KR20190049443A - Tdd 방식 이동 통신 시스템에서의 저지연 통신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

TDD 방식의 이동 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 기지국의 동작 방법은, 적어도 하나 이상의 단말에게 슬롯 내 채널 할당 정보를 포함하는 제1 제어 채널을 전송하는 단계, 상기 적어도 하나 이상의 단말로부터 URLLC(ultra-reliable low-latency communication) 데이터를 수신하는 단계 및 상기 URLLC 데이터에 기초한 제2 제어 채널을 상기 슬롯 내 적어도 하나 이상의 하향링크 데이터 채널을 변경하여 생성한 후 상기 적어도 하나 이상의 단말에게 전송하는 단계를 포함한다.

Description

TDD 방식 이동 통신 시스템에서의 저지연 통신 방법 및 장치 {METHOD FOR LOW LATENCY COMMUNICATING IN TDD TYPE MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TDD 방식의 이동 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 바탕으로 한 저지연 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.

급증하는 고속 무선 데이터 수요를 충족하기 위한 추가 주파수 대역 확보는 한정된 주파수 자원으로 인해 용이하지 않다. 이에 대한 방편으로 기존 주파수 대역을 효율적으로 이용하기 위한 기술인 TDD(time division duplex) 방식의 이동 통신 기술 개발이 활발히 진행 중이다. 상향링크와 하향링크에 동일한 주파수 대역을 사용하는 TDD 방식은 데이터(사용자 트래픽이라고도 함) 특성에 따라 다양한 무선 프레임(frame)을 구성할 수 있다. 즉, 상하향링크 상의 비대칭적인 자원할당을 통해 상하향링크의 데이터 수요 상황을 맞추면서 주파수를 효율적으로 사용할 수 있다.

한편, 제4 세대 이동통신보다 최소한 10~100배의 데이터 전송율인 Gbps(Giga bps) 급 지원을 목표로 하는 제5 세대 이동통신은 기존 이동통신 주파수 대역뿐만 아니라 수십 GHz(Giga Herz) 주파수 대역을 포함한다. 제5 세대 이동 통신은 초고속 데이터 전송율 지원을 위한 eMBB (enhanced mobile broadband) 뿐만 아니라 사물 인터넷 지원을 위한 mMTC(massive machine type communication)와 고신뢰성 저지연 통신(URLLC: ultra-reliable and low-latency communication) 또한 지원하는 것을 목표로 한다.

URLLC 지원을 위해서는 종래보다 짧은 전송 시간 구간(TTI: transmission time interval) 및 다양하고 즉각적인 가변 슬롯 구조의 활용 및 제어 기법이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, TDD 방식 이동 통신 시스템에서 고신뢰성 저지연 통신을 지원하기 위한 송신 장치의 동작 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, TDD 방식 이동 통신 시스템에서 고신뢰성 저지연 통신을 지원하기 위한 수신 장치의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, TDD 방식 이동 통신 시스템에서 고신뢰성 저지연 통신을 지원하기 위한 수신 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 TDD 방식의 이동 통신 시스템에서의 기지국의 동작 방법은, 적어도 하나 이상의 단말에게 슬롯 내 채널 할당 정보를 포함하는 제1 제어 채널을 전송하는 단계, 상기 적어도 하나 이상의 단말로부터 URLLC(ultra-reliable low-latency communication) 데이터를 수신하는 단계 및 상기 URLLC 데이터에 기초한 제2 제어 채널을 상기 슬롯 내 적어도 하나 이상의 하향링크 데이터 채널을 변경하여 생성한 후 상기 적어도 하나 이상의 단말에게 전송하는 단계를 포함하고, 상기 하향링크 데이터의 상기 제2 제어 채널로의 변경은 상기 제2 제어 채널이 할당되는 OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing) 심볼의 하나 이상의 부반송파들을 통해 전송되는 변경 신호 정보 및 제2 제어채널용 DMRS(demodulation reference signal) 중 적어도 하나를 통해 상기 단말에게 통지된다.

본 발명에 의하면, TDD 방식의 이동 통신 시스템에서 동적 자원 할당을 바탕으로 한 동적 TDD 프레임 및 슬롯에 대한 구성 방법과 제어 방법을 통해 고신뢰성 저지연 통신 서비스를 제공할 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 5G NR 이동 통신 시스템에서의 동적 TDD 운영을 위한 슬롯 구조를 설명하는 개념도이다.
도 4는 이동 통신 시스템에서 기지국과 단말의 위치에 따른 링크 간섭 발생의 경우를 도시한 개념도이다.
도 5는 5G NR에서의 동적 TDD를 위한 슬롯 구성의 일 실시예를 설명하는 개념도이다.
도 6a는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6b는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6c는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 또 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6d는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분, 동적 TDD 및 기지국 협력 기술의 운영에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 7은 5G NR에서 동적 TDD 동작을 위한 슬롯을 사용한 통신시 발생하는 HARQ 처리 지연 상황을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저지연 통신을 위한 동적 TDD 방식의 슬롯을 이용한 통신 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 TDD 방식에서의 저지연 통신을 위한 제2 제어 채널 생성 방법을 설명하는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 TDD 방식에서의 저지연 통신을 위한 제2 제어 채널 생성 방법을 설명하는 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node), gNB 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), 5G NR(new radio) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.

다음으로, TDD 이동 통신 시스템 및 고신뢰성 저지연 통신 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이 제5 세대 이동 통신 시스템에서는 URLCC 구현을 목표로 한다. 무선 구간에서 저지연과 고신뢰성을 확보하기 위해서는 전송 시간 구간(tti; transmission time interval)과 RTT(round trip time)을 줄여야 한다. 이를 위해 종래 방식의 무선 프레임(이하 프레임) 구조의 재설계와 제어 신호의 타이밍(timing)과 HARQ(hybrid automatic repeat request) 절차 등 재설계가 필요하다.

특히, 제한된 지연 시간을 보장하기 위해서는 재전송 횟수의 제한, 전송의 고신뢰성 등이 필요하다. 지연 시간에 민감한 트래픽(traffic)에 우선적으로 자원을 할당함으로써 시스템 관점의 무선 자원 관리를 통해 저지연 시간과 신뢰성을 확보하도록 할 수 있다. 또한 현재의 채널 상태와 필요성에 따라 자원 할당을 결정하는 것이 아니라, 사용자의 이동 상태와 응용 서비스를 예측하여 QoS(quality of service) 제약에 따라 자원을 선제적으로 할당할 수도 있다.

또한 제5 세대 이동 통신 시스템 표준 규격 중 하나인 3GPP(3rd generation partnership project) 5G NR(new radio)(이하 NR이라 칭함)에서는 종래 20MHz 최대 대역폭과 15kHz 단일 부반송파 간격(subcarrier spacing; scs)과 달리 5MHz부터 400MHz까지의 광대역을 지원하는 것을 목표로 하기 때문에 하나의 scs만으로는 전체 대역폭을 효율적으로 관리하기가 어렵다.

그래서 주파수 대역폭 별로 scs 간격을 차등적으로 적용하는 방법 등이 연구되고 있다. 관련하여 scs 간격에 따른 슬롯(slot) 및 미니 슬롯(mini-slot)을 적용하는 방법이 연구되고 있다. 넓은 scs를 사용하면 한 슬롯의 길이가 반비례적으로 짧아지게 되어 무선 구간에서의 전송 지연을 줄일 수 있다.

이는 전술한 바와 같은 제5 세대 이동 통신 시스템에서 요구하는 URLLC 구현에 필수적이어서 종래 슬롯 단위의 스케줄링(scheduling)외에도 미니 슬롯(일례로 2 OFDM 심볼, 4 OFDM 심볼, 7 OFDM 심볼로 이루어진 슬롯) 단위 스케줄링이 연구되고 있다(기본적으로 NR에서는 슬롯을 스케줄링의 기본단위로 하며, 한 슬롯에 들어가는 OFDM 심볼의 개수를 scs 간격과 무관하게 14심볼로 하고 있음)

또한 NR에서는 다양한 슬롯 길이, 미니 슬롯의 사용 및 서로 다른 scs를 사용하는 전송 방식에 대해 심볼 레벨의 시간 정렬을 사용함으로써 시간 영역과 주파수 영역에서 eMBB, ULRCC 등의 다양한 서비스들을 효율적으로 다중화시킬 수 있도록한다. 그리고 상하향링크 자원 할당을 하나의 슬롯 내의 OFDM 심볼 레벨로 정의한다.

HARQ(hybrid automatic repeat request) 지연을 줄이기 위해 전송 슬롯 내에서 바로 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement)을 전송할 수 있는 슬롯 구조(self-contained slot 구조라 함)를 이용할 수도 있다. 또한 동적 TDD 방식을 도입하여 트래픽(traffic) 특성에 따라 개별 셀의 전송 방향을 자유롭게 동적으로 조절할 수도 있게 하였다. 다음으로 동적 TDD(time division duplex) 방식에 대해 설명한다.

도 3은 5G NR 이동 통신 시스템에서의 동적 TDD 운영을 위한 슬롯 구조를 설명하는 개념도이다.

도 3을 참조하면, SCS에 따라 슬롯의 길이가 변하고, 슬롯 당 심볼의 개수가 변하는 NR에서의 슬롯 구조를 나타낸다. 종래 3GPP LTE 및 LTE-A에서의 TDD 방식은 7가지 서브프레임 구성(configuration) 방식 중 하나의 방식을 1ms 서브프레임 단위로 상향링크 및 하향링크를 할당하였다.

반면에, 동적(dynamic) TDD는 동일한 반송파 내의 상향링크 및 하향링크에서 전달되는 무선 프레임 내의 서브프레임, 슬롯, 심볼 등을 구성함에 있어서, 슬롯을 구성하는 심볼의 수, 슬롯 내 각 상하량링크 데이터 및 제어정보(이를 채널이라 칭함)를 구성하는 심볼의 수, 슬롯 내 각 채널의 위치 및 절체(switchover) 심볼의 수를 슬롯 단위로 자유롭게 변화(동적으로)하여 자원 할당하는 방식을 의미한다.

도 3을 참조하면, 다양한 scs(15kHz, 30kHz, 60kHz)에 대한 scs별 슬롯 당 변동 심볼 할당(14개, 2개, 4개, 7개)의 경우가 도시되어 있으며, 구체적으로는 15kHz scs에서 슬롯 당 14개 심볼을 가지는 슬롯(310)과 2개의 심볼을 가지는 슬롯(340), 30kHz scs에서 슬롯 당 14개 심볼을 가지는 슬롯(320)과 4개의 심볼을 가지는 슬롯(350) 및 60kHz scs에서 슬롯 당 14개 심볼을 가지는 슬롯(330)과 7개의 심볼을 가지는 슬롯(360)이 도시되어 있다(이에 한정되는 것은 아니고 시스템 구성에 따라 변동이 가능하다).

동적 TDD에서는 이러한 슬롯 당 할당되는 OFDM 심볼을 필요에 따라 슬롯 단위로 하향링크 제어정보 전송용, 하향링크 데이터 전송용, 상향링크 제어 정보 전송용, 상향링크 데이터 전송용, 상하향링크 절체 구간용 등으로 할당할 수 있다. 일례로, 도 3을 참조하면, 동적 TDD의 슬롯 할당의 예로, 슬롯의 선두에 해당 슬롯의 하향링크 할당에 관한 제어 정보를 포함하는 하향링크 제어정보용 OFDM 심볼, 하나 이상의 단말에 대한 하항링크 데이터가 할당되는 OFDM 심볼, 상하향링크 전환 구간에 해당 하는 심볼 및 상향링크 할당에 관한 제어 정보가 할당되는 심볼로 이루어진 슬롯(370)으로의 구성이 가능하다.

이와 달리 슬롯의 선두에 해당 슬롯의 하향링크 할당에 관한 제어 정보를 포함하는 하향링크 제어정보 심볼, 상하향링크 전환 구간에 해당 하는 심볼, 하나 이상의 단말에 대한 상항링크 데이터가 할당되는 심볼 및 상향링크 할당에 관한 제어 정보가 할당되는 심볼로 이루어진 슬롯(380)으로의 구성이 가능하다. 동적 TDD에서는 도 3에 도시된 슬롯 할당에 구애되지 않고, 시스템의 상황에 따른 다양한 슬롯 및 슬롯 내 심볼 구성이 가능하다.

한편 이러한 동적 TDD가 적용되면, 셀간 간섭 및 타 셀 단말로부터의 간섭 문제(링크 간섭)를 완화할 수 있다. 다음으로 동적 TDD를 이용한 링크 간섭 완화 방법에 대해 설명한다.

도 4는 이동 통신 시스템에서 기지국과 단말의 위치에 따른 링크 간섭 발생의 경우를 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 기지국1(405), 기지국2(410), 단말1(415), 단말2(420) 및 단말3(425)로 이루어진 이동 통신 시스템에서 단말의 기지국 영역 내 위치와 통신 링크의 방향에 따른 링크 간섭 상황을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 기지국1(405)이 송신 모드로서 하향링크 전송(450)을 시도하고 기지국2(410)는 수신 모드인 경우, 기지국1(405)이 전송하는 신호(450)가 기지국2(410)에게 간섭으로 작용할 수 있다. 또는 단말1(415)이 상향링크 전송(460)을 하고, 단말2(420)가 수신 모드로 동작하는 경우 단말1(415)이 전송하는 신호가 단말2(420)에게 간섭으로 작용할 수 있다(이를 링크 간섭이라 한다).

기지국1(405)의 제1 영역(435)이 기지국2(410)의 제1 영역(445)과 충분히 이격되어 있는 경우, 각 기지국의 제1 영역 내 위치한 단말들(미도시)과 통신을 하는 경우 링크 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 여기서 기지국1(405)의 제1 영역(430)은 해당 영역 내 위치한 단말과 기지국1(405)이 통신 시 인접 기지국 및 인접 기지국 내의 단말에게 간섭을 유발하지 않는 영역을 의미하고, 기지국2(410)의 제1 영역(440)은 해당 영역 내 위치한 단말과 기지국2(410)가 통신 시 인접 기지국 및 인접 기지국 내의 단말에게 간섭을 유발하지 않는 영역을 의미한다.

반면에 기지국1(405)의 제2 영역(435)은 해당 영역 내 위치한 단말과 기지국1(405)이 통신 시 인접 기지국 및 인접 기지국 내의 단말에게 간섭을 유발할 수도 있는 영역을 의미하고, 기지국2(410)의 제2 영역(445)은 해당 영역 내 위치한 단말과 기지국2(410)이 통신 시 인접 기지국 및 인접 기지국 내의 단말에게 간섭을 유발할 수도 있는 영역을 의미한다.

도 4의 경우에서의 동적 TDD 운영 절차는 다음과 같다. 먼저, 기지국1(405)은 기지국1(405)의 관할에 있는 단말이 전송하는 신호의 SNR(signal-to-noise ratio)이나 단말이 보고하는 기지국 하향링크 신호에 대한 SNR(하향링크 경로 손실값이나 RSRP(reference signal received power)을 바탕으로 제1 영역(430)에 속한 단말과 제2 영역(435)에 속한 단말을 구분할 수 있다.

또는 기지국1(405)은 기지국1(405)의 관할에 있는 단말이 전송하는 신호의 SINR(signal-to-interference and noise ratio)이나 단말이 보고하는 기지국 하향링크 신호에 대한 SINR(RSRQ(reference signal received quality))를 바탕으로 제1 영역(430)에 속한 단말과 제2 영역(435)에 속한 단말을 구분할 수 있다.

인접 기지국에 해당하는 기지국2(410)은 기지국1과 같은 방식으로 기지국2(410)의 제1 영역(440)에 속하는 단말과 기지국2(410)의 제2 영역(445)에 해당하는 단말을 구분할 수 있다. 기지국1(405)과 기지국2는 이때 각각의 제1 영역에 속한 단말들에게는 동일한 대역폭 부분(BWP: bandwidth part) 또는 요소 반송파(CC: component carrier)를 할당할 수 있다.

요소 반송파란 복수 대역의 반송파들을 이용해 단말에게 고속 데이터 서비스를 제공하는 반송파 집성 (carrier aggregation) 기술에서의 대역별 반송파를 의미한다. 또한 광대역 주파수 방식의 경우 여러 개의 요소 반송파로 세분화해 단말들이 상이한 요소 반송파 상의 자원을 할당 받아 통신을 수행할 수 있다. 대역폭 부분은 하나의 기지국의 관리 영역인 셀에서 운용하는 시스템 대역폭의 일부분을 의미한다.

기지국1(405) 및 기지국2(410)는 각각의 제1 영역(430,440)에 속한 단말들과 동일한 BWP(제1 BWP라 칭함)에서 동적 TDD를 적용할 수 있다. 각각의 기지국의 제1 영역에 속한 단말들은 기지국과 가까운 거리에 있으므로 낮은 송신 전력을 사용하여 상호간 통신을 할 수 있고, 각각의 기지국의 제1 영역 간의 거리는 상호 링크 간섭을 무시할 수 있을 정도로 이격되어 있을 수 있다.

기지국1(405)의 제2 영역(435)과 기지국2(410)의 제2 영역(445)에서는 제1 BWP와 다른 제2 BWP를 사용할 수 있다. 기지국1(405)의 제2 영역(435)과 기지국2(410)의 제2 영역(445)은 상호 인접해 있으므로 각 영역에 속한 단말들과 통신 시 높은 송신 전력을 사용하게 되므로 링크 간섭 제어를 적용할 수 있다. 다음으로 기지국1(405)와 기지국2(410)의 각각의 제2 영역(435,445)에서의 링크 간섭 제어를 위한 동적 TDD의 운용 예에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위해 우선 동적 TDD의 슬롯 구성 정보에 대해 설명한다.

도 5는 5G NR에서의 동적 TDD를 위한 슬롯 구성의 일 실시예를 설명하는 개념도이다.

도 5를 참조하면 종래 기술과 달리 하나의 슬롯 내에 OFDM 심볼 단위로 상하향링크 데이터 및 제어 정보를 할당할 수 있음을 나타낸다. 동적 TDD를 적용하는 경우 시스템은 단말에게 제공하려는 데이터 및 시스템 자원 상황 등을 고려하여 전술한 도 3의 적절한 슬롯 구조를 선택하여 단말과 통신을 수행할 수 있다.

동적 TDD를 운용하는 경우, 슬롯을 구성하는 OFDM 심볼의 수, 슬롯을 통해 전달되는 정보를 구별하기 위한 채널을 구성하는 OFDM 심볼의 수, 각 채널의 슬롯 상의 위치 및 절체(switching)용 OFDM 심볼의 수를 슬롯 단위로 변화시킬 수 있다(단, 이하의 실시예들에서는 설명의 편의를 위해 주로 슬롯 당 14개의 OFDM 심볼을 가정하나 이에 한정되는 것은 아니다).

동적 TDD를 위한 슬롯은 다음과 같은 채널들 및 정보들이 할당되는 심볼들로 구성될 수 있다. 즉, 동적 TDD를 위한 슬롯은 제어 정보를 전송하는 제어 채널(520)이 할당되는 하나 이상의 OFDM 심볼, 하향링크 데이터를 전송하는 하향링크 데이터 채널(530)이 할당되는 하나 이상의 OFDM 심볼, 상향링크 데이터를 전송하는 하향링크 데이터 채널(550)이 할당되는 하나 이상의 OFDM 심볼, HARQ ACK/NACK 정보(560)를 전송하는 HARQ ACK 채널이 할당되는 하나 이상의 OFDM 심볼 및 SR(schedule request) 정보가 전송되는 SR 채널(570)이 할당되는 하나 이상의 OFDM 심볼들로 구성될 수 있다.

또한, 하향링크/상향링크 간 절체를 위한 OFDM 심볼(슬롯 내에서 1회의 절체를 위해서는 하나의 OFDM 심볼이 필요)인 GAP 심볼이 동적 TDD를 위한 슬롯 내에 포함될 수 있다. 이 때 절체에 필요한 시간이 1 심볼 구간 보다 작을 경우 남는 시간 구간에 하향링크 및/또는 상향링크 데이터를 할당할 수도 있다(이 경우 GAP 심볼은 상향링크 전송 구간과 하향링크 전송 구간을 구별할 수 있도록 배치될 수 있다). GAP 심볼은 다른 기지국이나 다른 단말에 간섭을 유발하지 않도록 하기 위해서도 사용될 수 있다.

슬롯 내 각 채널의 구체적인 역할은 다음과 같다. 제어 채널(520)은 하향링크 채널로서 해당 슬롯의 채널 할당 구조를 명시할 수 있다(또는 특정 슬롯 이후의 채널 할당 구조를 명시할 수도 있다). 일례로 도 5에 도시된 슬롯(510)처럼 채널이 구성된 경우 제어 채널은 슬롯(510) 내의 심볼들이 어떤 채널용으로 할당되었는지를 나타내는 필드 정보를 포함할 수 있다(한편, 하향링크용 제어 채널과 상향링크용 제어 채널을 분리하여 사용할 수도 있다).

도 5의 슬롯(510)의 경우 "C-D-D-D-G-U-U-U-U-U-U-A-S-G"와 같은 필드를 포함할 수 있다. 여기서 C는 제어 채널, D는 하향링크 데이터 채널, U는 상향링크 데이터 채널, G는 절체를 위한 OFDM 심볼, A는 HARQ-ACK 정보, S는 SR 채널을 의미한다. 제어 채널은 상향링크 데이터 채널에 대한 HARQ-ACK 정보도 전송할 수 있다.

하향링크 데이터 채널은 기지국이 해당 단말에게 데이터를 전송할 때 사용한다. 상향링크 데이터 채널은 단말이 기지국에게 데이터를 전송할 때 사용한다. HARQ-ACK 채널은 하향링크 데이터 채널에 대한 HARQ 피드백을 전송할 때 사용할 수 있다.

SR 채널은 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 사용된다. 즉, 단말이 기지국으로 전송할 데이터가 있을 경우 SR채널을 이용하여 기지국에게 해당 데이터용 전송을 위한 무선 자원 할당을 요청할 수 있다. 기지국은 단말이 전송하는 SR 채널을 수신하면, SR 채널이 포함된 슬롯의 다음 슬롯에서 해당 단말에 대한 상향링크 데이터 채널 무선 자원을 허여(grant)할 수 있다.

도 5에 도시된 슬롯(510)은 동적 TDD를 위한 슬롯으로서 슬롯당 14개의 OFDM 심볼이 할당된 경우를 도시한다. 그 중에서도 제어채널용 OFDM 심볼(520), 3개의 하향링크 데이터 채널용 OFDM 심볼들(530)과 6개의 상향링크 데이터 채널용 OFDM 심볼들(550), 2개의 GAP 채널용 OFDM 심볼들(540), 하나의 HARQ-ACK 채널용 OFDM 심볼(560) 및 하나의 SR 채널용 OFDM 심볼(570)들로 이루어진 경우를 도시한다. 전술한 바와 같이 각각의 채널들에 할당되는 OFDM 심볼들의 개수 및 위치는 슬롯(510) 선두의 제어채널(520)에 관련 정보가 포함될 수 있다.

도 5에 도시된 슬롯(510)의 채널 구성에서 단말(UE1~U10) 별로 서로 같거나 다른 BWP에 할당된 경우(BWP별 단말에 대한 할당 정보(590)에 따라 BWP가 할당됨), 단말 별로 슬롯 내에서 상하향링크 데이터 채널 중 하나에 할당할 수 있다(슬롯(580)참조). 다음으로 이러한 동적 TDD 동작을 위한 슬롯 구조를 이용한 링크 간섭 제어 기술에 대해 설명한다.

도 6a는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이고, 도 6b는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 도 6c는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분과 동적 TDD의 운영에 대한 또 다른 실시예를 설명하는 도면이고, 도 6d는 5G NR에서 링크 간섭 제어를 위한 대역폭 부분, 동적 TDD 및 기지국 협력 기술의 운영에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이다.

도 6a를 참조하면, 기지국1(605)과 기지국2(610)의 제2 영역에서는 서로 동일한 BWP(제2 BWP)를 사용하고, 기지국1(605)과 기지국2(610)의 제1 영역에서는 이와 다른 BWP(제1 BWP)를 사용하는 경우에 동적 TDD를 통한 링크 간섭 제어를 하는 것을 나타낸다.

기지국1(605)은 제2 영역(제2 BWP 사용)에 있는 단말1(615)에게 특정 동적 TDD 슬롯 구조(일례로 7개의 OFDM 심볼을 갖는 구조로서, 이에 한정되지 않음)를 갖는 슬롯(625)을 전송하고, 기지국2(610)는 제2 영역(제2 BWP 사용)에 있는 단말2(620)에게 기지국1(605)가 단말1(615)에게 전송한 것과 동일한 동적 TDD 슬롯 구조를 갖는 슬롯(627)을 전송하여 링크 간섭을 제어할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 기지국1(630)과 기지국2(635)의 제2 영역에서는 서로 동일한 BWP(제2 BWP)를 사용하고, 기지국1(630)과 기지국2(635)의 제1 영역에서는 이와 다른 BWP(제1 BWP)를 사용하는 경우에 동적 TDD를 통한 링크 간섭 제어를 하는 것을 나타낸다.

기지국1(630)는 제2 영역(제2 BWP 사용)에 있는 단말1(640)에게 특정 동적 TDD 슬롯 구조(일례로 7개의 OFDM 심볼을 갖는 구조로서, 이에 한정되지 않음)를 갖는 슬롯(650)을 전송하고, 기지국2(635)는 제2 영역(제2 BWP 사용)에 있는 단말2(645)에게 기지국1(630)이 단말1(640)에게 전송한 것과 다른 동적 TDD 슬롯 구조를 갖는 슬롯(655)을 전송할 수 있다.

이때, 양 슬롯(650, 645)간의 링크 간섭을 제어하기 위해 기지국들은 전력 제어와 같은 간섭 제어 기술을 이용하고, 기지국들은 단말과 통신 시 사전에 약속된 슬롯 구조를 갖는 슬롯들을 이용하도록 하여 링크 간섭을 제거할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 기지국1(630)의 제2 영역에서는 제2 BWP를 사용하고 기지국2(635)의 제2 영역에서는 제3 BWP를 사용하는 경우를 나타낸다(기지국1(660)의 제1 영역과 기지국2(665)의 제1 영역에서는 모두 제1 BWP를 사용하는 경우임). 이 경우 기지국1(660)이 단말1(670)과 동적 TDD 방식 통신 시 사용하는 슬롯(677)은 기지국2(665)가 단말2(675)와 동적 TDD 방식의 통신을 수행 시 사용하는 슬롯(679)과 서로 다른 구조의 슬롯을 사용해도 링크 간섭이 발생하지 않을 수 있다(이때, 슬롯 내 OFDM 심볼의 숫자, 심볼 내 채널의 종류 및 위치를 다르게 운영할 수 있음).

도 6d를 참조하면, 기지국1(680)과 기지국2(685)의 제2 영역에서는 서로 동일한 BWP(제2 BWP)를 사용하고, 기지국1(680)과 기지국2(685)의 제1 영역에서는 이와 다른 BWP(제1 BWP)를 사용하는 경우에서 기지국간 협력 및 동적 TDD를 이용한 링크 간섭 제어를 나타낸다.

도 6d에 도시된 실시예에서는 기지국1(680)은 기지국2(685)의 제2 영역과 겹치는 기지국1(680)의 제2 영역에 있는 단말1(690)에게 특정 동적 TDD 슬롯 구조(일례로 7개의 OFDM 심볼을 갖는 구조로서, 이에 한정되지 않음)를 갖는 슬롯(697)을 전송하는 경우이다.

이 때 슬롯(697)의 세 번째 심볼에서 단말1(690)에게 상향링크 허여를 하고, 기지국2(685)가 제2 영역에 있는 단말2(695)(기지국1(680)의 제2 영역과 겹치는 영역에 위치하는 경우임)에게 동적 TDD가 적용된 슬롯(699)를 전송할 수 있다. 이 때 슬롯(699)의 세 번째 심볼에는 하향링크 데이터 채널이 할당되어 전송될 수 있다. 이 경우, 단말2(695)는 단말1(690)의 상향링크 전송으로 인한 링크 간섭을 받을 수 있다.

또는 기지국1(680)과 단말1(690)간의 슬롯(697)의 다섯 번째 OFDM 심볼과 기지국2(685)와 단말2(695)간의 슬롯(699)의 다섯 번째 OFDM 심볼이 모두 상향링크 허여인 경우 기지국1(680)과 기지국2(685)는 상대 기지국의 상향링크 전송으로 인한 링크 간섭을 받을 수 있다. 이때 기지국간 협력 기술(CoMP; coordinated multi-point)를 적용해서 링크 간섭을 제어할 수 있다. 이외에도 어느 한 기지국이 전송하는 슬롯의 특정 심볼 위치에서는 아무런 송수신을 하지 않도록 하여 링크 간섭을 제어할 수도 있다.

기지국간 협력 기술은 셀 경계에 위치한 단말의 처리량(throughput)을 높이기 위한 기술로서, 이웃한 셀들이 상호 협력하여서 서빙(serving) 셀 뿐만이 아니라 다른 셀들도 서빙 셀의 특정 단말과 통신을 수행하도록 해서 셀간 간섭을 줄이고, 셀 경계에서의 단말의 처리량(throughput)을 높이는 기술이다.

이 때 CoMP 협력 셀(CoMP cooperating set)에 속하는 셀들은 단말의 채널 정보를 공유하여 전송 셀들을 결정한다. CoMP 기술로는 CS(coordinated scheduling), CB(coordinated beamforming), JP(joint processing), JT/DPS(joint transmission/dynamic point selection) 등이 있다.

한편, 전술한 바와 같이 NR은 자동 주행, 공장 자동화, 증강 현실과 같은 고신뢰성 및 낮은 지연시간을 요구하는 서비스도 지원을 목표로 한다. 이들 서비스는 1ms 이하의 지연시간 및 10^-5 이하의 패킷 에러율(packet error rate)를 요구하므로 종래 서비스 상의 평균 수십 ms의 지연시간보다 훨씬 빠른 데이터 처리가 필요하다(일반적으로 지연시간은 단말의 MAC(medium access control) 계층과 기지국의 MAC 계층 사이의 처리로 인한 지연시간을 의미한다).

지연 시간을 줄이는 방법으로는 전송 시간 구간(TTI: transmission time interval)을 줄이는 방법(일례로 1ms이하로 함)과 같은 무선 프레임 구조 변경 방법, L2(layer 2) 계층에서 HARQ 기법을 조정하는 방법, 최초 접속 절차 및 스케줄링을 개선하는 방법 등이 가능하다.

신뢰성을 높이는 방법으로는 다중 연결(multiple connectivity), 주파수/공간 차원에서 다중 링크 다이버시티(multi-link diversity), 상위 계층에서의 데이터 중복 및 상하향링크에서의 반지속적(semi-persistent) 스케줄링 기법 개선 등이 논의되고 있다. 관련하여 동적 TDD를 적용한 경우에서 URLCC 구현을 위한 방안이 필요하다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 TDD 하에서의 URLCC 구현을 위한 슬롯 제어 기술에 대해 설명한다.

도 7은 5G NR에서 동적 TDD 동작을 위한 슬롯을 사용한 통신시 발생하는 HARQ 처리 지연 상황을 도시한 개념도이다.

도 7을 참조하면, 기지국이 단말과 동적 TDD 방식으로 동작 시 사용하는 슬롯 구조의 일 예들에서, 상하향링크 데이터 전송 후 수 개의 OFDM 심볼만큼의 시간 후 해당 데이터에 대한 HARQ-ACK 정보를 수신하는 상황을 나타낸다.

첫 번째 슬롯(710)처럼 구성된 경우, 단말1(UE1)에게 할당된 하향링크 데이터 채널(730)에 대한 HARQ-ACK 정보(750)는 10 OFDM 심볼 후에 전송이 된다. 또한 단말1(UE1)은 상향링크 데이터(740) 전송 후 7 OFDM 심볼 후에 그에 대한 HARQ-ACK 정보(750)를 수신할 수 있다(즉, 해당 슬롯(710)의 다음 번 슬롯(도면 미도시)에서의 첫 번째 OFDM 심볼에 할당되는 제어 채널을 통해 수신 가능함).

또 다른 슬롯 구성에 해당하는 두 번째 슬롯(720)처럼 구성된 경우, 단말1(UE1)에게 할당된 하향링크 데이터 채널(770)에 대한 HARQ-ACK 정보(780)는 3 OFDM 심볼 후에 전송이 된다. 또한 단말1(UE1)은 상향링크 데이터(760) 전송 후 11 OFDM 심볼 후에 그에 대한 HARQ-ACK 정보(780)을 수신할 수 있다(즉, 해당 슬롯(72)의 다음 번 슬롯(도면 미도시)에서의 첫 번째 OFDM 심볼에 할당되는 제어 채널을 통해 수신 가능함).

이와 같은 HARQ-ACK 피드백 지연은 URLLC 구현에 있어서는 문제가 될 수 있다. 그러므로 저지연 요구 정도 및 도착되는 저지연 트래픽의 빈도를 반영하여 인접 셀과의 링크 간섭을 고려하지 않고 독립적으로 동적 TDD 슬롯을 구성할 필요가 있다. 다음으로 저지연 통신을 구현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 TDD 슬롯을 이용한 통신 방법에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저지연 통신을 위한 동적 TDD 방식의 슬롯을 이용한 통신 방법을 설명하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 기지국이 단말로부터 URLLC 데이터를 수신한 경우 슬롯 내 하향링크 데이터 채널을 변경하여 URLLC에 기초한 슬롯 내 채널 할당 변경 정보를 포함하는 제2 제어 채널을 단말로 전송하는 것을 나타낸다.

기지국은 슬롯 단위로 하나 이상의 단말에 대한 상하향링크 데이터를 OFDM 심볼 단위로 할당하고 이에 대한 정보를 제1 제어 채널에 포함하여 이를 하나 이상의 단말에 전송할 수 있다(S810). 관련하여 저지연이 요구되는 서비스 제공을 위해서 기지국은 ?은 슬롯 구성을 이용할 수 있고, 스케줄러는 슬롯 내 OFDM 심볼 단위로 상하향링크 스케줄링을 할 수 있다.

하나 이상의 단말로부터 기지국에게 URLLC 데이터가 전송될 수 있다(820). 일례로, 자율 주행 중인 자동차의 송신장치로부터의 긴급 상황 데이터 정보, 자동 생산 공장 기계에 있는 송신 장치에서의 긴급 처리 요청 데이터 정보 등이 하나 이상의 단말로부터 기지국에게 전송될 수 있다.

URLLC 데이터를 수신한 기지국은 이미 전송한 상하향링크 데이터 채널 할당 정보를 변경하여 동일한 슬롯 내의 하향링크 데이터 채널을 통해 URLLC 데이터에 대한 처리 결과를 전송할 수 있다. 기지국은 슬롯 내의 이러한 상하향링크 데이터 채널 할당 변경에 대한 정보(슬롯 내 채널 구성 변경 정보)를 포함하는 제2 제어 채널을 생성할 수 있다(S830).

제2 제어 채널을 생성하는 방법은 제1 제어 채널에서 지시된 하향링크 데이터 채널 중 하나(일례로 URLLC 데이터를 수신한 후 해당 URLLC 데이터 처리를 하고, 이용할 수 있는 가장 빠른 하향링크 데이터 채널)를 제2 제어 채널로 변경하는 방법이 가능하다.

기지국은 생성된 제2 제어 채널을 URLLC 데이터를 전송한 단말을 포함한 제1 제어 채널을 통해 자원 할당되는 단말들에게 전송될 수 있다(S840). 제2 제어 채널을 수신한 단말들은 기수신한 제1 제어 채널에 따른 슬롯 내 채널 할당 정보 대신 제2 제어 채널에서 지시하는 슬롯 내 채널 할당 정보를 이용할 수 있다.

이 때 단말은 제2 제어 채널에 해당하는 OFDM 심볼을 수신 한 경우, 원래의 하향링크 데이터 채널이 할당된 OFDM 심볼이 아닌 제2 제어 채널용 OFDM 심볼임을 알아야 한다. 이때 기지국은 슬롯 내의 하향링크 데이터 채널이 제2 제어 채널로 변경되었음을 알리기 위해 제2 제어 채널이 차지하는 OFDM 심볼의 일정 부반송파들을 통해 제2 제어 채널로의 변경을 알리는 신호를 전송할 수 있다. 또는 하향링크 데이터 채널과 제2 제어 채널이 사용하는 DMRS(demodulation reference signal)를 다르게 생성하여 이를 채널 내 삽입하는 방식으로도 가능하다.

이와 같이 단말이 하향링크로 수신한 OFDM 심볼의 일부 부반송파에서 제2 제어 채널로의 변경을 알리는 신호를 확인하거나, 제2 제어 채널용 DMRS를 수신한 경우, 단말은 해당 하향링크 채널은 제2 제어 채널용 OFDM 심볼임을 알 수 있다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 제어 채널과 하향링크 데이터 채널을 구별하기 위한 구체적인 방법에 대해 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 TDD 방식에서의 저지연 통신을 위한 제2 제어 채널 생성 방법을 설명하는 개념도이다.

도 9를 참조하면, 기지국 스케줄러(scheduler)가 구성한 방식대로 동적 TDD 방식 통신을 수행하던 중 어느 한 단말로부터 URLLC 데이터가 수신된 경우, 제2 제어 채널을 URLLC 데이터를 수신한 바로 다음 하향링크 데이터 채널을 제2 제어 채널로 변경하는 것을 나타낸다.

즉, 제1 제어 채널(905)에서 설정된 동적 TDD 슬롯 구성으로 기지국과 단말이 통신을 수행하던 중 단말3(UE3)으로의 하향링크 데이터 채널 전송 구간(910)에서 어느 한 단말로부터 URLLC 데이터가 기지국에 도착한 경우, 기지국은 바로 다음 OFDM 심볼 전송 구간에서 단말4(UE4)로의 하향링크 데이터 채널 전송 대신 제2 제어 채널(915)을 생성하여 단말들에게 전송할 수 있다(이때 제2 제어 채널을 전송하는 구간은 시스템의 구현 상황에 따라 변동이 가능하다).

이 때 단말들은 해당 OFDM 심볼 구간을 단말4(UE4)에 대한 하향링크 데이터 채널(제1 제어 채널을 통해 지시됨)로 인식하는 대신 제2 제어 채널임을 인식하기 위해 수신한 하향링크 데이터의 DMRS(930)를 확인할 수 있다.

단말들은 DMRS 확인 후 그 결과 제어 채널용 DMRS로 확인되면 해당 OFDM 심볼은 제2 제어 채널용 OFDM 심볼로 판단할 수 있다. 제어 채널용 DMRS에는 데이터 채널용 DMRS와 서로 다른 시퀀스를 사용해 생성할 수 있다(일례로 데이터 채널용 DMRS는 제1 시퀀스를 사용하고 제어 채널용 DMRS는 제2 시퀀스를 사용해 생성할 수 잇다). 제2 제어 채널의 데이터(920)는 제2 제어 채널 OFDM 심볼의 데이터 전송용 부반송파들을 통해 전송될 수 있다.

또는 단말이 제1 제어 채널을 통해 확인한 하향링크 구간에서 수신한 OFDM 심볼의 특정 위치에 제어 채널로의 변경을 알리는 신호(940)가 검출되면 단말은 해당 OFDM 심볼은 제2 제어 채널용으로 변경되었음을 알 수 있다. 이 경우 제2 제어 채널의 DMRS(950)은 데이터 채널의 DMRS와 동일한 시퀀스(제1 시퀀스)를 사용해 생성할 수 있다. 또한 제2 제어 채널의 데이터(960)는 제2 제어 채널 OFDM 심볼의 데이터 전송용 부반송파들을 통해 전송될 수 있다.

한편, 상황에 따라서는 여러 단말로부터 URLLC 데이터가 전송될 수 있다. 그러므로 기지국은 이를 처리하기 위해 전술한 방법들을 이용하여 제3 제어 채널, 제4 제어 채널 등을 연이어 생성 후 단말들로 전송할 수 있다. 이 때 단말은 가장 늦게 수신한 제어 채널을 최종적인 제어 채널로 인식할 수 있다. 다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 TDD 방식에서의 저지연 통신을 위한 제2 제어 채널 생성 방법에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 TDD 방식에서의 저지연 통신을 위한 제2 제어 채널 생성 방법을 설명하는 개념도이다.

도 10을 참조하면, 기지국 스케줄러(scheduler)가 구성한 방식대로 동적 TDD 방식 통신을 수행하던 중 어느 한 단말에서 기지국으로 긴급히 URLLC 데이터를 전송할 필요가 발생한 경우 SR 채널을 통해 기지국에 URLLC 데이터 전송을 위한 자원 할당을 요청하는 것을 나타낸다. SR 채널을 수신한 기지국은 단말의 요청을 반영한 제2 제어 채널을 생성 및 전송할 수 있다.

구체적으로는 단말이 제3의 통신 장치로부터 URLLC 데이터를 전송 받아 이를 기지국으로 긴급히 전달해야 하는 경우 기지국으로 SR 채널을 전송할 수 있다. 기지국은 SR 채널을 수신한 경우 이에 기초한 제2 제어 채널을 생성하여 URLLC 데이터를 전송한 단말을 포함한 제1 제어 채널에서 지시하는 단말들에게 전송할 수 있다.

한편 SR 채널을 제1 제어 채널 뒤와 같은 슬롯의 초반 OFDM 심볼에 배치하면 단말로부터의 긴급 상향링크 데이터 채널 요청을 반영하여 동일한 슬롯 내에서 상향링크 자원 할당을 수행하기에 유리하므로 이동 통신 시스템은 단말의 종류 및 서비스 내용에 따라 SR 채널을 슬롯의 전반부에 배치할 수 있고, 다양한 상황을 고려하여 슬롯마다 채널을 배치를 변경할 수 있다.

도 10을 참조하면, n번째 슬롯(1010)에 대한 제1 제어 채널의 슬롯 구성을 통해 기지국과 단말이 동적 TDD 통신을 수행하던 중 n번째 슬롯(1010)의 3번째 OFDM 심볼 구간에서 단말8(UE8)에게 URLLC 데이터가 도착한 경우 이를 기지국에게 전달할 필요가 발생할 수 있다. 이 때 단말8(UE8)은 상향링크 스케줄링 요청 채널(SR채널)(1030)을 통해 상향링크 무선 자원 할당을 기지국에게 긴급히 요청할 수 있다.

기지국은 SR 채널(1030)에 기초해서 제2 제어채널(1040)을 생성한 후 단말8(UE8)로 전송할 수 있다. 단말8(UE8)이 제2 제어 채널(1040)을 수신해서 URLLC 데이터를 전송할 상향링크 데이터 채널에 대한 정보를 알 수 있다.

도 10의 실시예의 경우는 제2 제어 채널(1040)을 통해 10번째 OFDM 심볼(1060)이 단말8(UE8)에 대한 상향링크 데이터 채널을 전송할 심볼임을 알 수 있다(도 10의 실시예의 경우는 제2 제어 채널(1040)이 할당되는 6번째 OFDM 심볼 이후인 7번째 OFDM 심볼과 14번째 OFDM 심볼 구간 사이에 이러한 긴급 상향링크 데이터를 전송할 상향링크 데이터 채널을 할당하나, 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐 이에 한정되지 않는다).

단말8(UE8)은 10번째 OFDM 심볼(1060)이 자신의 상향링크 데이터 채널용 전송 구간임을 제2 제어 채널을 통해 알게 되어 10번째 OFDM 심볼을 통해 URLLC 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다. 한편 제2 제어 채널은 현재 n번째 슬롯(1010)에서의 슬롯 할당 정보 변경뿐만이 아니라 다음 슬롯에 해당하는 n+1번째 슬롯(1050)의 슬롯 할당 정보에 대한 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. TDD 방식의 이동 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법으로서,
   적어도 하나 이상의 단말에게 슬롯 내 채널 할당 정보를 포함하는 제1 제어 채널을 전송하는 단계;
   상기 적어도 하나 이상의 단말로부터 URLLC(ultra-reliable low-latency communication) 데이터를 수신하는 단계; 및
   상기 URLLC 데이터에 기초한 제2 제어 채널을 상기 슬롯 내 적어도 하나 이상의 하향링크 데이터 채널을 변경하여 생성한 후 상기 적어도 하나 이상의 단말에게 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 하향링크 데이터 채널의 상기 제2 제어 채널로의 변경은 상기 제2 제어 채널이 할당되는 OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing) 심볼의 하나 이상의 부반송파들을 통해 전송되는 변경 신호 정보 및 제2 제어채널용 DMRS(demodulation reference signal) 중 적어도 하나를 통해 상기 단말에게 통지되는, 기지국의 동작 방법.

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