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KR101586864B1 - 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 방법 - Google Patents

중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 방법 Download PDF

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KR101586864B1
KR101586864B1 KR1020090070839A KR20090070839A KR101586864B1 KR 101586864 B1 KR101586864 B1 KR 101586864B1 KR 1020090070839 A KR1020090070839 A KR 1020090070839A KR 20090070839 A KR20090070839 A KR 20090070839A KR 101586864 B1 KR101586864 B1 KR 101586864B1
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repeater
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base station
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박규진
정재훈
조한규
이은종
성두현
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엘지전자 주식회사
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Abstract

중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 중계기의 자원할당 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 제 1 주파수밴드의 상기 자원할당 패턴에 기초하여 제 2 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴을 설정하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 주파수밴드는 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 어느 하나이고, 상기 제 2 주파수밴드는 상기 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 나머지 하나이다.

Description

중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 방법{METHOD OF ALLOCATING RESOURCE FOR BACKHAUL LINK AND ACCESS LINK IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM COMPRISING RELAY STATION}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 무선자원을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선자원의 예로는 시간, 주파수, 코드, 전송파워 등이 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 TDMA(time division multiple access) 시스템, CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. TDMA 시스템에서는 시간, FDMA 시스템에서는 주파수, CDMA 시스템에서는 코드, OFDMA 시스템에서는 부반송파(subcarrier) 및 시간이 무선자원이다. 또한, 무선통 신 시스템은 양방향 통신을 지원하는 시스템이다. 양방향 통신은 TDD(Time Division Duplex) 모드, FDD(Frequency Division Duplex) 모드, H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 모드 등을 이용하여 수행될 수 있다. TDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 시간자원으로 구분한다. FDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 주파수 자원으로 구분한다. H-FDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 시간자원과 주파수 자원의 조합으로 구분한다.
무선통신 시스템은 소정 영역인 셀(Cell)에 서비스를 제공하는 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 무선전송 기술의 특성상 무선환경의 변화에 따라 전송 신호의 품질이 영향을 받게 된다. 특히, 주변의 다양한 형태의 산란인자(scatters), 단말(Mobile Station, MS)의 이동 등으로 인해 시간에 따라 무선채널이 변화하게 된다. 또한, 무선통신 주체 간의 거리가 증가함에 따라 수신전력이 급격히 줄어들기 때문에 거리에 제약이 따르게 된다. 따라서, 일반적으로 단말은 기지국의 커버리지(Coverage) 내에 있을 때 상기 기지국과 통신할 수 있다. 이와 같이, 산란인자, 단말의 이동 속도, 송수신간 거리 등의 요인으로 기지국과 단말 사이의 최고 전송 속도, 셀 내 사용자의 처리율 및 전체 셀의 처리율이 줄어드는 양상을 띄게 된다. 예를 들어, 단말이 셀 경계에 위치하거나 단말과 기지국 사이에 빌딩과 같은 장애물이 존재하는 경우, 단말과 기지국 사이의 통신 품질은 양호하지 않을 수 있다.
상술한 문제점을 극복하기 위한 노력의 일환으로, 기지국과 단말 간에 전송신호의 열화를 보상할 수 있는 다양한 기술을 도입하여 최고 전송속도, 처리율 향 상, 커버리지 확장 등의 효과를 얻을 수 있다. 그 중 한 가지는 무선통신 시스템에 중계기(Relay Station, RS)를 도입하는 것이다. 예컨대, 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 유력한 후보 중 하나인 LTE(Long Term Evolution)-Advanced는 중요 기술 중에 중계기 기술을 포함한다. 중계기는 기지국과 단말 사이에서 신호를 중계하는 장치인데, 기지국의 커버리지를 확장시키고, 셀 처리율을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 중계기를 지원하는 프레임 구조를 제공하는 것이다. 특히, 기지국과 중계기 간의 백홀링크 및 중계기와 단말 간의 액세스링크를 위하여 적절하게 자원을 할당하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 중계기의 자원할당 방법은 제 1 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 제 1 주파수밴드의 상기 자원할당 패턴에 기초하여 제 2 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴을 설정하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 주파수밴드는 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 어느 하나이고, 상기 제 2 주파수밴드는 상기 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 나머지 하나이다.
상기 하향링크 주파수밴드에서 10 서브프레임으로 이루어지는 매 프레임마다 적어도 한 쌍의 서브프레임이 액세스링크를 위한 서브프레임으로 할당될 수 있다.
상기 한 쌍의 서브프레임은 5 서브프레임의 간격을 이루는 두 개의 서브프레임일 수 있다.
상기 제 1 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 상기 제 2 주파수밴드의 자원할당 패턴은 10 서브프레임으로 이루어지는 매 프레임마다 설정될 수 있다.
상기 제 1 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 상기 제 2 주파수밴드의 자원할당 패턴은 HARQ(Hybrid Automatic Request Repeat) 채널의 최대 개수 및 하나의 프레임을 구성하는 서브프레임의 개수의 최소공배수에 해당하는 서브프레임마다 설정될 수 있다.
상기 제 1 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 상기 제 2 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여 데이터 전송에 대한 ACK/NACK(Acknowledgement/Not-Acknowledgement) 피드백 시점을 재설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 ACK/NACK 피드백 시점에 대한 정보를 단말에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 기지국의 자원할당 방법은 제 1 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴에 대한 정보를 설정하는 단계 및 상기 제 1 주파수밴드의 상기 자원할당 패턴에 기초하여 제 2 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴을 설정하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 주파수밴드는 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 어느 하나이고, 상기 제 2 주파수밴드는 상기 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 나머지 하나이다.
상기 제 1 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보 및 상기 제 2 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보를 상기 중계기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 중계기는 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되고, 무선신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부를 포함하되, 상기 프로세서는 제 1 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴에 대한 정보를 수신하고, 상기 제 1 주파수밴드의 상기 자원할당 패턴에 기초하여 제 2 주파수밴드의 액세스링크 및 백홀링크를 위한 자원할당 패턴을 설정하는 것으로 설정되고, 상기 제 1 주파수밴드는 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 어느 하나이고, 상기 제 2 주파수밴드는 상기 상향링크 주파수밴드 및 하향링크 주파수밴드 중 나머지 하나이다.
중계기를 지원하는 프레임 구조를 제공할 수 있다. 특히, 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 방법을 제공할 수 있다. 또한, 중계기를 지원하는 프레임 구조에 기초하여 HARQ(Hybrid Automatic Request Repeat)를 수행하는 과정에서 발생할 수 있는 ACK/NACK 전송 시점의 오류를 줄이는 방법을 제공할 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access), MC-FDMA(Multi Carrier-Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)이나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE-Advanced를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 3GPP LTE-Advanced((이하, LTE-A)는 3GPP LTE(이하, LTE)의 진화이다.
도 1은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10, 11, 12, 13; Mobile Station, MS), 기지국(20; Base Station, BS) 및 중계기(30, 31; Relay Station, RS)를 포함한다. 단말(10, 11, 12, 13)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10, 11, 12, 13)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 중계기(30, 31)는 커버 리지의 확장 또는 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위한 것으로, 단말과 기지국 사이에 위치한다. 중계기는 중계 노드, 리피터(Repeater), 릴레이(Relay), 릴레이 노드(Relay Node, RN) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 즉, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)은 기지국(20)과 직접 통신할 수 있고, 기지국(20)의 커버리지 밖에 있는 단말들(12, 13)은 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신한다. 또는, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위하여 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신할 수 있다.
중계기는 기능에 따라 아래와 같이 몇 가지 형태로 분류될 수 있다.
function L1 Relay L2 Relay L3 Relay Pico/Femto Cell
RF function X X X X
Coder/Decoder and CRC - X X X
HARQ - X X X
Multiplex & Demultiplex of MAC SDU - X X X
Priority(Qos) handling - X X X
Scheduling - X X X
Outer ARQ - (X) X X
(Re)-Segmentation and concatenation - (X) X X
Header compression(ROHC) - - - X
Reordering of lower layer SDUs - - - X
In-sequence delivery of upper layer PDUs - - -
Duplicate detection of lower layer SDUs - - - X
Ciphering - - - X
System information broadcast - - X X
RRC Connection set-up and maintenance - - X X
Radio Bearers set-up and maintenance - - - X
Mobility function - - X
MBMS services control - - - X
Paging - - - X
QoS management - - (X) X
UE measurement reporting and control the reporting - - (X) X
NAS signalling handling - - - X
표 1에서 'X'는 해당 기능을 지원함을 의미하고, '-'는 해당 기능을 지원하지 않음을 의미하며, '(X)'는 해당 기능을 지원할 수도 있고 지원하지 않을 수도 있음을 의미한다. 표 1에서 L1 중계기, L2 중계기, L3 중계기로 분류하고 있으나, 이는 예시적인 것이다. 이 분류는 L1, L2, L3 중계기의 개략적인 특징에 따라 분류한 것이며, 반드시 용어와 일치하는 것은 아니다. 참고적으로, 표 1에서 펨토셀 또는 피코셀의 기능을 함께 제시하고 있다. 펨토셀 또는 피코셀은 표 1에서 예시하는 모든 기능을 지원하는 것으로 가정한다. L1 중계기는 AF(Amplify and Forward)와 함께 약간의 추가 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 증폭한 후 단말 또는 기지국으로 전달한다. L2 중계기는 DF(Decoding and Forward)와 함께 스케줄링(Scheduling) 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding) 등의 과정을 거쳐 정보를 복구한 후, 다시 부호(Coding) 및 변조(Modulation) 등의 과정을 거쳐 신호를 생성하여 단말 또는 기지국으로 전달한다. L3 중계기는 하나의 셀과 유사한 형태를 가지는 중계기로, L2 중계기가 가지는 기능과 함께 호접속, 해제 및 이동성(Mobility Function)을 지원한다. L3 중계기, 펨토 셀, 피코 셀은 프레임 구조의 일부 또는 전부를 변경할 수 있는 능력을 가진다. 즉, 중계기 셀을 제어할 수 있는 중계기이다. 반면, L1 중계기, L2 중계기는 프레임 구조의 일부 또는 전부를 변경할 수 있는 능력을 가지는 않는다. 즉, 중계기 셀을 제어할 수 없는 중계기이다. 따라서, L1 중계기, L2 중계기는 데이터만을 중계하고, 기지국이 단말로 직접 제어 채널을 전송한다. 본 명세서에서, 특별한 제한을 두지 않는다면 중계기는 L1 중계기, L2 중계기, L3 중계기, 피코 셀, 펨토 셀을 의미한다.
중계기는 무선자원을 이용하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 중계기가 이용할 수 있는 무선자원은 시간자원, 주파수 자원, 공간 자원 등을 포함한다. 시간자원은 서브프레임(subframe), 심볼(symbol), 슬롯(slot) 등으로 표현되고, 주파수 자원은 부반송파(subcarrier), 자원블록(resource block), 성분 반송파(component carrier) 등으로 표현되며, 공간 자원은 공간 다중화(spatial multiplexing), 안테나(antenna) 등으로 표현된다. 이와 같은 무선자원은 기지국-중계기 사이, 중계기-단말 사이에 전용되거나, 공유될 수 있다.
도 2는 기지국, 중계기 및 단말 사이의 링크 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 기지국과 중계기 사이의 링크는 백홀링크(Backhaul Link)이고, 중계기와 단말 사이의 링크는 액세스링크(Access Link)이다. 기지국과 중계기 사이의 백홀링크는 FDD(Frequency Division Duplex) 모드 또는 TDD(Time Division Duplex) 모드로 운용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 중계기와 단말 사이의 액세스 링크도 FDD 모드 또는 TDD 모드로 운용될 수 있다. FDD 모드는 상향링크와 하향링크가 주파수 자원에 의하여 구별된다. TDD 모드는 상향링크와 하향링크가 시간 자원에 의하여 구별된다. FDD 모드에서, 하향링크 주파수밴드를 이용하여 백홀링크로 전송이 이루어지는 경우에는 백홀 하향링크(backhaul downlink)라 하고, 상향링크 주파수밴드를 이용하여 백홀링크로 전송이 이루어지는 경우에는 백홀 상향링크(backhaul uplink)라 한다. 또한, 하향링크 주파수밴드를 이용하여 액세스링크로 전송이 이루어지는 경우에는 액세스 하향링크(access downlink)라 하고, 상향링크 주파수밴드를 이용하여 액세스링크로 전송이 이루어지는 경우에는 액세스 상향링크라 한다. TDD 모드에서, 하향링크 서브프레임을 이용하여 백홀링크로 전송이 이루어지는 경우에는 백홀 하향링크라 하고, 상향링크 서브프레임을 이용하여 백홀링크로 전송이 이루어지는 경우에는 백홀 상향링크라 한다. 또한, 하향링크 서브프레임을 이용하여 액세스링크로 전송이 이루어지는 경우에는 액세스 하향링크라 하고, 상향링크 서브프레임을 이용하여 액세스링크로 전송이 이루어지는 경우에는 액세스 상향링크라 한다. 백홀링크를 위하여 할당된 무선자원을 릴레이존(Relay Zone)이라 하고, 액세스링크를 위하여 할당된 무선자원을 액세스존(Access Zone)이라 할 수 있다.
아래 표 2는 기지국, 중계기 및 단말의 송수신 기능을 정리하고 있다.
기능 기지국 중계기 단말
하향링크 전송 V V
하향링크 수신 V V
상향링크 전송 V V
상향링크 수신 V V
표 2를 참조하면, 기지국은 하향링크 자원을 통하여 전송하고 상향링크 자원을 통하여 수신할 수 있다. 단말은 하향링크 자원을 통하여 수신하고 상향링크 자원을 통하여 전송할 수 있다. 반면에, 중계기는 하향링크 자원을 통하여 전송하거나 수신할 수 있고, 상향링크 자원을 통하여 전송하거나 수신할 수 있다.
도 3은 중계기의 송수신 기능을 장치 관점에서 개념적으로 나타낸다. 편의상, 본 명세서에서 중계기는 FDD(Frequency Division Duplex) 모드로 동작한다고 가정한다. 그러나, 이는 예시에 지나지 않고, 중계기는 TDD(Time Division Duplex) 모드 또는 H-FDD(Half-FDD) 모드로 동작할 수 있다. 또한, 중계기는 하향링크 전송에 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고, 상향링크 전송에 DFT-s-OFDMA(Discrete Fourier Transform-Spread-OFDMA) 방식을 사용한다고 가정한다. DFT-s-OFDMA 방식은 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 방식으로 지칭될 수 있고 양자는 혼용된다.
도 3을 참조하면, 중계기는 기지국 및 단말로 신호를 수신하는 두 개의 수신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 중계기는 기지국 및 단말로부터 신호를 송신하는 두 개의 송신 모듈을 포함할 수 있다. 이해를 돕기 위해, 송신 및 신호 모듈은 듀플렉서 및 신호 처리 모듈만을 포함하는 것으로 간략화 하였다. 듀플렉서는 기능에 따라 단방향과 양방향이 가능하다. 단방향 듀플렉서의 경우, 도 3에서 예시한 바와 같이, 각 듀플렉서는 송신 모듈 및 수신 모듈 중 어느 하나와만 연결된다. 반면, 양방향 듀플렉서의 경우, 각 듀플렉서는 송신 모듈 및 수신 모듈에 모두 연결될 수 있다.
일반적으로 중계기는 송신 및 수신 동작을 동시에 수행하는 것이 제한되므로, 송신 모듈 및 수신 모듈은 서로 다른 시점에 신호를 처리할 수 있다. 반면, 중계기는 기지국 및 단말로부터 동시에 신호를 수신하거나 기지국 및 단말에게 동시에 신호를 전송하는 것이 허용된다. 따라서, 송신 모듈 또는 수신 모듈끼리는 동일 또는 유사한 시점에 병렬적으로 신호를 처리하는 것이 가능하다.
신호 처리 과정을 살펴보면, 기지국으로부터 수신된 하향링크 신호는 FFT(Fast Fourier Transform) 및 OFDMA 기저대역 수신 프로세스를 통해 처리된다. 유사하게, 단말로 전송할 하향링크 신호는 OFDMA 기저대역 전송 프로세스 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 통해 처리된다. 구체적으로, OFDMA 기저대역 전송 프로세스는 직병렬 변환 모듈 및 부반송파 매핑 모듈을 포함할 수 있다. 즉, OFDMA 기저대역 전송 프로세스는 고속의 직렬 데이터 심볼을 저속의 병렬 데이터 심볼로 변환한 뒤, 부반송파에 매핑하는 역할을 수행한다. OFDMA 기저대역 수신 프로세스는 OFDMA 기저대역 전송 프로세스와 반대 과정으로 신호를 처리한다.
한편, 단말로부터 수신된 샹향링크 신호는 FFT 및 DFT-s-OFDMA 기저대역 수신 프로세스를 통해 처리된다. 유사하게, 기지국으로 전송할 상향링크 신호는 DFT-s-OFDMA 기저대역 전송 프로세스 및 IFFT를 통해 처리된다. 구체적으로, DFT-s-OFDMA 기저대역 전송 프로세스는 직병렬 변환 모듈, DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈 및 부반송파 매핑 모듈을 포함할 수 있다. DFT-s-OFDMA 기저대역 전송 프로세스가 OFDMA 기저대역 전송 프로세스와 다른 점은 IFFT 이전에 DFT를 이용하여 데이터 심볼을 주파수 영역에 확산시킴으로써 전송 심볼의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 낮추는 것이 가능하다. DFT 모듈을 거친 데이터 심볼은 부반송파에 연속적으로 매핑되거나 불연속적으로 매핑될 수 있다. DFT-s-OFDMA 기저대역 수신 프로세스는 DFT-s-OFDMA 기저대역 전송 프로세스와 반대 과정으로 신호를 처리한다.
도 4는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 일반적인 CP(normal cyclic prefix)를 사용하는 무선 프레임이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함될 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼의 수는 CP 구조에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일반적인 CP 크기를 사용하는 무선 프레임에서, 하나의 슬롯에는 7 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼이 포함될 수 있다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼이 2048 Ts 일 때, 일반적인 CP 크기는 144 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec).
하향링크 무선프레임의 경우, P-SCH(Primary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. 2개의 P-SCH를 통하여 동일한 PSS(Primary Synchronization Signal)이 전송된다. P-SCH는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 영역(time domain) 동기 및/또는 주파수 영역 동기를 얻기 위해 사용된다. PSS로 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 무선통신 시스템에는 적어도 하나의 PSS가 있다.
S-SCH(Secondary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH와 P-SCH는 인접하는(contiguous) OFDM 심볼에 위치할 수 있다. 2개의 S-SCH을 통하여 서로 다른 SSS(Secondary Synchronization Signal)이 전송된다. S-SCH는 프레임 동기 및/또는 셀의 CP 구성, 즉 일반적인 CP 또는 확장 CP(extended CP)의 사용 정보를 얻기 위해 사용된다. 하나의 S-SCH는 2개의 SSS를 사용한다. SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다. 즉, 하나의 S-SCH에는 2개의 m-시퀀스가 포함된다. 예를 들어, 하나의 S-SCH가 63 부반송파를 포함한다고 할 때, 길이 31인 m-시퀀스 2개가 하나의 S-SCH에 맵핑된다.
P-SCH 및 S-SCH은 물리계층 셀 ID(physical-layer cell identities)를 얻기 위해 사용된다. 물리계층 셀 ID는 168개의 물리계층 셀 ID 그룹 및 이에 속하는 3개의 물리계층 ID로 표현될 수 있다. 즉, 전체 물리계층 셀 ID는 504개이며, 0 내지 167 범위를 가지는 물리계층 셀 ID 그룹 및 각 물리계층 셀 ID 그룹에 포함되는 0 내지 2 범위를 가지는 물리계층 ID로 표현된다. P-SCH에는 물리계층 ID는 나타내는 3개의 ZC 시퀀스 원시 인덱스(root index)가 사용되고, S-SCH은 물리계층 셀 ID 그룹을 나타내는 168개의 m-시퀀스 인덱스가 사용될 수 있다.
P-BCH(Physical-Broadcast Channel)은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치한다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼(0번째 OFDM 심볼부터 시작된다)에서 시작하여 P-SCH 및 S-SCH를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다. P-BCH는 해당 기지국의 기본적인 시스템 구성(system configuration) 정보를 얻기 위해 사용된다. P-BCH는 40ms의 주기를 가질 수 있다.
도 4의 무선 프레임 구조는 예시에 불과하고, 상기 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다. 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함한다. 서브프레임내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.
3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어채널들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다. 서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 UE 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
도 6 및 도 7은 중계기의 동작의 일 예를 나타낸다. 이하, 다르게 언급하지 않는 한, 중계기에 연결된 단말을 간단히 단말로 지칭한다. 도 6은 하향링크 주파수밴드(fD)를 사용하는 하향링크 전송의 일 예이고, 도 7은 상향링크 주파수밴드(fU)를 사용하는 상향링크 전송의 일 예이다. 하향링크 주파수밴드(fD)와 상향링크 주파수밴드(fU)는 서로 다른 주파수밴드인 것으로 가정한다.
도 6을 참조하면, 중계기가 기지국으로부터 백홀링크를 통하여 신호를 수신할 때, 중계기는 단말로 액세스링크를 통하여 신호를 전송할 수 없다. 중계기가 단말로 액세스링크를 통하여 신호를 전송할 때, 중계기는 기지국으로부터 백홀링크를 통하여 신호를 수신할 수 없다.
도 7을 참조하면, 중계기가 단말로부터 액세스링크를 통하여 신호를 수신할 때, 중계기는 기지국으로 백홀링크를 통하여 신호를 전송할 수 없다. 중계기가 기지국으로 백홀링크를 통하여 신호를 전송할 때, 중계기는 단말로부터 액세스링크를 통하여 신호를 수신할 수 없다.
도 6 및 도 7과 같이, 중계기는 동일 주파수밴드를 사용하여 신호의 전송 및 수신을 동시에 할 수 없다. 따라서, 하향링크 주파수밴드 및 상향링크 주파수밴드 별로 중계기의 프레임 구조를 정의할 필요가 있다. 특히, 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원을 할당할 필요가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라, 하향링크 주파수밴드 및 상향링크 주파수밴드 내에서 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원을 할당하기 위한 기준을 제시한다.
기준 1
하향링크 주파수밴드 및 상향링크 주파수밴드 각각에서 백홀링크와 액세스링크는 TDM(Time Division Muliplexing) 방식에 따른다. 이때, 백홀링크와 액세스링크는 1 서브프레임 또는 서브프레임의 배수 단위로 할당될 수 있다. 예를 들어, 1 서브프레임은 1ms이다.
기준 2
하향링크 주파수밴드에서, 하나의 프레임 내의 적어도 한 쌍의 서브프레임은 반드시 액세스링크를 위하여 할당된다. 일 예로, 한 쌍의 서브프레임은 k번째 서브프레임과 k+5번째 서브프레임을 포함할 수 있다.
기준 3
백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴은 소정의 주기마다 설정된다.
기준 4
백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴은 기지국에 의하여 설정되고, 각각의 중계기로 시그널링된다.
기준 5
프레임 내에서 백홀링크로부터 액세스링크로 전환되거나, 액세스링크로부터 백홀링크로 전환될 때, 일부 영역은 TTG/RTG를 위한 아이들(Idle) 타임으로 설정될 수 있다.
기준 6
기지국이 하향링크 주파수밴드 및 상향링크 주파수밴드 중 어느 하나의 주파수밴드에 대한 자원할당 패턴을 먼저 설정하면, 이에 기초하여 나머지 하나의 주파수밴드에 대한 자원할당 패턴이 설정된다.
이하, 기준 2 내지 기준 6에 따라 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 도 8 내지 도 15를 참조하여 구체적으로 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 주파수밴드의 프레임 구조를 나타낸다.(기준 2)
도 8을 참조하면, 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되어 있다. 프레임을 구성하는 서브프레임 가운데 서브프레임 #0과 서브프레임 #5는 한 쌍을 이룰 수 있다. 이와 마찬가지로, (서브프레임 #1과 서브프레임 #6), (서브프레임 #2와 서브프레임 #7), (서브프레임 #3과 서브프레임 #8), (서브프레임 #4와 서브프레임 #9)는 각각 쌍을 이룬다. 이 가운데, 적어도 한 쌍의 서브프레임은 반드시 액세스링크를 위한 서브프레임으로 할당되어야 한다. 이는, 중계기의 커버리지에 속하는 단말들로 제어신호를 전송하기 위함이다. 제어신호의 예는 동기신호, 방송신호, 페이징신호 등이 있다. 예를 들어, FDD 프레임에서, 서브프레임 #0 및 서브프레임 #5는 동기신호 및/또는 방송신호가 전송되는 서브프레임이고, 서브프레임 #0, 서브프레임 #4, 서브프레임 #5, 서브프레임 #9는 페이징신호가 전송되는 서브프레임이다. 따라서, (서브프레임 #0과 서브프레임 #5) 및 (서브프레임 #4와 서브프레임 #9)는 액세스링크를 위하여 할당될 수 있다. 마찬가지로, TDD 프레임에서, 서브프레임 #0 및 서브프레임 #5는 동기신호 및/또는 방송신호가 전송되는 서브프레임이고, 서브프레임 #0, 서브프레임 #1, 서브프레임 #5, 서브프레임 #6은 페이징신호가 전송되는 서브프레임이다. 따라서, (서브프레임 #0과 서브프레임 #5) 및 (서브프레임 #1과 서브프레임 #6)은 액세스링크를 위하여 할당될 수 있다. 이에 따라 FDD 프레임에서 서브프레임 #0, 서브프레임 #4, 서브프레임 #5, 서브프레임 #9는 반드시 액세스링크를 위해 할당하고, 백홀링크를 위해 할당할 수 없으며, TDD 프레임에서 서브프레임 #0, 서브프레임 #1, 서브프레임 #5, 서브프레임 #6은 반드시 액세스링크를 위해 할당하고, 백홀링크를 위해 할당할 수 없다
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴의 설정주기를 나타낸다. (기준 3)
도 9를 참조하면, 자원할당 패턴은 하나의 프레임(10ms)을 주기로 설정될 수 있다. 이때, 하나의 프레임은 10서브프레임으로 이루어지므로, 자원할당 패턴은 10비트로 표현될 수 있다. 또는, 동기신호, 방송신호, 페이징신호가 전송되어야 하는 4개의 서브프레임을 제외한 6비트로 표현될 수 있다. 즉, 도 9에서 예시하는 바와 같이, 서브프레임 #0, 서브프레임 #4, 서브프레임 #5, 서브프레임 #9는 동기신호, 방송신호, 페이징신호가 전송되는 서브프레임으로 설정되고, 서브프레임 #1, 서브프레임 #2, 서브프레임 #8은 백홀링크를 위하여 할당되며, 서브프레임 #3, 서브프레임 #6, 서브프레임 #7은 액세스링크를 위하여 할당되는 경우, 자원할당 패턴은 "001110"과 같이 표현될 수 있다. 여기서, "0"과 "1"의 해석은 반대로 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴의 설정주기를 나타낸다. (기준 3)
도 10을 참조하면, 자원할당 패턴은 HARQ(Hybrid Automatic ReQuest Repeat) 채널 개수 및 하나의 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수의 최소공배수를 주기로 설정될 수 있다. 즉, LTE 표준에 따르면, HARQ 수행과정에 있어서 데이터의 초기전송으로부터 재전송 시점까지 걸리는 시간은 8ms이므로, HARQ 채널 개수는 8개가 될 수 있다. 따라서, 8과 10의 최소공배수인 40ms 단위로 자원할당 패턴이 설정될 수 있다. 이때, 자원할당 패턴은 40비트로 표현될 수 있다. 또는 동기신호, 방송신호, 페이징신호가 전송되어야 하는 서브프레임들을 제외한 24비트로 표현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴의 시그널링 방법이다(기준 4). 하나의 기지국에 대하여 복수 개의 중계기가 존재하는 것으로 가정한다.
도 11을 참조하면, 기지국은 각각의 중계기 별로 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정한다(S100). 기지국은 제 1 중계기를 위하여 설정된 자원할당 패턴에 대한 정보를 제 1 중계기로 전송하고(S110), 제 2 중계기를 위하여 설정된 자원할당 패턴에 대한 정보를 제 2 중계기로 전송한다(S120). 이때, 기지국은 PDSCH를 통하여 자원할당 패턴에 대한 정보를 각각의 중계기에게 유니캐스트할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴의 시그널링 방법이다(기준 4). 하나의 기지국에 대하여 복수 개의 중계기가 존재하는 것으로 가정한다.
도 12를 참조하면, 기지국은 모든 중계기에 대하여 동일하게 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정한다(S200). 기지국은 단계 S200에서 설정된 자원할당 패턴에 대한 정보를 모든 중계기에게 브로드캐스트한다(S210). 이때, 기지국은 BCH를 통하여 자원할당 패턴에 대한 정보를 중계기에게 브로드캐스트할 수 있다. 뿐만 아니라, 기지국은 동일한 자원할당 패턴에 대한 정보를 각각의 중계기에 대하여 유니캐스트할 수도 있다.
도 11 및 도 12에서, 기지국과 중계기는 미리 결정된 자원할당 패턴에 대한 표를 공유하고, 기지국이 중계기로 특정 패턴에 대한 인덱스를 시그널링해 줄 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조를 나타낸다(기준 5).
도 13을 참조하면, 백홀링크로부터 액세스링크로 전환되거나, 액세스링크로부터 백홀링크로 전환될 때, 전환이 이루어지기 직전의 일부 영역은 아이들 타임으로 설정한다. 예를 들어, 아이들 타임은 1 OFDMA 심볼일 수 있다. 액세스링크로부터 백홀링크로 전환되는 서브프레임 #1과 서브프레임 #6, 백홀링크로부터 액세스링크로 전환되는 서브프레임 #3, 서브프레임 #9는 아이들 타임을 포함하는 서브프레임으로, 이러한 서브프레임은 비정규(irregular) 서브프레임이라 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다(기준 6).
도 14를 참조하면, 기지국은 하향링크 주파수밴드에 대하여 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정한다(S300). 단계 S300에서 설정된 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여, 기지국은 상향링크 주파수밴드에 대하여 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정한다(S310). 단계 S300 및 단계 S310에서 설정된 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 중계기로 전송한다(S330).
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 기지국은 하향링크 주파수밴드에 대하여 백홀링크 및 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정한다(S400). 단계 S400에서 설정된 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 중계기로 전송한다(S410). 중계기는 단계 S410에서 수신한 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여, 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다(S420).
도 14 및 도 15는 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 먼저 설정한 다음, 이에 기초하여 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정하는 것으로 예시하고 있다. 그러나, 이는 예시에 지나지 않고, 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 먼저 설정한 다음, 이에 기초하여 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정하는 것도 가능하다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 이용하여 HARQ를 수행하는 일 예이다. HARQ 수행에 있어서, 송신기(Tx)는 서브프레임을 통하여 데이터를 전송하고, 수신기(Rx)로부터 상기 서브프레임에 대한 ACK/NACK(Acknowledgement/Not-Acknowledgement)을 피드백받은 후, 데이터를 재전송(retransmission) 한다. 송신기의 데이터 전송으로부터 데이터 재전송 직전까지의 시간을 RRT(round trip time)라 한다. LTE 스펙에 따르면, 송신기가 데이터를 전송한 시점으로부터 4 서브프레임 후에 수신기가 ACK/NACK을 피드백한다.
도 16을 참조하면, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k는 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정된다. 따라서, 중계기는 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k를 통하여 단말로 하향링크 데이터를 전송할 수 있다. 중계기로부터 하향링크 데이터를 수신한 단말은 상기 하향링크 데이터의 전송 시점으로부터 일정 시점이 지난 후에 상기 하향링크 데이터에 대한 ACK/NACK을 피드백한다. 일 예로, 단말은 하향링크 데이터의 전송 시점으로부터 4 서브프레임 후에 ACK/NACK을 피드백한다. 따라서, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k+4는 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되고, 단말은 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k+4를 통하여 중계기로 ACK/NACK을 피드백한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 이용하여 HARQ를 수행하는 다른 예이다.
도 17을 참조하면, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k는 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정된다. 따라서, 단말은 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k를 통하여 중계기로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한 중계기는 상기 상향링크 데이터의 전송 시점으로부터 일정 시점(예를 들어, 4 서브프레임)이 지난 후에 상기 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK을 PHICH를 통하여 피드백한다. 따라서, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k+4는 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되고, 중계기는 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #k+4를 통하여 단말로 ACK/NACK을 피드백한다.
도 16 및 도 17과 같이, HARQ 수행을 고려하면, 하향링크 주파수밴드의 k번째 서브프레임이 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되면 상향링크 주파수밴드의 k+n번째 서브프레임(예를 들어, k+4번째 서브프레임)도 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정된다. 또는, 상향링크 주파수밴드의 k번째 서브프레임이 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되면 하향링크 주파수밴드의 k+n번째 서브프레임도 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정된다. 이와 마찬가지로,하향링크 주파수밴드의 k번째 서브프레임이 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되면 상향링크 주파수밴드의 k+n번째 서브프레임(예를 들어, k+4번째 서브프레임)도 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정된다. 또는, 상향링크 주파수밴드의 k번째 서브프레임이 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되면 하향링크 주파수밴드의 k+n번째 서브프레임도 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정된다.
이하, 기준 1 내지 기준 6에 기초하여 자원할당 패턴을 설정할 경우 발생할 수 있는 문제점 및 이를 해결하기 위한 방안을 살펴본다.
먼저, 하나의 프레임(10ms)을 주기로 백홀링크와 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정할 경우, 적어도 한번 이상 기준 6을 만족하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
도 18 및 도 19는 기준 1 내지 기준 6에 기초하여 할당된 자원할당 패턴을 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴이 먼저 설정되고, 이를 기초로 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴이 설정된다. 여기서, 하향링크 주파수밴드의 액세스링크를 위한 서브프레임을 통해 중계기가 단말로 하향링크 데이터를 전송하면, 각각의 단말은 하향링크 데이터 전송 시점으로부터 4 서브프레임 후에 상향링크 주파수밴드의 액세스링크를 위한 서브프레임을 통하여 중계기로 ACK/NACK을 피드백할 수 있다. 이와 마찬가지로, 하향링크 주파수밴드의 백홀링크를 위한 서브프레임을 통해 중계기가 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하면, 중계기는 상기 하향링크 데이터 전송 시점으로부터 4 서브프레임 후에 상향링크 주파수밴드의 백홀링크를 위한 서브프레임을 통하여 기지국으로 ACK/NACK을 피드백할 수 있다.
다만, 도 18과 같이 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한 경우, 일부 서브프레임에서 오류가 발생할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0은 하향링크 주파수밴드와의 관계에 기초하여 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0을 통해 단말이 중계기로 상향링크 데이터를 전송하는 경우, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4를 통해 중계기는 단말로 ACK/NACK을 피드백하여야한다. 그러나, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4는 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 따라서, 규정된 시간에 중계기는 단말로 ACK/NACK을 피드백할 수 없게 된다.
이러한 오류는 반대의 경우에도 발생할 수 있다. 도 19를 참조하면, 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴이 먼저 설정되고, 이를 기초로 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴이 설정된다. 여기서, 상향링크 주파수밴드의 액세스링크를 위한 서브프레임을 통해 단말이 중계기로 상향링크 데이터를 전송하면, 중계기는 상향링크 데이터 전송 시점으로부터 4 서브프레임 후에 하향링크 주파수밴드의 액세스링크를 위한 서브프레임을 통하여 단말로 ACK/NACK을 피드백할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상향링크 주파수밴드의 백홀링크를 위한 서브프레임을 통해 중계기가 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하면, 기지국은 상기 상향링크 데이터 전송 시점으로부터 4 서브프레임 후에 하향링크 주파수밴드의 백홀링크를 위한 서브프레임을 통하여 중계기로 ACK/NACK을 피드백할 수 있다.
다만, 도 19와 같이 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한 경우, 일부 서브프레임에서 오류가 발생할 수 있다. 예를 들어, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0은 상향링크 주파수밴드와의 관계에 기초하여 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0을 통해 중계기가 단말로 하향링크 데이터를 전송하는 경우, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4를 통해 단말은 중계기로 ACK/NACK을 피드백하여야한다. 그러나, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4는 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 따라서, 규정된 시간에 단말은 중계기로 ACK/NACK을 피드백할 수 없게 된다. 다른 예로, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #2는 상향링크 주파수밴드와의 관계에 기초하여 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #2를 통해 기지국이 중계기로 하향링크 데이터를 전송하는 경우, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #6을 통해 중계기는 기지국으로 ACK/NACK을 피드백하여야 한다. 그러나, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #6은 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있다. 따라서, 규정된 시간에 중계기는 기지국으로 ACK/NACK을 피드백할 수 없게 된다.
다음으로, HARQ 채널의 개수와 하나의 프레임 내의 서브프레임의 개수의 최소공배수(40ms)를 주기로 백홀링크와 액세스링크를 위한 자원할당 패턴을 설정할 경우에도 오류가 발생할 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20을 참조하면, 자원할당 패턴은 40ms를 주기로 설정되고, 하향링크 주파수밴드 또는 상향링크 주파수밴드 가운데 어느 하나의 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정하고, 이에 기초하여 나머지 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다. 여기서, 자원할당 패턴의 주기가 40ms이고 8 채널의 HARQ 동작을 고려하고 있으므로, 도 18 및 도 19와 같은 오류가 발생하는 확률은 상대적으로 낮다. 그러나, 기준 2와 같이 하향링크 주파수밴드에서 5 서브프레임 간격을 이루는 적어도 한 쌍의 서브프레임이 반드시 액세스링크를 위한 서브프레임으로 설정되어야 하므로, 오류가 발생할 수 있다. 예를 들어, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0과 서브프레임 #5는 동기신호의 전송을 위하여 반드시 액세스링크로 설정되어야 한다. 따라서, 이에 대응하는 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 오류가 발생할 수 있다.
이하, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법을 제시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 방법을 나타내는 흐름도이다. 중계기와 단말 사이의 액세스링크에서 HARQ 동작을 예시하고 있으나, 이는 기지국과 중계기 사이의 백홀링크에서 HARQ 동작에도 적용할 수 있다.
도 21을 참조하면, 기지국은 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다(S500). 기지국은 단계 S500에서 설정된 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보를 중계기로 전송한다(S510). 중계기는 단계 S510에서 수신한 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보에 기초하여 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다(S520). 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여, 중계기는 HARQ 타이밍을 재설정한다(S530). 여기서, HARQ 타이밍이란, 데이터의 초기 전송 시점으로부터 ACK/NACK을 피드백하는 시점까지의 기간을 의미할 수 있다. 중계기가 단말로부터 데이터를 수신하면(S540), 단계 S530에서 설정한 HARQ 타이밍에 맞추어 단말로 ACK/NACK을 피드백한다(S550).
예를 들어, 도 18에서, 단말이 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0에서 중계기로 상향링크 데이터를 전송한 경우, 중계기는 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4에서 단말로 ACK/NACK 피드백을 할 수 없다. 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4는 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있기 때문이다. 이때, 중계기는 단계 S530과 같이 재설정된 HARQ 타이밍을 이용하여 미리 정의된 시점보다 1 서브프레임 지연된 시점에 PHICH를 통하여 ACK/NACK을 피드백할 수 있다. 도 18에 따르면, 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #1에서 단말로부터 중계기로 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK이 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #5에서 전송되도록 설정되어 있다. 이러한 경우, 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #5에서는 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0에서 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK 및 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #1에서 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK이 시간, 주파수 및 코드 가운데 적어도 하나로 다중화되어 전송될 수 있다.
여기서, 중계기는 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴, 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 재설정된 HARQ 타이밍에 대한 정보 등을 단말에게 알려줄 수도 있다. 이에 따라, 단말은 ACK/NACK의 수신 시점을 알 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 실시예는 중계기와 단말 사이의 액세스링크에서 HARQ 동작을 예시하고 있으나, 이는 기지국과 단말 사이의 백홀링크에서 HARQ 동작에도 적용할 수 있다.
도 22를 참조하면, 기지국은 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다(S600). 기지국은 단계 S600에서 설정된 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보를 중계기로 전송한다(S610). 중계기는 단계 S610에서 수신한 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보에 기초하여 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정한다(S620). 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 기초하여, 중계기는 ACK/NACK 전송시점을 재설정하고(S630), ACK/NACK 전송시점에 대한 정보를 단말에게 알려준다(S640). 여기서, ACK/NACK 전송 시점은 데이터 전송 시점으로부터 4 서브프레임 전후의 액세스링크를 위하여 할당된 서브프레임일 수 있다. 중계기는 PDCCH 또는 MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)를 통하여 상기 ACK/NACK 전송 시점에 대한 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 이후, 중계기가 단말에게 하향링크 데이터를 전송하면(S650), 단계 S640에서 설정한 ACK/NACK 전송 시점에 맞추어 중계기는 단말로부터 ACK/NACK을 수신한다.(S660).
예를 들어, 도 19에서, 중계기가 하향링크 주파수밴드의 서브프레임 #0에서 단말로 하향링크 데이터를 전송한 경우, 단말은 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4에서 중계기로 ACK/NACK 피드백을 할 수 없다. 상향링크 주파수밴드의 서브프레임 #4는 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정되어 있기 때문이다. 이때, 단말은 단계 S640에서 수신한 ACK/NACK 전송 시점에 대한 정보를 이용하여 미리 정의된 시점보다 1 서브프레임 지연된 시점에서 PUCCH를 통하여 ACK/NACK을 피드백할 수 있다.
이와 같이, 도 18 및 도 19에서 점선으로 표시된 데이터 전송에 대한 ACK/NACK은 해당 서브프레임의 전후 서브프레임 가운데 ACK/NACK 전송이 가능한 서브프레임을 통하여 피드백되도록 설정될 수 있다. 부가적으로, 도 20에서 홀수 번째 프레임 또는 짝수 번째 프레임의 서브프레임 #5를 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정할 수도 있다. 이에 따라, 홀수 번째 프레임 또는 짝수 번째 프레임에서 중계기에 연결된 단말은 중계기로부터 동기신호를 수신하는데 제약을 받을 수 있으나, HARQ 수행 과정에서의 오류를 방지할 수 있다. 또한, 중계기에 연결된 단말에게 특정 프레임에서 동기신호를 수신할 수 없다는 취지의 정보를 미리 시그널링하면, 동기신호의 미전송으로 인한 문제를 방지할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 23을 참조하면, 무선통신 시스템은 기지국(100), 중계기(200), 단말(300)을 포함한다. 기지국(100)은 프로세서(110) 및 RF(Radio Frequency)부(120)를 포함한다. 기지국의 RF부(120)는 무선신호를 송수신하고, 프로세서(110)는 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및/또는 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴을 설정하고, 상기 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및/또는 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보를 중계기(200)로 전송하도록 설정된다. 중계기(200)는 RF부(220) 및 프로세서(210)를 포함한다. 중계기(200)의 RF부(220)는 무선신호를 송수신하고, 프로세서(210)는 기지국으로부터 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 가운데 적어도 하나의 자원할당 패턴에 대한 정보를 수신하고, 상기 정보에 기초하여 나머지 자원할당 패턴을 설정하는 것으로 설정된다. 단말(300)은 RF부(320) 및 프로세서(310)를 포함한다. 단말(300)의 RF부(320)는 무선신호를 송수신한다. 단말의 프로세서(310)는 중계기로부터 상향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴 및/또는 하향링크 주파수밴드의 자원할당 패턴에 대한 정보를 수신하고, 중계기와 통신하도록 설정된다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 기지국, 중계기 및 단말 사이의 링크 구성을 나타낸다.
도 3은 중계기의 송수신 기능을 장치 관점에서 개념적으로 나타낸다.
도 4는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 중계기의 동작의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 주파수밴드의 프레임 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴의 설정주기를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴의 설정주기를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴의 시그널링 방법이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴의 시그널링 방법이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 이용 하여 HARQ를 수행하는 일 예이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 패턴을 설정하는 방법을 이용하여 HARQ를 수행하는 다른 예이다.
도 18 및 도 19는 기준 1 내지 기준 6에 기초하여 할당된 자원할당 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 패턴을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원할당 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템을 나타내는 블록도이다.

Claims (12)

  1. 무선통신 시스템에서 중계기에 의하여 수행되는 통신 방법에 있어서,
    기지국으로부터 설정 정보를 수신하되, 상기 설정 정보는 고정된 개수의 서브프레임들 중에서 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임을 지시하고, 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임은 상기 기지국으로부터 상기 중계기로의 전송에 사용될 수 있는 서브프레임이고;
    상기 설정 정보에 기반하여 적어도 하나의 서브프레임을 설정하고; 및
    상기 설정된 적어도 하나의 서브프레임을 이용하여 상기 기지국으로부터 신호를 수신하되,
    상기 설정된 적어도 하나의 서브프레임은 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임 중에서 선택되되, 무선 프레임의 미리 정해진 서브프레임들은 제외되고,
    상기 기지국과 상기 중계기가 FDD(frequency division duplex)로 동작하고 상기 무선 프레임이 10개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 상기 미리 정해진 서브프레임들은 상기 무선 프레임의 첫번째, 다섯번째, 여섯번째, 및 열번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,상기 중계기는
    단말과 연결하고,
    상기 첫번째, 다섯번째, 여섯번째, 및 열번째 서브프레임에서 상기 단말에게 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 중계기가 TDD(time division duplex)로 동작하고 상기 무선 프레임이 10개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 상기 미리 정해진 서브프레임들은 상기 무선 프레임의 첫번째, 두번째, 여섯번째, 및 일곱번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중계기는
    단말과 연결하고,
    상기 첫번째, 두번째, 여섯번째, 및 일곱번째 서브프레임에서 상기 단말에게 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상위 계층 신호를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임을 지시하는 비트맵(bitmap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결되고, 무선신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부를 포함하되,
    상기 프로세서는
    기지국으로부터 설정 정보를 수신하되, 상기 설정 정보는 고정된 개수의 서브프레임들 중에서 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임을 지시하고, 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임은 상기 기지국으로부터 중계기로의 전송에 사용될 수 있는 서브프레임이고;
    상기 설정 정보에 기반하여 적어도 하나의 서브프레임을 설정하고; 및
    상기 설정된 적어도 하나의 서브프레임을 이용하여 상기 기지국으로부터 신호를 수신하되,
    상기 설정된 적어도 하나의 서브프레임은 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임 중에서 선택되되, 무선 프레임의 미리 정해진 서브프레임들은 제외되고,
    상기 기지국과 상기 중계기가 FDD(frequency division duplex)로 동작하고 상기 무선 프레임이 10개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 상기 미리 정해진 서브프레임들은 상기 무선 프레임의 첫번째, 다섯번째, 여섯번째, 및 열번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 중계기.
  8. 제 7 항에 있어서,상기 중계기는
    단말과 연결하고,
    상기 첫번째, 다섯번째, 여섯번째, 및 열번째 서브프레임에서 상기 단말에게 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 중계기가 TDD(time division duplex)로 동작하고 상기 무선 프레임이 10개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 상기 미리 정해진 서브프레임들은 상기 무선 프레임의 첫번째, 두번째, 여섯번째, 및 일곱번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 중계기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 중계기는
    단말과 연결하고,
    상기 첫번째, 두번째, 여섯번째, 및 일곱번째 서브프레임에서 상기 단말에게 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상위 계층 신호를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 중계기.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 적어도 하나의 백홀링크 서브프레임을 지시하는 비트맵(bitmap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
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