【명세서】

【발명의 명칭】

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터의 전송 방법 및 이를 위한 장치 【기술분야】

본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말이 상 향링크 데이터를 기지국에 전송하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것 이다.

【배경기술】

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하 기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까 지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부 족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로 , 보다 발 전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다 .

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연 ( End- to-End Latency) , 고에너지 효율을 지원 할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성 (Dual Connectivity) , 대규모 다중 입출력 (Massive MIMO : Massive Multiple Input Multiple Output ) , 전이중 ( In— band Full Duplex) , 비작교 다중접속 (NOMA : Non- Orthogonal Multiple Access ) , 초광대역 ( Super wideband) 지원, 단말 네트워킹 (Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다. 【발명의 내용】

【기술적 과제】

본 명세서는 긴급 상황과 관련된 이벤트가 발생할 경우, 다른 데이터 전송 보다 우선하여 긴급 상황과 관련된 데이터를 보다 빠르게 전송하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 긴급 신호 전송 자원과 매핑된 긴급 신호 전송에 대한 ACK을 긴급 단말로 전송함으로써, 긴급 데이터 전송을 위한 자원을 결정하기 위 한 방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 기지국의 제어를 통해 긴급 데이터 전송 관련 자원을 할당해줌으로써, 긴급 데이터 전송 간에 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제 들로 제한되지 않으며 , 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부 터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

【기술적 해결방안】

본 명세서는 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스 템에서 상향링크 데이터 (UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 제 1 단말 에 의해 수행되는 방법은 긴급 상황과 관련된 이벤트 (event )의 발생을 알리기 위한 긴급 신호 (Urgent Signal : US ) * 기지국으로 전송하는 단계; 2개의 PHICH ( Physical HARQ Indication Channel ) 자원을 통해 상기 긴급 신호 에 대한 웅답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 수신된 응답에 기 초하여 상기 발생된 이벤트와 관련된 상세 정보를 포함하는 긴급 데이터 (urgent data)를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되 , 각각의 PHICH 자원은 상기 긴급 신호가 전송되는 자원의 물리자원블록 ( Physical Resource Block : PRB) 인덱스 ( index)에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 각각의 PHICH 자원은 index pair 형태를 가 지며, 상기 2개의 PHICH 자원을 통해 2 bits의 긴급 신호에 대한 웅답이 수신 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 상기 기지국으로부터 상기 긴급 신호의 전송 자원을 RRC 연결 확립 ( connection establishment ) 절차를 통해 할당받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다 .

또한, 본 명세서에서 상기 긴급 신호의 전송 자원을 할당받는 단계는 제 1 단말 별로 구분되는 DMRS (Demodulation Reference Signal ) 값을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 긴급 신호의 전송 자원은 PUCCH ( Physical Uplink Control Channel ) 자원이며, 상기 2개의 PHICH 자원은 상기 DMRS 값, 상기 PUCCH 자원의 첫 번째 슬롯의 PRB index 및 상기 PUCCH 자원의 두 번째 슬롯의 PRB Index에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 첫 번째 술롯의 PRB index와 상기 두 번째 슬 롯의 PRB index는 하나의 긴급 신호 전송에 대한 자원과 관련되며, 상기 첫 번 째 슬롯의 PRB index와 상기 두 번째 슬롯의 PRB index는 주파수 호핑 관계 가 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 2개의 PHICH 자원 중 하나의 PHICH 자원은 PUCCH 자원의 첫 번째 슬롯의 PRB index에 의해 결정되며, 다른 하나의 PHICH 자원은 PUCCH 자원의 두 번째 슬롯의 PRB Index에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 긴급 신호에 대한 웅답은 PUSCH 긴급 자원의 위치를 나타내는 알림 정보, PUSCH ( Physical Uplink Shared Channel ) 긴 급 자원의 시작 위치를 나타내는 서브프레임 오프셋 ( subframe of f set ) 정보 또는 PUSCH 긴급 자원의 MCS (Modulation and Coding Scheme ) 레벨과 자 원 크기를 나타내는 정보인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 상기 2개의 PHICH ( Physical HARQ Indication Channel ) 자원을 통해 수신된 웅답에 기초하여 상기 상향링크 데이터를 전송하 기 위한 자원 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 긴급 자원 위치를 결장하는 단계는 다른 제 1 단말 들의 PHICH urgent ACK 수신 여부를 모니터링하는 단계 ; 상기 기지국으로부 터 PHICH urgent ACK을 수신하기 전까지 상기 다른 제 1 단말들에 의해 수신 된 PHICH urgent ACK의 개수와 관련된 제 1 LRB index 정보와 상기 다른 제 1 단말들에 의해 수신된 PHICH urgent ACK의 총 개수와 관련된 제 2 LRB index 정보를 계산하는 단계 ; 및 상기 계산된 제 1 LRB index 정보 및 제 2 LRB index 정보에 기초하여 긴급 데이터를 전송하기 위한 자원의 물리자원블록 인텍스 ( PRB 工 ndex)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다 . 또한, 본 명세서에서 상기 자원의 위치를 결정하는 단계는 상기 다른 제 1 단말들의 PHICH urgent ACK이 동일한 subframe ᄋ f f set에서 수신되는 경 우 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 제 1 LRB index 정보는 상기 다른 제 1 단말 들로 PHICH urgent ACK이 수신될 때마다 、1 '씩 증가하는 것을 특징으로 한다 . 또한, 본 명세서에서 상기 제 2 LRB index 정보는 상기 다른 제 1 단말 들에 의해 수신된 PHICH ACK의 총 개수에 1을 더한 값인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서 상기 긴급 신호에 대한 응답은 ACK 또는 NACK인 것 을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 (UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 기지국 에 의해 수행되는 방법은 긴급 단말로부터 긴급 상황과 관련된 이벤트 (event ) 의 발생을 알리는 긴급 신호 (Urgent Signal : US )를 수신하는 단계 ; 상기 수신 된 긴급 신호에 기초하여 상기 긴급 신호에 대한 웅답을 전송하기 위한 2개의 PHICH ( Physical HARQ Indication Channel ) 자원을 결정하는 단계 ; 상기 결정된 2개의 PHICH 자원을 통해 상기 긴급 단말로 상기 긴급 신호에 대한 응답 을 전송하는 단계; 및 상기 긴급 단말로부터 상기 발생된 이벤트와 관련된 상세 정보를 포함하는 긴급 데이터 (urgent data)를 수신하는 단계를 포함하되 , 상 기 결정된 2개의 PHICH 자원 각각은 상기 긴급 신호가 전송되는 자원의 물리자 원블톡 ( Physical Resource Block : PRB) 인덱스 ( index)에 의해 결정되는 것 을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서 상기 긴급 신호의 전송 자원은 PUCCH ( Physical Uplink Control Channel ) 자원이며, 상기 2개의 PHICH 자원은 DMRS (Demodulation Reference Signal ) 값, 상기 PUCCH 자원의 첫 번째 슬롯의 PRB index 및 상기 PUCCH 자원의 두 번째 슬롯의 PRB Index에 기초 하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 DMRS 값은 긴급 단말 별로 서로 다르게 할당되 는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 (UL data)를 전송하기 위한 단말에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF (Radio Frequency) 유닛; 및 상기 RF 유닛과 기 능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 긴급 상황과 관련된 이벤트 ( event )의 발생을 알리기 위한 긴급 신호 (Urgent Signal : US )를 기지 국으로 전송하고; 2개의 PHICH ( Physical HARQ Indication Channel ) 자 원을 통해 상기 긴급 신호에 대한 웅답을 상기 기지국으로부터 수신하고; 및 상 기 수신된 웅답에 기초하여 상기 발생된 이벤트와 관련된 상세 정보를 포함하는 긴급 데이터 (urgent data)를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되 , 각 각의 PHICH 자원은 상기 긴급 신호가 전송되는 자원의 물리자원블록 ( Physical Resource Block : PRB) 인텍스 ( index)에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다. 【유리한 효과】

본 명세서는 긴급한 상황에 처한 단말이 자신의 상태를 기지국으로 빠르게 알릴 수 있을 뿐만 아니라 종래 기술 대비 더 빠르게 상향링크 자원을 독점할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 긴급 단말의 빠른 상향링크 자원 독점은 긴급 메시지를 더욱 안 전하고, 오류 없이 (하나의 SF 자원을 모두 확보할 수 있도록 함으로써 오류에 강한 메시지를 생성하여 전송할 수 있도록 할 수 있음) 기지국으로 전송할 수 있 도톡 함으로써 전송 지연 ( latency)뿐만 아니라 신뢰성 ( reliability)도 보장 할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 명세서는 하나 이상의 긴급 단말이 PUCCH US를 전송하더라도 기지국으로부터 PHICH Urgent ACK 수신을 통해 단말의 Urgent PUSCH 자원 위치를 파악할 수 있고, 다른 긴급 또는 일반 단말과의 자원 층돌 없이 긴급 메 시지를 빠르게 전송할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 명세서는 경쟁 기반의 자원을 이용하는 것이 아니라 기지국 제어에 의한 자원 점유 방식을 제공하기 때문에, 경쟁 기반 자원 점유 방식에서 발생할 수 있었던 자원 층돌 문제를 해결함으로써 더욱 안전하고 오류에 강한 메시지를 전송할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 명세서에서 제안하는 상향링크 데이터 전송 방법은 PHICH ACK 수신 및 단말과 기지국 사이의 TA에 따라 PUCCH US 전송으로부터 실제 긴급 데 이터 전송까지 (4 or 5 ) *N 만큼의 시간이 소요될 수 있다.

이는 종래 SR을 통해 상향링크 데이터를 전송했던 방법과 비교하여 동일 한 reliability를 제공하면서 종래 기술 ( 17 *N 시간이 소요됨 )보다 12 *N 또는 13 *N만큼의 시간 감소를 가져다 주는 효과가 있다.

여기서 , N은 Time To Interval ( TTI )로 LTE ( -Α) 入 1스템의 경우, lms 을 의미한다. 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으 며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될수 있을 것이다. 【도면의 간단한 설명】 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 적 특징을 설명한다. 도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN ( evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다. 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 ( radio interface protocol ) 구조를 나타 낸다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이 다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다. 도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드 ( resource grid)를 예시한 도면이다. 도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프 레임의 구조를 나타낸다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프 레임의 구조를 나타낸다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티 ( entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.

도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다 .

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고 를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.

도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링 크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE -A에서 요구하는 제어 평면 ( C- Plane )에서의 지연 시간 ( latency)을 설명하기 위한 도면이다.

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 랜덤 접속 과정 ( Random Acces s Procedure )의 일 예를 나타낸 도이다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들 이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다. 도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우 의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.

도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우 에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다. 도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 슬롯 동 안 5 개의 SC- FDMA심볼을 생성하여 전송하는 일례를 나타낸다.

도 19 및 도 20은 스케줄링 요청 및 BSR 프로시저를 통해 실제 데이터를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 21은 RACH 프로시저를 통해 실제 데이터를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 22는 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하기 위한 상향링크 데이 터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 23은 본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 24 및 도 25는 본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방 법의 일 예들을 나타낸 순서도이다.

도 26는 본 명세서에서 제안하는 PHICH 자원 설정을 위한 PUCCH 물리 자원 블록 인덱스 ( PRB index)의 일 예를 나타낸 도이다.

도 27 내지 도 29는 본 명세서에서 제안하는 긴급 메시지를 전송하기 위 한 긴급 자원 (urgent resource ) 결정 방법의 일 예들을 나타낸 도이다. 도 30은 본 명세서에서 제안하는 일반 단말들의 PUSCH 전송 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

도 31은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장 치의 블록 구성도를 예시한다.

【발명의 실시를 위한 형태】 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세 하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예 시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전 한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식 으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 ( terminal node )로서의 의미를 갖는다. 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 네트 워크 노드들 (network nodes )로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위 해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들 에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. ，기지국 (BS : Base Station) '은 고정국 ( f ixed station) , Node B , eNB ( evolved -NodeB) , BTS (base transceiver system) , 액세스 포인트 (AP : Access Point ) 등의 용어에 의 해 대체될 수 있다. 또한, '단말 ( Terminal ) '은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며 , UE (User Equipment ) , MS (Mobile Station) , UT (user terminal ) , MSS (Mobile Subscriber Station) , SS ( Subscriber Station) , AMS (Advanced Mobile Station) , WT (Wireless terminal) , MTC (Machine -Type Communication) 장치, M2M (Machine- to-Machine) 장 치 , D2D (Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크 (DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미 하며 , 상향링크 (UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다 . 하향 링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향 링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 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) , NOMA (non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무 선 접속 入 1스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA (universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현 될 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 proj ect ) LTE ( long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E- UMTS ( evolved UMTS ) 의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC— FDMA를 채용한 다 . LTE— A (advanced)는 3GPP LTE의 진화이다 .

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 , 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계 들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개 시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해 , 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 시스템 일반 .

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN ( evolved universal terrestrial radio access network)의 너 1트워크 구조의 일 예를 나타낸다.

E-UTRA 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들 어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면 ( control plane )과 사용자 평면 (user plane ) 프로토콜을 제공하는 기지국 ( eNB )들로 구성되고, 기지국들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. X2 사용자 평면 인터페이스 (X2 -U)는 기지국들 사이에 정의된다. X2 -U 인터페이스는 사용 자 평면 PDU (packet data unit)의 보장되지 않은 전달 (non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스 (X2-CP)는 두 개의 이웃 기 지국 사이에 정의된다. X2-CP는 기지국 간의 컨텍스트 (context) 전달, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다. 기지국은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC (evolved packet core)어 1 연결된다. S1 사용자 평면 인터페이스 (S1-U)는 기지국과 서빙 게이트웨이 (S- GW: serving gateway) 入 }이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스 (S1-MME) 는 기지국과 이동성 관리 개체 (MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS (evolved packet system) 베어러 서비스 관 리 기능, NAS (non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐 어링, MME 부하 밸런성 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 기지국과 MME/S-G 간에 다수-대 -다수 관겨) (many- to-many- relation)를 지원한다 . 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (radio interface protocol) 구조를 나타 낸다. 도 2의 (a)는 제어 평면 (control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 2의 (b)는 사용자 평면 (user plane)에 대한 무선 프로토콜 구 조를 나타낸다.

도 2를 참조하면 , 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계충들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호 접속 (OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기 초하여 제 1 계층 (L1) , 제 2 계층 (L2) 및 계 3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층 (physical layer) , 데이터링크 계층 (data link layer) 및 네트워크 계층 (network layer)으로 이루어지며 , 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프 로토콜 스택 (protocol stack) 사용자 평면 (user plane)과 제어신호 (signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면 (control plane)으로 구분된다.

제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시 지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로 를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명 한다.

제 1 계층 (L1)인 물리 계층 (PHY: physical layer)은 물리 채널 (physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스 (information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위 치한 매체 접속 게어 (MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널 (transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데 이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널 (physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되 며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제 어 채널 (PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이 징 채널 (PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널 (DL— SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널 (UL— SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ (hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려 주는 상향링크 승인 (UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널 (PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고 , 매 서브프레임마다 전송된다 . 물리 HARQ 지시자 채널 (PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상 향링크 전송의 웅답으로 HARQ ACK (acknowledge) /NACK (non- acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널 (PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자 (CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링 크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널 (PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.

제 2 계층 (L2)의 MAC 계층은 논리 채널 (logical channel)을 통하여 상 위 계층인 무선 링크 제어 (RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제 공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속 하는 MAC 서비스 데이터 (SDU: service data unit)의 전송 채널 ^1" 에 물리 채널로 제공되는 전송 블록 (transport block)으로의 다중화 /역다중화 기능을 포함한다.

계 2 계층 (L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결 (concatenation) , 분할 (segmentation) 및 재결합 (reassembly)을 포함한다. 무선 베어러 (RB _: radio bearer) 7} 요구하 는 다양한 QoS (quality of service)를 보장하기 위해 , RLC 계층은 투명 모 드 (TM: transparent mode) , 비확인 모드 (UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드 (AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ (automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한 편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블 록으로 포함될 수 있다.

제 2 계층 (L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜 (PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤 더 압축 (header compression) 및 암호화 (ciphering) 기능을 수행한다 . 헤 더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4 (internet protocol version 4) 또는 IPv6 (internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜 (IP: internet protocol) 패킷을 효율 적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담 고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화 /무결정 보호 (integrity protection)을 포함한다.

제 3 계층 (L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어 (RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네 트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크 는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정 (configuration) , 재설정 (re— configuration) 및 해게 (release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말 과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제 2 계층 (L2)에 의하여 제공되는 논 리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하 기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라 미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무 선 베어러 (SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러 (DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다 . SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS (non-access stratum) 계층은 세션 관 리 (session management)와 이동성 관리 (mobility management ) 등의 기능 을 수행한다.

기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역 폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널 (downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널 (BCH: broadcast channel) , 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐 스트 채널 (MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말 에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널 (uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널 (RACH: random access channel) , 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL- SCH (uplink shared channel)가 있다 .

논리 채널 (logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며 , 전송 채널 에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영 역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 논리채널로는 방송 제어 채널 (BCCH: broadcast control channel) , 페이징 제어 채널 (PCCH: paging control channel) , 공통 제어 채널 (CCCH: common control channel) , 전용 제어 채널 (DCCH: dedicated control channel) , 멀티캐 스트 제어 채널 (MCCH: multicast control channel) , 전용 트래픽 채널 (DTCH: dedicated traffic channel) , 멀티캐스트 트래픽 채널 (MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다.

단말과 MME의 제어 평면에 위치함 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하 기 위하여 EMM (EPS mobility management) 등록 상태 (EMM- REGISTERED) 및 EMM 등톡 해제 상태 (EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM 등록 상 태 및 EMM 등톡 해제 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 등록 해제 상태에 있으며 , 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속 ( initial attach) 절차를 통해 해당 네 트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 丽 E는 EMM 등록 상태로 천이 ( transition)된다.

또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결 ( signaling connection)을 관리하기 위하여 E CM (EPS connection management ) 연결 상태 ( ECM- CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태 ( ECM— IDLE)가 정의될 수 있다. ECM 연결 상 태 및 ECM 아이들 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말 과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다 . RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적 으로 연결 ( connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태 (RRCᅳ CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연 결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태 (RRCᅳ IDLE)에 있게 된다. 네트워크는 ECM 연결 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면, 네트워크는 ECM 아이들 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며 , 코어 네트워크 ( CN : core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역 ( tracking area) 단위로 관리한다. 단 말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신 (DRX : Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말 -특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 기회에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다. 또한, 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트 ( context ) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM 아이들 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택 ( cell selection) 또는 셀 재선택 ( cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트 (TAU : tracking area update ) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다. 반면, 단말이 ECM 연결 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다 . ECM 연결 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및 /또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 샐 측정을 수행할 수 있다.

위와 같이 , 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받 기 위해서는 ECM 연결 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우 와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM 아이들 상태에 있으며, 단말 이 초기 접속 ( initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록 하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이 ( transition)된다. 또한, 단 말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM 아이들 상태에 있으며 , 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청 (service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이 (transition)된다. 도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이 다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S301 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (initial cell search) 작업올 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널 (P- SCH: primary synchronization channel) 및 부 동기 채널 (S-SCH: secondary synchronization channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞주고 셀 ID (identifier) 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널 (PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 샐 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한 편, 단말은 초기 샐 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 _S30 2 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따 른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S303 내지 단계 S306과 같은 랜덤 액세스 절차 (random access procedure)을 수행할 수 있 다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널 (PRACH: physical random access channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고 (S303) , PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 웅답 메시지를 수신할 수 있다

(5304) . 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송

(5305) 및 PDCCH 신호 및 이에 대웅하는 PDSCH 신호의 수신 (S306)과 같은 중돌 해결 절차 (contention resolution procedure) ¾- 수행할 수 있다. 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및 /또는 PDSCH 신호의 수신 (S307) 및 물리 상향링 크 공유 채널 (PUSCH) 신호 및 /또는 물리 상향링크 제어 채널 (PUCCH) 신호의 전송 (S308)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보 (UCI: uplink control information) ^ L 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스 케줄링 요청 (SR: scheduling request) , 채널 품질 지入 1자 (CQI) , 프리코딩 행렬 지시자 (PMI: precoding matrix indicator) , 탱크 지人！자 (RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.

LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전 송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통 해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청 /지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다. 도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

셀를라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크 /하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 ( subf rame ) 단위로 이루어지며 , 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A표준에 서는 FDD ( Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임 (radio frame ) 구조와 TDD (Time Division Duplex)어 1 적용 가능한 타입 2 의 무선 프레임 구조를 지원한다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링 크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하 면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 웅답은 실질적으로 상호적 ( reciprocal ) 이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 웅답과 상향링크 채널 응답 이 거의 동일하다는 것을 의미한다. 따라서 , TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 단말에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스 템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다. 도 4 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다 . 하향링크 무선 프레임 ( radio frame )은 10개의 서브프레임 ( subf rame )으로 구성되고, 하나의 서브 프레임은 시간 영역 ( time domain)에서 2개의 슬롯 ( slot )으로 구성된다. 하나 의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 ΊΤΙ ( transmission time interval )라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0 . 5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM ( orthogonal f requency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원 블록 (RB : Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE/LTE— A는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구 간 ( symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC— FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록은, 하 나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파 ( subcarrier)를 포함한다 .

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치 ( CP : Cyclic Pref ix)의 구성 ( conf iguration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장 순환 전치 ( extended CP)와 일반 순환 전치 (normal CP)가 있다. 예를 들어 , OFDM 심볼이 일반 순환 전치에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼 의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 순환 전치에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 순환 전치인 경우보다 적다. 확장 순환 전치의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯 에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등 의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확 장 순환 전치가사용될 수 있다.

일반 순환 전치가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함 하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프 레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH (physical downlink control channel )에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH (physical downlink shared channel )에 할당될 수 있다.

도 4의 (b)는 타입 2 프레임 구조 ( f rame structure type 2 )를 나타 낸다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임 (half frame )으로 구성되며 , 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되고, 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 5개의 서브프레임 중 특히 , 스페셜 서브프레임 ( special subframe )은 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot ) , 보호구간 (GP : Guard Period) , UpPTS (Uplink Pilot Time Slot )로 구성된다. DwPTS는 단말에 서의 초기 샐 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향 링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포 함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함 되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드 ( resource grid)를 예시한 도면이다.

도 5을 참조하면 , 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심 볼을 포함한다. 여기서 , 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적 으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소 (element)를 자원 요소 (RE: resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 x 7 개의 자원 요소를 포함한다. 자원 그리드 상와 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍 (pair) (k, 1)에 의해 식별될 수 있다. 여기서 , k(k=0, ..., Ι¾ΒΧ12-1)는 주파수 영역 내 부 반송파 인덱스이고,

1(1 = 0 6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다. 하향링크 슬롯에 포함 되는 자원 블록들의 수 (NRB)는 하향링크 전송 대역폭 (bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다. 도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프 레임의 구조를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역 (control region)이고, 나 머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역 (data region)이다. 3GPP LTE/LTE— A에서 1"용되는 하향링크 제어 채널의 일려】로 PCFICH, PDCCH, PHICH 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수 (즉, 제어 영역의 크기 )에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 웅답 채널이고, HARQ 에 대한 ACK/NACK신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링 크 제어정보 (DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제 어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 (Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유 자 (owner)나 용도에 따라 고유한 식별자 (RNTI: radio network temporary identifier)가 마스킹 (masking)된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 식별자 (예를 들어 C-RNTI (cell-RNTI) )가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또 는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자 (예를 들어 P- RNTI ( aging -RNTI) ) 7} CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보 블록 (SIB: system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자 (SI- RNTI (system inf ormation-RNTI) ) 7} CRC에 마스킹될 수 있다. 또한, 단말 의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 웅답인 랜덤 액세스 웅답을 지시하기 위 해 RA-RNTI (random access— RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프 레임의 구조를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCINI 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH이 할당된다. 상위 계층에서 지시되는 경우, 단말은 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 지원할 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블톡 쌍 (pair)이 할당된다. PUCCINI 할당되는 자원 블톡 쌍에 속하는 자원 블록들은 슬롯 경계 ( slot boundary)를 기준으로 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 자원 블록 쌍은 슬롯 경계에서 주파수 도약 ( frequency hopping)된다고 한다.

PDCCH (Physical Downlink Control Channel )

PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보 (DCI : Downlink Control Indicator)라고 한다. PDCCH은 DCI 포맷에 따라서 제어 정보의 크 기 및 용도가 다르며 또한 부호화율에 따라 크기가 달라질 수 있다.

표 1은 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.

【표 1】

표 1을 참조하면, DCI 포맷으로는 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 0 , 하나 의 PDSCH 코드워드의 스케줄링을 위한 포맷 1 , 하나의 PDSCH 코드워드의 간단 한 (compact) 스케줄링을 위한 포맷 1A, DL-SCH의 매우 간단한 스케줄링을 위 한 포맷 1C, 폐루프 (Closed-loop) 공간 다중화 (spatial multiplexing) 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2, 개루프 (Openloop) 공간 다중화 모 드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2A, 상향링크 채널을 위한 TPC (Transmission Power Control) 명령의 전송을 위한 포맷 3 및 3A, 다 중 안테나 포트 전송 모드 (transmission mode)에서 하나의 상향링크 셀 내 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 4가 있다 .

DCI 포맷 1A는 단말에 어떤 전송 모드가 설정되어도 PDSCH 스케줄링을 위해 사용될 수 있다.

이러한, DCI 포맷은 단말 별로 독립적으로 적용될 수 있으며, 하나의 서 브프레임 안에 여러 단말의 PDCCH가 동시에 다중화 (multiplexing)될 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE (control channel elements)의 집합

(aggregation)으로 구성된다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 4개의 자원 요소로 구성된 REG의 9개의 세트에 대웅하는 단위를 말한다 . 기지국은 하나의 PDCCH 신호를 구성하기 위해 {1, 2, 4, 8} 개의 CCE들을 사용할 수 있으며, 이때의 {1, 2, 4, 8}은 CCE 집합 레벨 (aggregation level)이라고 부른다. 특정 PDCCH의 전송을 위해 사용되는 CCE의 개수는 채널 상태에서 따라 기지국 에 의하여 결정된다 . 각 단말에 따라 구성된 PDCCH는 CCE 대 RE 맵핑 규칙

(CCE-to-RE mapping rule)에 의하여 각 서브프레임의 제어 채널 영역으로 인터리빙 ( interleaving )되어 맵핑된다. PDCCH의 위치는 각 서브프레임의 제 어채널을 위한 OFDM 심볼 개수, PHICH 그룹 개수 그리고 송신안테나 및 주파수 천이 등에 따라 달라질 수 있다.

상술한 바와 같이, 다중화된 각 단말의 PDCCH에 독립적으로 채널 코딩이 수행되고 CRC ( Cyclic Redundancy Check)가 적용된다. 각 단말의 고유의 식 별자 (UE ID)를 CRC에 마스킹 (masking)하여 단말이 자신의 PDCCH를 수신할 수 있도록 한다. 하지만, 서브프레임 내에서 할당된 제어 영역에서 기지국은 단 말에게 해당하는 PDCCH가 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 단말 은 기지국으로부터 전송된 제어채널을 수신하기 위해서 자신의 PDCCH가 어느 위 치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷으로 전송되는지 알 수 없으므로, 단 말은 서브프레임 내에서 PDCCH 후보 ( candidate )들의 집합을 모니터링하여 자 신의 PDCCH를 찾는다. 이를 블라인드 디코딩 (BD : Blind Decoding)이라 한다. 블라인드 디코딩은 블라인드 탐색 (Blind Detection) 또는 블라인드 서치 ( Blind Search)라고 불릴 수 있다. 블라인드 디코딩은 단말이 CRC 부분에 자 신의 단말 식별자 (UE ID)를 디 마스킹 (De -Masking) 시킨 후, CRC 오류를 검 토하여 해당 PDCCH가 자신의 제어 채널인지 여부를 확인하는 방법을 말한다. 버퍼 상태 보고 (BSR : buf fer status reporting)

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티 ( entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.

도 8을 참조하면, MAC PDU는 MAC 헤더 (header) , 적어도 하나의 MAC SDU ( service data unit ) 및 적어도 하나의 MAC 제어 요소 ( control element )를 포함하고, 부가적으로 패딩 (padding)을 더 포함할 수 있다. 경우 에 따라, MAC SDU 및 MAC 제어 요소 중 적어도 하나는 MAC PDU에 포함되지 않을 수 있다.

도 8의 예시와 같이 , MAC 제어 요소는 MAC SDU 보다 선행하여 위치하는 것이 일반적이다. 그리고, MAC 제어 요소의 크기를 고정되거나 가변적일 수 있 다. MAC 제어 요소의 크기가 가변적인 경우, 확장된 비트 ( extentded bit )를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 확장되었는지 여부를 판단할 수 있다 . MAC SDU 의 크기 역시 가변적일 수 있다.

MAC 헤더는 적어도 하나 이상의 서브 헤더 ( sub— header)를 포함할 수 있 다. 이때, MAC 헤더에 포함되는 적어도 하나 이상의 서브 헤더는 각각의 MAC SDU, MAC 제어 요소 및 패딩에 대응하는 것으로서, 서브 헤더의 순서는 대웅되 는 요소의 배치 순서와 동일하다. 예컨대, MAC PDU에 MAC 제어 요소 1 , MAC 제어 요소 2 , 복수개의 MAC SDU 및 패딩이 포함되어 있다면, MAC 헤더에서는 MAC 제어 요소 1에 대응되는 서브 헤더, MAC 제어 요소 2에 대웅되는 서브 헤 더, 복수개의 MAC SDU 각각에 대웅되는 복수 개의 서브 헤더 및 패딩에 대웅되 는 서브 헤더가 순서대로 배치될 수 있다.

MAC 헤더에 포함되는 서브 헤더는 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 구 체적으로 서브 헤더는 R/R/E/LCID/F/L의 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 고정된 크기의 MAC 제어 요소에 대웅되는 서브 헤더 및 MAC PDU에 포함 된 데이터 필드 중 가장 마지막 것에 대응되는 서브 헤더에 대해서는 4개의 헤더 필드를 포함하는 서브 헤더가 사용될 수 있다. 이처럼 서브 헤더가 4개의 필드 를 포함하는 경우, 4개의 필드는 R/R/E/LCID 일 수 있다. 도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.

도 9 및 도 10을 참조하여 각 필드를 설명하면 다음과 같다.

1) R: 예약 비트 (Reserved bit)이며 , 사용되지 않는 비트이다.

2) E: 확장 필드 (Extended field)로서, 서브 헤더에 대웅되는 요소의 확장 여부를 나타낸다. 예를 들어 , E 필드가 '0'인 경우, 서브 헤더에 대웅되 는 요소는 반복없이 종료되고, E 필드가 、1'인 경우, 서브 쒜더에 대웅되는 요 소는 1회 더 반복되어 그 길이가 2개 확장될 수 있다.

3) LCID: 논리 채널 식별 필드 (Logical Channel Identification field)는 해당 MAC SDU와 대웅되는 논리 채널 (logical channel)을 식별하 거나 또는 해당 MAC 제어 요소 및 패딩의 타입을 식별한다. 만약, 서브 헤더와 연관된 것이 MAC SDU라면 어떠한 논리 채널에 해당하는 MAC SDU 인지를 나타 내고, 만약 서브 헤더와 연관된 것이 MAC 제어 요소라면 어떠한 MAC 제어 요소 인지를 나타낼 수 있다.

표 2는 DL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.

【표 2]

Index LCID values

00000 CCCH

00001-01010 Identity of the logical channel 01011 - 11001 Reserved

11010 Long DRX Command

11011 Activation/Deactivation

11100 UE Contention Resolution Identity

11101 Timing Advance Command

11110 DRX Command

11111 Padding 표 3은 UL- SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.

【표 3】

Index LCID values

00000 CCCH

00001 - 01010 Identity of ^" the logical channel

01011 - 11000 Reserved

11001 Extended Power Headroom Report

11010 Power Headroom Report

11011 C-RNTI

11100 Truncated BSR 11101 Short BSR

11110 Long BSR

mil Padding

LTE/LTE-A 시스템에서 단말은 LCID 필드에 단축된 BSR ( Truncated BSR) , 짧은 BSR ( Short BSR) 및 긴 BSR (Long BSR) 중 어느 하나의 인덱스 값을 설정함으로써 , 네트워크에 자신의 버퍼 상태를 보고할 수 있다.

표 2 및 표 3에 예시된 인덱스 및 LCID 값의 매핑 관계를 설명의 편의를 위해 예시된 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

4 ) F : 포맷 필드 ( Format f ield)로서, L 필드의 크기를 나타낸다.

5 ) L : 길이 필드 (Length f ield)로서, 서브 헤더와 대웅되는 MAC SDU 및 MAC 제어 요소의 크기를 나타낸다. 서브 헤더에 대웅되는 MAC SDU 또는 MAC 제어 요소의 크기가 127 비트보다 같거나 작으면 7 비트의 L 필드가 사용 되고 (도 14의 (a) ) , 그 외의 경우에는 15 비트의 L 필드가 사용될 수 있다 (도 14의 (b) ) . MAC 제어 요소가 가변하는 크기인 경우, L 필드를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 정의될 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 고정되는 경우, L 필 드로 MAC 제어 요소의 크기가 정의되지 않더라도 MAC 제어 요소의 크기를 결정 할 수 있으므로 도 15와 같이 F 및 L 필드는 생략될 수 있다.

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고 를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다. 서브 헤더의 LCID 필드에 단축된 BSR 및 짧은 BSR이 정의되는 경우, 서 브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 11의 (a)의 예시와 같이 , 하나의 논리 채널 그룹 아이디 (LCG ID : Logical Channel Group Identif ication) 필 드 및 논리 채널 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 하나의 버퍼 사이즈 (Buf f er Size ) 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. LCG ID 필드는 버퍼 상태를 보고하 여야 할 논리 채널 그룹을 식별하기 위한 것으로서, LCG ID 필드는 2 비트의 크기를 가질 수 있다.

버퍼 사이즈 필드는 MAC PDU가 생성된 이후, 논리 채널 그룹에 속한 모 든 논리 채널의 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하기 위한 것이다. 사용 가능한 데이터는 RLC 계층 및 PDCP 계층에서 전송 가능한 모든 데이터를 포함하며, 데 이터 양은 바이트 (byte ) 수로 나타낸다. 이때 , 데이터 양을 연산할 때 RLC 헤 더 및 MAC 헤더의 크기를 배제될 수 있다. 버퍼 사이즈 필드는 6 비트의 크기를 가질 수 있다.

서브 헤더의 LCID 필드에 긴 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대웅되 는 MAC 제어 요소는 도 11의 (b)의 예시와 같이 , 0 내지 3의 LCG ID를 가지 는 ₄ 개의 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 4개의 버퍼 사이즈 필드가 포함될 수 있 다. 각 버퍼 사이즈 필드는 서로 다른 논리 채널 그룹 별로 사용 가능한총 데이 터 양을 식별하는데 이용될 수 있다. 상향링크 자원 할당 절차

3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국 의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터 가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고 , 기지국으 로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다. 도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링 크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.

상향링크의 무선 자원의 효율적인 사용을 위하여, 기지국은 각 단말 별로 어떤 종류의 데이터를 얼마만큼 상향링크로 전송할지를 알아야 한다 . 따라서 , 단말이 직접 자신이 전송하고자 하는 상향링크 데이터에 관한 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 이에 기반하여 해당 단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국으로 전달하는 상향링크 데이터에 관한 정보는 자신의 버 퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서 , 이를 버퍼 상태 보고 (BSR : Buf fer Status Report )라고 지칭한다. BSR은 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상의 자원이 할당되고 보고 이벤트 ( reporting event )가 트리거링된 경우, MAC 제어 요소 (MAC control element )를 人 }·용하여 전송된다.

도 12의 ( a)는 단말이 버퍼 상태 보고 (BSR : buf fer status reporting)를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되지 않은 경우에 실제 데이터 ( actual data)를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다 . 즉, DRX 모드에서 액티브 모드의 상태를 전환하는 단말의 경우, 미리 할당 받은 데이터 자원이 없기 때문에 , PUCCH를 통한 SR 전송을 시작으로 상향 데이터에 대한 자 원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다. 도 12의 ( a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할 당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요 청 (SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다 (S1201) .

스케줄링 요청은 보고 이벤트 (reporting event)가 발생되었으나 단말 이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상 향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이 용된다. 즉, 단말은 정규적 버퍼 상태 보고 (regular BSR)가 트리거 (trigger) 되었으나 BSR을 기지국에 전송하기 위한 상향링크 무선 자원을 가지지 않을 때 PUCCH 상에 SR을 전송한다 . 단말은 SR을 위한 PUCCH 자원이 설정되었는지 여 부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개 시한다. 구체적으로 , SR이 전송될 수 있는 PUCCH 자원은 단말 특정적으로 상위 계층 (예를 들어 , RRC 계층)에 의하여 설정되며 , SR 설정은 (SR configuration)은 SR 전송주기 (SR periodicity) 및 SR 서브프레임 오프셋 정보를 포함한다.

단말은 기지국으로부터 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 수신하면 (S1203) , UL grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 트리거링된 BSR을 기지국으로 전송한다 (S1205) - 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인 하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한 다 (S1207) . 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다 (S1209) .

도 12의 (b)는 단말이 BSR를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되 어 있는 경우에 실제 데이터를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다. 도 12의 (b)를 참조하면 , 단말이 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원이 이미 할당된 경우로, 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 BSR을 전송하며, 이와 함께 스케줄링 요청을 기지국에 전송한다 (S1211) . 이어 , 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다 (S1213) . 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데 이터를 기지국으로 전송한다 (S1215) . 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면 (C- Plane)에서의 지연 시간 (latency)을 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면 , 3GPP LTE-A는 아이들 모드 (Idle mode) (IP 주소가 할당된 상태)에서 연결 모드 (Connected mode)로의 천이 (transition) 시간 이 50ms 이하가 되도록 요구한다. 이때, 천이 시간은 사용자 평면 (U- Plane)의 설정 시간 (S1 전달 지연 시간은 제외 )을 포함한다 . 또한, 연결 모드 내에서 도 먼트 상태 (dormant state)에서 액티브 상태 (active state)로의 전환 시간 은 10ms 이하로 요구된다.

도먼트 상태 (dormant state)에서 액티브 상태 (active state)로의 천 이는 다음과 같이 4가지의 시나리오에서 발생될 수 있다.

- 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이 (Uplink initiated transition, synchronized)

- 비동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이 (Uplink initiated transition, unsynchronized)

- 동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이 (Downlink initiated transition, synchronized)

- 비동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이 (Downlink initiated transition, unsynchronized) 랜덤 접속 과정 (RACH프로시저)

도 14a 및 도 14b는 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정 (Rand n Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.

랜덤 접속 과정은 RRC_IDLE에서의 초기 접속, 무선 링크 실패 후의 초기 접속, 랜덤 접속 과정을 요구하는 핸드오버, RRC_CONNECTED 중에 랜덤 접속 과정이 요구되는 상향링크 또는 하향링크 데이터 발생 시에 수행된다. RRC 연결 요청 메시지 (RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지 (Cell Update Message) , URA(UTRA Registration Area) 갱신 메시지 (URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된 다. 논리채널 CCCH (Common Control Channel) , DCCH (Dedicated Control Channel) , DTCH (Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있다 . 전송채널 RACH는 물리채널 PRACH ( Physical Random Access Channel)에 매핑된다.

단말의 MAC 계층이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면 , 단말 물리 계층은 먼저 하나의 접속 술롯 (access slot)과 하나의 시그너처 (signature) 를 선택하여 PRACH.프리앰블을 상향으로 전송한다. 랜덤 접속 과정은 경쟁 기반 (Contention based)의 랜덤 접속 과정과 비경쟁 기반 (Non-contention based)의 랜덤 접속 과정으로 구분된다.

도 14a는 경쟁 기반 (Contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타내며 , 도 14b는 비경쟁 기반 (Non-contention based)의 랜덤 접속 과정 의 일 예를 나타낸다.

먼저, 경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 14a를 참조하여 살펴보기로 한다.

단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신 하여 저장한다. 이후, 랜덤 접속이 필요한 경우, 단말은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble； 메시지 1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다 (S1401) .

기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 웅답 메시지 (Random Access Response; 메시지 2라고도 함)를 단 말에게 전송한다 (S1402) . 구체적으로, 상기 랜덤 접속 웅답 메시지에 대한 하 향 스케즐링 정보는 RA - RNT I ( Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 LI 또는 L2 제어채널 (PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNT工로 마스킹된 하향 스케즐링 신호를 수신한 단말은 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 웅답 메시지 를 수신하여 디코딩할 수 있다. 이후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자 신에게 지시된 랜덤 접속 웅답 정보가 있는지 확인한다. 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리엄블어 1 대한 RAID (Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.

상기 랜덤 접속 웅답 정보는 동기화를 위한 타이밍 읍셋 정보를 나타내는 TA ( Timing Alignment ) , 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, 단말 식 별을 위한 임시 식별자 (예 : Temporary C-RNTI ) 등을 포함한다.

단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하는 경우, 상기 웅답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH (Uplink Shared Channel )로 상향링 크 전송 (메시지 3이라고도 표현함)을 수행한다 ( S1403 ) . 여기서 , 상향링크 전 송은 스케줄된 전송 ( Scheduled Transmission)으로 표현될 수도 있다.

기지국은 단말로부터 상기 상향링크 전송을 수신한 후에, 경쟁 해결 ( contention resolution)을 위한 메시지 (메시지 4라고도 표현함)를 하향링 크 공유 채널 (Downlink Shared Channel： DL- SCH)을 통해 단말에게 전송한 다 ( S1404 ) .

다음으로, 비경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 14b를 참조하여 살펴 보기로 한다.

단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블 (Non— contention Random Access Preamble )을 단말에게 할당한다 ( S1411 ) .

비경쟁 랜덤 접속 프리앰블은 핸드오버 명령이나 PDCCH와 같은 전용 시그 널링 (Dedicated Signalling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 할당받은 경우, 기지국으로 할당된 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블 을 전송한다 ( S1412 ) .

이후, 상기 기지국은 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서의 S2102단계와 유사 하게 랜덤 접속 웅답 (Random Access Response ; 메시지 2라고도 표현함)을 단말에게 전송할 수 있다 ( S1413 ) .

상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 웅답에 대해서는 HARQ가 적용 되지 않지만, 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시 지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 웅답에 대해서 단말 은 ACK또는 NACK을 전송할 필요가 없다. 물리상향링크제어채널 (PUCCH)

PUCCH를 통하여 전송되는 상향링크 제어 정보 (UCI )는, 스케줄링 요청 ( SR : Scheduling Request ) , HARQ ACK/NACK 정보 및 하향링크 채널 측정 정보를 포함할 수 있다.

HARQ ACK/NACK 정보는 PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷의 디코딩 성 공 여부에 따라 생성될 수 있다. 기존의 무선 통신 시스템에서, 하향링크 단일 코드워드 ( codeword) 전송에 대해서는 ACK/NACK 정보로서 1 비트가 전송되고, 하향링크 2 코드워드 전송에 대해서는 ACK/NACK 정보로서 2 비트가 전송된다. 채널 측정 정보는 다중입출력 (MIMO : Multiple Input Multiple Output ) 기법과 관련된 피드백 정보를 지칭하며 , 채널품질지시자 ( CQI : Channel Quality Indicator) , 프리코딩口 fl트릭스인덱스 ( ΡΜΙ : Precoding Matrix Index) 및 탱크 지시자 (RI: Rank Indicator)를 포함할 수 있다. 이들 채널 측정 정보를 통칭하여 CQI 라고 표현할 수도 있다.

CQI 의 전송을 위하여 서브프레임 당 20 비트가 사용될 수 있다.

PUCCH는 BPSK (Binary Phase Shift Keying)과 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 기법을 사용하여 변조될 수 있다. PUCCH를 통하여 복 수개의 단말의 제어 정보가 전송될 수 있고, 각 단말들의 신호를 구별하기 위하 여 코드분할다중화 (CDM: Code Division Multiplexing)을 수행하는 경우에 길이 12 의 CAZ AC (Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시뭔스 를 주로 사용한다 . CAZAC 시퀀스는 시간 영역 (time domain) 및 주파수 영역 (frequency domain)에서 일정한 크기 (amplitude)를 유지하는 특성을 가지 므로 단말의 PAPR ( Peak - to- Average Power Ratio) 또는 CM (Cubic Metric)을 낮추어 커버리지를 증가시키기에 적합한 성질을 가진다. 또한, PUCCH를 통해 전송되는 하향링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보는 직교 시 스 (orthgonal sequence) 또는 직교 커버 (OC: orthogonal cover) ^~ 이용하여 커버링된다.

또한, PUCCH 상으로 전송되는 제어정보는 서로 다른 순환 시프트 (CS: cyclic shift) 값을 가지는 순환 入 1프트된 시뭔스 (cyclically shifted sequence)를 이용하여 구별될 수 있다. 순환 시프트된 시퀀스는 기본 시뭔스 (base sequence)를 특정 CS 양 (cyclic shift amount ) 만큼 순환 시프트 시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 시프트 인덱스 (CS index)에 의해 지 시된다 . 채널의 지연 확산 (delay spread)에 따라 사용 가능한 순환 시프트의 수는 달라질 수 있다 . 다양한 종류의 시뭔스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있으며 전술한 CAZAC 시뭔스는 그 일례이다.

또한, 단말이 하나의 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보의 양은 제 어 정보의 전송에 이용가능한 SC- FDMA 심볼의 개수 (즉, PUCCH 의 코히어런트 ( coherent ) 검출을 위한 참조신호 (RS ) 전송에 이용되는 SC- FDMA심볼을 제외 한 SC- FDMA심볼들)에 따라 결정될 수 있다.

3GPP LTE 시스템에서 PUCCH 는, 전송되는 제어 정보, 변조 기법, 제어 정보의 양 등에 따라 총 7 가지 상이한 포맷으로 정의되며 , 각각의 PUCCH 포맷 에 따라서 전송되는 상향링크 제어 정보 (UCI : uplink control information)의 속성은 다음의 표 4와 같이 요약할 수 있다.

【표 4】

PUCCH 포맷 1은 SR의 단독 전송에 사용된다. SR 단독 전송의 경우에는 변조되지 않은 파형이 적용되며, 이에 대해서는 후술하여 자세하게 설명한다.

PUCCH 포맷 la 또는 lb는 HARQ ACK/NACK의 전송어 1 사용된다. 임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 la 또는 lb를 사용할 수 있다. 또는, PUCCH 포맷 la 또는 lb를 사용하여 HARQ ACK/NAGK 및 SR이 동일 서브프레임에서 전송될 수도 있다 . PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a 또는 2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다.

확장된 CP 의 경우에는' PUCCH 포맷 2가 CQI 및 HARQ ACK/NACK 의 전 송에 사용될 수도 있다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들 이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다. 도 15에서 N 는 상향링크에서의 자원블록의 개수를 나타내고, 0,

1 N -1는 물리자원블록의 번호를 의미한다. 기본적으로, PUCCH는 상향 링크 주파수 블톡의 양쪽 끝단 (edge)에 매핑된다. 도 15에서 도시하는 바와 같 이, m=0,l로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 가 매핑되며, 이는 PUCCH 포맷 2/2a/2b가 대역 -끝단 (bandedge)에 위치한 자원블록들에 매핑되 는 것으로 표현할 수 있다. 또한, m=2 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 및 PUCCH 포맷 1/la/lb 가 함께 (mixed) 매핑될 수 있다. 다음으로, m=3,4,5 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 l/la/lb 가 매핑될 수 있다. PUCCH 포맷 2/2a/2b 에 의해 사용가능한 PUCCH RB들의 개수 (Ν^¾)는 브로드 캐스팅 시그널링에 의해서 샐 내의 단말들에게 지시될 수 있다.

PUCCH 포맷 2/2a/2b에 대하여 설명한다 . PUCCH 포맷 2/2a/2b는 채널 측정 피드백 (CQI, PMI, RI)을 전송하기 위한 제어 채널이다.

채널측정피드백 (이하에서는, 통칭하여 CQI 정보라고 표현함)의 보고 주기 및 측정 대상이 되는 주파수 단위 (또는 주파수 해상도 (resolution) )는 기지국 에 의하여 제어될 수 있다. 시간 영역에서 주기적 및 비주기적 CQI 보고가 지원 될 수 있다. PUCCH 포맷 2 는 주기적 보고에만 사용되고, 비주기적 보고를 위 해서는 PUSCH가 사용될 수 있다. 비주기적 보고의 경우에 기지국은 단말에게 상 향링크 데이터 전송을 위하여 스케줄링된 자원에 개별 CQI 보고를 실어서 전송 할 것을 지시할 수 있다.

도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우 의 CQI 채널의 구조를 나타낸다.

하나의 슬롯의 SC-FD A 심볼 0 내지 6 중에서, SC-FDMA 심볼 1 및 5 (2 «1^11 ¾ 6 ¾i ^ S¾¾^1J: (DMRS: Demodulation Reference

Signal) 전송에 사용되고, 나머지 SC-FDMA 심볼에서 CQI 정보가 전송될 수 있다. 한편, 확장된 CP 의 경우에는 하나의 SC-FDMA 심볼 (SC-FDMA 심볼 3) 이 DMRS 전송에 사용된다.

PUCCH 포맷 2/2a/2b 에서는 CAZAC 시퀀스에 의한 변조를 지원하고 , QPSK 변조된 심볼이 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산된다 . 시뭔스의 순환 시 프트 (CS)는 심볼 및 슬롯 간에 변경된다. DMRS에 대해서 직교 커버링이 사용된 다.

하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 3개의 SC-FDMA 심볼 간격만큼 떨어진 2개의 SC-FDMA심볼에는 참조신호 (DMRS)가 실리고, 나머지 5 개의 SC-FDMA 심볼에는 CQI 정보가 실린다 . 한 슬롯 안에 두 개의 RS가 사용 된 것은 고속 단말을 지원하기 위해서이다. 또한, 각 단말은 순환 시프트 (CS) 시퀀스를 사용하여 구분된다. CQI 정보 심볼들은 SC-FDMA 심볼 전체에 변조되 어 전달되고, SC-FDMA 심볼은 하나의 시퀀스로 구성되어 있다. 즉, 단말은 각 시퀀스로 CQI를 변조해서 전송한다 .

하나의 TTI에 전송할 수 있는 심볼 수는 10개이고, CQI 정보의 변조는 QPSK까지 정해져 있다. SC-FDMA 심볼에 대해 QPSK 매핑을 사용하는 경우 2비 트의 CQI 값이 실릴 수 있으므로, 한 슬롯에 10비트의 CQI 값을 실을 수 있다. 따라서, 한 서브프레임에 최대 20비트의 CQI 값을 실을 수 있다. CQI 정보를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 확산 부호를 사용한다 .

주파수 영역 확산 부호로는 길이 -12 의 CAZAC 시퀀스 (예를 들어 , ZC 시 퀀스)를 사용할 수 있다. 각 제어채널은 서로 다른 순환 시프트 (cyclic shift) 값을 갖는 CAZAC 시퀀스를 적용하여 구분될 수 있다 . 주파수 영역 확산된 CQI 정보에 IFFT가 수행된다.

12 개의 동등한 간격을 가진 순환 시프트에 의해서 12 개의 상이한 단말 들이 동일한 PUCCH RB 상에서 직교 다중화될 수 있다. 일반 CP 경우에 SC- FDMA 심볼 1 및 5 상의 (확장된 CP 경우에 SC-FDMA 심볼 3 상의) DMRS 시퀀 스는 주파수 영역 상의 CQI 신호 시퀀스와 유사하지만 CQI 정보와 같은 변조가 적용되지는 않는다.

단말은 PUCCH 자원 인텍스 (Ν¾¾ _Η , Ν¾¾ _Η , Ν¾¾ _Η )로 지시되는 PUCCH 자원 상에서 주기적으로 상이한 CQI, ΡΜΙ 및 RI 타입을 보고하도록 상위 계층 시그널링에 의하여 반-정적으로 (semi-statically) 설정될 수 있다. 여기서 ,

PUCCH 자원 인텍스 (N _H ) 는 PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송에 사용되는 PUCCH 영역 및 사용될 순환 시프트 (CS) 값을 지시하는 정보이다. PUCCH 채널 구조

PUCCH 포맷 la 및 lb에 대하여 설명한다 .

PUCCH 포맷 la/ lb에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변 조된 심볼은 길이 12 의 CAZAC시뭔스로 승산 (multiply)된다 . 예를 들어 , 변 조 심볼 d(0)에 길이 N 의 CAZAC 시뭔스 r(n) (n=0, 1, 2, ... , N-l) 가 승산된 결과는 y(0) , y(l) , y(2) , ... , y(N-l) 이 된다. y(0) , ... , y(N-l) 심볼들을 심볼 블록 (block of symbol)이라고 칭할 수 있다. 변조 심 볼에 CAZAC 시퀀스를 승산한 후에 , 직교 시퀀스를 이용한 블록 -단위 (block- wise)확산이 적용된다.

일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 하다마드 (Hadamard) 시뭔스 가 사용되고, 짧은 (shortened) ACK/NACK 정보 및 참조신호 (Reference Signal)에 대해서는 길이 3의 DFT (Discrete Fourier Transform) 시뭔스 가사용된다.

확장된 CP의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시뭔스가 사 용된다.

도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우 에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.

도 17에서는 CQI 없이 HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 채널 구조를 예시적으로 나타낸다 .

하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 중간 부분의 3개의 연 속되는 SC-FDMA 심볼에는 참조신호 (RS)가 실리고, 나머지 4 개의 SC-FDMA심 볼에는 ACK/NACK신호가 실린다.

한편, 확장된 CP 의 경우에는 중간의 2 개의 연속되는 심볼에 RS 가 실릴 수 있다. RS에 사용되는 심볼의 개수 및 위치는 제어채널에 따라 달라질 수 있 으며 이와 연관된 ACK/NACK 신호에 사용되는 심볼의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.

1 비트 및 2 비트의 확인웅답 정보 (스크램블링되지 않은 상태 )는 각각 BPSK 및 QPSK 변조 기법을 사용하여 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심볼로 표현 될 수 있다. 긍정확인웅답 (ACK)은 ' 1 ' 로 인코딩될 수 있고, 부정확인웅답 (NACK)은 ' 0 '으로 인코딩될 수 있다 .

할당되는 대역 내에서 제어신호를 전송할 때, 다중화 용량을 높이기 위해 2 차원 확산이 적용된다. 즉, 다중화할 수 있는 단말 수 또는 제어 채널의 수를 높이기 위해 주파수 영역 확산과 시간 영역 확산을 동시에 적용한다.

ACK/NACK 신호를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 시퀀스 를 기본 시퀀스로 사용한다 . 주파수 영역 시퀀스로는 CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadof f -Chu ( ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기본 시퀀스인 ZC 시 뭔스에 서로 다른 순환 시프트 ( CS : Cyclic Shif t )가 적용됨으로써 , 서로 다 른 단말 또는 서로 다른 제어 채널의 다증화가 적용될 수 있다. HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH RB 들을 위한 SC- FDMA 심볼에서 지원되는 CS 자원의 개수는 셀 -특정 상위 -계층 시그널링 파라미터 (W ^CH )에 의해 설정된다. 주파수 영역 확산된 ACK/NACK 신호는 직교 확산 ( spreading) 코드를 사 용하여 시간 영역에서 확산된다 . 직교 확산 코드로는 월시-하다마드 (Walsh- Hadamard) 시원스 또는 DFT 入 ^" ！원스 ⁷ !"사용될 수 있다. 예를 들어 , ACK/NACK 신호는 4 심볼에 대해 길이 4의 직교 시퀀스 (wO, wl, w2, w3)를 이용하여 확 산될 수 있다 . 또한, RS도 길이 3 또는 길이 2의 직교 시뭔스를 통해 확산시킨 다. 이를 직교 커버링 (OC: Orthogonal Covering)이라 한다.

전술한 바와 같은 주파수 영역에서의 CS 자원 및 시간 영역에서의 OC 자 원을 이용해서 다수의 단말들이 코드분할다중화 (CDM: Code Division Multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 즉, 동일한 PUCCH RB 상에서 많 은 개수의 단말들의 ACK/NACK 정보 및 RS 가 다중화될 수 있다.

이와 같은 시간 영역 확산 CDM 에 대해서, ACK/NACK 정보에 대해서 지 원되는 확산 코드들의 개수는 RS 심볼들의 개수에 의해서 제한돤다. 즉, RS 전 송 SC-FDMA 심볼들의 개수는 ACK/NACK 정보 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수보 다 적기 때문에 , RS 의 다중화 용량 (capacity)이 ACK/NACK 정보의 다중화 용량에 비하여 적게 된다.

예를 들어 , 일반 CP 의 경우에 4 개의 심볼에서 ACK/NACK 정보가 전송 될 수 있는데, ACK/NACK 정보를 위하여 4 개가 아닌 3개의 직교 확산 코드가 사용되며, 이는 RS 전송 심볼의 개수가 3 개로 제한되어 RS 를 위하여 3 개의 직교 확산 코드만이 사용될 수 있기 때문이다.

일반 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 3 개의 심볼이 RS 전송을 위 해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어 , 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트 (CS) 및 시간 영역에서 3개의 직교커버 (OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 18 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인홍답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다. 만약, 확장된 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 2 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어, 주파 수 영역에서 6 개의 순환시프트 ( CS ) 및 시간 영역에서 2 개의 직교커버 (OC) 자 원을 사용할 수 있다면, 총 12 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인웅답이 하 나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다.

다음으로, PUCCH 포맷 1에 대하여 설명한다. 스케줄링 요청 ( SR)은 단말 이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송된다. SR 채널 은 PUCCH 포맷 la/ lb 에서의 ACK/NACK 채널 구조를 재사용하고, ACK/NACK 채널 설계에 기초하여 OOK (On-Of f Keying) 방식으로 구성된다 . SR 채널에서 는 참조신호가 전송되지 않는다. 따라서, 일반 CP 의 경우에는 길이 7 의 시퀀 스가 이용되고, 확장된 CP 의 경우에는 길이 6 의 시퀀스가 이용된다. SR 및 ACK/NACK 에 대하여 상이한 순환 시프트 또는 직교 커버가 할당될 수 있다. 즉, 긍정 (positive ) SR 전송을 위해 단말은 SR용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송한다. 부정 (negative ) SR 전송올 위해서는 단말은 ACK/NACK용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송한다.

다음으로 개선된 - PUCCH ( e - PUCCH) 포맷에 대하여 설명한다 . e - PUCCH는 LTE-A 시스템의 PUCCH 포맷 3에 대응할 수 있다. PUCCH 포맷 3을 이용한 ACK/NACK 전송에는 블록 확산 (block spreading) 기법이 적용될 수 있다. 블록 확산 기법은, 기존의 PUCCH 포맷 1 계열 또는 2 계열과는 달리, 제 어 신호 전송을 SC- FDMA 방식을 이용하여 변조하는 방식이다. 도 8에서 나타내 는 바와 같이 , 심볼 入 1퀀스가 OCC (Orthogonal Cover Code )를 이용하여 시 간 영역 (domain) 상에서 확산되어 전송될 수 있다. OCC를 이용함으로써 동일 한 RB 상에 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화될 수 있다. 전술한 PUCCH 포맷 2의 경우에는 하나의 심볼 시뭔스가 시간 영역에 걸쳐서 전송되고 CAZAC 시퀀스의 CS ( cyclic shif t )를 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다 중화되는 반면, 블톡 확산 기반 PUCCH 포맷 (예를 들어 , PUCCH포맷 3 )의 경우 에는 하나의 심볼 시뭔스가 주파수 영역에 걸쳐서 전송되고, OCC를 아용한 시간 영역 확산을 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화된다.

도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 슬롯 동 안 5 개의 SC- FDMA심볼을 생성하여 전송하는 일례를 나타낸다.

도 18에서는 1 슬롯 동안에 하나의 심볼 시퀀스에 길이 =5 (또는 SF=5 ) 의 OCC* 이용하여 5 개의 SC- FDMA 심볼 (즉, 데이터 부분)을 생성하여 전송하 는 예시를 나타낸다. 이 경우, 1 슬롯 동안 2 개의 RS 심볼이 사용될 수 있다. 도 18의 예시에서 , RS 심볼은 특정 순환 시프트 값이 적용된 CAZAC 시뭔 스로부터 생성될 수 있으며, 복수개의 RS 심볼에 걸쳐 소정의 OCC가 적용된 (또는 곱해진) 형태로 전송될 수 있다. 또한, 도 18의 예시에서 각각의 OFDM 심볼 (또는 SC— FDMA 심볼) 별로 12 개의 변조 심볼이 사용되고, 각각의 변조 심볼은 QPSK에 의해 생성되는 것으로 가정하면, 하나의 슬롯에서 전송할 수 있 는 최대 비트 수는 12x2 = 24 비트가 된다. 따라서, 2개의 슬롯으로 전송할 수 있는 비트수는 총 48비트가 된다. 이와 같이 블톡 확산 방식의 PUCCH 채널 구 조를 사용하는 경우 기존의 PUCCH 포맷 1계열 및 2 계열에 비하여 확장된 크기 의 제어 정보의 전송이 가능해진다.

PHICH (Physical HARQ Indication Channel )

이하, PHICH에 대해서 설명한다 .

LTE 시스템에서는 상향링크에서 SU-MIMO를 지원하지 않으므로 1개의 PHICH는 하나의 단말의 PUSCH , 즉 단일 스트림 ( single stream)에 대한 1비 트 ACK/NACK만을 전송한다.

1비트의 ACK/NACK을 코드율 ( code rate )이 1/ 3인 반복 코드를 이용하 여 3비트로 코딩한다 . 코딩된 ACK/NACK을 BPSK ( Binary Phase Key- Shif ting) 방식으로 변조하여 3개의 변조 심벌들을 생성한다. 상기 변조 심벌 은 노멀 CP 구조에서 스프레딩 인자 SF ( Spreading Factor) =4 , 확장 CP 구 조에서 SF=2를 이용하여 스프레딩 ( spreading)된다.

상기 변조 심벌들을 스프레딩할 때 직교 시퀀스가 사용되며, 사용되는 직 교 시퀀스의 개수는 I/Q 다중화 (multiplexing)을 적용하기 위해 SF*2가 된다 .

SF* 2개의 직교 시퀀스를 사용하여 스프레딩된 PHICH들이 1개의 PHICH 그룹으로 정의될 수 있다. 스프레딩된 심벌들에 대하여 레이어 맵¾이 수행된다. 레이어 맵핑된 심벌들이 자원 맵핑되어 전송된다.

PHICH는 PUSCH 전송에 따른 HARQ ACK/NACK올 전송한다. 동일한 집합 의 자원 요소에 맵핑된 복수의 PHICH가 PHICH 그룹올 형성하며, PHICH 그룹 내의 각각의 PHICH는 서로 다른 직교 시 스 (orthogonal sequence )에 의해 서 구분된다. FDD 시스템에서 PHICH 그룹의 개수인 ！！^ 는 모든 서브프레임 에서 일정하며, 수학식 1에 의해서 결정될 수 있다.

【수 1】

group f N _S (NRB/8)1. for normal cyclic prefix PHicH - [ ₂ x [N _g (N¾/8)l, for extended cyclic prefix 수학식 1에서 N _g 는 PBCH (Physical Broadcast Channel)을 통해서 상 위 계층에서 전송되며, N _g E{l/6,l/2,l,2}이다. PBCH는 단말이 기지국과 통 신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB (Master Information Block)라 한다.

이와 비교하여 , PDCCH (Physical Downlink Control Channel)를 통 해 전송되는 시스템 정보를 SIB (System Information Block)라 한다. N 은 주파수 영역에서의 자원 블록의 크기인 N _S ^R _C ^B 의 배수로 표현한 하향링크 대역 폭 구성이다. PHICH 그룹 인덱스 ^R _HC ^P _H 는 0부터 1^^-1 중 어느 하나의 정 수이다.

R D B L

PHICH에 사용되는 자원은 PUSCH의 자원 할당시 가장 작은 PRB 인덱스와 상향링크 그랜트 (UL grant)로 전송되는 DMRS (Demodulation Reference Signal)의 순환 쉬프트 값을 기반으로 결정될 수 있다.

PHICH가 맵핑되는 자원 (이하 PHICH 자원)은 인덱스 쌍인

«ΗΓΗ, 로 표현할 수 있으며 , 는 _PHICH 그룹 인덱스, _{Η Η} 는 상기 PHICH 그룹 내의 직교 시퀀스 인텍스를 나타낸다. 상기 (1 ⁰ , n ^s _p ^e _H ^q _ICH ) 는 아래 수학식 ₂ 에 의해서 결정될 수 있다.

【수 2】 ⁿ PH°iCH ⁼ OPRB _ra + ⁿ DMRs) ^m °d Np^H + IpHICH ^N PHlCH'

nPHicH = + ⁿ DMRs) ^m °d 2N|p ^ICH

여기서, 1¾^ ₃ 는 대응하는 PUSCH 전송에 관련된 전송 블록을 위한 상향링 크 DCI 포 을 가지는 7>¾> 최근의 PDCCH에서 DMRS ( demodulation reference signal ) 필드를 위한 순환 시프트 ( cyclic shif t )로부터 매핑된 다.

반면, 동일한 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH가 부 재한 경우에 동일한 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반지속적 ( semi - persistent )으로 스케줄링되거나 랜덤 액세스 응답 승인신호에 의하여 스케줄 링되면 ^ ₃ 는 0으로 설정된다.

N^HCH는 _pHICH 변조를 위해 사용되는 확산 계수 ( spreading factor) 크기를 나타낸다.

IPRB— RA는 PDCCH와 관련된 PUSCH의 첫번째 전송 블록인 경우이거나 또는 관련된 PDCCH가 없을 때 수동적으로 인지된 전송 블록의 수가 해당 PUSCH와 관 련된 가장 최근의 PDCCH에서 지시된 전송 블록의 수와 동일하지 않는 경우에 i|^¾ ^index 와 같다.

반면, PDCCH와 관련된 PUSCH의 두번째 전송 블록인 경우에는 lS¾ ^indeX + 1 과 같다. 여기서, Α ^ίη£ΐεΧ 는 대웅하는 PUSCH 전송의 첫번째 슬롯의 가장 낮은 PRB 인덱스에 해당한다.

η ⁰ ^ ^Ρ _Η 는 상위 계층에 의해 구성되는 PHICH 그룹의 번호를 나타낸다.

IpHICH는 TDD 시스템의 상향링크―하향링크 구성 0에서 서브프레임 인덱스 4 또는 9에서 PUSCH가 전송되는 경우 、1'을 가지며 , 그렇지 않은 경우 、 0 '을 가진다.

표 5는 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH에서 PHICH 자원을 결정하기 위해 사용되는 DMRS 필드를 위한 순환 시프트와 n _DMRS 와의 매핑 관계를 나타낸 표이다.

【표 5]

먼저, LTE(-A) 또는 802.16m에서의 UL data 전송 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

LTE(-A) 시스템 또는 802.16m 등과 같은 셀를러 시스템은 기지국 스케 줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하고 있다.

이와 같은 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하는 시스템에서 전송할 데이터 (i.e. , UL data)가 있는 단말은 데이터를 전송하기 전에 해당 데이터 전송을 위한 자원을 기지국에게 요청한다 .

이와 같은 단말의 스케줄링 요청은 PUCCH로의 SR (Scheduling Request) 전송 또는 PUSCH로의 BSR (Buffer Status Report) 전송을 통해 수행될 수 있다. 또한, 단말에게 SR또는 BSR을 전송할 자원이 할당되지 않은 경우, 단말 은 RACH프로시저를 통해 상향링크 자원을 기지국으로 요청할 수 있다.

이와 같이 단말로부터 스케줄링 요청을 수신한 기지국은 해당 단말이 사용 할 상향링크 자원을 하향링크 제어 채널 (i.e. , UL grant 메시지, LTE(-A)의 경우 DCI)을 통해 단말로 할당하게 된다.

이 때 , 단말에게 전송되는 UL grant는 단말에게 할당되는 자원이 어떤 subframe의 자원에 해당되는지를 explicit하게 시그널링 함으로써 알려줄 수 도 있지만, 특정 시간 (e.g. , LTE의 경우 4ms) 이후의 subframe에 대한 자월 할당으로 단말과 기지국 사이에 약속된 시간을 정의할 수도 있다.

이와 같이 , 기지국이 단말에게 Xms(e.g. , LTE(— A)의 경우 4ms) 이후 의 자원을 할당하는 것은 단말이 UL grant를 수신 및 디코딩하고 , 전송할 데이 터를 준비 및 인코딩하는 시간을 모두 고려하여 단말의 자원을 할당함을 의미한 다. 도 19는 단말이 PUCCH SR 자원을 이용하여 5 단계 스케줄링 요청 프로시 저를 통해 실제 데이터를 전송하기까지의 시간을 나타낸 도이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 단말은 SR 시그널을 전송한 시간으로부터 약 17ms 이후에 실제 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

이 때 , 단말에 대해 할당된 SR 자원은 특정 주기를 가지고 PUCCH 상에 할당될 수 있으며, 최소 lms~ 최대 80ms 주기로 할당될 수 있다.

여기서, 해당 단말에게 lms 주기의 SR이 할당되었다고 할 경우, 단말이 SR 전송을 위한 PUCCH 자원을 기다리는 평균 시간은 0 . 5ms 가 되고, 기지국으 로 스케줄링 요청을 통한 데이터 전송까지의 지연시간은 17 . 5ms가 소요된다. 만약, 단말이 기지국으로부터 미리 할당 받은 상향링크 자원이 있는 경우, 단말은 새롭게 생성된 데이터에 대한 자원 요청을 미리 할당 받은 자원을 아용하 여 전송할 수도 있다.

또는, 단말은 미리 할당 받은 자원으로 전송되는 데이터에 BSR을 함께 전 송함으로써 추가자원을 기지국으로 요청할 수 있다.

이 경우, 도 20에 도시된 바와 같이, 단말이 BSR을 전송한 후, 상향링크 데이터를 전송하기까지 9ms의 지연이 발생하는 것을 볼 수 있다.

만약 , 단말이 기지국으로부터 할당 받은 PUCCH SR 자원 또는 PUSCH 자 원이 없거나 상향링크 동기가 맞지 않는 경우, 단말은 새롭게 생성된 데이터에 대한 자원을 RACH 프로시저를 이용하여 요청할 수 있다.

즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 단말은 RACH preamble을 기지국으로 전송한 시점부터 상향링크 데이터를 전송하기까지 17ms의 지연이 발생한다.

이 때, RACH preamble을 전송할 수 있는 PRACH 자원은 셀마다 특정 주 기를 가지고 설정될 수 있으며, 최소 1!^의 주기를 가진다고 가정한 경우, 평균 17 . 5ms의 데이터 전송 지연이 발생할 수 있다. 도 19 내지 도 21에서 살핀 바와 같이, 단말은 상향링크 데이터를 전송하 기 위해 최소 9ms에서 최대 17 . 5ms까지의 지연을 겪고 실제 데이터를 전송할 수 있게 된다. 이는, 기지국이 각 단말의 채널 상황에 최적의 자원을 할당함으로써 자원 효율성을 최대화할 수 있는 장점이 있지만, UL data 전송에 지연이 발생하게 된다.

5G 통신은 헬스 케어, 교통 안전, 재난 안전, 원격 의료제어 등과 같은 다양한 실시간 웅용 서비스를 지원하기 위한 요구사항이 증가하면서, 인간의 오 감 중 지연 시간에 가장 민감한 촉감 정보를 인터넷으로 제공해도 사용자가 어색 함을 눈치채지 못할 정도로 극단적으로 짧은 반웅시간을 갖는 초 저 지연 시스템 구축을 목표 (목표 지연 : E2E or Radio 1ms)로 하고 있다.

이와 같은 5G 통신 서비스를 제공하기 위해서는 데이터 전송의 지연이 최 소화되어야 하지만, 현재 시스템의 데이터 전송은 다음과 같은 지연이 추가적으 로 발생하게 설계되어 있다.

하향링크 데이터 전송 지연

- Connected UE: 0ms (지연 없음)

- Dormant UE： 단말에게 설정된 DRX cycle에 따라 평균

lms~l, 280ms지연 발생 (short DRX cycle： 2~640ms, long DRX cycle： 10~2560ms)

- Idle UE: 단말에거) 설정된 paging DRX cycle에 따라 평균

160ms~l , 280ms + initial access 지연 발생 (paging cycle： 320~2560ras, initial access： 50ms~ 100ms (LTE-A: 50ms/LTE: 100ms) )

상향링크 데이터 전송 지연 - Synchronized & dormant UE : 17 - 5ms 지연 발생 ( 5단계 SR)

- Unsynchronized UE : 17 . 5ms 지연 발생 (RACH 통한 SR)

- 상향링크 자원이 할당된 connected UE : 9ms (BSR전송을 통해

데이터 전송) ᅳ 이처럼, 단말이 데이터를 송 /수신하기 위해서는 단말의 상태에 따라 다양 한 시간 지연이 발생할 수 있으며, 특히 하향링크 데이터 수신의 지연은 dormant 또는 idle 상태 단말에 대해 다양한 길이로 지연이 발생할 수 있다. 다만, 이는 단말의 전력 소모를 줄이기 위한 방안 중의 하나로, 데이터 수신 지연과 전력 소모 사이의 관계성을 면밀히 살펴볼 필요가 있다.

하지만, 상향링크 데이터 전송에서의 데이터 전송 지연은 단말이 필요할 때에 전송할 수 있음에도 불구하고 기지국 스케줄링 기반의 데이터 전송 방식을 사용하게 됨으로써 추가적인 지연이 반드시 발생하는 것을 확인할 수 있다. 미래 5G 통신은 human 또는 machine (자동차, 센서 ) 등과 같이 다양한 end user로부터 예측할 수 없는 시간에 특정 이벤트에 의해 발생할 수 있는 사 고나 상태에 대한 정보를 기지국 또는 주변 단말 /사용자에게 빠르게 알림으로써 2차 사고 예방이나 응급 상황을 빠르게 대처할 수 있도톡 하는 서비스가 5G의 주요 저 지연 서비스로 제공될 것으로 예상된다.

이와 같은 저 지연 서비스는 주로 상향링크 데이터를 빠르게 전송함으로써 후속 절차를 수행할 수 있도록 한다.

이 때문에 해당 서비스의 initiation 단계인 상향링크 데이터의 빠른 전 송은 전체 서비스 지연에 영향올 주는 주요 요소 중의 하나이다. 상기와 같은 이유들로 인해 , 새로운 5G 통신의 저 지연 서비스를 지원하 기 위해서는 상향링크 데이터 전송에서의 지연은 필수적으로 감소되어야 하는 요 소로 고려되고 있다. 이하에서 , 새로운 5G (generation) 통신에서의 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하기 위해 상향링크 데이터 (UL data)를 좀 더 빠르게 전송하기 위한 방법에 대해 도 22를 참고하여 살펴보기로 한다.

도 22는 저 지연 ( low latency) 서비스를 지원하기 위한 상향링크 데이 터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 22의 경우, 3개의 긴급 단말들이 PUCCH 자원을 이용하여 긴급 신호 (Urgent Signal : US )를 기지국으로 동시에 전송하는 상황을 나타낸다.

기지국은 일반 단말들로 긴급 상황이 발생하였음을 알리기 위한 긴급 웅답 (Urgent ACK : U_ACK)을 전송하고, 상기 3개의 긴급 단말들은 상기 US를 전송 한 시점으로부터 일정 시점 이후에 긴급 메시지 (Urgent Message ) ¾ 전송한다. 상기 일정 시점은 긴급 단말이 전송할 긴급 메시지를 encoding하는 시간 을 고려하여 결정될 수 있다.

도 22에 도시된 바와 같이 , 상기 일정 시점은 4ms (또는 4 subframes ) 일 수 있고, 4ms보다 더 적을 수도 있다.

이하에서, 긴급 단말의 PUCCH를 통한 US 전송은 편의상 ^\ PUCCH US 전 송 '으로 표현하기로 한다 .

도 22를 참조하면 , 다수의 긴급 단말들 ( 3개 긴급 단말들)은 특정 subframe(SF #1)에서 PUCCH US를 기지국으로 동시에 전송한다 (S2210) .

이후, 상기 기지국은 상기 다수의 긴급 단말들이 상향링크 자원을 선점할 수 있도록 일반 단말들로 긴급 상황이 발생하였음을 알리는 U_ACK(U _r gent ACK) 을 일반 단말 (들)로 전송한다 (S2220) .

여기서, 상기 ϋᅳ ACK은 상기 일반 단말들뿐만 아니라 상기 다수의 긴급 단 말들도 수신한다.

이후, 상기 다수의 긴급 단말들은 전송할 긴급 메시지의 encoding 시간 을 고려하여 PUCCH US를 전송한 시점 (SF #1)로부터 일정 시점 이후 (SF #5) 에 긴급 메시지 (또는 긴급 데이터 또는 긴급 PUSCH)를 기지국 및 /또는 다른 단 말들로 전송한다 (S2230) .

상기 긴급 메시지는 PUSCH 자원을 통해 전송되며, 상기 긴급 메시지의 전 송은 간단히 (UL) Urgent PUSCH의 전송 또는 UL data의 전송으로 표현될 수 도 있다.

도 22에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 긴급 단말들은 기지국으로부터 긴급 메시지를 전송하기 위한 PUSCH 자원을 별도로 할당받지 않고, 특정 시점 (SF #5)에서 동시에 UL urgent PUSCH 자원을 통해 긴급 메시지를 전송한다. 이럴 경우, 상기 다수의 긴급 단말들이 긴급 메시지를 전송하기 위해 urgent resource를 동시에 점유하는 경우 자원 층돌 (또는 긴급 메시지 전송 간 층돌) 문제가 발생할 수 있게 된다.

상기와 같은 자원 층돌 문제가 발생하는 경우, 앞서 살핀 기지국 스케줄링 기반의 상향링크 자원 할당 방법을 통한 UL data 전송의 경우보다 더욱 심각한 UL data의 전송 지연 및 자원 비효율성 문제가 발생한다. 따라서, 본 명세서는 UL data의 전송 지연 및 UL 자원의 비효율성 문제 를 해결하기 위해 기지국의 제어를 통해 urgent signal을 전송한 긴급 단말들 에게 urgent UL resource를 할당하기 위한 방법을 제공한다.

특히, 본 명세서는 상기 urgent UL resource를 긴급 단말들로 할당하 기 위해 PHICH ACK/NACK자원과의 매핑 관계를 이용하는 방법을 제공한다. 즉, 본 명세서에서 제안하는 urgent UL resource 할당을 통한 UL data 전송 방법은 특정 단말이 긴급 상황에 처한 경우, 자신의 위치 및 상황 정 보를 기지국 및 /또는 다른 단말들로 정확하고 낮은 오류율을 가지고 보다 빠르게 UL data (긴급 메시지 )를 전송할 수 있다.

특히, 긴급 서비스 중에서도 하나 또는 하나 이상의 단말들에게 동시에 그 리고 동일 위치에서 긴급 상황의 이벤트가 발생할 수 있는 서비스 (예: traf f ic safety와 같이 차량간 충돌 발생에 의해 특정 긴급 메시지 전송이 동시에 요청 되는 서비스)에서 , 하나 또는 하나 이상의 단말들이 동일 sub- frame (TTI )에서 동시에 urgent signal을 기지국으로 전송하고 동시에 urgent resource ^λ \ 용을 요청할 수 있는 경우에 단말들 간 층돌 없이 긴급 상향링크 자원 (Urgent UL resource )를 할당할 수 있는 방법을 제공한다 . 도 23은 본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다. 즉, 도 23은 (새로운) 5G의 저 지연 서비스를 지원하기 위한 빠른 상향 링크 데이터 (UL data) 전송 방법 및 UL data 전송 시 발생할 수 있는 자원 층 돌 문제를 해결하기 위한 방법을 나타낸다.

본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방법은 아래와 같은 3 가지 구성을 포함할 수 있다.

① PUCCH 자원 할당을 통한 단말의 긴급 신호 (urgent signal : US ) 전송

② PUCCH US (Urgent Signal ) 자원에 매핑된 PHICH ACK/NACK

자원을 통한 단말의 긴급 긍정 응답 (Urgent ACK) 수신

® PHICH Urgent ACK수신을 통한 단말의 urgent UL resource 매핑

도 23을 참조하면 , 다수의 긴급 단말들은 기지국으로 긴급 신호 (urgent signal : US ) # 전송한다 ( S2310 ) .

상기 긴급 단말은 긴급 데이터와 같은 저 지연 서비스와 관련된 데이터를 전송하는 단말을 나타내며 , urgent UE , 제 1 단말 등으로 표현될 수 있다. 긴급 단말인지 여부 (단말의 type )는 RRC 연결 확립 절차 둥을 통해 확인 될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 긴급 단말, 제 1 단말, urgent UE를 흔용하 기로 한다.

저 지연 서비스 ( low latency service )는 현재 5G 통신에서 주로 논의 되고 있는 헬스 케어, 교통 안전, 재난 안전, 원격 의료 제어 등과 관련된 서비 스를 의미할 수 있다.

이러한 저 지연 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서는 특정 단말이 기지국, 주변 다른 단말, 사용자 등에게 특정 이벤트에 의해 발생할 수 있는 사 고 또는 상태에 대한 정보를 빠르게 알림으로써 , 궁극적으로 사람들이 2차 사고 나 웅급 상황 둥에 대해 빠르게 대처할 수 있도록 해준다.

여기서, 긴급 신호는 긴급 단말이 긴급 상황의 발생을 감지하고, 이를 기 지국으로 알리기 위해 사용되는 신호를 의미한다 .

또한, 상기 긴급 단말은 상기 긴급 신호를 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

PUCCH를 통해 전송되는 US는 간단히 ' PUCCH US '로 표현될 수 있다.

PUCCH US를 전송하는 구체적인 방법에 대해서는 후술할 도 24에서 구체 적으로 살펴보기로 한다.

이후, 상기 기지국은 다수의 긴급 단말들로부터 PUCCH US를 수신하는 경 우, PUCCH US 자원에 따라 매핑되는 PHICH A/N 자원올 통해 긴급 단말 및 /또 는 일반 단말로 상기 PUCCH US에 대한 응답을 전송한다 ( S2320 ) .

상기 PUCCH US에 대한 웅답은 PHICH (Urgent ) ACK/NACK또는 PHICH U_ACK일 수 있다.

상기 PUCCH US에 대한 응답은 2 bits 크기를 가지며, 상기 PUCCH US 에 대한 응답의 각 1 bit는 PHICH 그룹 번호 (number)와 상기 PHICH 그룹 내 PHICH 시퀀스 index로 구성되는 index pair 형태이다.

또한, 상기 PUCCH US에 대한 응답의 각 1 bit는 매핑되는 PUCCH US 자원의 PRB index에 따라 결정된다. 일 예로, 상기 PUCCH US에 대한 응답 ( 2 bits )의 각 bit는 하나의 PUCCH US 자원이 할당되는 첫 번째 슬롯의 PRB index 및 두 번째 슬롯의 PRB index에 따라 각각 매핑된다 .

여기서 , 상기 첫 번째 슬롯의 PRB index와 상기 두 번째 슬롯의 PRB index는 PUCCH 전송에서 정의되는 주파수 호핑 관계를 가진다.

따라서 , 상기 PUCCH US에 대한 웅답 ( 2 bits )의 각 bit는 첫 번째 슬롯 의 가장 낮은 PRB index 및 이와 주파수 호핑 ( frequency hopping) 관계를 가지는 두 번째 슬롯의 가장 높은 PRB index에 의해 각각 매핑될 수 있다.

PUCCH US 자원과 2 bits의 PHICH ACK/NACK 자원과의 매핑 관겨】는 수 학식 3 내지 수학식 6을 참조하여 후술하기로 한다.

상기 일반 단말은 긴급 신호를 전송하지 않는 단말을 의미하며, 상기 PUCCH US에 대한 웅답은 긴급 단말뿐만 아니라 일반 단말들도 수신하는 신호에 해당한다.

이후, 상기 기지국으로부터 PHICH 자원을 통해 PUCCH US에 대한 긍정 웅답 ( PHICH U— ACK)을 수신한 긴급 단말은 상기 수신된 2 bits의 PHICH U_ACK을 통해 긴급 메시지 또는 긴급 데이터를 전송하기 위한 PUSCH 긴급 자원 을 결정 또는 PUSCH 자원의 위치를 확인한다 ( S2330 ) .

상기 PUSCH 긴급 자원은 PUSCH 전체 자원 중 긴급 메시지 또는 긴급 데 이터 전송을 위해 할당된 자원을 말한다.

이후, 상기 긴급 단말은 상기 결정된 PUSCH 긴급 자원을 통해 기지국 및 /또는 다른 단말들로 (、/ '는 ' or '과 ' and '의 개념을 포함하는 의미로 사용된 다. ) 긴급 메시지를 전송한다 ( S2340 ) .

도 23을 참조하면, 다수의 긴급 단말들은 UL SF ( subframe ) #1에서 _, 동 시에 PUCCH US를 기지국으로 전송한다.

이후, 상기 기지국은 DL SF #3에서 PHICH를 통해 상기 긴급 단말들로 PHICH U_ACK을 전송한다.

살핀 것처럼, 상기 PHICH U_ACK은 2 bits 크기를 가지며, 각 bit는 PUCCH US 자원의 PRB index에 의해 각각 매핑된다 .

이후, 상기 긴급 단말들은 상기 수신된 2 bits의 PHICH U— ACK에 기초 하여 긴급 메시지 전송을 위한 urgent PUSCH의 자원을 결정하고, 전송할 긴급 메시지의 encoding 시간을 고려하여 상기 결정된 PUSCH 자원 (UL SF #5 )을 통해 긴급 메시지를 기지국 및 /또는 다른 단말들로 전송한다. 이하에서는, 도 23에서 살펴본 3가지 구성들 각각에 대해 관련 도면을 참 조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

PUCCH자원 할당을통한단말의 긴급신호 (urgent signal ) 전송 첫 번째로, 긴급 단말이 PUCCH US를 전송하기 위한 방법에 대해 살펴본 다.

도 24는 본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

S2420 내지 S2450 단계는 도 23의 S2310 내지 S2340 단계와 각각 동 일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 도 24에서 , 단말은 기지국과 RRC 연결 확립 ( connection establishment ) 절차를 통해 RRC 연결 (RRC— CONNECTED) 상태라고 가정한다. 상기 RRC 연결 확립 절차는 단말과 기지국 간 RRC 연결 요청 (RRC connection request ) 메시지 , RRC 연결 설정 ( connection setup) 메시지 및 RRC 연결 설정 완료 ( connection setup complete ) 메시지의 송수신을 통 해 수행된다.

또한, 상기 단말은 긴급 단말 및 /또는 일반 단말을 의미할 수 있다.

먼저, 기지국은 긴급 단말들로 RRC 연결 확립 절차를 통해 긴급 신호 (Urgent Signal : US ) 전송을 위한 자원을 할당한다 ( S2410 ) .

구체적으로, 기지국은 US 전송을 위한 자원을 할당하기 위해 상기 긴급 단말들 별로 서로 다른 n _DM Rs (DMRS : Demodulation Reference Signal )를 할 당한다.

상기 n _DMRS 는 UL DCI format을 가지는 PDCCH에서 DMRS 필드에 대한 Cyclic Shif t 값에 대응하는 DMRS의 index를 나타내는 것으로, 자세한 설명 은 표 5를 참조하기로 한다.

긴급 단말들 별로 할당되는 1¾^ ₃ 는 PUCCH US 자원을 서로 다른 PHICH group으로 매핑하기 위해 필요한 정보에 해당한다.

이후, 상기 다수의 긴급 단말들은 RRC 연결 확립 절차를 통해 할당된 US 자원을 이용하여 US를 기지국으로 전송한다 ( S2420 ) .

상기 긴급 단말은 US를 PUCCH를 통해 기지국으로 전송할 수 있다.

즉, 기지국으로부터 PUCCH US의 전송 자원을 할당 받은 긴급 단말은 기 지국과 RRC 연결이 설정되어 있으며, 긴급 단말의 Urgent Signal을 위한 PUCCH 자원은 상기 기지국과 RRC 연결을 설정하는 과정에서 미리 할당되었음을 의미할 수 있다. ^'

긴급 단말로의 US에 대한 자원 할당은 LTE (-A) 시스템에서의 PUCCH Scheduling Request (SR) 자원 할당 방법과 유사할 수 있다.

다만, 아래와 같은 점에서 Urgent Signal에 대한 자원 할당 방법은 SR 에 대한 자원 할당 방법과 차이를 가진다.

즉, US에 대한 자원 할당은 PUCCH US 자원을 PHICH 자원에 매핑할 수 있도록 하나의 RE에 매핑할 수 있는 US의 최대 개수를 N _DMRS 로 제한한다.

왜냐하면, LTE(-A) 시스템에서 PHICH 자원에 매핑되는 N _DMRS 는 8개로 제한되기 때문이다.

앞서 살핀 바와 같이, LTE (-A) 시스템에서 PUSCH DMRS는 최대 8 layer MIMO를 사용하는 경우, 0 ~ 7의 인덱스들을 가진다.

또한, PUCCH US의 자원은 PUCCH의 첫 번째 슬롯 또는 두 번째 슬롯의 가장 낮은 PRB index또는 가장높은 PRB index에 대해서만 할당된다.

예를 들어, 도 26에서와 같이, PUCCH 자원으로 총 4개의 RB (m=0 (2611, 2621) , 1 (2612, 2622) , 2 (2613, 2623) , 3 (2614, 2624) ) 7} 할당되었다고 가정한다 .

총 4개의 RB는 lowest PRB index ^■ 2개 (m=0, 2) 및 highest PRB index 2개 (m=l, 3) )로 구성될 수 있다.

만약 PUCCH 자원 중 m=l, 3에 해당하는 RB에 US가 할당되었다면, m=0, 2에 해당하는 RB에는 US를 위한 자원이 할당되어서는 안 됨을 의미한다.

좀 더 구체적으로, SR PUCCH는 1 RB PUCCH 자원 ( 12 subcarriers )에 대해 길이 12인 CAZAC sequence와 3 symbol RS part를 사용하여 최대 36 개까지 다중화 (Multiplexing)되어 전송된다.

이는 총 36 UEs에 대한 SR이 동일 PRB index를 가지고 전송될 수 있음 을 의미한다.

PUCCHi 통한 SR 전송은 PHICH ACK/NACK자원과의 매핑이 요구되지 않 기 때문에, 동일 PRB index라 하더라도 서로 다른 CAZAC/OC sequence를 이 용하여 송 /수신기 사이에 데이터를 구분할 수 있다.

반면에, 본 명세서에서 제안하는 PUCCH US 전송은 PUCCH SR ( Scheduling Request )과 달리 각 단말 별로 서로 다른 PUSCH 자원이 할 당되도톡 PUCCH US를 PHICH A/N자원과 매핑한다.

따라서, 긴급 단말들로부터 동일 PRB index로 전송되는 N _DMRS 개의 PUCCH US를 서로 다른 PHICH 자원 (또는 PHICH group)으로 매핑하기 위해 , 기지국은 긴급 단말들로 서로 다른 N _DMRS 값을 US 자원 할당 시에 함께 할당한다. 정리하면 , 기지국은 RRC 연결 확립 절차 등을 통해 긴급 단말들로 PUCCH US를 전송하기 위한 자원을 할당한다.

상기 기지국은 상기 자원 할당 과정에서 긴급 단말들 별로 서로 다른 N _DMRS 값을 할당한다.

이후, 상기 긴급 단말들은 상기 할당된 PUCCH US 자원을 통해 기지국으 로 PUCCH US를 전송한다. 상기 PHICH ACK/NACK 자원은 PUCCH US 자원의 PRB index어 1 의해 결 정될 수 있다.

즉, 2 bits 크기를 가지는 PHICH ACK/NACK 자원의 1 bit는 PUCCH US 자원의 첫 번째 슬롯에서 가장 낮은 PRB index 또는 가장 높은 PRB index 에 의해 결정될 수 있으며, 다른 1 bit는 첫 번째 슬롯과 주파수 호핑 관계에 있는 두 번째 슬롯의 가장 높은 PRB index 또는 가장 낮은 PRB index에 의해 결정될 수 있다.

따라서, 상기 PHICH ACK/NACK 자원이 2 bits로 구성되는 경우, 상기 2 bits의 PHICH ACK/NACK자원의 각 bit는 하나의 PUCCH US를 전송하기 위 해 할당되는 PRB index에 각각 매핑될 수 있다.

상기 하나의 PUCCH US를 전송하기 위해 할당되는 PRB index은 첫 번째 슬롯의 특정 PRB index 및 이와 주파수 호핑 관계를 가지는 두 번째 슬롯의 특 정 PRB index를 말한다.

일 예로, 2 bits PHICH ACK/NACK 자원은 PUCCH US 자원의 첫 번째 슬롯의 m=0 및 두 번째 슬롯의 m=0에 의해 각각 매핑된다.

이후, 상기 기지국은 긴급 단말들의 PUCCH US 자원에 매핑된 PHICH 자 원을 이용하여 상기 긴급 단말들로 PHICH urgent ACK을 전송한다 ( S2430 ) . 상기 PHICH urgent ACK은 2 bits의 크기를 가질 수 있다.

이후, 상기 긴급 단말들은 상기 PHICH urgent ACK을 통해 긴급 메시지 전송을 위한 PUSCH 전송 자원을 결정하고 ( S2440 ) , 상기 결정된 자원을 통해 긴급 메시지를 기지국 및 /또는 다른 단말들로 전송한다 ( S2450 ) . PUCCH US 자원에 매핑된 2개의 PHICH 자원을 통한 2 bits 정보의

Urgent ACK수신

다음으로, 하나의 PUCCH US 자원에 매핑되는 2개의 PHICH 자원을 통해 2 bits 크기를 가지는 긴급 응답 (Urgent ACK)을 단말과 기지국 간에 송수신 하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 25는 본 명세서에서 제안하는 긴급 상향링크 데이터 전송 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

도 25의 경우, PUCCH US 자원을 통해 하나 이상의 단말이 Urgent Signal을 전송한 경우, 이를 수신한 기지국은 해당 US 자원에 매핑된 두 개의 PHICH 자원을 통해 긴급 단말로 2 bits 길이의 urgent resource 정보를 전 송하도록 한다 .

즉, 하나의 PUCCH US에 대해 종래의 PHICH 자원을 2개 매핑함으로써 2 bits 정보를 단말에게 전송하도록 한다.

긴급 단말은 RRC 연결 확립 절차를 통해 할당받은 PUCCH US (Urgent Signal ) 자원을 통해 기지국으로 PUCCH US를 전송한다 ( S2510 ) .

이후, 상기 기지국은 긴급 단말로 PUCCH US 에 대한 응답을 전송하기 위 한 PHICH 자원을 결정한다 ( S2520 ) .

여기서, 하나의 PUCCH 자원은 2개의 PHICH 자원과 매핑되어 2 bits 크 기의 PUCCH US 웅답을 구성한다 .

상기 기지국은 상기 수신된 PUCCH US 자원과 PHICH 자원과의 매핑 관계 를 고려하여 PUCCH US에 대한 응답 ( PUCCH U_ACK)을 전송하기 위한 PHICH 자 원을 결정한다.

상기 PUCCH US 자원과 PHICH 자원과의 매핑 관계는 LTE ( -A) 시스템에 서의 PHICH 자원 설정 방법과 유사하게 index pair를 이용하며 , 아래 수학식 3 및 5와 같이 정의될 수 있다.

즉, 본 명세서에서 제안하는 PHICH 자원은 도 26에 도시된 바와 같이 하 나의 PUCCH US 자원에 대해 수학식 3 및 수학식 5와 같이, 2개의 index pair의 형태로 매핑된다.

PHICH 자원의 각 1 bit에 대웅하는 index pair는 도 26에 도시된 바 와 것과 같이, 종래의 PUSCH TB에 대한 lowe st PRB index가 아닌, 첫 번째 s lot에 할당된 PUCCH PRB의 lowes t index와 이와 주파수 호핑 관계를 는 두 번째 s lot에 할당된 PUCCH PRB highe s t index어 1 의해 결정된다. 도 26는 본 명세서에서 제안하는 PHICH 자원 설정을 위한 PUCCH 물리 자원 블록 인덱스 ( PRB index )의 일 예를 나타낸 도이다.

【수 3】

Index pair for the first bit = (n^ ⁰ ^, n^ ^q _ICH ) 여기서 , ^η Γ^ ^Ρ _Η 는 ^raiCH 그룹 인덱스를 나타내며, ½ ^e _H ^q _ICH 는 상기 PHICH 그룹 내의 직교 시뭔스 인덱스를 나타낸다. 상기 및 ^ ^e _H ^q _ICH 는 아래 수학식 ⁴ 와 같이 정의될 수 있다.

【수 4】 t group

^N PHICH ⁼ OPRBRA + ⁿ DMRs) ^m °d Np^^ + lpHICH ^N PHICH'

"PHICH

여기서, n _DMRS 는 대웅하는 PUSCH 전송에 관련된 전송 블록을 위한 상향링 크 DCI 포맷을 가지는 가장 최근의 PDCCH에서 DMRS (demodulation reference signal) 필드를 위한 순환 入 1프트 (cyclic shift)로부터 口 fl핑된 다.

이와 관련된 매핑 관계는 앞의 표 5를 참조한다.

반면, 동일한 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH가 부 재한 경우에 동일한 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반지속적 (semi- persistent)으로 스케줄링되거나 랜덤 액세스 웅답 승인 신호에 의하여 스케줄 링되면 n _DMRS 는 、0 '으로 설정된다.

N ^ ^CH 는 PHICH 변조를 위해 사용되는 확산 계수 (spreading factor) 크기를 나타내는 것으로, 일반 CP (normal cyclic prefix)의 경우 、4'이고, 확장 CP (Extended cyclic prefix)의 경우 、2 '를 갖는다.

I _PRB _ _RA 는 US 전송올 위해 할당된 PUCCH 자원의 첫 번째 슬롯에서의 가장 낮은 PRB indexdS^index)와 같다 .

¾는 상위 계층에 의해 구성되는 PHICH 그룹의 번호를 나타낸다.

IpHICH는 TDD 시스템의 상향링크-하향링크 구성 0에서 서브프레임 인덱스 4 또는 9에서 PUSCH가 전송되는 경우 、： L'을 가지며 , 그렇지 않은 경우 、 0 '을 가진다.

【수 5】 Index pair for the second bit = (n^ ⁰ ,^, rip^ ^q _ICH )

여기서 , n ^R _{H C} ^P _H 는 PHICH 그룹 인덱스를 나타내며, n ^S _p ^e _H ^q _ICH 는 상기 PHICH 그룹 내의 직교 시뭔스 인텍스를 나타낸다.

상기 ^ 및 _n ^s _p ^e _H ^q i _CH 는 아래 수학식 ⁶ 과 같이 정의될 수 있다.

【수 6】

^N PHICH = OPRBRA + ^N DMRS) ^{MOD N} PHICH + ipHICHNpmcH' np^cH = ([IPRB_RA/N H°[CHJ + ^N DMRS) ^mo d 2Nsp ^ICH

여기서, n _DMRS 는 대웅하는 PUSCH 전송에 관련된 전송 블록을 위한 상향링 크 DCI 포맷을 가지는 가장 최근의 PDCCH에서 DMRS (demodulation reference signal) 필드를 위한 순환 시프트 (cyclic shift)로부터 매핑된 다.

이와 관련된 매핑 관계는 앞의 표 5를 참조한다.

반면, 동일한 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH가 부 재한 경우에 동일한 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반지속적 (semi- persistent)으로 스케줄링되거나 랜덤 액세스 웅답 승인 신호에 의하여 스케줄 링되면 n _DMRS 는 、0 '으로 설정된다.

N^HCH는 _pHIC H 변조를 위해 사용되는 확산 계수 (spreading factor) 크기를 나타내는 것으로, 일반 CP(normal cyclic prefix)의 경우 、4'이고, 확장 CP (Extended cyclic prefix)의 경우 、2 '를 갖는다.

IPRB.RA 는 PUCCH 자원의 첫 번째 슬롯의 가장 낮은 PRB index ( l ⁰ _R ^w _B ¾ ^index )와 주파수 호핑 관계에 있는 두 번째 슬롯의 가장 높은 PRB index와 같다.

ni _H c ^P _H 는 상위 계층에 의해 구성되는 PHICH 그룹의 번호를 나타낸다.

IPHICH는 TDD 시스템의 상향링크-하향링크 구성 0에서 서브프레임 인덱스 4 또는 9에서 PUSCH가 전송되는 경우 、1 '을 가지며 , 그렇지 않은 경우 、 0 '을 가진다.

이후, 상기 기지국은 상기 수학식 3 내지 6을 통해 결정된 2개의 PHICH 자원을 통해 긴급 단말들로 2 bits의 Urgent ACK/NACK 즉, PUCCH US에 대 한 응답을 전송한다 ( S2530 ) .

여기서, 2 bits의 PHICH Urgent ACK은 아래와 같은 의미를 가질 수 있다.

① 긴급 PUSCH 전송을 위한 긴급 자원 위치 알림 정보

② 긴급 PUSCH 전송을 위한 긴급 자원의 subf rame of f set 정보

③ 긴급 PUSCH 전송을 위한 긴급 자원의 MCS 및 자원 크기 정보 이하, 2 bits의 PHICH Urgent ACK의 각 의미들에 대해 좀 더 구체적 으로 살펴보기로 한다.

긴급 PUSCH 전송을위한 긴급자원 위치 알림 정보

긴급 단말로 전송하는 2 bits의 PHICH Urgent ACK은 PUSCH 긴급 자 원 내 특정 자원을 지시하는 ( indication) 지시자 ( indicator)일 수 있다 . 여기서 , PUSCH 긴급 자원은 특정 셀의 PUSCH 자원 일부 (N _PUSCH ᅳ RB > NpuSCH U RB ) 또는 전 대역에 대한 자원 ( N PUSCH RB = NpusCH U RB )을 의미할 수 있다.

NpuSCH KB는 PUSCH 자원 내 RB의 총 개수를 나타내며, PUSCH 자원 중 긴급 PUSCH 전송을 위해 할당된 RB의 총 개수를 나타낸다. 상기 PUSCH 긴급 자원에 대한 정보는 SIB 등을 통해 단말과 기지국 간 에 미라공유될 수 있으며 , 여기서는 미리 공유되었다고 가정하기로 한다.

상기 PUSCH 긴급 자원은 긴급 상황임을 알리는 긴급 신호를 긴급 단말로 부터 수신한 경우에만 사용되는 자원이며, 긴급 상황이 아닌 경우에는 일반 단말 을 위해 사용될 수 있는 자원 영역이다.

PHICH urgent ACK 자원의 크기가 2 bits인 경우, 최대 4개까지 긴급 자원을 할당할 수 있음을 의미한다 .

도 27은 본 명세서에서 제안하는 PUSCH 긴급 자원의 결정 방법의 일 예 를 나타낸 도이다.

구체적으로, 도 27은 전체 PUSCH 자원의 총 RB의 개수가 6개인 1.4MHz 대역의 경우를 일 예로 나타낸 도이다.

도 27을 참조하면, 2 bits의 PHICH urgent ACK 자원 정보는 아래 표 6과 같은 의미로 사용될 수 있다.

[표 6】

여기서 , urgent RB(2730)는 PRB가 N _u (2740)개로 구성된 자원 블록을 의미하고 , N _u 는 N _PUSCH u HB에 의해 정의 (e.g. , N _u = pusCH U RB /4) 될 수 있다.

NpusnRB^ SO)는 PUSCH 긴급 자원의 총 RB 개수를 나타낸다.

도 27에서 , DL PHICH 각 bit (2710 , 2720)는 앞서 살핀 index pair 형태이며, 하나의 PUCCH US 자원의 첫 번째 슬롯의 PRB index와 두 번째 슬 롯의 PRB index를 통해 각각 매핑되는 값을 나타낸다.

상기 두 번째 슬롯의 PRB index는 상기 첫 번째 슬롯의 PRB index와 주파수 호핑 관계를 가지는 PRB index를 말한다.

또한, 상기 DL PHICH의 각 bit는 ACK또는 NACK에 따라 、0 ' 또는 、1 ' 값을 가질 수 있다.

도 27 및 표 6을 참조하면 , 2 bits의 DL PHICH ACK 정보가 、： L0 '을 가지는 경우, Urgent RB 2에 매핑되며, 2 bits의 DL PHICH ACK 정보가 11 '을 가지는 경우, Urgent RB 3에 매핑되는 것을 볼 수 있다. 긴급 PUSCH 전송을위한긴급자원의 subframe of f set 정보

또한, 긴급 단말로 전송하는 2 bits의 PHICH Urgent ACK은 PUSCH 긴 급 자원의 시간 ( sub- frame ) 정보를 indication하는 지시자를 의미할 수 있다. 살핀 것처럼, PUSCH 긴급 자원은 특정 샐의 PUSCH 자원 일부 (N _{PUSCH RB} > NpusCH U RB ) 또는 전 대역에 대한 자원 (N PUSCH RB = NpusCH U RB )을 의미할 있으며, 특정 시간 ( TTI or subframe )에 하나의 긴급 자원이 존재한다고 가정 한다.

또한, 상기 PUSCH 긴급 자원은 긴급 상황임을 알리는 긴급 신호를 수신한 경우에만사용되는 자원으로, 긴급 상황이 아닌 경우에는 일반 단말을 위해 사용 될 수 있는 자원 영역이다.

PHICH urgent ACK 전송을 위해 2 bits의 자원 정보를 사용하는 경우, 연속된 4개의 sub-frame에 대한 긴급 자원을 할당할 수 있음을 의미한다. 도 28은 본 명세서에서 제안하는 PUSCH 긴급 자원의 결정 방법의 또 다 른 일 예를 나타낸 도이다.

도 28에 도시된 바와 같이, 긴급 PUSCH 자원이 할당되는 SF off set의 시작점은 셀 방식에 따라 달라질 수 있다.

2 bits의 PHICH urgent ACK 정보가 PUSCH 긴급 자원의 SF off set을 알리는 경우는 하나 이상의 단말이 긴급 자원을 요청하였지만 특정 시간에 하나 의 단말만이 긴급 자원을 선점할 수 있도록 하기 위함이다.

도 28을 참조하면, 2 bits의 PHICH urgent ACK 자원 정보는 아래 표 7과 같은 의미로 사용될 수 있다.

【표 7]

도 28를 참조하면, PUSCH 긴급 자원의 시작 위치는 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신한 sub frame (SF #3) 다음 subf rame (SF #4) 또는 2 SFs 이후의 subf rame (SF #5)일 수 있다.

도 28에서, 옵션 1은 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신한 subf rame (SF #3) 다음 subf rame (SF #4)부터 subf rame off set이 시작되 는 것을 나타내며, 옵션 2는 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신한 subf rame (SF #3)으로부터 2 SFs 이후의 subf rame (SF #5)에서 sub frame off set이 시작되는 것을 나타낸다. 또한, 2 bits의 PHICH urgent ACK 정보가 PUSCH 긴급 자원의 subframe of f set 정보를 나타내는 경우, 긴급 PUSCH 전송을 위한 SF 정보과 PHICH ACK 정보를 함께 사용하도록 정의할 수도 있다.

즉, 하나의 서브 프레임에 하나 이상의 긴급 단말들에 대한 긴급 자원이 할당되어 있는 경우, 동일 2 bits의 PHICH urgent ACK 정보를 수신한 단말 들 사이에 하나의 특정 _{S F} 에서의 긴급 자원을 순차적으로 할당하도록 할 수 있 다.

즉, 긴급 자원의 위치를 나타내는 동일한 SF of f set을 수신한 단말들은 일정 방법에 의해 특정 SF에서의 특정 긴급 자원 LRB index를 매핑할 수 있다. 상기 일정 방법의 구체적인 설명에 대해서는 후술하기로 한다. 긴급 PUSCH 전송을위한긴급자원의 MCS 및 자원 크기 정보 전송

또한, 긴급 단말로 전송하는 2 bits의 PHICH Urgent ACK은 PUSCH 긴 급 자원의 MCS (Modulation & Coding Scheme ) 레벨 정보를 indication하 는 지시자를 의미할 수도 있다.

살핀 바와 같이, PUSCH 긴급 자원은 특정 셀의 PUSCH 자원 일부

(NpusCH RB > puscH U RB ) 또는 전 대역에 대한 자원 ( N PUSCH RB = NpusCH U RB )을 의미할 수 있으며, 특정 시간 ( TTI or subf rame )에 하나 이상의 긴급 자원이 존재할 수 있다고 가정한다 .

PUSCH 긴급 자원은 긴급 상황임을 알리는 긴급 신호를 수신한 경우에만 사용되는 자원으로 긴급 상황이 아닌 경우에는 일반 단말을 위해 사용될 수 있는 자원 영역이다.

즉, 2 bits의 PHICH urgent ACK 정보가 MCS 및 자원 크기 정보를 나 타내는 경우, 각 정보가 의미하는 긴급 자원의 자원 크기 및 MCS 레벨은 아래 표 8과 같이 정의된 4가지 모드 중 하나로 할당될 수 있다.

아래 표 8은 URB MCS index 정의의 일 예를 나타낸다.

종래의 MCS index는 5 bits 길이의 32가지 조합을 정의하고 있지만, 본 명세서에서 제안하는 2 bits의 PHICH urgent ACK 정보는 긴급 자원에 대 해 사용될 수 있는 4개의 조합을 정의한다.

【표 8】

표 8에서 , TBS ( Transport Block Size )는 전송 블록 人 이즈를 나타낸 이후, 상기 긴급 단말은 기지국으로부터 수신되는 Urgent ACK을 통해 긴 급 메시지를 전송하기 위한 PUSCH의 자원을 결정하고 ( S2540 ) , 상기 결정된 PUSCH 자원을 통해 기지국으로 긴급 메시지 또는 긴급 데이터를 전송한다 ( S2550 ) .

PHICH Urgent ACK 수신을 통한 단말 별 urgent resource 매핑 다음으로, 긴급 단말이 PHICH ACK 수신을 통해 긴급 메시지 전송을 위한 urgent resource 매핑 즉, Urgent PUSCH 자원 위치를 결정하기 위한 방법 에 대해 구체적으로 살펴본다 .

Urgent Signal 자원에 대해 매핑된 PHICH ACK/NACK은 내에 연결 되어 있는 모든 단말이 확인해야 하는 정보로서, US를 전송한 긴급 단말뿐만 아 니라 하향링크 제어 채널 (Downlink control channel : DCI )을 모니터링하는 모든 셀 내 단말 ( i . e . , RRC_CONNECTED UEs )들이 확인하는 정보이다.

따라서, 단말들이 기지국으로부터 urgent ACK를 수신한 후, UL data 즉, PUSCH를 전송하기 위한 방법에 대해 살펴보기로 한다.

구체적으로, 긴급 단말이 긴급 메시지 즉, Urgent PUSCH를 전송하는 방 법과 일반 단말들이 UL data 즉, PUSCH를 전송하는 방법을 구분하여 살펴보기 로 한다 . 동일한 SF of f set 정보의 PHICH를 수신한 긴급 단말의 Urgent PUSCH 전송

다수의 긴급 단말들이 동일한 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신한 경우, 긴급 메시지 (또는 긴급 데이터 또는 Urgent PUSCH)를 전송하기 위한 긴 급 자원 (또는 PUSCH 긴급 자원)을 결정하는 방법에 대해 살펴본다 .

여기서 , 상기 2 bits의 PHICH urgent ACK은 PUSCH 긴급 자원의 위치 를 나타내는 SF of f set 정보를 의미한다고 가정한다.

이 방법은 하나의 서브 프레임에 하나 이상의 긴급 단말들을 위한 긴급 자 원이 할당되는 경우, 동일한 2 bits의 PHICH urgent ACK 정보를 수신한 단 말들 사이에 하나의 특정 SF에서의 긴급 자원을 순차적으로 할당하기 위한 방법 을 나타낸다.

도 29는 본 명세서에서 제안하는 긴급 메시지를 전송하기 위한 긴급 자원 (urgent resource ) 결정 방법의 또 다론 일 예를 나타낸 도이다.

먼저, 긴급 단말은 할당받은 PUCCH US 자원을 통해 US를 기지국으로 전 송한다.

이후, 상기 긴급 단말은 기지국으로부터 PUCCH US에 대한 웅답 즉, Urgent ACK/NACK을 수신한다.

상기 Urgent ACK/NACK은 PHICH를 통해 전송되며, PHICH urgent ACK/NACK으로 표현될 수도 있다.

또한, 상기 PHICH urgent ACK/NACK 자원은 2 bits 크기를 가지며, 상기 PHICH urgent ACK/NACK 자원의 각 bit ( 1 bit )는 PHICH 그룹 번호 (number)와 상기 PHICH 그룹 내 PHICH 시퀀스 index로 구성되는 index pair의 형태를 가진다.

또한, 상기 2 bits의 PHICH urgent ACK/NACK 자원의 각 bit는 PUCCH US 자원의 각 PRB index와 매핑 관계를 7진다.

일 예로, 상기 2 bits의 PHICH urgent ACK/NACK자원의 각 bit는 하 나의 PUCCH US 자원의 첫 번째 슬롯의 가장 낮은 PRB 인덱스 및 이와 주파수 호핑 ( frequency hopping) 관계를 가지는 두 번째 슬롯의 가장 높은 PRB index로 매핑될 수 있다.

1 ^" 기 긴급 단말은 2 bits의 PHICH urgent ACK/NACK 수신과 동시에 샐 내 다른 긴급 단말들로 할당될 수 있거나 또는 할당된 모든 PHICH urgent ACK/NACK자원에 대해 모니터링한다 .

상기 긴급 단말의 PHICH ACK/NACK 자원 모니터링은 아래와 같은 내용들 을 포함할 수 있다.

- 긴급 단말이 PUCCH US 를 전송하는 PUCCH US 자원이 샐 내에 미리 정의되어 있음을 의미할 수 있다. 상기 PUCCH US 자원은 RRC 연결 절차또는 PDCCH 등을 통해 할당될 수 있다.

- 또는, 종래 PUCCH 자원에 대해 매핑된 HARQ ACK/NACK 자원은 capability 는 존재하나, 사용하지 않는 자원 영역 ( resource region)으로 남아 있었음을 의미할 수 있다.

여기서 , 긴급 단말은 모든 PUCCH US 자원에 대해 매핑된 PHICH urgent ACK/NACK 자원을 통해 PHICH urgent ACK을 수신하는 모든 긴급 단말에 대해 확인해야 한다.

상기 PUCCH US 자원에 매핑된 2 bits의 PHICH urgent ACK/NACK 자 원은 셀 내 모든 단말들 및 기지국에 미리 공유될 수 있다.

이후, 상기 긴급 단말은 기지국으로부터 전송되는 2 bits의 PHICH Urgent ACK을 이용하여 자신과 동일한 SF of f set 정보를 수신한 단말들 사이 에서 자신의 LRB (Logical Resource Block) index를 계산한다 .

상기 LRB index는 ( PUCCH US 자원에 매핑된) 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신할 긴급 단말들에게만 할당되는 자원 블록 인덱스 (RB index)를 나타낸다 .

구체적으로, 긴급 단말은 자신의 PUCCH US 자원 매핑된 PHICH 자원에 서 2 bits의 PHICH Urgent ACK을 수신할 때까지, 다른 긴급 단말들로 전송 되는 2 bits의 PHICH urgent ACK어 1 대해 각 SF off set에서 Logical RB index를 、1'씩 증가시킨다 .

이후, 상기 긴급 단말은 자신의 2 bits의 PHICH U_ACK을 수신하는 경 우, 동일 SF off set에서 최종 카운트된 LRB index 값을 저장한다.

도 29의 경우, 셀 내 5개의 긴급 단말들이 존재하며, 상기 5개의 긴급 단 말들이 동시에 PUCCH US를 기지국으로 전송하고, 상기 기지국은 상기 5개의 긴 급 단말들로 각 PUCCH US 자원에 매핑된 각 2 bits의 PHICH urgent ACK을 전송한다.

UE1, UE2 및 UE3에 대한 PUSCH 긴급 자원은 각각 LRB 0, LRB 1 및 LRB 2 (2910) i통해 UL PUSCH의 subframe offset #1(2930)어 1 할당되고, UE4 및 UE5의 PUSCH 긴급 자원은 각각 LRB 0 및 LRB 1(2920)을 통해 UL PUSCH의 subframe #2 (2940)에 할당되는 것을 볼 수 있다.

도 29를 참조하면 , DL PHICH (2950)는 기지국이 단말로 전송하는 2 bits의 PHICH ACK/NACK 자원을 나타내며 , UL PUSCH (2960)은 단말이 기지 국으로 전송하는 UL PUSCH 자원을 나타낸다. UE1 내지 UE5는 긴급 단말들이라 고 가정한다 .

도 29에 도시된 바와 같이, UE2는 자신의 2 bits의 PHICH U—ACK을 수 신하기 전까지 UE1의 2 bits의 PHICH Uᅳ ACK 수신의 모니터링을 통해 해당 SF offset에 대한 LRB index를 1 증가入 1킨다.

LRB index초기 값은 0이라고 가정한다 . 이후, UE2는 자신의 2 bits의 PHICH U_ACK 수신을 통해 동일 SF offset임을 확인하고, 최종 카운트된 LRB index = 1을 자신의 LRB index로 저장한다.

즉, UE1은 ^LRB 0'을, UE2는 ' LRB 1'을, UE3은 、 LRB 2'를 저장함을 볼 수 있다.

도 29에 도시된 와 같이 , highest LRB index 값은 UL PUSCH의 SF offset 값에 따라 다르게 결정될 수 있음을 볼 수 있다.

즉, UL SF offset #1에서 긴급 자원이 할당되는 3개의 긴급 단말들 (UEl, UE2, UE3)에 대한 highest LRB index는 、 2 '가 된다.

그리고, UL SF offset #2에서 긴급 자원이 할당되는 2개의 긴급 단말 들 (UE4, UE5)에 대한 highest LRB index는 、1'이 된다 .

이후, 긴급 단말은 셀 내에 할당된 동일 SF offset에 할당된 모든 PUCCH US 자원에 대한 PHICH Uᅳ ACK을 수신하여 I¾— _LRB 를 계산한다.

상기 N _U _ _LRB 는 하나의 sub— frame에서 사용할 수 있는 Urgent PUSCH 자 원의 LRB index의 총 개수를 나타낸다.

상기 긴급 단말은 상기 N _{U LRB} 를 아래 수학식 7을 이용하여 계산한다. 【수 7】

N _{U PRB} = highest LRB + 1

즉, 긴급 단말은 다른 긴급 단말들의 동일 SF off set에 대한 PHICH U—ACK을 수신할 때마다 Highest LRB를 、1 '씩 증가시키며 , 모든 PHICH Uᅳ ACK을 수신한 경우, 각 SF ᄋ ffset에 대한 N _{U LRB} ¾- ^Highest LRB + 1'로 결정하고 , 이 값을 저장한다 .

각 SF off set에 대한 Nu_ _LRB 는 아래와 같이 표현될 수 있다.

一 SF offset 0에 대한 N _SF0 u LRB ⁼ Highest LRBgpo + 1

一 SF offset 1에 대한 N _SF1 — u_ _LRB = Highest LRB _SF1 + 1

- SF offset 2에 대한 N _SP2 u LRB = Highest LRBgF2 + 1

- SF offset 3에 대한 N _SF3 u LRB = Highest LRBg _F 3 + 1

도 29에 도시된 와 같이, UE2는 SF offset #1에 대해 Highest LRB 를 UEl, UE3이 PHICH U_ACK을 수신할 때마다 、1'씩 증가시킨다.

즉, SF offset #1에서의 Highest LRB = 2, Nu_ _LRB = 3이 되기 때문 에, SF offset #1에서 PUSCH 긴급 가원이 할당되는 단말들 (UEl, UE2 , UE3) 은 Nu_ _LRB 、3 '을 저장한다.

또한, UE5는 SF offset #2에 대해 Highest LRB를 UE4가 PHICH U_ACK을 수신할 때 、： L' 증가시킨다.

즉, SF offset #2에서의 Highest LRB = 1, NU_ _L RB = 2가 되기 때문 에, SF offset #2에서 PUSCH 긴급 자원이 할당되는 단말들 (UE4, UE5)은 Nu LRB 、2 '를 저장한다.

이후, 긴급 단말은 2 bits의 PHICH urgent ACK 수신을 통해 획득한

LRB index와 상기 수학식 7을 통해 산출된 Nuᅳ _LRB 를 이용하여 긴급 메시지

(urgent PUSCH)를 전송하기 위한 자신의 PUSCH Physical RB index를 겨 1 산한다ᅳ 여기서 , 상기 PUSCH Physical RB index는 아래 수학식 8을 통해 산출 된다.

【수 8】

PRB Index of PUSCH = (LRB Index x N _u ) + Lowest PRB index of PUSCH 여기서 , N _u ( 2970 )는 하나의 sub— f rame에서 사용할 수 있는 Urgent PUSCH 자원에 대해 한 단말이 점유할 수 있는 자원 크기를 나타내며 , 상기 N _u 는 System information을 통해 미리 정의되거나 또는 수신되는 PHICH urgent ACK의 개수에 따라 아래 수학식 9와 같이 결정될 수도 있다.

【수 9】

N _U ⁼ [N _{PUSCH RB} /N _{SFN U LRB} J

여기서 , N _{PUSCH RB} 는 UL PUSCH 자원의 총 RB 개수를 나타내며, NsFN U LRB 는 각 SF of f set에서 할당되는 PUSCH 긴급 자원의 총 RB 개수를 나타낸다. 상기 수학식 9에서 IxJ 기호는 X를 넘지 않는 정수 중에서 가장 큰 값을 나타내는 것으로, 일 예로, 13.1J은 、3 '을 나타낸다. 일반단말들의 PUSCH전송방법

다음으로, 긴급 단말의 PUCCH US 전송이 있는 경우, US를 전송하지 않 는 일반 단말들이 PUSCH를 전송하는 방법에 대해 살펴본다 .

도 30은 본 명세서에서 제안하는 일반 단말들의 PUSCH 전송 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

Urgent Signal을 전송하지 않는 일반 단말은 자신에게 전송될 수 있는 HARQ ACK/NACK을 수신하기 위해 자신이 전송한 PUSCH 자원에 대해 매핑된 PHICH를 모니터링하면서 , 긴급 단말들로 전송되는 PUCCH US 자원에 매핑된 2 bits의 PHICH urgent A/N자원 또한 모니터링한다 ( S3010 ) .

상기 모니터링 결과, PHICH urgent A/N 자원 중에 2 bits의 PHICH urgent ACK을 수신하는 긴급 단말이 적어도 하나 존재하는 것을 발견한 경우, 일반 단말은 기지국으로부터 미리 수신한 UL grant에 대한 UL SF이 상기 발견 된 긴급 단말이 긴급 메시지 전송을 위해 점유할 UL SF과 일치하는지 여부를 판 단한다 ( S3020 ) .

상기 판단 결과, 일반 단말의 UL grant에 대한 UL SF과 상기 발견된 긴 급 단말이 점유할 UL SF이 일치하는 경우, 상기 일반 단말은 상기 일치하는 UL SF에서 상향링크 데이터 전송을 모두 취소하거나 또는 연기한다 ( S3030 ) .

상기 판단 결과, 일반 단말의 UL grant에 대한 UL SF과 상기 발견된 긴 급 단말이 점유할 UL SF이 일치하지 않는 경우, 상기 일반 단말은 할당받은 UL SF에서 상향링크 데이터를 전송한다 ( S3040 ) . ·

또는, 앞서 살핀 N _u 가 SI ( System Information) 등을 통해 미리 정의 된 경우 즉, 일반 단말들이 N _u 를 SI 등을 통해 미리 알 수 있는 경우, 상기 일 치하는 UL SF에서 UL data 전송을 모두 취소 또는 연기하지 않고, 상기 일치 하는 UL SF 중 긴급 단말이 점유하는 자원에서만 상향링크 데이터 전송을 취소 또는 연기할 수도 있다.

일반 단말 역시 PUCCH US 자원에 매핑된 2 bits의 PHICH U_ACK/NACK 의 모니터링을 통해 앞서 살펴본 방식으로 긴급 단말의 urgent PUSCH 자원 정 보를 모두 계산할 수 있다. 상기 일치하는 UL SF의 특정 자원에서만 UL data 전송을 취소 또는 연 기하는 방법에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 일반 단말은 자신에게 할당된 UL grant 자원 정보와 긴급 단말에게 할당될 UL grant 자원 정보를 비교한다. 상기 비교 결과, 일반 단말은 자신에게 할당된 UL grant 자원이 긴급 단 말에게 할당될 긴급 자원과 일치하지 않는 경우 (또는 층돌이 발생하지 않는 경 우) , 자신에게 할당된 UL grant 자원을 통해 상향링크 데이터 ( PUSCH)를 기지 국으로 전송한다. ^'

예를 들어, N _u 가 SI를 통해 셀 내 단말들에게 전송되고, N _{U LRB} 가 4 , 긴 급 단말의 수가 2개인 경우라고 가정할 때, LRB index 2 및 LRB index 3에 대한 자원은 긴급 메시지 전송을 위해 사용되지 않는 자원에 해당할 수 있다. 즉, 긴급 단말은 LRB index 0 및 LRB index 1을 통해 긴급 메시지를 전송하고, LRB index 2 및 LRB index 3에서는 긴급 메시지를 전송하지 않는 다- .

상기 긴급 자원은 LRB index 0 및 LRB index 1에 해당하는 자원을 말 할 수 있다.

따라서 , 일반 단말은 상기 LRB index 2 및 LRB index 3에 해당하는 자원 영역을 이용하여 기지국으로 UL data를 전송하게 된다.

상기 비교 결과, 일반 단말에게 할당된 UL grant 자원과 긴급 자원이 일 치하는 경우, 일반 단말은 상기 일치하는 UL grant 자원에서 상향링크 데이터 전송을 취소 또는 연기한다. 본발명이 적용될 수 있는장치 일반

도 31은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장 치의 블록 구성도를 예시한다.

도 31올 참조하면 , 무선 통신 시스템은 기지국 (3110)과 기지국 (3110) 영역 내에 위치한 다수의 단말 (3120)을 포함한다.

기지국 (3110)은 프로세서 (processor, 3111) , 메모리 (memory, 3112) 및 RF부 (radio frequency unit, 3113)을 포함한다. 프로세서 (3111)는 앞 서 도 1 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및 /또는 방법을 구현한다. 무선 인 터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서 (3111)에 의해 구현될 수 있다. 메모리 (3112)는 프로세서 (3111)와 연결되어 , 프로세서 (3111)를 구동하기 위한 다양 한 정보를 저장한다. RF부 (3113)는 프로세서 (3111)와 연결되어 , 무선 신호를 송신 및 /또는 수신한다.

단말 (3120)은 프로세서 (3121) , 메모리 (3122) 및 RF부 (3123)을 포함 한다. 프로세서 (3121)는 앞서 도 1 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및 /또 는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서 (3121)에 의해 구현될 수 있다. 메모리 (3122)는 프로세서 (3121〉와 연결되어 , 프로세서 (3121)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부 (3123)는 프로세서 (3121)와 연결되어 , 무선 신호를 송신 및 /또는 수신한다.

메모리 (3112, 3122)는 프로세서 (3111, 3121) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서 (3111, 3121)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국 (3110) 및 /또는 단말 (3120)은 한 개의 안테나 (single antenna) 또는 다증 안테나 (multiple antenna)를 가질 수 있다 . 이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태 로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선 택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징 과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및 /또는 특징 들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들 에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구 항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어 ( f irmware ) , 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드 웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs (application specif ic integrated circuits ) , DSPs ( digital signal processors ) , DSPDs (digital signal processing devices ) , PLDs (programmable logic devices ) , FPGAs ( f ield programmable gate arrays ) , 프로세서 , 콘트롤러 , 마이크로 콘트롤러 , 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에 서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다 . 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다 . 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다 .

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명 은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다ᅳ 【산업상 이용가능성】

본 발명의 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 방안은 3GPP LTE/LTE -A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하 다.