KR20160023666A

KR20160023666A - 전 이중 무선 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기 간섭 측정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160023666A
Application number: KR1020157033933A
Authority: KR
Inventors: 김진민; 노광석; 최국헌; 정재훈; 김기태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: CN105340201B; EP3016305A1; CN105340201A; EP3016305A4; EP3016305B1; US9713143B2; KR102174637B1; JP6518657B2; WO2014208953A1; US20160143013A1; JP2016529763A

Abstract

본 발명은 FDR 시스템에서 순환 천이가 적용된 참조 신호를 이용하여 자기 간섭을 측정하는 방법들 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다. 본 발명의 일 실시예로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국이 자기간섭채널을 추정하는 방법은, 단말에 할당한 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 전송하는 단계와 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 하향링크(DL) 자기채널 참조신호(SI-RS)를 전송하는 단계와 DL SI-RS 를 수신하는 단계와 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) SI-RS 를 수신하는 단계와 DL SI-RS 및 UL SI-RS 를 이용하여 SI 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전 이중 무선 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기 간섭 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING SELF-INTERFERENCE IN WIRELESS ACCESS SYSTEM SUPPORTING FULL-DUPLEX RADIO COMMUNICATION}

본 발명은 무선 접속 시스템 중 하나로 전 이중 무선(FDR: Full Duplex Radio) 시스템에서 순환 천이가 적용된 참조 신호를 이용하여 자기 간섭을 측정하는 방법들 및 이를 지원하는 장치들에 관한 것이다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

즉, 기존의 무선 접속 시스템들에서 기지국 또는 단말은 신호를 전송하기 위한 무선 자원을 주파수로 나누는 주파수 분할 이중(FDD: Frequency Division Duplex) 방식 또는 시간으로 나누는 시 분할 이중(TDD: Time Division Duplex) 방식의 반 이중 무선(HDR: Half Duplex Radio) 방식을 이용하여 통신을 수행한다.

그러나, 이러한 반 이중 무선(HDR) 통신 방식에서 단말 및/또는 기지국은 동일한 주파수/시간 자원 내에서 수신과 송신을 동시에 하지 못한다. 따라서, 자원을 효율적으로 이용하기 위한 전 이중 무선(FDR) 통신 방식의 도입이 제안되어 왔다. FDR 통신 방식은 기지국 및/또는 단말이 동일한 주파수/시간 자원 영역에서 서로 다른 신호의 송신과 수신을 동시에 수행하는 것을 말한다.

다만, FDR 방식의 통신 환경에서는 기지국 및/또는 단말이 동일한 자원 영역을 통해 데이터 송수신을 동시에 수행하므로 자신이 송신한 신호가 자신의 수신 안테나를 통해 수신되는 자기 간섭(self-interference)이 발생한다. 또한, FDR 영역이 HDR 영역과 함께 구성되는 경우 상호 간섭을 일으킬 수 있다.

따라서, FDR 방식을 지원하는 통신 환경에서 자기 간섭을 줄이기 위해 자기 간섭 채널을 측정하는 방법들이 필요하다.

본 발명의 목적은 효율적인 통신을 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 FDR 시스템에서 자기 간섭을 제거하기 위해 무선 채널을 추정하는 방법들을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널 추정을 위해 FDR 시스템에서 새로이 사용되는 참조 신호를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 방법들을 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명은 FDR 시스템에서 순환 천이가 적용된 참조 신호를 이용하여 자기 간섭을 측정하는 방법들 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다.

본 발명의 일 양태로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국이 자기간섭채널을 추정하는 방법은, 단말에 할당한 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 전송하는 단계와 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 하향링크(DL) 자기채널 참조신호(SI-RS)를 전송하는 단계와 DL SI-RS 를 수신하는 단계와 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) SI-RS 를 수신하는 단계와 DL SI-RS 및 UL SI-RS 를 이용하여 SI 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 기지국은 송신기, 수신기 및 이러한 송신기 및 수신기와 연동하여 SI 채널을 추정하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 송신기를 제어하여 단말에 할당한 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 전송하고, 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 하향링크(DL) 자기채널 참조신호(SI-RS)를 전송하고, 수신기를 제어하여 DL SI-RS 를 수신하고, 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) SI-RS 를 수신하며, DL SI-RS 및 UL SI-RS 를 이용하여 SI 채널을 추정하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말이 자기간섭채널을 추정하는 방법은, 단말에 할당된 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 수신하는 단계와 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) 자기간섭 참조신호(SI-RS)를 전송하는 단계와 UL SI-RS 를 수신하는 단계와 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 하향링크(DL) SI-RS 를 수신하는 단계와 DL SI-RS 및 UL SI-RS 를 이용하여 SI 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기간섭채널을 추정하도록 구성된 단말은, 송신기 및 수신기와 이러한 송신기 및 수신기와 연동하여 자기간섭채널을 추정하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 송신기 및 수신기를 제어하여 단말에 할당된 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 수신하고, 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) 자기간섭 참조신호(SI-RS)를 전송하고, UL SI-RS 를 수신하고, 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 하향링크(DL) SI-RS 를 수신하고, DL SI-RS 및 UL SI-RS 를 이용하여 SI 채널을 추정하도록 구성될 수 있다.

상기 본 발명의 양태들에서 제 2 순환천이변수는 시스템 상에서 고정된 값이고, 제 1 순환천이변수는 단말에 따라 변경되는 값일 수 있다.

이때, DL SI-RS 및 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 동일한 자원영역을 통해 전송될 수 있다.

또는, DL SI-RS 및 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 서로 다른 자원영역을 통해 전송될 수 있다.

또한, SI 채널의 추정은 전체 순환천이변수의 개수, 제 1 순환천이변수 및 제 2 순환천이변수 중 하나 이상을 고려하여 수행될 수 있다.

상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, FDR 을 지원하는 무선 접속 시스템에서 효율적인 통신을 수행할 수 있다.

둘째, FDR 시스템에서 가장 큰 문제점인 자기 간섭을 제거할 수 있다.

셋째, 본원 발명과 같이 서브프레임에 SI-RS 를 배치함으로써 자원 낭비를 제한할 수 있으며, SI 채널을 효율적으로 추정할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고, 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한, 첨부된 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다.
도 1 은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3 은 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4 는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5 는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6 은 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 7 은 FDR 을 지원하는 무선 접속 시스템의 일례를 나타내는 배치도이다.
도 8 은 FDR 시스템에서 나타나는 자기간섭의 개념도를 나타내는 도면이다.
도 9 는 간섭신호의 파워가 선호신호보다 큰 파워를 가질 때의 양자화 오류로 인한 신호 왜곡을 나타내는 도면이다.
도 10 은 간섭신호의 파워가 선호 신호보다 작은 파워를 가질 때의 신호 복원 상태를 나타내는 도면이다.
도 11 은 자기 간섭을 제거하기 위한 기법들이 적용되는 송신단 및 수신단의 블록도 중 하나를 나타낸다.
도 12 는 안테나간 거리를 이용한 안테나 IC 기법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13 은 위상 변환기를 이용한 안테나 IC 기법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14 는 안테나 간섭 제거 방법을 이용하는 경우 신호의 대역폭과 중심주파수에 따른 간섭제거 성능을 나타낸다.
도 15 는 다양한 간섭제거 방식들이 동시에 적용된 시스템을 나타낸다.
도 16 은 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 를 구성하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 17 은 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 를 구성하는 방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.
도 18 은 기지국에서 SI 채널을 추정하기 위한 참조 신호 송신 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 19 는 단말에서 SI 채널을 추정하기 위한 참조 신호 송신 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 20 은 기지국 및 단말에서 각각 SI 채널을 추정하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 21 은 M=9 일 경우에 SI 채널 추정 및 8 명의 단말들에게 할당된 n _k 값을 이용하여 분할된 시간영역채널의 채널 응답의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22 는 n _k =1 이 할당된 단말에 대한 채널응답을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 23 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 22 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.

이하에서 상세히 설명하는 본 발명은 무선 접속 시스템 중 하나로 전 이중 무선(FDR: Full Duplex Radio) 시스템에서 FDR 영역의 구조를 정의한다. 또한, 구성한 FDR 영역에 대한 할당 정보를 전송하는 방법 및 장치들을 제공한다.

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.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 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 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예들에서 자기 간섭 신호는 간섭 신호와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 특히, 다른 설명이 없는 한 간섭 신호는 자기 간섭 신호로서, 특정 단말 또는 기지국의 송신 안테나에서 송신된 신호가 자신의 수신 안테나로 수신되는 신호를 의미한다.

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 적용될 수 있다.

CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 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. OFDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-21, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.

UTRA 는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA 를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.

1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

1.1 시스템 일반

도 1 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.

한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16 과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI 는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 UCI 는 일반적으로 PUCCH 를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH 를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH 를 통해 UCI 를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f= 307200·T _s= 10 ms 의 길이를 가지고, T _slot= 15360·T_s= 0.5 ms 의 균등한 길이를 가지며 0 부터 19 의 인덱스가 부여된 20 개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2 개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1 에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10 개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 전송시간구간(TTI: Transmission Time Interval)이라 한다. 여기서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE 는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10 개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f= 307200·T _s= 10 ms 의 길이를 가지며, 153600·T _s= 5 ms 길이를 가지는 2 개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720·T _s= 1 ms 의 길이를 가지는 5 개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2_i 와 2_i+1 에 해당하는 각 T _slot= 15360·T _s= 0.5 ms 의 길이를 가지는 2 개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3 가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS 는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS 는 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.

다음 표 1 는 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS 의 길이)을 나타낸다.

도 3 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3 을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12 개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL 은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4 를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH 이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH 이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH 와 PUSCH 을 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH 에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB 들은 2 개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH 에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5 를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0 부터 최대 3 개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH 이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE 에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH 는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH 는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

2. 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 환경

2.1 CA 일반

3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; Rel-8 또는 Rel-9) 시스템(이하, LTE 시스템)은 단일 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 여러 대역으로 분할하여 사용하는 다중 반송파 변조(MCM: Multi-Carrier Modulation) 방식을 사용한다. 그러나, 3GPP LTE-Advanced 시스템(e.g., Rel-10 또는 Rel-11; 이하, LTE-A 시스템) 에서는 LTE 시스템보다 광대역의 시스템 대역폭을 지원하기 위해서 하나 이상의 컴포넌트 캐리어를 결합하여 사용하는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation)과 같은 방법을 사용할 수 있다. 캐리어 병합은 반송파 집성, 반송파 정합, 멀티 컴포넌트 캐리어 환경(Multi-CC) 또는 멀티캐리어 환경이라는 말로 대체될 수 있다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 병합이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 병합이라고 한다.

이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다. LTE-A 시스템에서는 두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1 개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다.

예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz 보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

또한, 위와 같은 캐리어 병합은 인트라-밴드 CA(Intra-band CA) 및 인터-밴드 CA(Inter-band CA)로 구분될 수 있다. 인트라-밴드 캐리어 병합이란, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC 들이 주파수상에서 인접하거나 근접하여 위치하는 것을 의미한다. 다시 말해, DL CC 및/또는 UL CC 들의 캐리어 주파수가 동일한 밴드 내에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 반면, 주파수 영역에서 멀리 떨어져 있는 환경을 인터-밴드 CA(Inter-Band CA)라고 부를 수 있다. 다시 말해, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC 들의 캐리어 주파수가 서로 다른 밴드들에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 이와 같은 경우, 단말은 캐리어 병합 환경에서의 통신을 수행하기 위해서 복수의 RF(radio frequency)단을 사용할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다.

예를 들어, 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1 개의 DL CC 와 1 개의 UL CC 를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2 개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC 를 가지며 UL CC 의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는, 그 반대로 DL CC 와 UL CC 가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC 의 수보다 UL CC 가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다.

또한, 캐리어 병합(CA)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 지리적 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다. 이하, 상술한 인트라-밴드 캐리어 병합을 인트라-밴드 다중 셀이라고 지칭하며, 인터-밴드 캐리어 병합을 인터-밴드 다중 셀이라고 지칭한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P 셀과 S 셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P 셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P 셀과 하나 이상의 S 셀이 포함된다.

서빙 셀(P 셀과 S 셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId 는 셀의 물리 계층 식별자로 0 부터 503 까지의 정수값을 가진다. SCellIndex 는 S 셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1 부터 7 까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex 는 서빙 셀(P 셀 또는 S 셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0 부터 7 까지의 정수값을 가진다. 0 값은 P 셀에 적용되며, SCellIndex 는 S 셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex 에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P 셀이 된다.

P 셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P 셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P 셀에서만 PUCCH 를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P 셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P 셀만을 변경할 수도 있다.

S 셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P 셀은 하나만 할당되며, S 셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S 셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P 셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S 셀에는 PUCCH 가 존재하지 않는다.

E-UTRAN 은 S 셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S 셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN 은 관련된 S 셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN 은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P 셀에 부가하여 하나 이상의 S 셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P 셀 및 S 셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P 셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S 셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

2.2 크로스 캐리어 스케줄링(Cross Carrier Scheduling)

캐리어 병합 시스템에서는 캐리어(또는 반송파) 또는 서빙 셀(Serving Cell)에 대한 스케줄링 관점에서 자가 스케줄링(Self-Scheduling) 방법 및 크로스 캐리어 스케줄링(Cross Carrier Scheduling) 방법의 두 가지가 있다. 크로스 캐리어 스케줄링은 크로스 컴포넌트 캐리어 스케줄링(Cross Component Carrier Scheduling) 또는 크로스 셀 스케줄링(Cross Cell Scheduling)으로 일컬을 수 있다.

자가 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH 가 동일한 DL CC 로 전송되거나, DL CC 에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH 가 UL Grant 를 수신한 DL CC 와 링크되어 있는 UL CC 를 통해 전송되는 것을 의미한다.

크로스 캐리어 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH 가 각각 다른 DL CC 로 전송되거나, DL CC 에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH 가 UL 그랜트를 수신한 DL CC 와 링크되어 있는 UL CC 가 아닌 다른 UL CC 를 통해 전송되는 것을 의미한다.

크로스 캐리어 스케줄링 여부는 단말 특정(UE-specific)하게 활성화 또는 비활성화될 수 있으며, 상위계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링)을 통해서 반정적(semi-static)으로 각 단말 별로 알려질 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우, PDCCH 에 해당 PDCCH 가 지시하는 PDSCH/PUSCH 가 어느 DL/UL CC 를 통해서 전송되는지를 알려주는 캐리어 지시자 필드(CIF: Carrier Indicator Field)가 필요하다. 예를 들어, PDCCH 는 PDSCH 자원 또는 PUSCH 자원을 CIF 를 이용하여 다수의 컴포넌트 캐리어들 중 하나에 할당할 수 있다. 즉, DL CC 상에서의 PDCCH 가 다중 집성된 DL/UL CC 중 하나에 PDSCH 또는 PUSCH 자원을 할당하는 경우 CIF 가 설정된다. 이 경우, LTE Release-8 의 DCI 포맷은 CIF 에 따라 확장될 수 있다. 이때 설정된 CIF 는 3bit 필드로 고정되거나, 설정된 CIF 의 위치는 DCI 포맷 크기와 무관하게 고정될 수 있다. 또한, LTE Release-8 의 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)를 재사용할 수도 있다.

반면, DL CC 상에서의 PDCCH 가 동일한 DL CC 상에서의 PDSCH 자원을 할당하거나 단일 링크된 UL CC 상에서의 PUSCH 자원을 할당하는 경우에는 CIF 가 설정되지 않는다. 이 경우, LTE Release-8 과 동일한 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)와 DCI 포맷이 사용될 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 가능할 때, 단말은 CC 별 전송 모드 및/또는 대역폭에 따라 모니터링 CC 의 제어영역에서 복수의 DCI 에 대한 PDCCH 를 모니터링하는 것이 필요하다. 따라서, 이를 지원할 수 있는 검색 공간의 구성과 PDCCH 모니터링이 필요하다.

캐리어 병합 시스템에서, 단말 DL CC 집합은 단말이 PDSCH 를 수신하도록 스케줄링된 DL CC 의 집합을 나타내고, 단말 UL CC 집합은 단말이 PUSCH 를 전송하도록 스케줄링된 UL CC 의 집합을 나타낸다. 또한, PDCCH 모니터링 집합(monitoring set)은 PDCCH 모니터링을 수행하는 적어도 하나의 DL CC 의 집합을 나타낸다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합과 같거나, 단말 DL CC 집합의 부집합(subset)일 수 있다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합내의 DL CC 들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합에 상관없이 별개로 정의될 수 있다. PDCCH 모니터링 집합에 포함되는 DL CC 는 링크된 UL CC 에 대한 자기-스케줄링(self-scheduling)은 항상 가능하도록 설정될 수 있다. 이러한, 단말 DL CC 집합, 단말 UL CC 집합 및 PDCCH 모니터링 집합은 단말 특정(UE-specific), 단말 그룹 특정(UE group-specific) 또는 셀 특정(Cell-specific)하게 설정될 수 있다.

크로스 캐리어 스케줄링이 비활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 항상 단말 DL CC 집합과 동일하다는 것을 의미하며, 이러한 경우에는 PDCCH 모니터링 집합에 대한 별도의 시그널링과 같은 지시가 필요하지 않다. 그러나, 크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 단말 DL CC 집합 내에서 정의되는 것이 바람직하다. 즉, 단말에 대하여 PDSCH 또는 PUSCH 를 스케줄링하기 위하여 기지국은 PDCCH 모니터링 집합만을 통해 PDCCH 를 전송한다.

도 6 은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.

도 6 을 참조하면, LTE-A 단말을 위한 DL 서브프레임은 3 개의 하향링크 컴포넌트 캐리어(DL CC)가 결합되어 있으며, DL CC 'A'는 PDCCH 모니터링 DL CC 로 설정된 경우를 나타낸다. CIF 가 사용되지 않는 경우, 각 DL CC 는 CIF 없이 자신의 PDSCH 를 스케줄링하는 PDCCH 를 전송할 수 있다. 반면, CIF 가 상위 계층 시그널링을 통해 사용되는 경우, 단 하나의 DL CC 'A'만이 CIF 를 이용하여 자신의 PDSCH 또는 다른 CC 의 PDSCH 를 스케줄링하는 PDCCH 를 전송할 수 있다. 이때, PDCCH 모니터링 DL CC 로 설정되지 않은 DL CC 'B' 와 'C'는 PDCCH 를 전송하지 않는다.

3. FDR 시스템

FDR 시스템은 상술한 LTE/LTE-A 시스템에 적용이 가능하다. 즉, LTE/LTE-A 시스템에서 정의하는 프레임 구조, 제어 신호 송수신 방법, 캐리어 결합 방식의 지원이 모두 FDR 시스템에서도 적용될 수 있다. 이하에서는 FDR 시스템에서 발생하는 특유의 간섭 제거 방법에 대해서 자세히 설명한다.

3.1 FDR 시스템에서 간섭 제거

FDR 은 하나의 단말에서 같은 자원(즉, 동일 시간 및 동일 주파수)을 이용하여 데이터 송수신을 동시에 지원하는 시스템을 의미한다. FDR 은 새로운 형태의 무선 접속 시스템일 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예들에서는 FDR 시스템은 도 1 내지 도 6 에서 설명한 LTE/LTE-A 시스템을 기반으로 동작하는 것으로 가정한다.

도 7 은 FDR 을 지원하는 무선 접속 시스템의 일례를 나타내는 배치도이다.

도 7 을 참조하면, FDR 을 지원하는 무선 접속 시스템은 일반 셀을 관리하는 매크로 기지국(eNB), 스몰셀을 관리하는 스몰 기지국 및 단말(즉, 무선 유닛)을 포함한다. 이때, 스몰 기지국은 마이크로 기지국(micro eNB), 팸토 기지국(Femto eNB) 및 피코 기지국 (Pico eNB) 등을 포함한다.

도 7 과 같은 상황에서는 다음 3 종류의 간섭들이 존재할 수 있다.

(1) 기기 내 자기 간섭(IDI: Intra-Device Interference)

IDI 는 FDR 특성상 기지국 또는 단말의 송신 안테나에서 송신하는 신호가 수신 안테나로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다. 특정 기기의 송신 안테나로부터 송신되는 신호는 수신하는 신호에 비하여 큰 파워로 송신된다. 이는 특정 기기의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 거리가 짧기 때문에 송신 안테나에서 송신되는 신호는 감쇄가 거의 없이 수신 안테나로 수신되기 때문이다. 따라서, 특정 기기의 송신 안테나에서 전송하는 송신 신호는 특정 기기가 상대방으로부터 수신하기를 기대하는 선호 신호(desired signal)보다 매우 큰 파워로 수신되게 된다.

(2) 단말간 링크 간섭 (UE to UE Inter-link Interference)

단말간 링크 간섭은 특정 단말이 송신한 상향링크 신호는 인접하게 위치한 다른 단말에 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.

(3) 기지국간 링크 간섭 (BS to BS Inter-link Interference)

기지국간 링크 간섭은 기지국간 또는 HetNet 상황에서 이종 기지국간 송신하는 신호는 다른 기지국의 수신 안테나로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.

이와 같은 3 가지 간섭 중 기기 내 자기 간섭(이하, 자기 간섭)은 FDR 에서만 발생하는 간섭의 영향으로 FDR 을 운영하기 위해 가장 먼저 해결해야 할 문제점이다.

도 8 은 FDR 시스템에서 나타나는 자기간섭의 개념도를 나타내는 도면이다.

도 8 에서는 설명의 편의를 위해 단말간 데이터 통신을 수행하는 경우에 대해서 도시하였지만, 단말과 기지국간에 데이터 통신을 수행하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 8 을 참조하면, FDR 환경에서 제 1 단말(UE1)의 송신 안테나가 제 2 단말(UE2)로 전송한 송신 신호는 제 1 단말의 수신 안테나로 수신되어 간섭 신호로 작용한다. 이러한 자기간섭은 다른 간섭과 달리 특이사항이 있다.

첫 번째는 제 1 단말은 간섭으로 작용하는 간섭 신호를 완벽하게 알고 있는 신호로 간주할 수 있다. 왜냐하면 제 1 단말의 수신 안테나로 들어오는 자기 간섭 신호는 제 1 단말이 전송한 송신 신호이기 때문이다.

두 번째는 간섭으로 작용하는 간섭 신호의 파워가 제 1 단말이 수신하고자 하는 선호 신호의 파워보다 굉장히 높다는 점이다. 왜냐하면, 제 1 단말과 제 2 단말의 거리에 비해서 제 1 단말의 송신 안테나와 수신 안테나간의 간격이 매우 좁기 때문이다. 이러한 점은 단말이 간섭으로 작용하는 신호를 완벽하게 알고 있다고 하더라도 수신단에서 간섭 신호를 완벽하게 제거할 수 없는 요인으로 작용한다.

단말의 수신단에서는 수신된 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위하여 ADC(ADC: Analog to Digital Converter)를 이용할 수 있다. 일반적으로 ADC 는 수신된 신호의 파워를 측정하여 이에 대해 수신 신호의 파워 레벨을 조정하고, 이후 이를 양자화 하여 디지털 신호로 변환한다. 그러나 간섭 신호가 원하는 선호 신호에 비하여 매우 큰 파워로 수신 되기 때문에 양자화 시에 선호 신호의 신호 특성이 양자화 레벨에 모두 묻혀서 복원하지 못할 수 있다.

도 9 는 간섭신호의 파워가 선호신호보다 큰 파워를 가질 때의 양자화 오류로 인한 신호 왜곡을 나타내는 도면이고, 도 10 은 간섭신호의 파워가 선호 신호보다 작은 파워를 가질 때의 신호 복원 상태를 나타내는 도면이다.

도 9 는 양자화를 4 비트로 가정할 경우 간섭신호가 선호신호보다 매우 큰 파워를 가지는 상황에서 양자화가 수행될 경우, 간섭신호를 제거 하더라도 원하는 신호가 매우 왜곡되어있음을 보여준다. 이에 반하여 도 10 은 간섭신호가 원하는 신호보다 작은 파워를 갖는 경우에 대한 예시로 간섭신호를 제거한 후에는 원하는 신호가 복원됨을 보여준다

도 11 은 자기 간섭을 제거하기 위한 기법들이 적용되는 송신단 및 수신단의 블록도 중 하나를 나타낸다.

도 11 을 참조하면, 송신단은 데이터 비트를 코딩하기 위한 인코더, 인코딩된 데이터 비트를 물리 자원에 매핑하기 위한 맵퍼, 데이터 비트를 OFDM 방식으로 데이터를 변조하기 위한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하기 위한 DAC(Digital to Analog Convertor), 변조된 신호를 원하는 파형으로 변환하기 위한 파형 정형 필터, 신호의 주파수를 높이기 위한 업 컨버터 및 안테나가 포함될 수 있다.

또한 수신단은 신호를 수신하기 위한 안테나, 수신된 신호의 주파수를 낮추기 위한 다운 컨버터, 회로의 출력이 일정 범위가 되도록 자동으로 증폭률을 조정하는 자동 이득 제어기(AGC: Automatic Gain Convertor), 아날로그 신호를 디지털 신호를 변조하기 위한 ADC(Analog to Digital Convertor), 입력된 신호를 주파수 영역의 데이터로 변환하기 위한 FFT(Fast Fourier Transform), 출력된 신호를 디코딩하기 위한 디맵퍼 및 디코더를 포함할 수 있다.

도 11 을 참조하면, 송신기 및 수신기의 안테나 파트에서는 안테나 간섭 제거(IC: Interference Cancelation)가 수행되고, 송신단의 파형 정형 필터 및 업 컨버터 파트와 수신단의 AGC 및 다운 컨버터 파트에서는 아날로그 IC 가 수행된다. 송신기 및 수신기의 DAC 및 ADC 에서는 ADC IC 가 수행되고, 송신기 및 수신기의 나머지 부분에서 기저 대역 IC (또는, 디지털 IC)가 수행된다.

이하에서는, 송신기 및 수신기의 각 부분에서 수행되는 간섭 제거 방식들에 대해서 설명한다.

3.1.1 안테나 IC

안테나 IC 기법은 모든 IC 기법들 중 가장 간단하게 구현 가능한 기법이다. 도 12 는 안테나간 거리를 이용한 안테나 IC 기법의 일례를 나타내는 도면이고, 도 13 은 위상 변환기를 이용한 안테나 IC 기법의 일례를 나타내는 도면이다.

도 12 를 참조하면, 하나의 단말이 3 개의 안테나를 이용하여 간섭 제거를 시행할 수 있다. 이때, 두 개의 안테나를 송신 안테나(Tx)로 사용하고 한 개의 안테나를 수신 안테나(Rx)로 사용한다. 두 개의 송신 안테나는 수신 안테나를 기준으로 약 파장/2 의 거리만큼 차이를 두고 설치된다. 이는 각 송신 안테나부터 송신되는 신호가 수신안테나 입장에서 위상이 반전되어있는 신호로 수신되도록 하기 위함이다. 따라서, 최종적으로 수신 안테나로 수신되는 신호 중 간섭신호는 0 으로 수렴하게 된다.

도 13 을 참조하면, 도 12 와 동일한 안테나 구성에서, 두 번째 송신 안테나(Tx2)의 위상을 반전시키기 위하여 위상 변환기(phase shifter)를 이용하여 간섭신호를 제거 할 수 있다. 도 13 에서 왼쪽 그림은 수신 안테나 두 개를 이용하여 자기 간섭을 제거하기 위한 안테나 배치를 나타내고, 오른쪽 그림은 송신 안테나 두 개를 이용하여 간섭을 제거하기 위한 안테나 배치를 나타낸다.

이러한 안테나 간섭 제거 기법은 송신하는 신호의 대역폭과 중심 주파수에 영향을 받는다. 즉, 송신 신호의 대역폭이 작을수록 중심 주파수가 높을수록 간섭 제거 성능은 높아지게 된다. 도 14 는 안테나 간섭 제거 방법을 이용하는 경우 신호의 대역폭과 중심주파수에 따른 간섭제거 성능을 나타낸다.

3.1.2 ADC IC

간섭 신호가 송신단에서 알고 있는 신호라고 하더라도 간섭을 제거할 수 없는 가장 큰 문제점은 ADC 이다. 따라서, ADC 의 성능을 극대화함으로써 간섭을 제거할 수 있다. 그러나, 이는 실제 구현상 ADC 의 양자화 비트 제한으로 인해 적용이 어려운 단점이 있다. 그러나, 최근 ADC 의 성능이 점차 향상되고 있는 추세에 따라 요구되는 자기 간섭의 제거 성능이 낮아질 수 있다.

3.1.3 아날로그 IC

아날로그 IC 는 ADC 이전에 간섭을 제거하는 기법으로 아날로그 신호를 이용하여 자기 간섭을 제거하는 방식이다. 이는 RF 영역에서 이루어 질 수 있으며 또는 IF 영역에서 수행될 수 있다. 아날로그 IC 기법은 송신되는 아날로그 신호를 위상과 시간을 지연시킴으로써, 수신 안테나로 수신되는 신호에서 간섭 신호를 차감하는 방식으로 이루어진다.

이러한 아날로그 IC 기법의 장점은 안테나의 수가 안테나 IC 기법과 달리 송신용, 수신용 안테나가 각각 1 개만 있어도 된다는 것이다. 그러나 아날로그 신호를 이용하여 처리하기 때문에 구현 복잡도와 회로특성으로 인하여 추가적인 왜곡이 발생할 수도 있으며 이로 인하여 간섭제거 성능이 크게 달라질 수 있다는 단점이 있다.

3.1.4 디지털 IC (기저대역 IC)

디지털 IC 는 ADC 이후에 간섭을 제거하는 기법으로 기저대역(base band) 영역에서 이루어지는 모든 간섭제거 기법들을 의미한다. 디지털 IC 는 송신되는 디지털 신호를 수신된 디지털 신호에서 차감하는 방법으로 구현 가능하다.

또는, 다중 안테나를 이용하여 송신하는 단말 또는 기지국의 경우에는 송신 신호가 수신 안테나로 수신되지 않게 하기 위하여 빔포밍 또는 프리코딩을 수행할 수 있다. 이러한 방식들이 기저대역에서 이루어 질 경우, 이러한 방식들 또한 디지털 IC 로 분류될 수 있다.

그러나 디지털 IC 는 디지털로 변조된 신호가 원하는 신호에 대한 정보를 복원 할 수 있을 정도로 양자화가 이루어져야 가능하기 때문에, 디지털 IC 를 수행하기 위해서는 3.1.1 절 내지 3.1.3 절에서 설명한 IC 기법들 중 하나 이상의 기법으로 간섭을 제거하고 난 후 간섭 신호와 원하는 신호간의 신호 파워의 크기 차가 ADC 범위 내에 들어와야 하는 단점이 있다.

도 15 는 3.1.1 절 내지 3.1.4 절에서 설명한 간섭제거 방식들이 동시에 적용된 시스템을 나타낸다. 전체 간섭 제거 성능은 각 영역들의 간섭제거 기법들이 합쳐짐에 따라 향상될 수 있다.

3.2 MIMO 시스템에서 간섭 제거

FDR 시스템은 SISO(single input single output) 방식에서 고려되었다. 그 이유는 자기 간섭 제거(SIC: Self-Interference Cancelation)에 대한 복잡도가 수신 안테나와 송신 안테나 수에 비례하여 급격히 증가되기 때문이다. 예를 들어, N 개의 송신 안테나(Nt) 및 N 개의 수신 안테나(Nr)를 이용하는 MIMO 시스템(Nt×Nr)에 FDR 을 도입하기 위해서는, 각 송신 안테나에서 출력되는 신호를 각 수신 안테나에서 독립적으로 제거해야 하기 때문에 총 Nt×Nr 개수의 SIC 블록이 필요하다.

이때, SIC 블록은 아날로그 신호 또는 무선 주파수 신호(RF signal)를 제거하기 위한 아날로그 간섭 제거기 또는 기저 대역의 디지털 신호를 제거하기 위한 디지털 간섭 제거기가 될 수 있다. 또는, 이 둘을 조합한 아날로그-디지털 간섭 제거기가 될 수 있다.

따라서, MIMO 시스템에서는 SIC 블록의 개수는 안테나 개수가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가하게 된다.

예를 들어, 기존의 SISO 의 경우엔 1 개의 SIC 블록을 이용하여 자기 간섭을 제거할 수 있는 반면, 3x3 의 MIMO 시스템에 FDR 을 적용하기 위해서는 총 9 개의 SIC 블록들이 필요하게 된다.

이와 같이 MIMO 시스템에 FDR 을 적용하기 위해서는 많은 수의 SIC 블록들이 필요하다. 이는 단말기의 하드웨어 복잡도를 증가시킬 수 있다. 또한, 각 SIC 블록들이 단말기에 대해 적응(adaptation) 과정을 수행해야 하기 때문에 적응 시간(adaptation time)이 증가하거나 적응 과정을 수행하기 위해 필요한 훈련(training) 구간 및 신호가 증가할 수 있다. 또한, 정확하지 않은 적응 과정으로 인하여 단말의 성능이 열화될 수 있다.

3.3 FDR 채널 특성

무선 접속 시스템에서 FDR 동작을 위해서는 송수신단에서 자기 간섭(SI: Self-Interference) 채널을 정확하게 추정하여야 한다. 왜냐하면, SI 채널 추정 오차가 발생할 경우 SI 를 정확하게 제거할 수 없으며, 간섭 신호는 송수신단이 원하는 선호 신호에 대비하여 큰 파워로 송신되기 때문에 원하는 선호 신호를 제대로 복원 할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 송수신단이 선호 신호를 제대로 복원하기 위하여 자기 간섭 채널을 정확하게 추정하며, 자원 오버헤드를 줄일 수 있는 새로운 RS 를 정의하고, 자기 간섭 채널을 추정할 수 있는 추정기법들을 제안한다.

자기 간섭 채널은 기존의 기지국과 단말간의 무선채널, 기지국과 기지국간의 무선채널 또는 단말과 단말간의 무선채널과는 다르게 다음과 같은 특성이 있다.

(1) 반 정적 채널 (Semi-Static Channel)

SI 채널은 하나의 기지국 또는 하나의 단말에서 사용되는 송신 안테나와 수신 안테나간의 간섭 채널을 의미하므로(도 8 참조). 송신 안테나와 수신안테나 간의 채널 변화 특성은 거의 없다고 볼 수 있다. 즉, 기존의 무선채널은 단말의 이동에 의하여 환경변화가 발생하거나 송신단과 수신단 사이의 환경변화에 의하여 시변 특성이 발생하지만, SI 채널의 경우 하나의 장치에서 송신 안테나와 수신 안테나의 위치가 변경되는 경우가 드물 것이므로, SI 채널의 환경 변화는 거의 없다고 볼 수 있다. 따라서 SI 채널은 시변 특성이 거의 없는 반정적 채널로 간주할 수 있다.

(2) 1 탭 채널(1 tap channel)

하나의 기지국에서 또는 단말에서 사용되는 송신 안테나와 수신 안테나간의 채널은 기존의 무선 채널보다 근거리이며 특별한 경우를 제외하고는 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 장애물이 없는 가시선(LOS: Line Of Sight) 채널로 고려할 수 있다. 이러한 특성으로 인하여, SI 채널은 멀티 패스가 거의 없는 채널로 가정할 수 있으며, 멀티 패스가 있다고 하더라도 근거리가 보장되는 LOS 탭보다 매우 작은 파워로 수신될 수 있다. 따라서 SI 채널은 LOS 채널 및 멀티 패스가 거의 없는 1 탭 채널로 고려할 수 있다.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 SI 채널이 상술한 반 정적 특성과 1 탭 채널 특성과 유사하다는 가정하에 설명된다. 다만, 본 발명의 실시예들은 이러한 반 정적 특성 및 1 탭 채널 특성에 국한되지 않고 일반적인 다중 경로 채널에 비하여 RMS 지연 또는 최대 지연이 적은 무선 환경에도 적용될 수 있다.

4. 자기 간섭(SI) 채널 추정 방법

4.1 SI 채널 추정을 위한 새로운 참조 신호

본 발명의 실시예들에서는 FDR 시스템에서 SI 채널을 추정하기 위한 새로운 참조 신호들을 제안한다. 이러한 참조 신호들을 SI-RS(Self Interference Reference Signal)이라 정의한다.

기지국이 SI 채널의 추정 및 하향링크 전송을 위해 송신하는 하향링크 SI-RS 와 단말이 SI 채널 추정 및 상향링크 전송을 위해 송신하는 상향링크 SI-RS 신호는 다음 도 16 또는 도 17 과 같이 구성될 수 있다.

도 16 은 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 를 구성하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 16 을 참조하면, 하나의 슬롯에서 네 번째 OFDM 심볼 영역의 주파수 전대역에서 SI-RS 가 구성되어 송수신될 수 있다. 즉, 해당 RS 심볼에서는 기지국이 송신하는 하향링크 SI-RS 와 단말들이 송신하는 상향링크 SI-RS 가 동일한 시간 및 주파수 영역에서 모두 중첩되어 송수신될 수 있다. 이때, 도 16 은 하나의 슬롯에 한 개의 OFDM 심볼이 SI-RS 로 이용되는 경우를 나타낸다. 그러나 1 개의 슬롯 내에서 가간섭성 시간(coherence time)을 고려하여 2 개 이상의 OFDM 심볼이 SI-RS 심볼로 이용될 수 있다.

도 16 은 도 3 내지 도 5 에서 설명한 LTE/LTE-A 시스템의 슬롯 구조를 기반으로 설명한 것이다. 따라서, FDR 시스템에서 프레임 구조가 도 3 내지 도 5 와 다른 구조를 갖는다면, RS 심볼이 할당되는 위치도 가장 효율적인 채널추정이 될 수 있는 위치로 변경 될 수 있다.

도 16 과 같은 구조의 경우, FDR 시스템 특성상 단말이 송신하는 UL SI-RS 가 할당되는 자원영역과 기지국이 송신하는 DL SI-RS 가 할당되는 자원영역을 동일하게 함으로써 자원 낭비를 줄일 수 있으며, 효율적인 채널 추정이 가능하다.

도 17 은 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 를 구성하는 방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.

도 16 에서는 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 구조가 상향링크 및 하향링크에서 동일한 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 이와 다른 방식으로, 하향링크와 상향링크의 RS 전송 구조가 동일하지 않게 구성할 수 있다.

예를 들어, 도 17 을 참조하면, 3GPP LTE 8/9/10/11 시스템들에서와 같이 하향링크에서는 SI-RS 배치를 격자 구조를 이용하여 할당하고, 상향링크에서는 특정 OFDM 심볼의 전 대역을 이용하여 SI-RS 를 구성할 수 있다. 즉, SI 채널을 추정하기 위해서, 기지국은 특정 서브프레임에서 격자 구조의 하향링크 SI-RS 를 할당하고, 상향링크 용도로 도 16 과 같은 SI-RS 심볼을 할당하여 SI 채널 추정에 이용할 수 있다.

도 17 은 하향링크 SI-RS 와 상향링크 SI-RS 가 서로 다른 구조로 구성될 경우에 대한 예시이며, 특히 SI 채널을 추정하기 위한 상향링크 SI-RS 심볼이 첫 번째 슬롯의 4 번째 OFDM 심볼을 이용하여 구성한 예시이다. 이때, SI 추정을 위한 SI-RS 심볼은 SI 채널이 반정적이라는 특성을 이용하여 시간 영역에서 매우 드물게(sparse) 전송될 수 있다. 또한, 도 17 의 SI-RS 구조는 도 17 에 도시된 구성과 달리 임의의 서브프레임 단위로, 해당 서브프레임의 특정 슬롯에서 특정 OFDM 심볼에서 전송 될 수 있다.

도 16 및 도 17 에서 도시되는 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 심볼이 할당되는 위치를 나타내는 자원할당정보는 단말과 기지국 간에 미리 사전에 정의된 시스템 파라미터로 고정되어 정의되거나, 상위 계층 시그널링을 통하여 반정적으로 할당되거나 또는 제어채널을 통해 동적으로 단말에 전송될 수 있다.

도 16 및 도 17 에 도시된 SI-RS 구조와 달리, 상향링크 SI-RS 는 특정 OFDM 심볼의 모든 주파수 영역(system bandwidth)에 할당되지 않고, 특정 주파수 영역에만 할당될 수 있다. 이는 SI 채널이 1 탭과 유사한 특성이라고 가정한다면 주파수 영역에서의 페이딩 특성이 플렛함을 가정할 수 있음에 기인한다.

따라서, 특정 주파수 영역에서 SI 채널을 추정하기 위한 SI-RS 가 송신되며, SI-RS 가 할당되는 위치는 미리 사전에 정의된 시스템 파라미터로 정의되거나, 상위 계층 시그널링을 통하여 전송되거나 또는 제어채널을 통해 동적으로 할당될 수 있다. 예를 들어, SI-RS 가 특정 주파수 영역에서만 송신 될 경우 연속적인 주파수 또는 서브캐리어를 이용하여 구성할 수 있으며 또는 일정한 규칙을 갖도록 설정하여 특정 서브캐리어에서만 SI-RS 를 송신하도록 구성될 수 있다.

이러한 경우에는 하향링크 SI-RS 와의 직교성을 유지하기 위하여 상향링크 SI-RS 구조도 SI 채널을 추정하기 위한 SI-RS 송신 구조와 동일하게 설계될 수 있다.

4.2 SI-RS 구성방법

이하에서는 SI-RS 를 구성하는 방법들에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시예들에서 SI-RS 는 LTE/LTE-A 시스템의 RS 시퀀스(TS 36.211 v11.3, 5.5 절 참조)를 차용하여 설명한다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐, 다른 자기상관 특성이 우수한 시퀀스를 이용하여 SI-RS 를 구성할 수 있다.

참조 신호 시퀀스

는 기본 시퀀스

의 순환 천이(cyclic shift) α 에 의해 다음 수학식 1 과 같이 정의된다.

이때,

은 참조 신호 시퀀스의 길이를 나타내고, m 은 조건 1≤m≤

을 만족하는 값이다. 다중 참조 신호 시퀀스들은 단일 기본 시퀀스로부터 α의 다른 값들을 통해 정의된다.

기본 시퀀스들

는 그룹으로 구분된다. 이때, u∈{0,1,...,29} 는 그룹 번호를 나타내고, v 는 해당 그룹 내의 기본 시퀀스 번호를 의미한다. 따라서, 각 그룹은 각 길이

, 1≤m≤5 의 하나의 기본 시퀀스(v = 0) 및 각 길이

, 6≤m≤

인 두 개의 기본 시퀀스들(v=0,1)을 포함한다. 시퀀스 그룹 번호 u 및 그룹 내 번호 v 는 TS 36.211 v11.3 의 5.5.1.3 절 및 5.5.1.4 절에 정의된 바에 따라 변할 수 있다. 기본 시퀀스

의 정의는 시퀀스 길이

에 따른다.

본 발명의 실시예들에서

는 임의의 시퀀스가 될 수 있으며, 특히 순환 천이를 활용할 수 있도록 자도프추 시퀀스(Zadoff-Chu Sequence)를 이용하여 설명한다.

는 다음과 같이 구성할 수 있다.

먼저,

인 경우에, 기본 시퀀스

는 다음 수학식 2 와 같이 주어진다.

이때, q ^th째 루트 자도프추 시퀀스는 다음 수학식 3 과 같이 정의된다.

이때, q 값은 다음 수학식 4 와 같이 주어진다.

이때, 자도프추 시퀀스의 길이

는

를 만족하는 가장 큰 소수에 의해 정의된다.

이와 같이 구성된 SI-RS 시퀀스를 단말들이 전송하는 경우, 순환 천이 값 α _λ는 다음 수학식 5 와 같이 정의된다.

수학식 5 에서 순환 천이값을 결정하기 위한 M 값을 정하는 기준은 SI 채널의 지연 프로파일 특성을 이용하여 구성하되, 하나의 OFDM 심볼 구간 안에서 최대 지연 탭(Maximum Delay Tap) 값이 몇 개나 들어갈 수 있는지에 의하여 결정될 수 있다. 즉, M 값은 다음 수학식 6 또는 수학식 7 과 같이 정의될 수 있다.

즉, 수학식 6 을 참조하면, M 값은 OFDM 심볼 구간을 SI 채널의 최대 지연값으로 나눈 값으로 정의된다. 수학식 7 은 OFDM 심볼 구간에서 어느 정도의 여분을 고려한 것으로, ε는 임의의 상수를 의미한다. 수학식 6 및 7 에서 정의한 바와 같이 M 값은 시스템 상에서 정의되는 값들로 결정되므로 임의의 상수와 같다.

따라서, 수학식 5 에서 순환 천이값 α _λ은 순환 천이 변수 n _k 에 따라 결정된다. 순환 천이 변수 n _k 는 동적 지시 방법으로서 각 TTI(Transmit Time Interval; 예를 들어, 서브프레임) 마다 단말에 전송될 수 있다. 순환 천이 변수 n _k 는 LTE/LTE-A 시스템에서는 PDCCH 신호 또는 E-PDCCH 신호에 포함되는 DCI 포멧들을 통해 전송될 수 있다.

또는, 반 정적 방법으로서, 일정 수 이상의 TTI 동안은 동일한 순환 천이 변수 n _k을 이용하여 SI-RS 를 구성하도록 설정할 수 있다. 이를 위해 기지국은 상위 계층 시그널링(예를 들어, MAC 신호 또는 RRC 신호 등)을 통해 순환 천이 변수 n _k를 단말에 알려줄 수 있다.

4.3 순환 천이 변수 n _k 설정 방법

이하에서는 SI 채널을 추정하기 위해 사용되는 SI-RS 에 적용되는 순환 천이 변수를 설정하는 방법들에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시예들에서는 기지국에서 전송하는 하향링크 SI-RS (즉, DL SI-RS)와 단말이 전송하는 상향링크 SI-RS (즉, UL SI-RS)에 사용되는 순환 천이 변수들이 서로 겹치지 않도록 설정되는 방법에 대해서 설명한다.

이에 대한 가장 효율적인 방법으로 순환 천이 변수들 중 한 값을 DL SI-RS 용도로 고정적으로 할당하고, 나머지 값들인 1~(M-1)을 UL SI-RS 용도로 할당할 수 있다. 예를 들어, n _k=0 을 기지국이 송신하는 DL SI-RS 에 대한 순환 천이 값으로 고정하고, 나머지 값들을 단말에 할당할 수 있다. 즉, 기지국이 송신하는 SI-RS 는 순환 천이를 수행하지 않고, 단말이 전송하는 SI-RS 만 순환 천이를 수행하도록 설정할 수 있다.

다만, 채널추정 성능향상을 위해 n _k=0 값을 제외한 다른 정수값이 DL SI-RS 용도로 시스템 파라미터로써 고정적으로 운영될 수 있다. 이때, 순환 천이 변수 n _k는 다음 수학식 8 과 같이 계산될 수 있다.

4.4 SI 채널 추정 방법

이하에서는 상술한 방법들을 이용하여 FDR 시스템에서 SI 채널을 추정하는 방법들에 대해서 설명한다.

도 18 은 기지국에서 SI 채널을 추정하기 위한 참조 신호 송신 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 18 을 참조하면, 기지국(eNB)은 단말에 순환 천이 변수 n _k를 단말에 알려줄 수 있다. 이때, 순환 천이 변수는 해당 값이 직접 지시되거나, 인덱스 형태로 지시될 수 있다 (S1810).

S1810 단계에서 순환 천이 변수값은 PDCCH 신호/E-PDCCH 신호/MAC 신호/RRC 신호 등을 통해 전송될 수 있다.

단말은 수신한 순환 천이 변수를 이용하여 상향링크 용도의 UL SI-RS 를 생성할 수 있다. 이때, UL SI-RS 는 4.2 절에서 설명한 방법으로 생성될 수 있다(S1820).

기지국은 단말에 할당한 순환 천이 변수 이외의 순환 천이 변수를 이용하여 하향링크 용도의 DL SI-RS 를 생성할 수 있다 (S1830).

S1820 단계 및 S1830 단계에서 생성된 SI-RS 들은 도 16 또는 도 17 에서 설명한 방법과 같이 자원영역에 할당될 수 있다. 기지국은 생성한 DL SI-RS 를 데이터와 함께 단말에 전송한다 (S1840).

현재 단말 및 기지국은 FDR 모드로 동작하고 있다. 즉, 단말과 기지국은 전대역을 상향링크 및 하향링크 용도로 사용할 수 있다. 따라서, S1840 단계에서 기지국이 송신 안테나를 통해 전송한 DL SI-RS 는 수신 안테나를 통해 다시 기지국에 수신될 수 있다 (S1850).

또한, 단말은 S1820 단계에서 생성한 UL SI-RS 를 SI 채널 추정을 위해 기지국으로 전송할 수 있다 (S1860).

기지국은 S1850 단계 및 S1860 단계에서 수신한 DL/UL SI-RS 들을 이용하여 SI 채널을 추정할 수 있다 (S1870).

도 19 는 단말에서 SI 채널을 추정하기 위한 참조 신호 송신 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 19 를 참조하면, 기지국(eNB)은 단말에 순환 천이 변수 n _k를 단말에 알려줄 수 있다. 이때, 순환 천이 변수는 해당 값이 직접 지시되거나, 인덱스 형태로 지시될 수 있다 (S1910).

S1910 단계에서 순환 천이 변수값은 PDCCH 신호/E-PDCCH 신호/MAC 신호/RRC 신호 등을 통해 전송될 수 있다.

단말은 수신한 순환 천이 변수를 이용하여 상향링크 용도의 UL SI-RS 를 생성할 수 있다. 이때, UL SI-RS 는 4.2 절에서 설명한 방법으로 생성될 수 있다. 또한, 기지국은 단말에 할당한 순환 천이 변수 이외의 순환 천이 변수를 이용하여 하향링크 용도의 DL SI-RS 를 생성할 수 있다 (S1920).

S1920 단계에서 생성된 SI-RS 들은 도 16 또는 도 17 에서 설명한 방법과 같이 자원영역에 할당될 수 있다. 단말은 생성한 UL SI-RS 를 데이터와 함께 기지국에 전송한다 (S1930).

현재 단말 및 기지국은 FDR 모드로 동작하고 있다. 즉, 단말과 기지국은 전대역을 상향링크 및 하향링크 용도로 사용할 수 있다. 따라서, S1930 단계에서 단말이 송신 안테나를 통해 전송한 UL SI-RS 는 단말의 수신 안테나를 통해 다시 수신될 수 있다 (S1940).

또한, 기지국은 단말에 할당된 순환 천이 변수와 다른 순환 천이 변수로 생성된 DL SI-RS 를 SI 채널 추정을 위해 단말로 전송할 수 있다 (S1950).

단말은 S1940 단계 및 S1950 단계에서 수신한 DL/UL SI-RS 들을 이용하여 SI 채널을 추정할 수 있다 (S1960).

도 20 은 기지국 및 단말에서 각각 SI 채널을 추정하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 20 은 도 18 의 S1870 단계 및 도 19 의 S1960 단계에서 수행되는 SI 채널을 추정하는 방법에 관한 것이다.

기지국 또는 단말은 수신한 SI-RS 를 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이때, 본 발명은 OFDM 시스템을 가정하므로 본 과정은 OFDM 복조(demodulation) 과정으로 판단 할 수 있다 (S2010).

기지국 또는 단말은 주파수 영역으로 변환된 신호를 기존의 채널 추정 방법들 중 하나(예를 들어, Least square 기법)를 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다 (S2020).

기지국 또는 단말은 추정된 채널을 다시 IFFT(Inverse-FFT)를 수행하여 시간 영역 신호으로 변환한다 (S2030).

기지국 또는 단말은 변환된 시간영역채널을 각 단말들에게 할당된 순환 천이 변수 n _k를 고려하여 분할한다 (S2040).

S2040 단계에서, 시간영역채널에 대한 분할방법은 전체 OFDM 심볼의 샘플을 순환 천이 변수의 총 개수 M 개로 분할하되, 각 단말에 SI 채널을 추정하기 위해 할당된 순환 천이 변수 n _k로 분할할 수 있다.

도 21 은 S2040 단계에서 M=9 일 경우에 SI 채널 추정 및 8 명의 단말들에게 할당된 n _k 값을 이용하여 분할된 시간영역채널의 채널 응답의 일례를 나타내는 도면이다.

도 21 을 참조하면, n _k =0 은 기지국에 고정적으로 할당된 순환 천이 변수이고, 나머지 n _k =1, 2,..., 8 은 각 단말에 할당된 서로 다른 순환천이 변수값이다.

다시 도 20 을 참조하면, 기지국 또는 단말은 S2040 단계에서 분할된 시간영역채널에서 획득하고자 하는 채널을 선택한다. 이후, 선택한 채널에 대해 시간 천이(time shift)를 수행한 후 나머지 영역을 널링(nulling)한다. 이후, 기지국 또는 단말은 FFT 를 수행하여 해당 SI 채널에 대한 채널응답 값을 획득할 수 있다(S2050).

도 22 는 S2050 단계에서 n _k =1 이 할당된 단말에 대한 채널응답을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 22 를 참조하면, 기지국은 n _k =1 이 할당된 단말에 대한 채널응답을 획득하고자 한다. 이때, 기지국은 n _k =1 에 해당하는 시간영역채널을 시간 천이하여 n _k =0 인 채널로 옮긴다. 이후, 기지국은 나머지 채널 영역을 널링한 이후, 해당 OFDM 심볼에 대해서 FFT 를 수행한다. 이러한 방법을 통해 기지국은 n _k =1 이 할당된 단말에 대한 주파수 채널 응답을 획득할 수 있다. 단말 또한 도 22 에서 설명한 방법을 이용하여 특정 주파수 채널 응답을 획득할 수 있다.

다시 도 20 을 참조하면, 기지국 또는 단말은 수신한 SI-RS 및 순환 천이 변수를 이용하여 S2010 단계 내지 S2050 단계를 수행함으로써 SI 채널을 추정할 수 있다. 즉, FDR 시스템에서 SI 채널을 추정함으로써 SI 채널을 제거할 수 있다. 이를 통해 FDR 시스템에서 데이터 품질이 보장될 수 있다.

5. 구현 장치

도 23 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 22 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.

단말(UE: User Equipment)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB: e-Node B)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.

즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Transmitter: 2340, 2350) 및 수신기(receiver: 2350, 2370)을 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 하나 이상의 안테나(2300, 2310) 등을 포함할 수 있다.

도 23 에서는 송신기와 수신기가 안테나를 공유하는 것과 같이 도시하였으나, 도 8 과 같이 송신기와 수신기에는 각각 별개의 안테나들이 구비될 수 있다. 또한, 도 23 에서는 하나의 안테나가 도시되어 있으나, 둘 이상의 안테나들이 구비될 수 있다.

또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 2320, 2330)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(2380, 2390)를 각각 포함할 수 있다.

상술한 단말 및 기지국 장치의 구성성분 및 기능들을 이용하여 본원 발명의 실시예들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국 또는 단말의 프로세서는 상술한 1 절 내지 4 절에 개시된 방법들을 조합하여, FDR 시스템에서 사용되는 SI 채널 추정을 위한 SI-RS 들을 생성 및 송수신할 수 있다. 또한, 기지국 또는 단말의 프로세서는 수신한 SI-RS 들을 이용하여 SI 채널을 추정할 수 있다. 상세한 내용은 4 절을 참조한다.

단말 및 기지국에 포함된 송신모듈 및 수신모듈은 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 23 의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈을 더 포함할 수 있다. 이때, 송신모듈 및 수신모듈은 각각 송신기 수신기로 불릴 수 있으며, 함께 사용되는 경우 트랜시버로 불릴 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(2380, 2390)에 저장되어 프로세서(2320, 2330)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및/또는 IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선 접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims

전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국이 자기 간섭채널을 추정하는 방법에 있어서,
단말에 할당한 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 전송하는 단계;
제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 하향링크(DL) 자기채널 참조신호(SI-RS)를 전송하는 단계;
상기 DL SI-RS 를 수신하는 단계;
상기 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) SI-RS 를 수신하는 단계; 및
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 를 이용하여 상기 SI 채널을 추정하는 단계를 포함하는, 자기간섭채널 추정방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 순환천이변수는 시스템 상에서 고정된 값이고,
상기 제 1 순환천이변수는 단말에 따라 변경되는 값인, 자기간섭채널 추정방법.
제 1 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 동일한 자원영역을 통해 전송되는, 자기간섭채널 추정방법.
제 1 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 서로 다른 자원 영역을 통해 전송되는, 자기간섭채널 추정방법.
제 1 항에 있어서,
상기 SI 채널을 추정하는 단계는,
전체 순환천이변수의 개수, 상기 제 1 순환천이변수 및 상기 제 2 순환천이변수 중 하나 이상을 고려하여 수행되는, 자기간섭채널 추정방법.
전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 단말이 자기간섭채널을 추정하는 방법에 있어서,
상기 단말에 할당된 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 수신하는 단계;
상기 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) 자기간섭 참조신호(SI-RS)를 전송하는 단계;
상기 UL SI-RS 를 수신하는 단계;
제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 하향링크(DL) SI-RS 를 수신하는 단계; 및
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 를 이용하여 상기 SI 채널을 추정하는 단계를 포함하는, 자기간섭채널 추정방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 순환천이변수는 시스템 상에서 고정된 값이고,
상기 제 1 순환천이변수는 단말에 따라 변경되는 값인, 자기간섭채널 추정방법.
제 6 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 서브프레임의 동일한 자원영역을 통해 전송되는, 자기간섭채널 추정방법.
제 6 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 서브프레임에서 서로 다른 자원영역을 통해 전송되는, 자기간섭채널 추정방법.
제 6 항에 있어서,
상기 SI 채널을 추정하는 단계는,
전체 순환천이변수의 개수, 상기 제 1 순환천이변수 및 상기 제 2 순환천이변수 중 하나 이상을 고려하여 수행되는, 자기간섭채널 추정방법.
전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 기지국에 있어서,
송신기;
수신기; 및
상기 송신기 및 상기 수신기와 연동하여 상기 SI 채널을 추정하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는:
상기 송신기를 제어하여 단말에 할당한 제 1 순환천이변수를 포함하는 채널신호를 전송하고, 제 2 순환천이변수를 기반으로 생성된 자기간섭(SI) 채널을 추정하기 위한 하향링크(DL) 자기채널 참조신호(SI-RS)를 전송하고;
상기 수신기를 제어하여 상기 DL SI-RS 를 수신하고, 상기 제 1 순환천이변수를 기반으로 생성된 상향링크(UL) SI-RS 를 수신하며;
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 를 이용하여 상기 SI 채널을 추정하도록 구성되는, 기지국.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 순환천이변수는 시스템 상에서 고정된 값이고,
상기 제 1 순환천이변수는 단말에 따라 변경되는 값인, 기지국.
제 11 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 동일한 자원영역을 통해 전송되는, 기지국.
제 11 항에 있어서,
상기 DL SI-RS 및 상기 UL SI-RS 는 특정 서브프레임에서 서로 다른 자원 영역을 통해 전송되는, 기지국.
제 11 항에 있어서,
상기 SI 채널의 추정은,
전체 순환천이변수의 개수, 상기 제 1 순환천이변수 및 상기 제 2 순환천이변수 중 하나 이상을 고려하여 수행되는, 기지국.