 할당함으로써, 랜덤 액세스 절차를 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 6GHz 이상의 대역을 이용하는 차세대 통신 시스템에서 다양한 PTRS/DMRS 패턴을 포함한 MSG3 전송이 가능하게 된다.

도 1은 LTE에서의 랜덤 액세스 절차를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라, 다수의 UL 지연 비트에 따른 MSG3 전송 서브프레임을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 MSG3에 PTRS의 존재여부를 알려주는 정보의 구현 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 MSG2의 UL PTRS 지시자에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 UL PTRS 지시자에 따른 기지국의 동작을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 MSG3의 UL DMRS 패턴을 알려주는 정보의 구현 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 DMRS 패턴을 나타내는 지시자에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 system information 또는 MIB의 UL PTRS 지시자에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 system information 또는 MIB의 UL PTRS 지시자에 따른 기지국의 동작을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 carrier frequency 에 따라 UL PTRS를 지원 또는 미지원하며, 이에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 carrier frequency 에 따라 UL PTRS를 지원 또는 미지원하며, 이에 따른 기지국의 동작을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 high speed flag 에 따라 UL PTRS를 지원 또는 미지원하며, 이에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 high speed flag 에 따라 UL PTRS를 지원 또는 미지원하며, 이에 따른 기지국의 동작을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 system information 또는 MIB에 포함된 DMRS 패턴을 나타내는 지시자에 따른 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 high speed flag 에 따라 MSG3에 DMRS 패턴을 할당하는 단말의 동작을 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구조를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구조를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 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.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

단말이 기지국에게 접속하기 위해서는 access가 이루어져야 한다. 도 1은 LTE에서의 Random Access(RA) procedure를 보여주는 도면이다. 초기 접속시는 기지국은 어느 단말이 접속하는지 알 수 없기 때문에, 전원을 켜거나 또는 핸드오버를 통해 네트워크에 접속을 시도하는 단말은 먼저 하향링크 동기 신호(Synchronization signal)을 통해 하향링크 동기를 획득한다. 그리고 하향링크 방송 신호(BCH(Broadcast channel)/SIB(System Information Block)등)에 전송되는 RACH(Random access channel) configuration을 획득하고, 이를 기반으로 임의의 RA 시퀀스를 선택하여 기지국에 전송한다(MSG1). 기지국은 각 단말로부터 RACH를 검출하고, 상향링크 전송을 위한 자원 할당 정보를 전달한다(MSG2). 단말은 PRACH preamble을 전송하고 일정 시간 동안 기지국의 응답이 없으면 전송에 실패했다고 판단하고 재전송을 하게 된다. 단말은 상향링크 데이터(MSG3)에 단말의 고유 ID와 RRC connection을 위한 메세지를 전송하고, 이를 검출한 기지국은 하향링크 데이터에 RRC setup 정보를 내려주며 contention resolution을 수행한다. 핸드오버와 같은 비경쟁(Non-contention)기반 random access 시에는 상기 과정 중, MSG1과 MSG2과정만이 수행된다. 상기 random access 과정에서 MSG1 과 MSG3가 단말의 connected mode 진입 전 상향링크 전송 구간이다.

한편 NR(New Radio, 5G)에서는 6GHz 이상의 초고주파 대역을 사용하는 것을 고려하고 있고, Dynamic TDD/Low latency를 위한 다양한 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 지원하고 있다. 6GHz이상의 초고주파수에서는, 위상잡음(Phase noise)에 따른 간섭이 심각하게 발생할 수 있다. 상기 위상 잡음은 공통 위상 에러(common phase error, CPE), 및 반송파간 간섭(inter-carrier interference, ICI)을 발생시킬 수 있다. CPE의 영향으로 성상도 상 각 심볼의 위상이 회전되고, ICI 로 인해 성상도가 왜곡이 된다. 이러한 위상 잡음의 영향을 최소화히기 위해 NR에서는 PT-RS(Phase Tracking Reference Signal)를 이용하고, PT-RS는 UE-specific하게 할당된다. 즉 PT-RS의 지원 및 패턴은 RRC의 signaling 또는 DCI(Downlink Control Information)에 의해 configuration된다. UE-specific 한 configuration은 CONNECTED mode 상태인 단말에게 기지국이 전송할 수 있다.

또한 채널을 추정하기 위한 DMRS도 UE-specific하게 할당되며, DMRS의 할당에 관한 정보는 DCI를 통해 단말에게 전달된다.

하지만, 도 1에 나타난 RA procedure는 단말의 CONNECTED mode가 아닌 Idle mode에서 진행된다. 따라서 단말은 기지국으로부터 UE-specific한 DMRS/PTRS pattern을 할당 받을 수 없다. 따라서, MSG3를 기지국이 올바르게 decoding하기 위해, PTRS 및 DMRS pattern을 할당해 줄 수 있는 장치가 마련되어야 한다.

다음은 LTE에서 MSG2에 포함된 MSG3를 위한 UL grant를 나타낸다.

- Hopping flag : PUSCH frequency hopping 여부를 알려주는 정보

- Fixed size resource block assignment : PUSCH 자원 정보

- Truncated modulation and coding scheme : PUSCH 전송을 위한 modulation 및 coding 정보

- TPC command for scheduled PUSCH : PUSCH 전송을 위한 power setting 정보

- UL delay : 1이면, UL PUSCH 전송은 다음 가능한 UL subframe으로 연기

- CSI request : non-contention based RA에서만 사용. Aperiodic CQI/PMI/RI reporting 정보가 MSG3에 포함이 되는지 알려주는 정보.

단말이 MSG3에서 다양한 DMRS / PTRS pattern 전송하기 위한 첫 번째 방법은, 해당 정보들을 상기 기술한 MSG2의 contents에 포함하는 방법이다. 또한 빔을 고려하여 PUSCH의 전송 flexibility를 높이기 위해, UL delay를 다수의 비트로 할당할 수 있다. MSG2 에는 다음의 도 2와 같이 A bits의 UL delay가 포함된다.

도 2는 MSG2에 포함된 UL delay에 따른 MSG3의 전송 subframe을 알려주는 일 실시예를 보여주는 도면이다. 도 2의 (a)는 LTE에서와 같이 UL delay가 1 bit일 때의 MSG3을 전송하는 subframe을 보여주는 도면이다. (a)에서, UL delay값이 '1'이면, 단말은 RAR을 수신한 후, 6 subframe 후에 전송가능한 subframe에서 MSG3를 전송한다. (b)는 빔 운용을 고려하여 UL delay에 다수의 bit을 할당함으로써, (a) 보다 MSG3의 flexibility를 제공하는 실시 예를 보여주는 도면이다.

또한 RAR(MSG2) 에 UL PTRS의 존재여부를 알려주는 방법으로는 MSG2의 여러 parameter들의 조합으로 알려주는 묵시적(implicit) 방법과 명시적(explicitly)으로 1 bit을 할당하는 방법을 고려할 수 있다.

먼저 implicit한 방법으로는, MSG3의 Resource block size, Truncated modulation and coding scheme의 조합으로 PTRS 패턴을 생성하여 할당할 수 있다. Resource block size는 PTRS의 time domain density(every symbol, every other symbol, etc)을, Truncated modulation and coding scheme은 frequency density 및 pattern을 나타낼 수 있다.

다음은, UL PTRS의 존재를 1 bit indicator를 통해 알려주는 방법이다. 도 3에 도시된 실시 예에서, PTRS가 존재할 때, 상기 Resource block size/Truncated modulation and coding scheme을 통해 time/frequency PTRS pattern을 결정하고 할당할 수 있다.

CONNECTED mode에서는, PTRS의 지원 여부를 RRC message로 할당할 수 있지만, RA procedure에서는 도 4와 같이 MSG2의 contents에 PTRS 지원 여부를 알려주는 signalling을 추가할 수 있다. 이를 통해서 단말은 PTRS의 지원 여부를 판단하고, MSG3의 Fixed size resource block assignment/Truncated modulation and coding scheme에 따라 UL PTRS의 time/frequency density를 할당할 수 있다.

도 5는 MSG2에 기지국이 UL PTRS의 할당 정보를 전송했는지의 여부에 따라 단말이 전송한 MSG3를 수신하였을 때, PTRS를 이용한 phase noise 추정/보상에 대한 기지국의 동작을 나타내는 도면이다.

또한 MSG2는 UL DMRS의 pattern을 나타내는 signalling을 다음과 같이 포함할 수 있다. 도 6에 나타난 바와 같이, UL DMRS의 pattern을 알려주는 signalling을 포함하고, 이 값에 따라 UL DMRS를 할당할 수 있다. 도 7은 도 6에 나타난 DMRS pattern을 알려주는 signalling에 따라 MSG3에 DMRS allocation을 수행하는 것을 보여주는 도면이다.

단말이 MSG3에서 다양한 DMRS / PTRS pattern 전송하기 위한 두 번째 방법은, 첫 번째 방법에서 기술한 해당 정보들을 SI(System Information) 또는 MIB(Master Information Block)에서 전송하는 방법이다. 도 8은 system information 또는 MIB에 포함된 UL PTRS indicator에 따른 단말의 동작을 보여주는 도면이다. 상기 UL PTRS indicator의 값에 따라 MSG3에 UL PTRS를 지원/미지원할 수 있다.

도 9는 system information or MIB에 포함된 UL PTRS indicator에 따른 기지국의 동작을 보여주는 도면이다. 기지국은 UL PTRS indicator값에 따라 지원/미지원 여부를 판단할 수 있고, 지원되는 경우, MSG3를 수신하였을 때, PTRS를 통한 phase noise를 추정 및 보상할 수 있다.

또한 상기 UL PTRS indication은 implicit한 방법으로 단말에게 전달할 수 있다. Phase noise는 carrier frequency가 높은 경우, 심각한 영향을 줄 수 있으므로, 현재 system이 지원하는 carrier frequency에 따라 PTRS를 지원/미지원할 수 있다. 즉, carrier frequency가 일정 X GHz(e.g. X>6) 이상인 경우, UL PTRS가 할당된다고 기지국과 단말은 약속할 수 있다. 도 10과 11은 이와 같이 운용중인 carrier frequency에 따른 UL PTRS의 지원 여부를 결정하고, 이에 따른 단말과 기지국의 동작을 각각 보여주는 도면이다.

또한, PTRS는 Doppler estimation을 위해서 사용될 수 있으므로, high speed지원 여부에 따라 UL PTRS를 지원 / 미지원할 수 있다. High speed를 알려주는 parameter로는 high speed를 위한 RACH Preamble format, high speed flag등이 사용될 수 있다. 도 12 및 도 13은 본 실시 예에 따라 high speed flag가 할당됨에 따라 UL PTRS의 지원 여부를 결정하고, 이에 따른 단말과 기지국의 동작을 각각 도시하는 도면이다.

도 14는 system information 또는 MIB에 포함된 DMRS pattern(B bits) 에 따른 단말의 DMRS pattern을 할당하는 동작을 보여주는 도면이다.

Signaling 감소를 위해서, MSG3의 DMRS pattern은 high speed를 위한 DMRS와 default DMRS가 할당이 될 수 있다. 여기서, high speed 를 위한 DMRS는, slot내에 default DMRS pattern(DMRS pattern 1)에 비해 Time domain density가 더 많은 DMRS pattern(DMRS pattern 2)를 의미한다. 도 15는 high speed 를 나타내는 flag에 따라 MSG3의 DMRS를 할당하는 단말의 동작을 보여주는 도면이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 도면이다.

도 16를 참고하면, 단말은 송수신부, 단말 제어부, 저장부를 포함할 수 있다. 본 발명에서 단말 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부는 예를 들어, 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 수신할 수 있다.

단말 제어부는 본 발명에서 제안하는 실시 예에 따른 단말의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 앞서 기술한 도면과 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 단말 제어부는 기지국으로부터의 제어 신호에 따라 동작하며 송수신부를 제어하여 단말 및/또는 기지국과 메시지 또는 신호를 주고 받을 수 있다.

저장부는 송수신부를 통해 송수신되는 정보 및 단말 제어부를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

도 17을 참고하면, 기지국은 송수신부, 기지국 제어부, 저장부를 포함할 수 있다. 본 발명에서 기지국 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.

기지국 제어부는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 제어부는 단말이 상향링크 신호를 전송할 수 있도록 송수신부를 통해 단말에 UL 그랜트를 할당할 수 있으며, UL 그랜트를 통해 단말에게 PTRS를 할당할 수도 있다.

저장부는 송수신부를 통해 송수신되는 정보 및 기지국 제어부를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

이상에서 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.