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WO2016148358A1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터의 빠른 재전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터의 빠른 재전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016148358A1
WO2016148358A1 PCT/KR2015/010170 KR2015010170W WO2016148358A1 WO 2016148358 A1 WO2016148358 A1 WO 2016148358A1 KR 2015010170 W KR2015010170 W KR 2015010170W WO 2016148358 A1 WO2016148358 A1 WO 2016148358A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
grant
terminal
base station
retransmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2015/010170
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English (en)
French (fr)
Inventor
이은종
조희정
한진백
변일무
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to US15/549,652 priority Critical patent/US10375725B2/en
Publication of WO2016148358A1 publication Critical patent/WO2016148358A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04L1/1819—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ] with retransmission of additional or different redundancy
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    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H04W72/1268—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows of uplink data flows

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for a UE to quickly retransmit uplink data to a base station and an apparatus supporting the same.
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • the present specification aims to provide a fast retransmission method of uplink data of a terminal by newly defining a simple UL grant to support a new 5G low delay radio service.
  • the present specification is to provide a method for quickly transmitting the initial data of the terminal by applying a newly defined simple UL grant to a fixed size data generated from a specific application.
  • a method for transmitting uplink data (UL data) in a wireless communication system supporting a low latency (low latency) service the method performed by the terminal for initial data (initial data) transmission from the base station Receiving an UL grant; Transmitting the initial data to the base station based on the received UL grant; Receiving a simple UL grant from the base station including a negative acknowledgment (NACK) for the initial data transmission and resource information related to retransmission of the initial data; And performing retransmission of the initial data based on the received simple UL grant, wherein the simple UL grant is a subframe offset from a subframe (SF) in which the base station transmits the simple UL grant.
  • NACK negative acknowledgment
  • Subframe offset (SF_offset) field indicating SF offset
  • HARQ Process ID field indicating HARQ process ID corresponding to retransmission data
  • RBSTART field indicating an index of resource allocation start resource of retransmission data. It characterized in that it comprises at least one.
  • the simple UL grant further includes a redundancy version (RV) field indicating a version of redundancy in HARQ of an incremental redundancy (IR) scheme.
  • RV redundancy version
  • the negative acknowledgment is received through a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH), and the simple UL grant is received through a Physical Downlink Control Channel (PDCCH).
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel
  • PDCH Physical Downlink Control Channel
  • the UL grant is characterized in that the simple UL grant.
  • the present disclosure may further include transmitting control information indicating whether the initial data is general data or data having a fixed size to the base station.
  • control information is transmitted to the base station through a scheduling request (SR).
  • SR scheduling request
  • the present specification is a method for transmitting uplink data (UL data) in a wireless communication system supporting a low latency (low latency) service
  • the method performed by the base station is the initial data of the terminal to the terminal (initial) transmitting a UL grant for data);
  • Receiving the initial data from the terminal Transmitting a simple UL grant including a negative acknowledgment (NACK) and resource information related to retransmission of the initial data to the terminal when decoding of the received initial data fails; And receiving retransmission data for the initial data from the terminal based on the simple UL grant, wherein the simple UL grant is from a subframe (SF) for transmitting the simple UL grant to the terminal.
  • NACK negative acknowledgment
  • SF subframe
  • the present specification provides a terminal for transmitting uplink data (UL data) in a wireless communication system supporting a low latency service, comprising: a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving a radio signal; And a processor operatively coupled to the RF unit, the processor receiving a UL grant for initial data transmission from a base station; Transmit the initial data to the base station based on the received UL grant; Receive a simple UL grant from the base station including a negative acknowledgment (NACK) for the initial data transmission and resource information related to retransmission of the initial data; And perform retransmission of the initial data based on the received simple UL grant, wherein the simple UL grant is a subframe offset (SF) from a subframe (SF) in which the base station transmits the simple UL grant.
  • SF subframe offset
  • a subframe offset (SF_offset) field indicating an offset a subframe offset (SF_offset) field indicating an offset
  • a HARQ Process ID field indicating a HARQ process ID corresponding to retransmission data
  • an RBSTART field indicating an index of a resource allocation start resource of retransmission data. Characterized in that it comprises a.
  • the uplink data when the pre-generated data is to be transmitted quickly in the uplink, the uplink data can be quickly transmitted without resource collision with other terminal (s) through a fast resource allocation method of the base station using a newly defined simple UL grant. It has an effect.
  • the present specification has the effect of reducing the retransmission delay by a minimum of 1 TTI to a maximum of 10 TTI compared to the conventional UL data transmission by applying a simple UL grant to both initial transmission and retransmission.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • FIG. 2 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP LTE / LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE / LTE-A to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a MAC PDU used in a MAC entity in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 9 and 10 illustrate a sub header of a MAC PDU in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a format of a MAC control element for reporting a buffer status in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an uplink resource allocation process of a terminal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a random access procedure to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 shows an example of a form in which PUCCH formats are mapped to a PUCCH region of an uplink physical resource block in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 15 shows a structure of an ACK / NACK channel in case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 16 illustrates an example of asynchronous HARQ operation in downlink.
  • 17 illustrates an example of synchronous HARQ operation in uplink.
  • 19 and 20 illustrate an example of a method of transmitting actual data through a scheduling request and a BSR procedure.
  • 21 is a diagram illustrating an example of a method of transmitting actual data through a RACH procedure.
  • 22 is a diagram illustrating an example of a processing time of a terminal.
  • 25 is a flowchart illustrating an example of a fast retransmission method of UL data proposed in the present specification.
  • FIG. 26 illustrates an example of a fast retransmission method of UL data using a simple UL grant format proposed in the present specification.
  • 27 and 28 illustrate an example of a method of transmitting initial data of a terminal using a simple UL grant format proposed in the present specification.
  • 29 to 31 illustrate a retransmission delay time compared to the conventional method when using the simple UL grant format proposed herein.
  • FIG. 32 illustrates a block diagram of a wireless communication device to which the methods proposed herein can be applied.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • 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
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • 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
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • E-UTRAN evolved universal terrestrial radio access network
  • the E-UTRAN system is an evolution from the existing UTRAN system and may be, for example, a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • the E-UTRAN consists of base stations (eNBs) that provide a control plane and a user plane protocol to the terminal, and the base stations are connected through an X2 interface.
  • An X2 user plane interface (X2-U) is defined between base stations.
  • the X2-U interface provides non guaranteed delivery of user plane packet data units (PDUs).
  • An X2 control plane interface (X2-CP) is defined between two neighboring base stations. X2-CP performs functions such as context transfer between base stations, control of a user plane tunnel between a source base station and a target base station, transfer of handover related messages, and uplink load management.
  • the base station is connected to the terminal through a wireless interface and is connected to the evolved packet core (EPC) through the S1 interface.
  • the S1 user plane interface (S1-U) is defined between the base station and the serving gateway (S-GW).
  • the S1 control plane interface (S1-MME) is defined between the base station and the mobility management entity (MME).
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • MME mobility management entity
  • the S1 interface performs an evolved packet system (EPS) bearer service management function, a non-access stratum (NAS) signaling transport function, network sharing, and MME load balancing function.
  • EPS evolved packet system
  • NAS non-access stratum
  • MME mobility management entity
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between the base station
  • FIG. 2 shows a structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2A illustrates a radio protocol structure for a control plane
  • FIG. 2B illustrates a radio protocol structure for a user plane.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) standard model known in the art of communication systems. It may be divided into a first layer L1, a second layer L2, and a third layer L3.
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally, and vertically stacks a protocol stack for transmitting data information. (protocol stack) It is divided into a user plane and a control plane, which is a protocol stack for transmitting control signals.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by the terminal and the network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • an application layer for example, voice data or Internet packet data
  • a physical layer which is a first layer (L1), provides an information transfer service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer located at a higher level through a transport channel, and data is transmitted between the MAC layer and the physical layer through the transport channel.
  • Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • data is transmitted between different physical layers through a physical channel between a physical layer of a transmitter and a physical layer of a receiver.
  • the physical layer is modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a physical downlink control channel is a resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH) and uplink shared channel (UL-SCH) to the UE.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • the PDCCH may carry an UL grant that informs the UE of resource allocation of uplink transmission.
  • PDFICH physical control format indicator channel informs the UE of the number of OFDM symbols used for PDCCHs and is transmitted every subframe.
  • a physical HARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ acknowledgment (ACK) / non-acknowledge (NACK) signal in response to uplink transmission.
  • the physical uplink control channel (PUCCH) carries uplink control information such as HARQ ACK / NACK, downlink request and channel quality indicator (CQI) for downlink transmission.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) carries a UL-SCH.
  • the MAC layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer multiplexes / demultiplexes into a transport block provided as a physical channel on a transport channel of a MAC service data unit (SDU) belonging to the logical channel and mapping between the logical channel and the transport channel.
  • SDU MAC service data unit
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission. Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee the various quality of service (QoS) required by the radio bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM) and an acknowledgment mode (AM). There are three modes of operation: acknowledge mode.
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ). Meanwhile, when the MAC layer performs an RLC function, the RLC layer may be included as a functional block of the MAC layer.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer of the second layer (L2) performs user data transmission, header compression, and ciphering functions in the user plane.
  • Header compression is relatively large and large in order to allow efficient transmission of Internet protocol (IP) packets, such as IPv4 (internet protocol version 4) or IPv6 (internet protocol version 6), over a small bandwidth wireless interface. It means the function to reduce the IP packet header size that contains unnecessary control information.
  • IP Internet protocol
  • IPv4 Internet protocol version 4
  • IPv6 Internet protocol version 6
  • a radio resource control (RRC) layer located at the lowest part of the third layer L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages with each other through the RRC layer.
  • the RRC layer controls the logical channel, transport channel and physical channel with respect to configuration, re-configuration and release of radio bearers.
  • the radio bearer means a logical path provided by the second layer (L2) for data transmission between the terminal and the network.
  • Establishing a radio bearer means defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the radio bearer may be further divided into two signaling radio bearers (SRBs) and data radio bearers (DRBs).
  • SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • a non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • NAS non-access stratum
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a PCH for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • BCH broadcast channel
  • PCH for transmitting a paging message
  • DL-SCH for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the DL-SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • an uplink transport channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message, and an UL-SCH (uplink shared) for transmitting user traffic or a control message. channel).
  • RACH random access channel
  • UL-SCH uplink shared
  • the logical channel is on top of the transport channel and is mapped to the transport channel.
  • the logical channel may be divided into a control channel for transmitting control region information and a traffic channel for delivering user region information.
  • a broadcast control channel BCCH
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • DCCH dedicated control channel
  • MCCH multicast control channel
  • DTCH dedicated traffic channel
  • MTCH multicast traffic channel
  • an EMM registration state (EMM-REGISTERED) and an EMM registration release state (EMM-DEREGISTERED) may be defined.
  • the EMM registration state and the EMM registration release state may be applied to the terminal and the MME.
  • the initial terminal is in an EMM deregistration state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the access procedure is successfully performed, the UE and the MME transition to the EMM registration state.
  • an EPS connection management (ECM) connection state (ECM-CONNECTED) and an ECM idle state (ECM-IDLE) may be defined.
  • ECM connection state and the ECM idle state may also be applied to the terminal and the MME.
  • the ECM connection consists of an RRC connection established between the terminal and the base station and an S1 signaling connection established between the base station and the MME.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station are logically connected. That is, when the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is connected, the terminal is in the RRC connected state (RRC_CONNECTED). If the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the base station is not connected, the terminal is in the RRC idle state (RRC_IDLE).
  • the network can grasp the existence of the UE in the ECM connection state in units of cells and can effectively control the UE.
  • the network cannot grasp the presence of the UE in the ECM idle state, and the core network (CN) manages the tracking area, which is a larger area than the cell.
  • the terminal When the terminal is in the ECM idle state, the terminal performs Discontinuous Reception (DRX) set by the NAS using an ID assigned only in the tracking area. That is, the terminal may receive a broadcast of system information and paging information by monitoring a paging signal at a specific paging opportunity every UE-specific paging DRX cycle.
  • DRX Discontinuous Reception
  • the network does not have context information of the terminal.
  • the UE in the ECM idle state may perform a UE-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal may inform the network of the location of the terminal through a tracking area update (TAU) procedure.
  • TAU tracking area update
  • the terminal when the terminal is in the ECM connection state, the mobility of the terminal is managed by the command of the network.
  • the network knows the cell to which the UE belongs. Accordingly, the network may transmit and / or receive data to or from the terminal, control mobility such as handover of the terminal, and perform cell measurement on neighbor cells.
  • the terminal needs to transition to the ECM connection state in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data.
  • the initial terminal is in the ECM idle state as in the EMM state, and when the terminal successfully registers with the network through the initial attach procedure, the terminal and the MME transition to the ECM connection state.
  • transition In addition, if the terminal is registered in the network but the traffic is deactivated and the radio resources are not allocated, the terminal is in the ECM idle state, and if new uplink or downlink traffic is generated in the terminal, a service request procedure is performed. The UE and the MME are transitioned to the ECM connected state.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP LTE / LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using the same.
  • an initial cell search operation such as synchronization with the base station is performed.
  • the terminal receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell identifier (identifier). do.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel (PBCH) signal from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the UE may check a downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step.
  • PBCH physical broadcast channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE may acquire more specific system information by receiving the PDSCH according to the PDCCH and the PDCCH information in step S302.
  • the terminal may perform a random access procedure such as steps S303 to S306 to complete the access to the base station.
  • the UE may transmit a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303) and receive a response message for the preamble through a PDCCH and a PDSCH corresponding thereto (S304).
  • PRACH physical random access channel
  • the UE may perform a contention resolution procedure such as transmitting an additional PRACH signal (S305) and receiving a PDCCH signal and a corresponding PDSCH signal (S306).
  • the UE may receive a PDCCH signal and / or a PDSCH signal (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) signal and / or a physical uplink control channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • the transmission of the (PUCCH) signal (S308) may be performed.
  • UCI uplink control information
  • HARQ-ACK / NACK scheduling request (SR), channel quality indicator (CQI), precoding matrix indicator (PMI), rank indicator (RI) information, and the like.
  • SR scheduling request
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • RI rank indicator
  • the UCI is generally transmitted periodically through the PUCCH, but may be transmitted through the PUSCH when control information and traffic data are to be transmitted at the same time.
  • the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH by the request / instruction of the network.
  • FIG. 4 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE / LTE-A to which the present invention can be applied.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in subframe units, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE / LTE-A standard supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • uplink transmission and downlink transmission occupy different frequency bands.
  • uplink transmission and downlink transmission are performed at different times while occupying the same frequency band.
  • the channel response of the TDD scheme is substantially reciprocal. This means that the downlink channel response and the uplink channel response are almost the same in a given frequency domain.
  • the downlink channel response can be obtained from the uplink channel response.
  • the uplink transmission and the downlink transmission are time-divided in the entire frequency band, so that the downlink transmission by the base station and the uplink transmission by the terminal cannot be simultaneously performed.
  • UL transmission and downlink transmission are divided into subframe units, UL transmission and DL transmission are performed in different subframes.
  • the downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms
  • one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain. Since 3GPP LTE / LTE-A uses OFDMA in downlink, the OFDM symbol is for representing one symbol period.
  • the OFDM symbol may be referred to as one SC-FDMA symbol or symbol period.
  • a resource block as a resource allocation unit includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of a cyclic prefix (CP).
  • the CP has an extended CP and a normal CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be seven.
  • the OFDM symbol is configured by the extended cyclic prefix, the length of one OFDM symbol is increased, so the number of OFDM symbols included in one slot is smaller than that of the normal cyclic prefix.
  • the extended cyclic prefix for example, the number of OFDM symbols included in one slot may be six.
  • the extended cyclic prefix may be used to further reduce the interference between symbols.
  • one slot includes 7 OFDM symbols, so one subframe includes 14 OFDM symbols.
  • the first up to three OFDM symbols of each subframe may be allocated to a physical downlink control channel (PDCCH), and the remaining OFDM symbols may be allocated to a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Type 2 radio frames consist of two half frames, each half frame consists of five subframes, and one subframe consists of two slots.
  • a special subframe includes a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the structure of the radio frame described above is just one example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • one downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • one downlink slot includes seven OFDM symbols, and one resource block includes 12 subcarriers in a frequency domain, but is not limited thereto.
  • Each element on the resource grid is a resource element (RE), and one resource block includes 12 ⁇ 7 resource elements.
  • Resource elements on the resource grid may be identified by in-slot index pairs (k, l).
  • the number (NRB) of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • FIG. 6 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • up to three OFDM symbols in the first slot in a subframe are a control region to which control channels are allocated, and the remaining OFDM symbols are a data region to which a PDSCH is allocated.
  • An example of a downlink control channel used in 3GPP LTE / LTE-A includes PCFICH, PDCCH, PHICH, and the like.
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols (ie, the size of the control region) used for transmission of control channels within the subframe.
  • the PHICH is a response channel for the uplink and carries an ACK / NACK signal for HARQ.
  • Control information transmitted through the PDCCH is called downlink control information (DCI).
  • the downlink control information includes uplink resource allocation information, downlink resource allocation information or an uplink transmission (Tx) power control command for a certain terminal group.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be sent to the terminal, and attaches a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • CRC cyclic redundancy check
  • RNTI radio network temporary identifier
  • a unique identifier eg, C-RNTI (cell-RNTI)
  • C-RNTI cell-RNTI
  • a paging indication identifier for example, p-RNTI (p-RNTI)
  • p-RNTI paging indication identifier
  • a system information identifier (system information-RNTI) may be masked to the CRC.
  • a random access-RNTI (RA-RNTI) may be masked to the CRC to indicate a random access response that is a response to the transmission of the random access preamble of the terminal.
  • FIG. 7 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • the control region is allocated a PUCCH carrying uplink control information.
  • the data area is allocated a PUSCH carrying user data.
  • the terminal may support simultaneous transmission of the PUSCH and the PUCCH.
  • a PUCCH for one UE is allocated a resource block pair in a subframe. Resource blocks belonging to a resource block pair allocated to a PUCCH occupy different subcarriers in each of two slots based on a slot boundary.
  • the resource block pair allocated to the PUCCH is said to be frequency hopping at the slot boundary.
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • Control information transmitted through the PDCCH is called downlink control information (DCI).
  • DCI downlink control information
  • the PDCCH has a different size and use of control information according to the DCI format, and a different size according to a coding rate.
  • Table 1 shows DCI according to DCI format.
  • a DCI format includes a format 0 for PUSCH scheduling, a format 1 for scheduling one PDSCH codeword, a format 1A for compact scheduling of one PDSCH codeword, and a DL-SCH.
  • Format 1C for simple scheduling, format 2 for PDSCH scheduling in closed-loop spatial multiplexing mode, format 2A for PDSCH scheduling in open-loop spatial multiplexing mode, for uplink channel
  • formats 3 and 3A for transmission of a TPC command and format 4 for PUSCH scheduling in one uplink cell in a multi-antenna port transmission mode.
  • DCI format 1A may be used for PDSCH scheduling, regardless of which transmission mode is configured for the UE.
  • the DCI format may be independently applied to each UE, and PDCCHs of multiple UEs may be multiplexed simultaneously in one subframe.
  • the PDCCH consists of an aggregation of one or several consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate according to a state of a radio channel.
  • CCE refers to a unit corresponding to nine sets of REGs consisting of four resource elements.
  • the base station may use ⁇ 1, 2, 4, 8 ⁇ CCEs to configure one PDCCH signal, wherein ⁇ 1, 2, 4, 8 ⁇ is called a CCE aggregation level.
  • the number of CCEs used for transmission of a specific PDCCH is determined by the base station according to the channel state.
  • the PDCCH configured according to each UE is interleaved and mapped to the control channel region of each subframe by a CCE-to-RE mapping rule.
  • the location of the PDCCH may vary depending on the number of OFDM symbols, the number of PHICH groups, the transmission antenna, and the frequency shift for the control channel of each subframe.
  • channel coding is independently performed on the PDCCH of each multiplexed terminal and a cyclic redundancy check (CRC) is applied.
  • CRC cyclic redundancy check
  • a unique identifier (UE ID) of each UE is masked to the CRC so that the UE can receive its own PDCCH.
  • the base station does not provide information on where the PDCCH corresponding to the UE is.
  • the UE In order to receive the control channel transmitted from the base station, the UE cannot know where the PDCCH is transmitted in which CCE aggregation level or DCI format. Therefore, the UE monitors the aggregation of PDCCH candidates in a subframe. Find the PDCCH. This is called blind decoding (BD).
  • BD blind decoding
  • Blind decoding may be referred to as blind detection or blind search.
  • Blind decoding refers to a method in which a UE de-masks its UE ID in a CRC portion and then checks the CRC error to determine whether the corresponding PDCCH is its control channel.
  • BSR buffer status reporting
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a MAC PDU used in a MAC entity in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the MAC PDU includes a MAC header, at least one MAC service data unit (SDU), and at least one MAC control element, and further includes padding. can do. In some cases, at least one of the MAC SDU and the MAC control element may not be included in the MAC PDU.
  • SDU MAC service data unit
  • MAC control element may not be included in the MAC PDU.
  • the MAC control element is generally located ahead of the MAC SDU. And, the size of the MAC control element can be fixed or variable. If the size of the MAC control element is variable, it may be determined whether the size of the MAC control element is extended through an extended bit. The size of the MAC SDU may also be variable.
  • the MAC header may include at least one sub-header.
  • at least one subheader included in the MAC header corresponds to each MAC SDU, MAC control element, and padding, and the order of the subheaders is the same as the arrangement order of the corresponding elements. For example, if a MAC PDU includes a MAC control element 1, a MAC control element 2, a plurality of MAC SDUs and padding, the MAC header includes a subheader corresponding to MAC control element 1, a subheader corresponding to MAC control element 2, and a plurality of MAC control element 1s. A plurality of sub headers corresponding to each of the MAC SDUs and sub headers corresponding to the padding may be sequentially arranged.
  • the sub header included in the MAC header may include six header fields.
  • the sub header may include six header fields of R / R / E / LCID / F / L.
  • a subheader including four header fields may be used for a subheader corresponding to a fixed size MAC control element and a subheader corresponding to the last of data fields included in a MAC PDU.
  • the four fields may be R / R / E / LCID.
  • 9 and 10 illustrate a sub header of a MAC PDU in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • E Extended field, which indicates whether an element corresponding to a subheader is extended. For example, if the E field is '0', the element corresponding to the subheader is terminated without repetition, and if the E field is '1', the element corresponding to the subheader is repeated one more time so that its length is 2 Can be expanded.
  • LCID The Logical Channel Identification field identifies a logical channel corresponding to a corresponding MAC SDU or identifies a type of corresponding MAC control element and padding. If it is MAC SDU associated with the sub header, it indicates which MAC SDU corresponds to a logical channel, and if it is MAC control element associated with the sub header, it may indicate which MAC control element.
  • Table 2 shows the values of LCIDs for DL-SCH.
  • Table 3 shows the values of LCIDs for UL-SCH.
  • the UE sets an index value of any one of a shortened BSR, a short BSR, and a long BSR in the LCID field to inform the network of its buffer state. You can report it.
  • mapping relationship between the index and the LCID value illustrated in Tables 2 and 3 is illustrated for convenience of description, but the present invention is not limited thereto.
  • F Format field, which indicates the size of the L field.
  • L Length field, which indicates the size of MAC SDU and MAC control element corresponding to the subheader. If the size of the MAC SDU or MAC control element corresponding to the sub-header is less than or equal to 127 bits, the 7-bit L field may be used (FIG. 9A), otherwise the 15-bit L field may be used. (FIG. 9B). If the MAC control element has a variable size, the size of the MAC control element may be defined through the L field. When the size of the MAC control element is fixed, the size of the MAC control element can be determined even if the size of the MAC control element is not defined as the L field, so the F and L fields can be omitted as shown in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a format of a MAC control element for reporting a buffer status in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the MAC control element corresponding to the subheader may have one logical channel group ID (LCG ID) as shown in FIG. It may be configured to include an Identification field and one buffer size field indicating the buffer status of the logical channel group.
  • the LCG ID field is for identifying a logical channel group for which a buffer status is to be reported.
  • the LCG ID field may have a size of 2 bits.
  • the buffer size field is for identifying the total amount of available data of all logical channels belonging to the logical channel group after the MAC PDU is generated.
  • the available data includes all data that can be transmitted in the RLC layer and the PDCP layer, and the amount of data is expressed in number of bytes. At this time, the size of the RLC header and MAC header can be excluded when calculating the amount of data.
  • the buffer size field may have a size of 6 bits.
  • the MAC control element corresponding to the subheader is 4 indicating the buffer status of four groups having LCG IDs of 0 to 3, as shown in FIG. Buffer size fields may be included. Each buffer size field may be used to identify the total amount of data available for different logical channel groups.
  • a scheduling-based data transmission / reception method of a base station is used to maximize resource utilization. This means that if there is data to be transmitted by the terminal, the base station may first request uplink resource allocation and transmit data using only uplink resources allocated from the base station.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an uplink resource allocation process of a terminal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the base station In order to efficiently use the uplink radio resource, the base station must know what kind of data is transmitted by uplink for each user equipment. Accordingly, the terminal directly transmits information about uplink data to be transmitted by the terminal to the base station, and the base station may allocate uplink resources to the corresponding terminal based on the information. In this case, the information on the uplink data delivered to the base station by the terminal is the amount of uplink data stored in its buffer, which is called a buffer status report (BSR).
  • the BSR is transmitted using a MAC control element when the terminal is allocated resources on the PUSCH in the current TTI and a reporting event is triggered.
  • FIG. 12A illustrates an uplink resource allocation process for actual data when an uplink radio resource for buffer status reporting (BSR) is not allocated to a terminal. That is, in the case of the UE that switches the state of the active mode in the DRX mode, since there is no data resource allocated in advance, it is required to request a resource for uplink data starting with the SR transmission through the PUCCH. Resource allocation procedures are used.
  • BSR buffer status reporting
  • the UE when a UE is not allocated a PUSCH resource for transmitting a BSR, the UE first transmits a scheduling request (SR) to a base station in order to receive a PUSCH resource (S1201). ).
  • SR scheduling request
  • the scheduling request is used to request a base station to receive a PUSCH resource for uplink transmission when a reporting event occurs but the terminal is not scheduled with a radio resource on the PUSCH in the current TTI. That is, the terminal transmits the SR on the PUCCH when the regular BSR is triggered but does not have an uplink radio resource for transmitting the BSR to the base station.
  • the UE transmits the SR through PUCCH or initiates a random access procedure according to whether the PUCCH resource for the SR is configured.
  • the PUCCH resource to which the SR can be transmitted is configured by a UE-specific higher layer (eg, an RRC layer), and the SR configuration is an SR periodicity and an SR subframe. Contains offset information.
  • the terminal When the terminal receives the UL grant for the PUSCH resource for BSR transmission from the base station (S1203), and transmits the triggered BSR to the base station via the PUSCH resource allocated by the UL grant (S1205).
  • the base station confirms the amount of data to be transmitted by the actual terminal to the uplink through the BSR and transmits a UL grant for the PUSCH resource for actual data transmission to the terminal (S1207).
  • the terminal receiving the UL grant for the actual data transmission transmits the actual uplink data to the base station through the allocated PUSCH resources (S1209).
  • 12B illustrates an uplink resource allocation process for actual data when an uplink radio resource for a BSR is allocated to a terminal.
  • the UE when a UE is already allocated a PUSCH resource for BSR transmission, the UE transmits a BSR through the allocated PUSCH resource and transmits a scheduling request to the base station (S1211). . Subsequently, the base station confirms the amount of data to be transmitted by the actual terminal to the uplink through the BSR and transmits a UL grant for the PUSCH resource for actual data transmission to the terminal (S1213). The terminal receiving the UL grant for the actual data transmission transmits the actual uplink data to the base station through the allocated PUSCH resources (S1215).
  • RACH procedure random connect process
  • 13A and 13B illustrate an example of a random access procedure in an LTE system.
  • the random access procedure is performed when initial access in RRC_IDLE, initial access after a radio link failure, handover requiring a random access procedure, and generation of uplink or downlink data requiring a random access procedure during RRC_CONNECTED.
  • Some RRC messages such as an RRC Connection Request message, a Cell Update message, and a UTRAN Registration Area (URA) Update message, are also transmitted using a random access procedure.
  • the logical channels Common Control Channel (CCCH), Dedicated Control Channel (DCCH), and Dedicated Traffic Channel (DTCH) may be mapped to the transport channel RACH.
  • the transport channel RACH is mapped to the physical channel physical random access channel (PRACH).
  • the terminal physical layer When the MAC layer of the terminal instructs the terminal physical layer to transmit PRACH, the terminal physical layer first selects one access slot and one signature and transmits the PRACH preamble upward.
  • the random access process is divided into contention based random access process and non-contention based random access process.
  • FIG. 13A illustrates an example of a contention based random access procedure
  • FIG. 13B illustrates an example of a non-contention based random access procedure.
  • the terminal receives and stores information about the random access from the base station through the system information. Thereafter, when random access is required, the UE transmits a random access preamble (also referred to as message 1) to the base station (S1301).
  • a random access preamble also referred to as message 1
  • the base station When the base station receives the random access preamble from the terminal, the base station transmits a random access response message (also referred to as message 2) to the terminal (S1302).
  • a random access response message (also referred to as message 2)
  • downlink scheduling information on the random access response message may be CRC masked with a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI random access-radio network temporary identifier
  • PDCCH L1 or L2 control channel
  • the UE Upon receiving the downlink scheduling signal masked with the RA-RNTI, the UE may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the terminal checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the terminal.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Whether the random access response information indicated to the presence of the self may be determined by whether there is a random access preamble (RAID) for the preamble transmitted by the terminal.
  • RAID random access preamble
  • the random access response information includes a TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, and a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for terminal identification.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used for uplink
  • temporary identifier eg, Temporary C-RNTI
  • the terminal When receiving the random access response information, the terminal performs uplink transmission (also referred to as message 3) on an uplink shared channel (SCH) according to radio resource allocation information included in the response information (S1303).
  • the uplink transmission may be represented as scheduled transmission.
  • the base station After receiving the uplink transmission from the terminal, the base station transmits a message for contention resolution (also referred to as message 4) to the terminal through a downlink shared channel (DL-SCH) (S1304). ).
  • a message for contention resolution also referred to as message 4
  • DL-SCH downlink shared channel
  • the base station Before the UE transmits the random access preamble, the base station allocates a non-contention random access preamble to the UE (S1311).
  • the non-competitive random access preamble may be allocated through dedicated signaling such as a handover command or a PDCCH.
  • the UE receives the contention-free random access preamble, the UE transmits the contention-free random access preamble allocated to the base station (S1312).
  • the base station may transmit a random access response (also referred to as message 2) to the terminal similarly to step S1302 in the contention-based random access procedure (S1313).
  • a random access response also referred to as message 2
  • HARQ is not applied to the random access response, but HARQ may be applied to a message for uplink transmission or contention resolution for the random access response. Therefore, the UE does not need to transmit ACK or NACK for the random access response.
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the uplink control information (UCI) transmitted through the PUCCH may include a scheduling request (SR), HARQ ACK / NACK information, and downlink channel measurement information.
  • SR scheduling request
  • HARQ ACK / NACK information HARQ ACK / NACK information
  • HARQ ACK / NACK information may be generated according to whether the decoding of the downlink data packet on the PDSCH is successful.
  • one bit is transmitted as ACK / NACK information for downlink single codeword transmission, and two bits are transmitted as ACK / NACK information for downlink 2 codeword transmission.
  • Channel measurement information refers to feedback information related to a multiple input multiple output (MIMO) technique, and includes channel quality indicator (CQI), precoding matrix index (PMI), and rank indicator (RI). : Rank Indicator) may be included. These channel measurement information may be collectively expressed as CQI.
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoding matrix index
  • RI rank indicator
  • 20 bits per subframe may be used for transmission of the CQI.
  • PUCCH may be modulated using Binary Phase Shift Keying (BPSK) and Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • Control information of a plurality of terminals may be transmitted through a PUCCH, and a constant amplitude zero autocorrelation (CAZAC) sequence having a length of 12 is performed when code division multiplexing (CDM) is performed to distinguish signals of respective terminals.
  • CAZAC sequence has a characteristic of maintaining a constant amplitude in the time domain and the frequency domain, the coverage is reduced by reducing the Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) or the Cubic Metric (CM) of the UE. It has a suitable property to increase.
  • PAPR Peak-to-Average Power Ratio
  • CM Cubic Metric
  • ACK / NACK information for downlink data transmission transmitted through the PUCCH is covered using an orthogonal sequence or an orthogonal cover (OC).
  • control information transmitted on the PUCCH may be distinguished using a cyclically shifted sequence having different cyclic shift (CS) values.
  • the cyclically shifted sequence may be generated by cyclically shifting a base sequence by a specific cyclic shift amount.
  • the specific CS amount is indicated by the cyclic shift index (CS index).
  • the number of cyclic shifts available may vary depending on the delay spread of the channel.
  • Various kinds of sequences may be used as the base sequence, and the above-described CAZAC sequence is one example.
  • control information that can be transmitted in one subframe by the UE depends on the number of SC-FDMA symbols available for transmission of the control information (that is, RS transmission for coherent detection of PUCCH). SC-FDMA symbols except for the SC-FDMA symbol used).
  • PUCCH In the 3GPP LTE system, PUCCH is defined in eight different formats according to transmitted control information, modulation scheme, amount of control information, and the like.
  • Uplink control information (UCI) of uplink control information transmitted according to each PUCCH format is defined.
  • the attributes can be summarized as shown in Table 4 below.
  • PUCCH format 1 (x) is used for single transmission of an SR. In case of SR transmission alone, the unmodulated waveform is applied.
  • PUCCH format 1a or 1b is used for transmission of HARQ ACK / NACK.
  • PUCCH format 1a or 1b may be used.
  • HARQ ACK / NACK and SR may be transmitted in the same subframe using PUCCH format 1a or 1b.
  • PUCCH format 1a or 1b may be used when the SR is transmitted with HARQ ACK / NACK.
  • the PUCCH index for HARQ A / N is implicitly determined from the lowest CCE index mapped for the associated PDCCH.
  • UE transmits A / N to A / N PUCCH resource mapped to lowest CCE index used in PDCCH.
  • UE transmits A / N using SR PUCCH resource allocated from BS.
  • PUCCH format 2 is used for transmission of CQI
  • PUCCH format 2a or 2b is used for transmission of CQI and HARQ ACK / NACK.
  • PUCCH format 2 may be used for transmission of CQI and HARQ ACK / NACK.
  • SR resource of the UE is RRC Connection Reconfig. Setup / release via (Radio Resource Config.Dedicated (Physical config.Dedicated (SR config))).
  • SR resources for up to 2048 UEs can be allocated in one sub-frame. This means that 2048 logical indexes are defined for PUCCH, and physical resources for PUCCH format 1 to 3 can be logically mapped to 2048 logical indexes.
  • the SR resource for each UE can be set to 1 ms to 80 ms according to the SR configuration index, and the SR subframe offset can be set according to the index.
  • OOK On-Off Keying
  • the SR is designed to use 12 length CAZAC sequences and 3 OC sequences to allocate SRs for up to 36 UEs through PUCCH 1RB (in the case of Normal CP).
  • the DMRS position of the PUCCH format 1 / 1a / 1b (A / N, SR) will be described in detail later with reference to FIG.
  • FIG. 14 shows an example of a form in which PUCCH formats are mapped to a PUCCH region of an uplink physical resource block in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 Represents the number of resource blocks in uplink, and 0, 1, ..., -1 means the number of physical resource blocks.
  • the PUCCH is mapped to both edges of the uplink frequency block.
  • Number of PUCCH RBs available by PUCCH format 2 / 2a / 2b ) May be indicated to terminals in a cell by broadcasting signaling.
  • PUCCH format 2 / 2a / 2b is a control channel for transmitting channel measurement feedback (CQI, PMI, RI).
  • the reporting period of the channel measurement feedback (hereinafter, collectively referred to as CQI information) and the frequency unit (or frequency resolution) to be measured may be controlled by the base station.
  • CQI information channel measurement feedback
  • the frequency unit (or frequency resolution) to be measured may be controlled by the base station.
  • Periodic and aperiodic CQI reporting can be supported in the time domain.
  • PUCCH format 2 may be used only for periodic reporting and PUSCH may be used for aperiodic reporting.
  • the base station may instruct the terminal to transmit an individual CQI report on a resource scheduled for uplink data transmission.
  • the PUCCH formats 1a and 1b will be described.
  • a symbol modulated using a BPSK or QPSK modulation scheme is multiply multiplied by a CAZAC sequence having a length of 12.
  • the y (0), ..., y (N-1) symbols may be referred to as a block of symbols.
  • a Hadamard sequence of length 4 is used for general ACK / NACK information, and a Discrete Fourier Transform (DFT) sequence of length 3 is used for shortened ACK / NACK information and a reference signal.
  • DFT Discrete Fourier Transform
  • a Hadamard sequence of length 2 is used for the reference signal in the case of an extended CP.
  • FIG. 15 shows a structure of an ACK / NACK channel in case of a normal CP in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 15 exemplarily shows a PUCCH channel structure for HARQ ACK / NACK transmission without CQI.
  • a reference signal RS is carried on three consecutive SC-FDMA symbols in the middle of seven SC-FDMA symbols included in one slot, and an ACK / NACK signal is carried on the remaining four SC-FDMA symbols.
  • RS may be carried on two consecutive symbols in the middle.
  • the number and position of symbols used for the RS may vary depending on the control channel, and the number and position of symbols used for the ACK / NACK signal associated therewith may also be changed accordingly.
  • 1 bit and 2 bit acknowledgment information may be represented by one HARQ ACK / NACK modulation symbol using BPSK and QPSK modulation techniques, respectively.
  • the acknowledgment (ACK) may be encoded as '1'
  • the negative acknowledgment (NACK) may be encoded as '0'.
  • two-dimensional spreading is applied to increase the multiplexing capacity. That is, frequency domain spreading and time domain spreading are simultaneously applied to increase the number of terminals or control channels that can be multiplexed.
  • a frequency domain sequence is used as the base sequence.
  • one of the CAZAC sequences may be a Zadoff-Chu (ZC) sequence.
  • ZC Zadoff-Chu
  • CS cyclic shifts
  • the number of CS resources supported in an SC-FDMA symbol for PUCCH RBs for HARQ ACK / NACK transmission is determined by a cell-specific high-layer signaling parameter ( Is set by
  • the frequency domain spread ACK / NACK signal is spread in the time domain using an orthogonal spreading code.
  • an orthogonal spreading code a Walsh-Hadamard sequence or a DFT sequence may be used.
  • the ACK / NACK signal may be spread using orthogonal sequences w0, w1, w2, and w3 of length 4 for four symbols.
  • RS is also spread through an orthogonal sequence of length 3 or length 2. This is called orthogonal covering (OC).
  • a plurality of terminals may be multiplexed using a code division multiplexing (CDM) scheme using the CS resource in the frequency domain and the OC resource in the time domain as described above. That is, ACK / NACK information and RS of a large number of terminals may be multiplexed on the same PUCCH RB.
  • CDM code division multiplexing
  • the number of spreading codes supported for ACK / NACK information is limited by the number of RS symbols. That is, since the number of RS transmission SC-FDMA symbols is smaller than the number of ACK / NACK information transmission SC-FDMA symbols, the multiplexing capacity of the RS is smaller than that of the ACK / NACK information.
  • ACK / NACK information may be transmitted in four symbols.
  • three orthogonal spreading codes are used instead of four, which means that the number of RS transmission symbols is three. This is because only three orthogonal spreading codes can be used for the RS.
  • HARQ acknowledgments from a total of 18 different terminals can be multiplexed within one PUCCH RB.
  • HARQ acknowledgments from a total of 12 different terminals can be multiplexed within one PUCCH RB.
  • the scheduling request SR is transmitted in such a manner that the terminal requests or does not request to be scheduled.
  • the SR channel reuses the ACK / NACK channel structure in PUCCH formats 1a / 1b and is configured in an OOK (On-Off Keying) scheme based on the ACK / NACK channel design. Reference signals are not transmitted in the SR channel. Therefore, a sequence of length 7 is used for a general CP, and a sequence of length 6 is used for an extended CP. Different cyclic shifts or orthogonal covers may be assigned for SR and ACK / NACK. That is, for positive SR transmission, the UE transmits HARQ ACK / NACK through resources allocated for SR. In order to transmit a negative SR, the UE transmits HARQ ACK / NACK through a resource allocated for ACK / NACK.
  • the e-PUCCH may correspond to PUCCH format 3 of the LTE-A system.
  • Block spreading can be applied to ACK / NACK transmission using PUCCH format 3.
  • the block spreading scheme modulates control signal transmission using the SC-FDMA scheme.
  • a symbol sequence may be spread and transmitted on a time domain using an orthogonal cover code (OCC).
  • OCC orthogonal cover code
  • control signals of a plurality of terminals may be multiplexed on the same RB.
  • one symbol sequence is transmitted over a time domain and control signals of a plurality of terminals are multiplexed using a cyclic shift (CS) of a CAZAC sequence
  • a block spread based PUCCH format for example, In the case of PUCCH format 3
  • one symbol sequence is transmitted over a frequency domain, and control signals of a plurality of terminals are multiplexed using time-domain spreading using OCC.
  • LTE uses 8 HARQ process as a method for error recovery of data, and the following two types of HARQ are defined according to data retransmission timing.
  • 16 illustrates an example of asynchronous HARQ operation in downlink.
  • the base station sets the NDI in the DL grant (DCI format 1) to a bit indicating that the retransmission is transmitted. At this time, it indicates what data is retransmitted including the HARQ process ID.
  • 17 illustrates an example of synchronous HARQ operation in uplink.
  • a base station transmitting a NACK sets an NDI in a UL grant (DCI format 1) to a bit indicating a retransmission and allocates a data resource for retransmission to a new resource, or omits the UL grant, thereby omitting initial data transmission.
  • the retransmission timing is always fixed to a subframe 4ms after receiving the NACK.
  • the HARQ scheme basically attempts error correction on the received code and decides whether to retransmit using a simple error detection code such as a cyclic redundancy check (CRC).
  • CRC cyclic redundancy check
  • the HARQ scheme for retransmission is largely divided into three types as follows, and LTE performs the HARQ scheme through CC (No. 2) or IR (No. 3).
  • Type-I HARQ Scheme The receiving end discards an errored packet, requests for retransmission, and the transmitting end transmits the same packet as the first transmission. This results in improved system reliability and performance through FEC by discarding faulty packets.
  • Type-I HARQ Scheme with Chase Combining Instead of discarding an errored packet, this technique is used to combine it with the retransmitted packet. Combining multiple packets can result in higher signal power.
  • Type-II HARQ Scheme Incremental redundancy Scheme: In the case of Type-I, in order to prevent unnecessary redundancy code from being transmitted during the initial transmission, a higher code rate code is used in the initial transmission and retransmission is performed. It is a technique to send additional redundancy when it occurs.
  • one PHICH transmits only 1-bit ACK / NACK for a PUSCH, that is, a single stream of one UE.
  • 1 bit ACK / NACK is coded into 3 bits using a repetitive code having a code rate of 1/3.
  • Coded ACK / NACK is modulated by a Binary Phase Key-Shifting (BPSK) scheme to generate three modulation symbols.
  • An orthogonal sequence is used when spreading the modulation symbols, and the number of orthogonal sequences used is SF * 2 to apply I / Q multiplexing.
  • PHICHs spread using SF * 2 orthogonal sequences may be defined as one PHICH group.
  • Layer mapping is performed on the spread symbols. Layer mapped symbols are resource mapped and transmitted.
  • the PHICH transmits HARQ ACK / NACK according to PUSCH transmission.
  • a plurality of PHICHs mapped to resource elements of the same set form a PHICH group, and each PHICH in the PHICH group is distinguished by different orthogonal sequences.
  • the number of PHICH groups in the FDD system Is constant in all subframes, and may be determined by Equation 1.
  • Ng is transmitted from a higher layer through a PBCH (Physical Broadcast Channel), and Ng ⁇ ⁇ 1 / 6,1 / 2,1,2 ⁇ .
  • the PBCH carries system information necessary for the terminal to communicate with the base station, and the system information transmitted through the PBCH is called a master information block (MIB).
  • MIB master information block
  • SIB system information transmitted through a physical downlink control channel
  • SIB system information block
  • PHICH group index From 0 Is an integer of any one of -1.
  • the resource used for the PHICH may be determined based on a cyclic shift value of a demodulation reference signal (DMRS) transmitted through a smallest PRB index and an UL grant when a PUSCH resource is allocated.
  • DMRS demodulation reference signal
  • the resource to which the PHICH is mapped (hereafter referred to as the PHICH resource) is an index pair ( , ), PHICH group index, Represents an orthogonal sequence index in the PHICH group. remind ( , ) May be determined by Equations 2 and 3 below.
  • nDMRS is mapped from a cyclic shift for a demodulation reference signal (DMRS) field in the most recent PDCCH having an uplink DCI format for a transport block related to a corresponding PUSCH transmission.
  • DMRS demodulation reference signal
  • nDMRS is zero. Is set.
  • Table 5 is a table showing a mapping relationship between a cyclic shift and nDMRS for a DMRS field used to determine a PHICH resource in a PDCCH having an uplink DCI format.
  • PUSCH resources in LTE are allocated through the UL grant of the base station.
  • the LTE UL grant transmits the CRC masked DCI format 0 to the C-RNTI of the UE through the PDCCH, so that the UE generates and transmits uplink data according to the indication of the base station through receiving the corresponding information.
  • FIG. 18 and Table 6 show the parameters of DCI format 0.
  • FIG. 18 and Table 6 show the parameters of DCI format 0.
  • Format 0 Release 8) Format 0 (release 8) Carrier Indicator Flag for format 1A differentiation Flag for format 0 / format 1A differentiation Hopping flag Hopping flag Resource block assignment (RIV) Resource block assignment (RIV) MCS and RV MCS and RV New Data Indicator (NDI) New Data Indicator (NDI) TPC for PUSCH TPC for PUSCH Cyclic Shift for DM RS Cyclic Shift for DM RS UL index (TDD only) UL index (TDD only) Downlink Assignment Index (DAI) Downlink Assignment Index (DAI) CQI request (1 bit) CSI request (1 or 2 bits: 2 bits are multi carrier) SRS request Resource allocation type
  • the lengths of the hopping flag and the RIV may have different lengths according to the system bandwidth as follows.
  • Cellular systems such as LTE (-A) system or 802.16m use a resource allocation scheme based on base station scheduling.
  • a terminal having data i.e., UL data
  • a base station scheduling-based resource allocation scheme a terminal having data (i.e., UL data) to transmit requests a base station for a resource for data transmission before transmitting data.
  • Such a scheduling request of the UE may be performed through transmission of a scheduling request (SR) to a PUCCH or a transmission of a buffer status report (BSR) to a PUSCH.
  • SR scheduling request
  • BSR buffer status report
  • the terminal may request an uplink resource to the base station through the RACH procedure.
  • the base station receiving the scheduling request from the terminal allocates an uplink resource to be used by the terminal to the terminal through a downlink control channel (i.e., UL grant message, DCI in case of LTE (-A)).
  • a downlink control channel i.e., UL grant message, DCI in case of LTE (-A)
  • the UL grant transmitted to the terminal may be informed by explicitly signaling which subframe resource corresponds to the resource allocated to the terminal, but the resource allocation for the subframe after a specific time (eg, 4 ms in case of LTE). It is also possible to define the time promised between the terminal and the base station.
  • the terminal when the base station allocates resources after Xms (eg, 4ms in case of LTE (-A)) to the terminal, the terminal takes into account all the time for receiving and decoding the UL grant and preparing and encoding data to be transmitted. It means to allocate resources.
  • Xms eg, 4ms in case of LTE (-A)
  • 19 is a diagram illustrating a time until a UE transmits actual data through a 5-step scheduling request procedure using a PUCCH SR resource.
  • the terminal may transmit actual uplink data about 17 ms after the time of transmitting the SR signal.
  • the SR resource allocated for the UE may be allocated on the PUCCH with a specific period, and may be allocated at a minimum of 1ms to a maximum of 80ms.
  • the average time for the UE to wait for the PUCCH resource for SR transmission is 0.5 ms
  • the delay time until data transmission through the scheduling request to the base station is 17.5 ms. do.
  • the terminal may transmit a resource request for newly generated data using the pre-allocated resource.
  • the terminal may request additional resources from the base station by transmitting the BSR together with data transmitted through the resources allocated in advance.
  • the terminal may request a resource for newly generated data using the RACH procedure.
  • the terminal has a 17 ms delay from transmitting the RACH preamble to the base station until transmitting the uplink data.
  • a PRACH resource capable of transmitting a RACH preamble may be set with a specific period for each cell, and if it is assumed to have a period of at least 1 ms, an average data transmission delay of 17.5 ms may occur.
  • the terminal may experience actual delay after delaying from 9 ms to 17.5 ms at maximum for transmitting uplink data.
  • 5G has a growing need to support a variety of real-time application services such as healthcare, traffic safety, disaster safety, remote medical control, and more.
  • 5G aims to build an ultra-low latency system with extremely short response time so that users will not notice awkwardness even if they provide the tactile information most sensitive to latency among human five senses (target delay: E2E or Radio 1ms). ).
  • the maximum number of HARQ retransmissions in an LTE system is defined as 3.
  • BLER block error rate
  • BLER 10-1 is set as a performance target and resource allocation is performed once.
  • HARQ retransmission delays generated to satisfy the block error rate provided by the current LTE system are as follows.
  • Retransmission Delay When the maximum number of retransmissions is 3, assuming that the scheduling delay of the base station is fixed to N ms, a delay of (13 + 3 N) ms may occur. That is, when the base station retransmits after 3ms each time after receiving the NACK, the total retransmission delay is 22ms.
  • Retransmission Delay When the maximum number of retransmissions is 3, the delay from the UL grant reception to the last retransmission data transmission is 29ms.
  • delays of at least 16 ms and up to 25 ms or more may occur depending on the scheduling time of the base station, but in the case of uplink data using the synchronous HARQ scheme, There will be a delay.
  • the factors causing the retransmission delay of HARQ can be divided into two categories as follows.
  • the total retransmission delay can be further reduced by speeding up the ACK / NACK transmission.
  • the retransmission delay of the entire data can be reduced by reducing the transmission delay of the retransmission data as well as the ACK / NACK transmission.
  • resources for the nth subframe are allocated from the n-4th subframe.
  • TA time Since the UL data is transmitted in advance by Timing Advanced value for UL synchronization with the base station, TA time must also be considered.
  • FIG. 22A illustrates an example of a UE processing time for UL data transmission
  • FIG. 22B illustrates an example of a UE processing time for DL data reception.
  • the processing time refers to a time taken to decode the received information and encode the information to be transmitted, and may include a time performed for other processing in addition to the decoding and encoding time.
  • the present specification newly defines a simple UL grand format to support fast retransmission of uplink data.
  • the simple UL grant is transmitted through Downlink Control Information (DCI), and the simple UL grant format may be defined as a new DCI format 0A.
  • DCI Downlink Control Information
  • the newly defined simple UL grant format for fast retransmission of uplink data includes a subframe offset (SF_offset) field 2310, a HARQ processing ID (HARQ PID) field 2320, and a UL data resource. And an RBSTART field 2330 indicating the start RB index of the allocation.
  • SF_offset subframe offset
  • HARQ PID HARQ processing ID
  • RBSTART field 2330 indicating the start RB index of the allocation.
  • the simple UL grant format indicates a control message indicating only a physical location of a UL data transmission resource.
  • the terminal has already generated a transport block in the initial UL data transmission, and when retransmission is requested, only by mapping the data generated in the buffer to the physical resource indicated by the simple UL grant. Retransmission of UL data is performed by minimizing the processing delay.
  • the simple UL grant allows the UL HARQ process to be performed in an asynchronous method.
  • the SF_offset field (n bits, n is a natural number) 2310 is a value indicating an SF offset from an SF (subframe) in which the base station transmits a simple UL grant to the terminal.
  • the SF_offset field may have a length equal to 1 and 2 below according to a transmission time interval (TTI) and a terminal processing time.
  • TTI transmission time interval
  • Lengths 1 and 2 below are examples, and may have various lengths depending on the system environment.
  • the SF_offset field value indicates how far resource allocation for SF is from the SF transmitted with the simple UL grant.
  • n denotes the number of SFs in which a simple UL grant is transmitted.
  • the RBSTART (n bits, n is a natural number) field 2330 is a parameter or information indicating a start RB (Resource Block) index of UL data resource allocation. Can be defined.
  • Table 7 is a table showing the number of transmission bandwidth configuration RB in the E-UTRA channel bandwidths (channel bandwidths).
  • the number of RBs per bandwidth may vary according to the corresponding system, and accordingly, the length of the start RB (Resource Block) index of resource allocation of UL data may also be applied.
  • the HARQ Process ID (n bits, n natural number) field 2320 indicates an HARQ process ID (HARQ PID) corresponding to data transmitted through the allocated resource.
  • the length of the HARQ PID field may be changed according to the HARQ process. For example, when 10 HARQ processes are used, the length of the HARQ PID may be defined as 4 bits.
  • the simple UL grant format illustrated in FIG. 24 is a redundancy version (RV) indicating a redundancy version for an HARQ in addition to the salping fields (SF_offset field, HARQ PID field, RV field, and RBSTART field) in FIG. It further includes a field 2410.
  • RV redundancy version
  • 25 is a flowchart illustrating an example of a fast retransmission method of UL data proposed in the present specification.
  • FIG. 25 uses the simple UL grant proposed in the present specification for resource allocation for retransmission data to enable fast retransmission of UL transmission of a low delay wireless terminal.
  • the fast retransmission method of the UL data proposed in the present specification is largely (1) UL grant reception for initial data transmission (S2510), (2) Simple UL grant reception with NACK (S2530), (3) simple A data retransmission step may be performed through the UL grant (S2540).
  • the UL grant of the base station for initial UL data transmission of the terminal is allocated in the nth subframe using DCI format 0 (S2510).
  • the UL grant of the base station for initial UL data transmission of the terminal may use a simple UL grant format previously described.
  • a detailed description of the simple UL grant format will be described with reference to FIGS. 23 and 24.
  • a specific method for the another embodiment will be described later with reference to FIGS. 27 and 28.
  • the base station determines an error for the initial UL data transmission (S2520) of the terminal, the base station transmits a NACK to the terminal through the PHICH (S2530).
  • the base station transmits a simple UL grant to the terminal together with the NACK transmission (S2530).
  • LLR low latency radio
  • the simple UL grant includes a sub-frame offset field, an RBstart index field, and a HARQ process ID (HARQ PID) field, or a sub-frame offset field, an RBstart index field, and an HARQ process ID.
  • HARQ PID HARQ process ID
  • the Simple UL grant should be transmitted through the same subframe in which the NACK is transmitted.
  • the terminal receiving the simple UL grant retransmits the same data block as the initial UL data transmission.
  • the physical resource size of the data retransmitted by the terminal is the same as the initial data transmission.
  • the redundancy version transmitted to the base station may be the same or different.
  • the following two RV mapping methods may be defined.
  • Implicit signaling RVs are transmitted in a predetermined order. For example, 2, 0, 1, 3 may be transmitted in RV order.
  • a 2-bit RV field (or parameter) indicating an RV may be defined and transmitted in the Salping Simple UL grant format. Detailed description thereof will be referred to the foregoing.
  • the control information may mean NACK and Simple UL grant, or may mean only Simple UL grant.
  • the terminal receiving the simple UL grant from the base station can reduce the total retransmission delay of the UL data by quickly transmitting the retransmission data block to the base station.
  • FIG. 26 illustrates an example of a fast retransmission method of UL data using a simple UL grant format proposed in the present specification.
  • the base station may allocate a resource for the UL data to the terminal, as shown in FIG.
  • the method may be used together with a method of allocating resources for UL data to be transmitted in the nth subframe in the existing n-4th subframe.
  • the base station can know the resource information already allocated from the n-3 th to n-1 th subframes, and based on this, the fast UL data of the LLR terminal in the unallocated resource region (or available resource region) is determined.
  • Resources can be allocated using a simple UL grant format for retransmission.
  • FIG. 26 shows an example of a case where a channel bandwidth BWchannel is 1.4 MHz and the number of RBs NRB is six.
  • the base station If there is no resource to be allocated to the LLR terminal in the n-3 th to n-1 th subframes, the base station transmits an existing UL grant (when resource information needs to be modified), thereby allowing the terminal to n + 4 th. Allows data to be transmitted in subframes.
  • Such a method of transmitting an existing UL grant may be omitted (when there is no resource to be allocated to the LLR UE in the n-3 th to n-1 th subframes). It is implicitly seen that UL data can be transmitted through the same physical resource with the same control information.
  • the SF boundary of the LLR terminal is located in front of the SF boundary of the base station by TA.
  • the LLR terminal transmits a scheduling request (SR) to the base station in order to receive the UL grant (S2610).
  • SR scheduling request
  • the base station transmits a simple UL grant (S_UL grant) while simultaneously transmitting a NACK to the LLR terminal (for resource allocation for fast retransmission). (S2640).
  • the base station allocates resources to the fifth RB, avoiding the third, fourth, and sixth RB resources allocated to the other terminal (s) with respect to the LLR terminal.
  • the processing time (decoding time) of the LLR terminal is reduced.
  • FIG. 26 it can be seen that there are resource allocations for other UE (s) in the 1st, 4th, 5th, and 6th RBs of the PUSCH RSs (2630).
  • step S2650 when the base station fails to decode the retransmission data of the LLR terminal in step S2650, while transmitting a NACK to the LLR terminal at the same time (for resource allocation for fast retransmission) and transmits a simple UL grant (S_UL grant) ( S2670).
  • 27 and 28 illustrate an example of a method of transmitting initial data of a terminal using a simple UL grant format proposed in the present specification.
  • the simple UL grant may be applied to reduce data transmission delay in initial transmission as well as retransmission for fixed size data generated from a specific service application.
  • the terminal may inform that the base station is a resource request for data of a fixed size through SR or using additional control information.
  • the base station can recognize the processing time of the terminal, and after determining the transmission time of the S_UL grant to the terminal in consideration of the processing time, and transmits the S_UL grant to the terminal.
  • the generated fixed size data is defined as a state waiting to be encoded in the terminal to be mapped to the physical resource between the resource request through the SR of the terminal from the time interval for receiving the Simple UL grant from the base station.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an initial data transmission method of a terminal using a simple UL grant for general UL data
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an initial data transmission method of a terminal using a simple UL grant for data of a fixed size.
  • the LLR terminal when a fixed size of UL data is generated from a specific service application, the LLR terminal first starts processing according to predetermined resource information on the fixed size data to be transmitted while transmitting the SR to the base station.
  • the predetermined resource information may indicate resource information necessary for data encoding such as MCS information and TB size.
  • the processing time of the terminal for the general UL data takes about 5ms (Figs. 27,2710)
  • the processing time of the terminal for the fixed size of UL data takes about 3ms (Fig. 28 Suppose, 2810).
  • the LLR terminal transmitting the SR starts processing according to the predefined information about the UL data to be transmitted in advance from the time of transmitting the SR, thereby making the base station simple base grant than the case of FIG. It is possible to reduce the total transmission time of the initial data by receiving from the faster and faster transmission of the initial data through the simple UL grant.
  • 29 to 31 illustrate a retransmission delay time compared to the conventional method when using the simple UL grant format proposed herein.
  • FIGS. 29 to 31 show the total time from when the UE transmits initial UL data to retransmission of three UL data.
  • FIG. 29 illustrates a UL data transmission method using a conventional method
  • FIG. 30 illustrates a method of performing UL data retransmission using a simple UL grant
  • FIG. 31 illustrates initial UL data transmission and UL data retransmission using a simple UL grant. It shows how to do it.
  • FIG. 30 illustrates a method of reducing retransmission delay of UL data
  • FIG. 31 illustrates a method of reducing both initial transmission and retransmission delay of UL data.
  • FIG. 32 illustrates a block diagram of a wireless communication device to which the methods proposed herein can be applied.
  • a wireless communication system includes a base station 3210 and a plurality of terminals 3220 located in an area of a base station 3210.
  • the base station 3210 includes a processor 3211, a memory 3212, and a radio frequency unit 3213.
  • the processor 3211 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 31. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 3211.
  • the memory 3212 is connected to the processor 3211 and stores various information for driving the processor 3211.
  • the RF unit 3213 is connected to the processor 3211 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the terminal 3220 includes a processor 3221, a memory 3222, and an RF unit 3223.
  • the processor 3221 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 31. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 3221.
  • the memory 3222 is connected to the processor 3221 and stores various information for driving the processor 3221.
  • the RF unit 3223 is connected to the processor 3221 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the memories 3212 and 3222 may be inside or outside the processors 3211 and 3221 and may be connected to the processors 3211 and 3221 by various well-known means.
  • the base station 3210 and / or the terminal 3220 may have a single antenna or multiple antennas.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은 기지국으로부터 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 수신하는 단계; 상기 수신된 UL grant에 기초하여 상기 기지국으로 상기 초기 데이터를 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 초기 데이터 전송에 대한 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 초기 데이터의 재전송을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터의 빠른 재전송 방법 및 이를 위한 장치
본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말이 상향링크 데이터를 기지국에 빠르게 재전송하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 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 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 명세서는 새로운 5G 저 지연 무선 서비스를 지원하기 위해 심플 UL 그랜트(grant)를 새롭게 정의함으로써, 단말의 상향링크 데이터의 빠른 재전송 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 특정 어플리케이션으로부터 생성되는 고정된 사이즈의 데이터에 대해서, 새롭게 정의하는 심플 UL 그랜트를 적용함으로써 단말의 초기 데이터를 빠르게 전송하는 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은 기지국으로부터 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 수신하는 단계; 상기 수신된 UL grant에 기초하여 상기 기지국으로 상기 초기 데이터를 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 초기 데이터 전송에 대한 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 초기 데이터의 재전송을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 심플 UL 그랜트는 상기 기지국이 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 심플 UL 그랜트는 IR(Incremental Redundancy) 방식의 HARQ에서 리던던시(redundancy)의 버전(version)을 나타내는 RV(Redundancy Version) 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 부정 응답(NACK)은 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)를 통해 수신되며, 상기 심플 UL 그랜트는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 초기 데이터가 고정된 사이즈를 가지는 데이터인 경우, 상기 UL 그랜트는 상기 심플 UL 그랜트인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 초기 데이터가 일반 데이터인지 또는 고정된 사이즈를 가지는 데이터인지를 나타내는 제어 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제어 정보는 스케쥴링 요청(Scheduling Request:SR)을 통해 상기 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 방법은 단말로 상기 단말의 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 초기 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 초기 데이터의 디코딩에 실패한 경우, 상기 단말로 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 전송하는 단계; 및 상기 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 단말로부터 상기 초기 데이터에 대한 재전송 데이터를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 심플 UL 그랜트는 상기 단말로 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 상기 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 상기 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 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 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 기지국으로부터 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 수신하고; 상기 수신된 UL grant에 기초하여 상기 기지국으로 상기 초기 데이터를 전송하고; 상기 기지국으로부터 상기 초기 데이터 전송에 대한 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 수신하고; 및 상기 수신된 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 초기 데이터의 재전송을 수행하도록 제어하되, 상기 심플 UL 그랜트는 상기 기지국이 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 미리 생성된 데이터를 상향링크로 빠르게 전송하고자 하는 경우, 새롭게 정의하는 심플 UL 그랜트를 이용한 기지국의 빠른 자원 할당 방법을 통해 다른 단말(들)과의 자원 충돌 없이 상향링크 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 심플 UL 그랜트를 초기 전송 및 재전송에 모두 적용함으로써, 종래의 UL data 전송 대비 최소 1 TTI에서 최대 10 TTI만큼의 재전송 지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 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 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 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 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 16은 하향링크에서 비동기(asynchronous) HARQ 동작의 일례를 나타낸 도이다.
도 17은 상향링크에서 동기(synchronous) HARQ 동작의 일례를 나타낸 도이다.
도 18은 DCI format 0의 일례를 나타낸 도이다.
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 단말의 프로세싱 시간(processing time)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 23 및 도 24는 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷의 일 예들을 나타낸다.
도 25는 본 명세서에서 제안하는 UL 데이터의 빠른 재전송 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 26은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷(grant format)을 이용한 UL 데이터의 빠른 재전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 27 및 도 28은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷을 이용하여 단말의 초기 데이터를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 29 내지 도 31은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷 이용 시 재전송 지연 시간을 종래 방법과 비교하여 나타낸 도이다.
도 32는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 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 형식으로 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 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 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) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 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 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. 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 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 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 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 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 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 기지국 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)에 연결된다. S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 기지국과 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 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 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 기지국과 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(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 나타낸다. 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 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 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 프로토콜 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 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1 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 위치한 매체 접속 제어(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 데이터가 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 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 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 알려주는 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 상향링크 전송의 응답으로 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 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.
제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.
제2 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)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(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. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.
제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 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 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 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.
제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 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 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.
기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 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 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 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 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 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), 멀티캐스트 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 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM(EPS mobility management) 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM 등록 상태 및 EMM 등록 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 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM 등록 상태로 천이(transition)된다.
또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS connection management) 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM 연결 상태 및 ECM 아이들 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_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. 단말이 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 셀 측정을 수행할 수 있다.
위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM 연결 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM 아이들 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 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 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S301 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 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 맞추고, 셀 ID(identifier) 등의 정보를 획득한다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 S302 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 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 있다. 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 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S305) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S306)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 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 상향링크 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)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.
LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 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.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 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 시스템에서, 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(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(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 frequency 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 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록은, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 구성(configuration)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 심볼의 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 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 순환 전치가 사용될 수 있다.
일반 순환 전치가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 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(frame structure type 2)를 나타낸다. 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 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 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 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(RE: resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 자원 그리드 상의 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair)(k, l)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0, …, NRB×12-1)는 주파수 영역 내 부 반송파 인덱스이고, l(l=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다. 하향링크 슬롯에 포함되는 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 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE/LTE-A에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 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 응답 채널이고, HARQ에 대한 ACK/NACK 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.
기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(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. 또는, 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자(예를 들어 P-RNTI(paging-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보 블록(SIB: system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자(SI-RNTI(system information-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또한, 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH이 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 블록 쌍(pair)이 할당된다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 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 크기 및 용도가 다르며 또한 부호화율에 따라 크기가 달라질 수 있다.
표 1은 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.
DCI format Objectives
0 Scheduling of PUSCH
1 Scheduling of one PDSCH codeword
1A Compact scheduling of one PDSCH codeword
1B Closed-loop single-rank transmission
1C Paging, RACH response and dynamic BCCH
1D MU-MIMO
2 Scheduling of rank-adapted closed-loop spatial multiplexing mode
2A Scheduling of rank-adapted open-loop spatial multiplexing mode
3 TPC commands for PUCCH and PUSCH with 2bit power adjustments
3A TPC commands for PUCCH and PUSCH with single bit power adjustments
4 the scheduling of PUSCH in one UL cell with multi-antenna port transmission mode
표 1을 참조하면, DCI 포맷으로는 PUSCH 스케줄링을 위한 포맷 0, 하나의 PDSCH 코드워드의 스케줄링을 위한 포맷 1, 하나의 PDSCH 코드워드의 간단한(compact) 스케줄링을 위한 포맷 1A, DL-SCH의 매우 간단한 스케줄링을 위한 포맷 1C, 폐루프(Closed-loop) 공간 다중화(spatial multiplexing) 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2, 개루프(Openloop) 공간 다중화 모드에서 PDSCH 스케줄링을 위한 포맷 2A, 상향링크 채널을 위한 TPC(Transmission Power Control) 명령의 전송을 위한 포맷 3 및 3A, 다중 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 서브프레임 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 대응하는 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 기지국에 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 제어채널을 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 식별자 (UE ID)를 CRC에 마스킹(masking)하여 단말이 자신의 PDCCH를 수신할 수 있도록 한다. 하지만, 서브프레임 내에서 할당된 제어 영역에서 기지국은 단말에게 해당하는 PDCCH가 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않는다. 단말은 기지국으로부터 전송된 제어채널을 수신하기 위해서 자신의 PDCCH가 어느 위치에서 어떤 CCE 집합 레벨이나 DCI 포맷으로 전송되는지 알 수 없으므로, 단말은 서브프레임 내에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링하여 자신의 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 자신의 단말 식별자(UE ID)를 디 마스킹(De-Masking) 시킨 후, CRC 오류를 검토하여 해당 PDCCH가 자신의 제어 채널인지 여부를 확인하는 방법을 말한다.

버퍼 상태 보고 (BSR: buffer 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. 경우에 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 있다. MAC 제어 요소의 크기가 가변적인 경우, 확장된 비트(extentded bit)를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 확장되었는지 여부를 판단할 수 있다. MAC SDU의 크기 역시 가변적일 수 있다.
MAC 헤더는 적어도 하나 이상의 서브 헤더(sub-header)를 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더에 포함되는 적어도 하나 이상의 서브 헤더는 각각의 MAC SDU, MAC 제어 요소 및 패딩에 대응하는 것으로서, 서브 헤더의 순서는 대응되는 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 대응되는 서브 헤더, 복수개의 MAC SDU 각각에 대응되는 복수 개의 서브 헤더 및 패딩에 대응되는 서브 헤더가 순서대로 배치될 수 있다.
MAC 헤더에 포함되는 서브 헤더는 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 구체적으로 서브 헤더는 R/R/E/LCID/F/L의 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다.
고정된 크기의 MAC 제어 요소에 대응되는 서브 헤더 및 MAC PDU에 포함된 데이터 필드 중 가장 마지막 것에 대응되는 서브 헤더에 대해서는 4개의 헤더 필드를 포함하는 서브 헤더가 사용될 수 있다. 이처럼 서브 헤더가 4개의 필드를 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 대응되는 요소의 확장 여부를 나타낸다. 예를 들어, E 필드가 ‘0’인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 반복없이 종료되고, E 필드가 ‘1’인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 1회 더 반복되어 그 길이가 2개 확장될 수 있다.
3) LCID: 논리 채널 식별 필드(Logical Channel Identification field)는 해당 MAC SDU와 대응되는 논리 채널(logical channel)을 식별하거나 또는 해당 MAC 제어 요소 및 패딩의 타입을 식별한다. 만약, 서브 헤더와 연관된 것이 MAC SDU라면 어떠한 논리 채널에 해당하는 MAC SDU 인지를 나타내고, 만약 서브 헤더와 연관된 것이 MAC 제어 요소라면 어떠한 MAC 제어 요소인지를 나타낼 수 있다.
표 2는 DL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.
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.
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
11111 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 field)로서, L 필드의 크기를 나타낸다.
5) L: 길이 필드(Length field)로서, 서브 헤더와 대응되는 MAC SDU 및 MAC 제어 요소의 크기를 나타낸다. 서브 헤더에 대응되는 MAC SDU 또는 MAC 제어 요소의 크기가 127 비트보다 같거나 작으면 7 비트의 L 필드가 사용되고(도 9의 (a)), 그 외의 경우에는 15 비트의 L 필드가 사용될 수 있다(도 9의 (b)). MAC 제어 요소가 가변하는 크기인 경우, L 필드를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 정의될 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 고정되는 경우, L 필드로 MAC 제어 요소의 크기가 정의되지 않더라도 MAC 제어 요소의 크기를 결정할 수 있으므로 도 10과 같이 F 및 L 필드는 생략될 수 있다.

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
서브 헤더의 LCID 필드에 단축된 BSR 및 짧은 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 11의 (a)의 예시와 같이, 하나의 논리 채널 그룹 아이디(LCG ID: Logical Channel Group Identification) 필드 및 논리 채널 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 하나의 버퍼 사이즈(Buffer Size) 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. LCG ID 필드는 버퍼 상태를 보고하여야 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 모든 논리 채널의 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하기 위한 것이다. 사용 가능한 데이터는 RLC 계층 및 PDCP 계층에서 전송 가능한 모든 데이터를 포함하며, 데이터 양은 바이트(byte) 수로 나타낸다. 이때, 데이터 양을 연산할 때 RLC 헤더 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 대응되는 MAC 제어 요소는 도 11의 (b)의 예시와 같이, 0 내지 3의 LCG ID를 가지는 4개의 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 4개의 버퍼 사이즈 필드가 포함될 수 있다. 각 버퍼 사이즈 필드는 서로 다른 논리 채널 그룹 별로 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하는데 이용될 수 있다.

상향링크 자원 할당 절차
3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고, 기지국으로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다.
도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 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 버퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서, 이를 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer 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 사용하여 전송된다.
도 12의 (a)는 단말이 버퍼 상태 보고(BSR: buffer 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 자원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다.
도 12의 (a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요청(SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다(S1201).
스케줄링 요청은 보고 이벤트(reporting event)가 발생되었으나 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이용된다. 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 여부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 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 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(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 할당되어 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 데이터를 기지국으로 전송한다(S1215).

랜덤 접속 과정 (RACH 프로시저 )
도 13a 및 도 13b는 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random 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(UTRAN Registration Area) 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된다. 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 물리계층은 먼저 하나의 접속 슬롯(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 13a는 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타내며, 도 13b는 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타낸다.
먼저, 경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 13a를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신하여 저장한다. 이후, 랜덤 접속이 필요한 경우, 단말은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble; 메시지 1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다(S1301).
기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 응답 메시지(Random Access Response; 메시지 2라고도 함)를 단말에게 전송한다(S1302). 구체적으로, 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 응답 메시지를 수신하여 디코딩할 수 있다. 이후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 접속 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, 단말 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하는 경우, 상기 응답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH(Uplink Shared Channel)로 상향링크 전송(메시지 3이라고도 표현함)을 수행한다(S1303). 여기서, 상향링크 전송은 스케쥴된 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 하향링크 공유 채널(Downlink Shared Channel:DL-SCH)을 통해 단말에게 전송한다(S1304).
다음으로, 비경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 13b를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블(Non-contention Random Access Preamble)을 단말에게 할당한다(S1311).
비경쟁 랜덤 접속 프리앰블은 핸드오버 명령이나 PDCCH와 같은 전용 시그널링(Dedicated Signalling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 할당받은 경우, 기지국으로 할당된 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다(S1312).
이후, 상기 기지국은 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서의 S1302단계와 유사하게 랜덤 접속 응답(Random Access Response; 메시지 2라고도 표현함)을 단말에게 전송할 수 있다(S1313).
상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 응답에 대해서는 HARQ가 적용되지 않지만, 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 응답에 대해서 단말은 ACK 또는 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 성공 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), 프리코딩매트릭스인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 및 랭크 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 복수개의 단말의 제어 정보가 전송될 수 있고, 각 단말들의 신호를 구별하기 위하여 코드분할다중화(CDM: Code Division Multiplexing)을 수행하는 경우에 길이 12 의 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스를 주로 사용한다. CAZAC 시퀀스는 시간 영역(time domain) 및 주파수 영역(frequency domain)에서 일정한 크기(amplitude)를 유지하는 특성을 가지므로 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 시퀀스(orthgonal sequence) 또는 직교 커버(OC: orthogonal cover)를 이용하여 커버링된다.
또한, PUCCH 상으로 전송되는 제어정보는 서로 다른 순환 시프트(CS: cyclic shift) 값을 가지는 순환 시프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용하여 구별될 수 있다. 순환 시프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 시프트시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 시프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다. 채널의 지연 확산(delay spread)에 따라 사용 가능한 순환 시프트의 수는 달라질 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있으며, 전술한 CAZAC 시퀀스는 그 일례이다.
또한, 단말이 하나의 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보의 양은 제어 정보의 전송에 이용가능한 SC-FDMA 심볼의 개수(즉, PUCCH 의 코히어런트(coherent) 검출을 위한 참조신호(RS) 전송에 이용되는 SC-FDMA 심볼을 제외한 SC-FDMA 심볼들)에 따라 결정될 수 있다.
3GPP LTE 시스템에서 PUCCH 는, 전송되는 제어 정보, 변조 기법, 제어 정보의 양 등에 따라 총 8 가지 상이한 포맷으로 정의되며, 각각의 PUCCH 포맷에 따라서 전송되는 상향링크 제어 정보(UCI: uplink control information)의 속성은 다음의 표 4와 같이 요약할 수 있다.
PUCCH format Modulation scheme # of bits per sub-frame Usage
1(x) N/A N/A Scheduling Request
1a BPSK 1 1-bit A/N + SR
1b QPSK 2 2-bits A/N +SR
2x QPSK 20 CQI or CQI + A/N
2a QPSK+BPSK 20+1 CQI + 1-bit A/N
2b QPSK+BPSK 20+2 CQI + 2-bits A/N
3 QPSK 48 A/N + SR
PUCCH 포맷 1(x)는 SR의 단독 전송에 사용된다. SR 단독 전송의 경우에는 변조되지 않은 파형이 적용된다.
PUCCH 포맷 1a 또는 1b는 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용할 수 있다. 또는, PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용하여 HARQ ACK/NACK 및 SR이 동일 서브프레임에서 전송될 수도 있다.
살핀 것처럼, PUCCH format 1a 또는 1b는 SR이 HARQ ACK/NACK과 함께 전송되는 경우 사용될 수 있다. HARQ A/N에 대한 PUCCH index는 관련된 PDCCH에 대해 매핑된 lowest CCE index로부터 암묵적으로 결정된다.
Multiplexing Negative SR with A/N
: 단말은 PDCCH에서 사용된 lowest CCE index로 매핑된 A/N PUCCH resource로 A/N을 전송함.
Multiplexing Positive SR with A/N
: 단말은 기지국으로부터 할당 받은 SR PUCCH resource를 이용하여 A/N을 전송함.
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 전송에 사용될 수도 있다.
단말의 SR resource는 RRC Connection Reconfig. (Radio Resource Config. Dedicated (Physical config. Dedicated (SR config)))를 통해 setup/release 된다.
여기서, 한 sub-frame에서 최대 2048 UEs를 위한 SR resource가 할당 가능하다. 이는 PUCCH에 대해 2048개의 logical index가 정의되어 있고, PUCCH format 1~3에 대한 물리 자원이 logically 2048개까지 매핑될 수 있음을 의미한다.
단말 별 SR 자원의 설정은 SR configuration index에 따라 SR periodicity가 1ms~80ms으로 설정될 수 있고, SR subframe offset도 index에 따라 설정될 수 있도록 설계되어 있다.
단말의 SR signaling은 simple On-Off Keying (O.O.K) 방식을 사용하도록 정의되어 있으며, D(0) =1: Request a PUSCH resource (positive SR), Transmitting nothing: not request to be scheduled (negative SR)을 의미하도록 정의한다.
또한, SR은 PUCCH 1RB를 통해 최대 36 UEs를 위한 SR을 할당할 수 있도록 12 길이의 CAZAC sequence와 3짜리 OC sequences를 사용하도록 설계되어 있다(Normal CP인 경우).
PUCCH format 1/1a/1b(A/N,SR)의 DMRS 위치에 대해서는 후술할 도 –에서 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 PUCCH 포맷들이 상향링크 물리자원블록의 PUCCH 영역에 매핑되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 14에서
Figure PCTKR2015010170-appb-I000001
는 상향링크에서의 자원블록의 개수를 나타내고, 0, 1,...,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000002
-1는 물리자원블록의 번호를 의미한다. 기본적으로, PUCCH는 상향링크 주파수 블록의 양쪽 끝단(edge)에 매핑된다. 도 15에서 도시하는 바와 같이, m=0,1로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 가 매핑되며, 이는 PUCCH 포맷 2/2a/2b가 대역-끝단(bandedge)에 위치한 자원블록들에 매핑되는 것으로 표현할 수 있다. 또한, m=2 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 2/2a/2b 및 PUCCH 포맷 1/1a/1b 가 함께(mixed) 매핑될 수 있다.
다음으로, m=3,4,5 로 표시되는 PUCCH 영역에 PUCCH 포맷 1/1a/1b 가 매핑될 수 있다. PUCCH 포맷 2/2a/2b 에 의해 사용가능한 PUCCH RB들의 개수(
Figure PCTKR2015010170-appb-I000003
)는 브로드캐스팅 시그널링에 의해서 셀 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 기지국에 의하여 제어될 수 있다. 시간 영역에서 주기적 및 비주기적 CQI 보고가 지원될 수 있다. PUCCH 포맷 2 는 주기적 보고에만 사용되고, 비주기적 보고를 위해서는 PUSCH가 사용될 수 있다. 비주기적 보고의 경우에 기지국은 단말에게 상향링크 데이터 전송을 위하여 스케줄링된 자원에 개별 CQI 보고를 실어서 전송할 것을 지시할 수 있다.

PUCCH 채널 구조
PUCCH 포맷 1a 및 1b에 대하여 설명한다.
PUCCH 포맷 1a/1b에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변조된 심볼은 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산(multiply)된다. 예를 들어, 변조 심볼 d(0)에 길이 N 의 CAZAC 시퀀스 r(n) (n=0, 1, 2, ..., N-1) 가 승산된 결과는 y(0), y(1), y(2), ..., y(N-1) 이 된다. y(0), ..., y(N-1) 심볼들을 심볼 블록(block of symbol)이라고 칭할 수 있다. 변조 심볼에 CAZAC 시퀀스를 승산한 후에, 직교 시퀀스를 이용한 블록-단위(block-wise)확산이 적용된다.
일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 하다마드(Hadamard) 시퀀스가 사용되고, 짧은(shortened) ACK/NACK 정보 및 참조신호(Reference Signal)에 대해서는 길이 3의 DFT(Discrete Fourier Transform) 시퀀스가 사용된다.
확장된 CP의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시퀀스가 사용된다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 15에서는 CQI 없이 HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 채널 구조를 예시적으로 나타낸다.
하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 중간 부분의 3개의 연속되는 SC-FDMA 심볼에는 참조신호(RS)가 실리고, 나머지 4 개의 SC-FDMA 심볼에는 ACK/NACK 신호가 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 있으며 이와 연관된 ACK/NACK 신호에 사용되는 심볼의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.
1 비트 및 2 비트의 확인응답 정보(스크램블링되지 않은 상태)는 각각 BPSK 및 QPSK 변조 기법을 사용하여 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심볼로 표현될 수 있다. 긍정확인응답(ACK)은 '1' 로 인코딩될 수 있고, 부정확인응답(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 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용한다. 주파수 영역 시퀀스로는 CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadoff-Chu (ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기본 시퀀스인 ZC 시퀀스에 서로 다른 순환 시프트(CS: Cyclic Shift)가 적용됨으로써, 서로 다른 단말 또는 서로 다른 제어 채널의 다중화가 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(
Figure PCTKR2015010170-appb-I000004
)에 의해 설정된다.
주파수 영역 확산된 ACK/NACK 신호는 직교 확산(spreading) 코드를 사용하여 시간 영역에서 확산된다. 직교 확산 코드로는 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스 또는 DFT 시퀀스가 사용될 수 있다. 예를 들어, ACK/NACK 신호는 4 심볼에 대해 길이 4의 직교 시퀀스(w0, w1, w2, w3)를 이용하여 확산될 수 있다. 또한, RS도 길이 3 또는 길이 2의 직교 시퀀스를 통해 확산시킨다. 이를 직교 커버링(OC: Orthogonal Covering)이라 한다.
전술한 바와 같은 주파수 영역에서의 CS 자원 및 시간 영역에서의 OC 자원을 이용해서 다수의 단말들이 코드분할다중화(CDM: Code Division Multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 즉, 동일한 PUCCH RB 상에서 많은 개수의 단말들의 ACK/NACK 정보 및 RS 가 다중화될 수 있다.
이와 같은 시간 영역 확산 CDM 에 대해서, ACK/NACK 정보에 대해서 지원되는 확산 코드들의 개수는 RS 심볼들의 개수에 의해서 제한된다. 즉, RS 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수는 ACK/NACK 정보 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수보다 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 전송될 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 위해서 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 확인응답이 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, 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트(CS) 및 시간 영역에서 2 개의 직교커버(OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 12 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다.
다음으로, PUCCH 포맷 1에 대하여 설명한다. 스케줄링 요청(SR)은 단말이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송된다. SR 채널은 PUCCH 포맷 1a/1b 에서의 ACK/NACK 채널 구조를 재사용하고, ACK/NACK 채널 설계에 기초하여 OOK(On-Off Keying) 방식으로 구성된다. SR 채널에서는 참조신호가 전송되지 않는다. 따라서, 일반 CP 의 경우에는 길이 7 의 시퀀스가 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 전송을 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, 제어 신호 전송을 SC-FDMA 방식을 이용하여 변조하는 방식이다. 도 8에서 나타내는 바와 같이, 심볼 시퀀스가 OCC(Orthogonal Cover Code)를 이용하여 시간 영역(domain) 상에서 확산되어 전송될 수 있다. OCC를 이용함으로써 동일한 RB 상에 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화될 수 있다. 전술한 PUCCH 포맷 2의 경우에는 하나의 심볼 시퀀스가 시간 영역에 걸쳐서 전송되고 CAZAC 시퀀스의 CS(cyclic shift)를 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화되는 반면, 블록 확산 기반 PUCCH 포맷(예를 들어, PUCCH 포맷 3)의 경우에는 하나의 심볼 시퀀스가 주파수 영역에 걸쳐서 전송되고, OCC를 이용한 시간 영역 확산을 이용하여 복수개의 단말들의 제어 신호들이 다중화된다.

LTE/LTE-A 시스템에서 HARQ process
현재 LTE는 데이터의 에러 복구를 위한 방법으로 8 HARQ process를 사용하고, 데이터 재전송 타이밍에 따라 다음과 같은 2가지 타입의 HARQ가 정의된다.
도 16은 하향링크에서 비동기(asynchronous) HARQ 동작의 일례를 나타낸 도이다.
도 16을 참조하면, NACK을 수신한 기지국은 재전송 데이터를 전송할 때 DL grant(DCI format 1) 내의 NDI을 재전송임을 나타내는 비트로 세팅하여 전송한다. 이 때, HARQ process ID를 포함하여 어떤 데이터에 대한 재전송인지를 함께 나타낸다.

도 17은 상향링크에서 동기(synchronous) HARQ 동작의 일례를 나타낸 도이다.
도 17을 참조하면, NACK을 전송한 기지국은 UL grant(DCI format 1) 내의 NDI을 재전송임을 나타내는 비트로 세팅하여 새로운 자원에 재전송을 위한 데이터 자원을 할당하거나, 또는 UL grant를 생략함으로써 initial data 전송과 동일한 자원으로 재전송 data를 전송하도록 한다. 이 때, 재전송 타이밍은 항상 NACK 수신 후 4ms 이후의 서브프레임으로 고정된다.
HARQ 기법은 기본적으로 수신된 부호에 대하여 오류정정을 시도하고 CRC(Cyclic Redundancy Check)과 같은 간단한 오류검출 부호를 사용하여 재전송 여부를 결정하게 된다. 재전송에 대하여 HARQ 기법은 다음과 같이 크게 3가지 형태로 나뉘게 되고, LTE는 CC(2번 기법) 또는 IR(3번 기법)을 통한 HARQ 기법을 수행하고 있다.
1) Type-I HARQ Scheme: 수신단은 오류가 있는 패킷을 패기하고 재전송 요청을 하고 송신단은 처음 전송시와 같은 패킷을 송신한다. 이는 오류가 있는 패킷을 패기시킴으로써 시스템의 신뢰도 향상과 FEC를 통한 성능 향상을 얻어낸다.
2) Type-I HARQ Scheme with Chase Combining: 오류가 있는 패킷을 패기하는 대신 이를 재전송 받은 패킷과 결합하는 방향으로 이용하는 기법이다. 여러 패킷을 결합함으로써 결과적으로 신호전력을 높여주는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
3) Type-II HARQ Scheme (Incremental redundancy Scheme): Type-I의 경우에서 초기 전송 시 불필요하게 높은 redundancy의 부호를 전송하게 되는 경우를 방지하기 위하여 초기 전송에서는 높은 부호율의 부호를 사용하고 재전송이 발생하였을 때 추가적인 redundancy를 전송하는 기법이다.

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 1비트 ACK/NACK만을 전송한다.
1비트의 ACK/NACK을 코드율(code rate)이 1/3인 반복 코드를 이용하여 3비트로 코딩한다. 코딩된 ACK/NACK을 BPSK(Binary Phase Key-Shifting) 방식으로 변조하여 3개의 변조 심벌들을 생성한다. 상기 변조 심벌은 노멀 CP 구조에서 스프레딩 인자 SF(Spreading Factor)=4, 확장 CP 구조에서 SF=2를 이용하여 스프레딩(spreading)된다.
상기 변조 심벌들을 스프레딩할 때 직교 시퀀스가 사용되며, 사용되는 직교 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 맵핑이 수행된다. 레이어 맵핑된 심벌들이 자원 맵핑되어 전송된다.
PHICH는 PUSCH 전송에 따른 HARQ ACK/NACK을 전송한다. 동일한 집합의 자원 요소에 맵핑된 복수의 PHICH가 PHICH 그룹을 형성하며, PHICH 그룹 내의 각각의 PHICH는 서로 다른 직교 시퀀스(orthogonal sequence)에 의해서 구분된다. FDD 시스템에서 PHICH 그룹의 개수인
Figure PCTKR2015010170-appb-I000005
는 모든 서브프레임에서 일정하며, 수학식 1에 의해서 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2015010170-appb-M000001
수학식 1에서 Ng는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 통해서 상위 계층에서 전송되며, Ng∈{1/6,1/2,1,2}이다. PBCH는 단말이 기지국과 통신하는데 필수적인 시스템 정보를 나르며, PBCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 MIB(Master Information Block)라 한다.
이와 비교하여, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송되는 시스템 정보를 SIB(System Information Block)라 한다.
Figure PCTKR2015010170-appb-I000006
은 주파수 영역에서의 자원 블록의 크기인
Figure PCTKR2015010170-appb-I000007
의 배수로 표현한 하향링크 대역폭 구성이다. PHICH 그룹 인덱스
Figure PCTKR2015010170-appb-I000008
는 0부터
Figure PCTKR2015010170-appb-I000009
-1 중 어느 하나의 정수이다.
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 (
Figure PCTKR2015010170-appb-I000010
,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000011
)로 표현할 수 있으며,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000012
는 PHICH 그룹 인덱스,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000013
는 상기 PHICH 그룹 내의 직교 시퀀스 인덱스를 나타낸다. 상기 (
Figure PCTKR2015010170-appb-I000014
,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000015
)는 아래 수학식 2 및 3에 의해서 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2015010170-appb-M000002
Figure PCTKR2015010170-appb-M000003
여기서, nDMRS는 대응하는 PUSCH 전송에 관련된 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 가장 최근의 PDCCH에서 DMRS(demodulation reference signal) 필드를 위한 순환 시프트(cyclic shift)로부터 매핑된다.
반면, 동일한 전송 블록을 위한 상향링크 DCI 포맷을 가지는 PDCCH가 부재한 경우에 동일한 전송 블록을 위한 초기 PUSCH가 반지속적(semi-persistent)으로 스케줄링되거나 랜덤 액세스 응답 승인신호에 의하여 스케줄링되면 nDMRS는 0으로 설정된다.
Figure PCTKR2015010170-appb-I000016
는 PHICH 변조를 위해 사용되는 확산 계수(spreading factor) 크기를 나타낸다.
Figure PCTKR2015010170-appb-I000017
는 PDCCH와 관련된 PUSCH의 첫번째 전송 블록인 경우이거나 또는 관련된 PDCCH가 없을 때 수동적으로 인지된 전송 블록의 수가 해당 PUSCH와 관련된 가장 최근의 PDCCH에서 지시된 전송 블록의 수와 동일하지 않는 경우에
Figure PCTKR2015010170-appb-I000018
와 같다.
반면, PDCCH와 관련된 PUSCH의 두번째 전송 블록인 경우에는
Figure PCTKR2015010170-appb-I000019
과 같다. 여기서,
Figure PCTKR2015010170-appb-I000020
는 대응하는 PUSCH 전송의 첫번째 슬롯의 가장 낮은 PRB 인덱스에 해당한다.
Figure PCTKR2015010170-appb-I000021
는 상위 계층에 의해 구성되는 PHICH 그룹의 번호를 나타낸다.
Figure PCTKR2015010170-appb-I000022
는 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 nDMRS와의 매핑 관계를 나타낸 표이다.
Cyclic Shift for DMRS Field in PDCCH with uplink DCI format nDMRS
000 0
001 1
010 2
011 3
100 4
101 5
110 6
111 7

LTE/LTE-A 시스템에서 DCI format 0(UL grant)
도 18은 DCI format 0의 일례를 나타낸 도이다.
LTE에서의 PUSCH 자원은 기지국의 UL grant를 통해 할당된다.
LTE UL grant는 단말의 C-RNTI로 CRC masking된 DCI format 0을 PDCCH를 통해 전송함으로써 단말이 해당 정보 수신을 통해 기지국의 지시에 따라 상향링크 데이터를 생성하고 전송하도록 한다.
즉, 도 18 및 표 6은 DCI format 0의 파라미터를 나타낸다.
Format 0(release 8) Format 0(release 8)
Carrier Indicator
Flag for format 1A differentiation Flag for format 0/format 1A differentiation
Hopping flag Hopping flag
Resource block assignment(RIV) Resource block assignment(RIV)
MCS and RV MCS and RV
NDI(New Data Indicator) NDI(New Data Indicator)
TPC for PUSCH TPC for PUSCH
Cyclic Shift for DM RS Cyclic Shift for DM RS
UL index(TDD only) UL index(TDD only)
Downlink Assignment Index(DAI) Downlink Assignment Index(DAI)
CQI request(1 bit) CSI request(1 or 2 bits:2 bits are multi carrier)
SRS request
Resource allocation type
여기서, Hopping flag와 RIV의 길이는 시스템 대역폭에 따라 아래와 같이 다른 길이를 가질 수 있다.
Hopping flag
: 1 (1.4/3/5Mhz) 또는 2 (10/15/20Mhz) bits
Resource Block Assignment
: 5 (1.4Mhz), 7 (3/5Mhz), 11 (10Mhz), 12 (15Mhz), 13 (20Mhz) bits

LTE(-A) 또는 802.16m에서의 UL data 전송 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
LTE(-A) 시스템 또는 802.16m 등과 같은 셀룰러 시스템은 기지국 스케줄링 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 SR 또는 BSR을 전송할 자원이 할당되지 않은 경우, 단말은 RACH 프로시저를 통해 상향링크 자원을 기지국으로 요청할 수 있다.
이와 같이 단말로부터 스케줄링 요청을 수신한 기지국은 해당 단말이 사용할 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 수도 있지만, 특정 시간(e.g., LTE의 경우 4ms) 이후의 subframe에 대한 자원 할당으로 단말과 기지국 사이에 약속된 시간을 정의할 수도 있다.
이와 같이, 기지국이 단말에게 Xms(e.g., LTE(-A)의 경우 4ms) 이후의 자원을 할당하는 것은 단말이 UL grant를 수신 및 디코딩하고, 전송할 데이터를 준비 및 인코딩하는 시간을 모두 고려하여 단말의 자원을 할당함을 의미한다.

도 19는 단말이 PUCCH SR 자원을 이용하여 5 단계 스케줄링 요청 프로시저를 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 1ms~ 최대 80ms 주기로 할당될 수 있다.
여기서, 해당 단말에게 1ms 주기의 SR이 할당되었다고 할 경우, 단말이 SR 전송을 위한 PUCCH 자원을 기다리는 평균 시간은 0.5ms 가 되고, 기지국으로 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 이용하여 전송할 수도 있다.
또는, 단말은 미리 할당 받은 자원으로 전송되는 데이터에 BSR을 함께 전송함으로써 추가 자원을 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 자원이 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 주기를 가지고 설정될 수 있으며, 최소 1ms의 주기를 가진다고 가정한 경우, 평균 17.5ms의 데이터 전송 지연이 발생할 수 있다.

도 19 내지 도 21에서 살핀 바와 같이, 단말은 상향링크 데이터를 전송하기 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 있지만, 전송 지연이 발생하게 된다.
5G는 헬스 케어, 교통 안전, 재난 안전, 원격 의료제어 등과 같은 다양한 실시간 응용 서비스를 지원하기 위한 요구사항이 증가하고 있다.
따라서, 5G는 인간의 오감 중 지연시간에 가장 민감한 촉감 정보를 인터넷으로 제공해도 사용자가 어색함을 눈치채지 못할 정도로 극단적으로 짧은 반응시간을 갖는 초 저 지연 시스템 구축을 목표(목표 지연: E2E or Radio 1ms)로 하고 있다.
특히, 이와 같은 초 저 지연을 요구하는 서비스는 지연뿐만 아니라 에러 없는 데이터 전송을 함께 요구하고 있기 때문에, 재전송에 대한 지연도 함께 최소화될 것이 요구된다.
현재 LTE 시스템에서의 HARQ 최대 재전송 횟수는 3으로 정의하고 있으며, 일반적으로 3번의 재전송을 수행한 경우, 10-x의 블록 에러율(BLER)에 도달하게 된다.
LTE HARQ의 경우, 1번 전송할 때 BLER = 10-1을 performance target으로 잡고 자원을 할당한다.
이와 같이 현재 LTE 시스템에서 제공하는 블록 에러율을 만족하기 위해 발생하는 HARQ 재전송 지연은 다음과 같다.
하향링크(Downlink): 비동기식(Asynchronous) HARQ
재전송 지연: 최대 재전송 횟수가 3인 경우, 기지국의 스케줄링 지연이 N ms로 고정되었다고 가정하였을 때, (13+3N)ms의 지연이 발생할 수 있다. 즉, 기지국이 NACK 수신 후 매번 3ms 이후에 재전송하는 경우, 전체 재전송 지연은 22ms가 된다.
상향링크(Uplink): 동기식(Synchronous) HARQ
재전송 지연: 최대 재전송 횟수가 3인 경우, UL grant 수신부터 마지막 재전송 데이터 전송까지의 지연은 29ms이다.
비동기식(Asynchronous) HARQ 기법을 사용하는 하향링크 데이터의 경우, 기지국의 스케줄링 시점에 따라 최소 16ms ~ 최대 25ms 이상의 지연이 발생할 수 있지만, 동기식(Synchronous) HARQ 기법을 사용하는 상향링크 데이터의 경우, 29ms의 지연이 발생하게 된다.
여기서, HARQ의 재전송 지연을 발생시키는 요인은 아래와 같이 크게 2가지로 나누어 볼 수 있다.
ACK/NACK 전송 지연 (DL/UL 모두 적용 가능)
재전송 데이터 전송 지연 (UL의 경우 적용 가능)
하향링크 HARQ의 경우, ACK/NACK 전송을 빠르게 해줌으로써 전체 재전송 지연을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 상향링크 HARQ의 경우에는 ACK/NACK 전송뿐만 아니라 재전송 데이터의 전송 지연도 줄여줌으로써 전체 데이터의 재전송 지연을 줄일 수 있게 된다.
하지만, 종래 LTE 기술은 아래와 같은 1 및 2의 이유들로 앞서 살핀 시간 지연을 줄일 수 없다.
ACK/NACK 전송 지연 (DL/UL 모두 적용 가능하다.)
Data buffering/decoding time
: 약 2~3ms 소요됨 (전송 가능한 최대 패킷 크기를 고려한 디코딩 시간)
재전송 데이터 전송 지연 (UL의 경우 적용 가능하다.)
Data scheduling time
: UL의 경우, n-4번째 서브 프레임에서 n번째 서브프레임에 대한 자원을 할당한다.
: UL grant 수신을 통해 단말이 전송할 데이터를 준비하는 시간을 충분히 고려한 시간으로 최대 3ms 이하로 소요된다.
: UL data는 기지국과의 UL 동기(synchronization)을 위해 Timing Advanced 값만큼 미리 전송하도록 하기 때문에, TA 시간도 고려하여야 한다.
도 22는 프로세싱 시간(processing time)의 일 예를 나타내는 것으로,
도 22a는 UL 데이터 전송에 대한 UE 프로세싱 시간(processing time)의 일 예를 나타내며, 도 22b는 DL 데이터 수신에 대한 UE 프로세싱 시간(processing time)의 일 예를 나타낸다.
여기서, 프로세싱 시간은 수신되는 정보를 decoding하고, 전송할 정보를 encoding하는데 소요되는 시간을 말하며, decoding 및 encoding 시간 이외에도 다른 처리를 위해 수행되는 시간도 포함될 수 있다.

이하에서, 본 명세서에서 제안하는 5G 저 지연 무선(Low Latency Radio:LLR) 서비스를 지원하기 위한 상향링크 데이터의 빠른 재전송 방법에 대해 살펴보기로 한다.
본 명세서는 상향링크 데이터의 빠른 재전송을 지원하기 위해 간단한 UL 그랜드(simple UL grant) format을 새롭게 정의한다.
상기 simple UL grant는 DCI(Downlink Control Information)를 통해 전송되며, 상기 simple UL grant format은 새로운 DCI format 0A로 정의될 수 있다.
도 23은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 23에 도시된 바와 같이, 상향링크 데이터의 빠른 재전송을 위해 새롭게 정의되는 simple UL grant format은 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드(2310), HARQ 프로세싱 ID(HARQ PID) 필드(2320) 및 UL data 자원 할당의 시작 RB(Resource Block) index를 나타내는 RBSTART 필드(2330)를 포함한다.
상기 simple UL grant format은 UL data 전송 자원의 물리적 위치만을 알려주는 제어 메시지를 나타낸다.
즉, 단말은 첫 번째 데이터(initial UL data) 전송에서 이미 전송 블록(Transport Block)을 생성하고, 재전송을 요구하는 경우에 버퍼에 생성된 데이터를 상기 simple UL grant에서 지시하는 물리 자원에 매핑만 시킴으로써 프로세싱 지연을 최소화하여 UL data의 재전송을 수행한다.
또한, 상기 simple UL grant는 UL HARQ 프로세스를 비동기식(asynchronous) 방법으로 수행할 수 있도록 한다.
이 경우, 상기 simple UL grant가 어떤 HARQ process ID에 대한 재전송 자원 할당 정보인지를 알릴 필요가 있다.
도 23의 각 필드에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, SF_offset 필드(n bits, n은 자연수)(2310)는 기지국이 단말로 simple UL grant를 전송하는 SF(subframe)으로부터의 SF offset을 의미하는 값이다.
상기 SF_offset 필드는 전송 시간 간격(transmission time interval: TTI)와 단말 프로세싱 시간(processing time)에 따라 아래 1 및 2와 같은 길이를 가질 수 있다. 아래 1 및 2의 길이는 일 예들로서, 이외에도 시스템 환경에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
즉, 상기 SF_offset 필드 값은 simple UL grant가 전송된 SF으로부터 얼마나 떨어진 SF에 대한 자원 할당인지를 나타낸다.
1. 1 TTI의 LTE 프레임 구조인 경우, 1 bit 길이의 SF_offset 정의
0b0: n+2번째 SF에 대한 자원 할당
- 0b1: n+3번째 SF에 대한 자원 할당
2. 0.2 TTI(short TTI)의 LTE 프레임 구조인 경우, 2 bits 길이의 SF_offset 정의
- 0b00: n+2번째 SF에 대한 자원 할당
- 0b01: n+3번째 SF에 대한 자원 할당
- 0b10: n+4번째 SF에 대한 자원 할당
- 0b11: reserved
여기서, n은 simple UL grant가 전송된 SF의 number를 나타낸다.
다음으로, RBSTART(n bits, n은 자연수) 필드(2330)는 UL data 자원 할당의 시작 RB(Resource Block) index를 나타내는 파라미터 또는 정보로, 대역폭에 따라 아래 1 및 2와 같은 길이의 RBSTART 필드가 정의될 수 있다.
1. LTE에서 사용하는 RB 구조를 그대로 이용(표 - 참조)
- 1.4MHz: 3bits
- 3 MHz: 4 bits
- 5 MHz: 5bits
- 10MHz: 6 bits
- 15/20MHz: 7bits
표 7은 E-UTRA 채널 대역폭들(channel bandwidths)에서 전송 대역폭 구성 RB의 개수를 나타낸 표이다.
Channel bandwidth BWChannel [MHz] 1.4 3 5 10 15 20
Transmission bandwidth configuration NRB 6 15 25 50 75 100
미래 5G 통신 시스템에서 새로운 RB 구조를 사용하는 경우, 해당 시스템에 따라 bandwidth별 RB 개수가 달라질 수 있으며, 그에 따라 UL data의 자원 할당의 시작 RB(Resource Block) index의 길이도 적용될 수 있다.
다음으로, HARQ Process ID(n bits, n 자연수) 필드(2320)는 할당하는 자원을 통해 전송되는 데이터에 해당하는 HARQ process ID(HARQ PID)를 나타낸다.
LTE 시스템의 경우, 8개의 HARQ process를 사용하기 때문에, 3 bits 길이의 HARQ process ID 필드가 정의된다.
상기 HARQ PID 필드의 길이는 HARQ process에 따라 변경될 수 있다. 일 예로, 10개의 HARQ process가 사용되는 경우에는 상기 HARQ PID의 길이는 4 bits로 정의될 수 있다.

도 24는 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷의 또 다른 일 예를 나타낸다.
도 24에 도시된 simple UL grant format은 도 23에서 살핀 필드들(SF_offset 필드, HARQ PID 필드, RV 필드, RBSTART 필드) 외에 IR(Incremental Redundancy) 방식의 HARQ에 대한 redundancy version을 나타내는 RV(Redundancy Version) 필드(2410)를 더 포함한다.

도 25는 본 명세서에서 제안하는 UL 데이터의 빠른 재전송 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
즉, 도 25는 저 지연 무선 단말의 UL 전송의 빠른 재전송을 수행할 수 있도록 하기 위해 재전송 데이터에 대한 자원 할당은 앞서 살핀, 본 명세서에서 제안하는 simple UL grant를 이용한다.
본 명세서에서 제안하는 UL 데이터의 빠른 재전송 방법은 크게 (1) 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL grant 수신(S2510), (2) NACK과 함께 Simple UL grant 수신(S2530), (3) simple UL grant를 통해 데이터 재전송(data retransmission) 단계(S2540)로 이루어질 수 있다.
도 25를 참조하여, 상기 (1) 내지 (3)의 각 단계에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
(1) 초기 데이터 (initial data) 전송을 위한 UL grant 수신
단말의 초기 UL 데이터 전송을 위한 기지국의 UL grant는 DCI format 0을 이용하여 n번째 서브프래임에서 할당한다(S2510).
이는 n+4번째 서브프레임에서 전송할 UL data에 대한 자원 할당을 의미한다.
또 다른 실시 예로서, 단말의 초기 UL 데이터 전송을 위한 기지국의 UL grant는 앞서 살핀 simple UL grant format을 이용할 수도 있다. 상기 simple UL grant format에 대한 구체적인 설명은 도 23 및 도 24를 참조하기로 한다. 또한, 상기 또 다른 실시 예에 대한 구체적인 방법은 도 27 및 도 28에서 후술하기로 한다.

(2) NACK 및 simple UL grant 수신
기지국이 단말의 초기 UL 데이터 전송(S2520)에 대해 오류를 판단한 경우, 상기 기지국은 PHICH를 통해 상기 단말로 NACK을 전송한다(S2530).
여기서, 단말이 LLR(Low Latency Radio) 단말인 경우, 기지국은 상기 NACK 전송과 함께 Simple UL grant를 상기 단말로 전송한다(S2530).
상기 Simple UL grant는 도 23 및 도 24에서 살핀 바와 같이, sub-frame offset 필드, RBstart index 필드 및 HARQ process ID(HARQ PID) 필드를 포함하거나 또는 sub-frame offset 필드, RBstart index 필드, HARQ process ID(HARQ PID) 필드 및 RV 필드 필드를 포함하는 제어 메시지를 나타낸다.
상기 기지국으로부터 상기 PHICH를 통해 NACK을 수신한 (LLR) 단말은 자신에게 전송되는 Simple UL grant를 decoding한다.
상기 Simple UL grant는 NACK이 전송되는 서브프래임과 동일한 서브 프래임을 통해 전송되어야 한다.
이후, 상기 Simple UL grant를 수신한 단말은 초기 UL 데이터 전송과 동일한 데이터 블록을 재전송한다.
여기서, 상기 단말이 재전송하는 데이터의 물리 자원 크기(physical resource size)는 초기 데이터 전송과 동일하다.
또한, 상기 재전송하는 데이터의 재전송 방식이 Chase Combining (CC) 또는 Incremental Redundancy (IR)인지에 따라 기지국으로 전송하는 리던던시 버전(redundancy version)이 같을 수도 있거나 또는 다를 수도 있다.
예를 들어, 단말이 IR 방식을 통해 HARQ 동작을 수행하는 경우, 아래와 같은 2 가지 RV 매핑 방법이 정의될 수 있다.
암시적 시그널링(Implicit signaling): 미리 정해진 순서대로 RV가 전송된다. 예를 들어, RV는 순서대로 2, 0, 1, 3이 전송될 수 있다.
명시적 시그널링(Explicit signaling): RV를 나타내는 2 bits 길이의 RV 필드(또는 파라미터)가 앞서 살핀 Simple UL grant format에 정의되어 전송될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 앞의 내용을 참조하기로 한다.

(3) 빠른 데이터 재전송 (Fast data retransmission)
앞서 살핀 (2)를 통해, 기지국으로부터 초기 전송에 대한 NACK과 함께 Simple UL grant를 수신한 단말은 해당 제어 정보를 수신하자마자(또는 디코딩하자마자) 자신의 HARQ buffer에 저장되어 있던 데이터 블록을 상기 Simple UL grant에 의해 제공된 물리적 자원 위치에 매핑하여 바로 재전송 UL data를 기지국으로 전송한다(S2540).
상기 제어 정보는 NACK 및 Simple UL grant를 의미할 수도 있으며, Simple UL grant만을 의미할 수도 있다.
즉, Simple UL grant를 기지국으로부터 수신하는 단말은 재전송 데이터 블록을 빠르게 기지국으로 전송함으로써 UL data의 전체 재전송 지연을 줄일 수 있게 된다.
앞서 살핀 (1) 내지 (3)의 각 방법을 이용하여 단말이 UL data를 빠른 재전송하는 전체 procedure에 대해 도 26을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 26은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷(grant format)을 이용한 UL 데이터의 빠른 재전송 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
즉, 기지국은 도 26에 도시된 바와 같이 단말에게 UL data에 대한 자원을 할당할 수 있다.
해당 방법은 기존의 n-4번째 서브프레임에서 n번째 서브프레임에서 전송할 UL data에 대한 자원을 할당해 주는 방법과 함께 사용될 수 있다.
따라서, 상기 기지국은 n-3번째 내지 n-1번째 서브프레임까지 이미 할당된 자원 정보를 알 수 있고, 이를 기초로 할당되지 않은 자원 영역(또는 이용 가능한 자원 영역)에서 LLR 단말의 빠른 UL data의 재전송을 위해 simple UL grant format을 이용하여 자원을 할당할 수 있게 된다.
도 26은 채널 대역폭(BWchannel)이 1.4MHz이고, RB의 개수(NRB)가 6인 경우의 일 예를 나타낸다.
만약, 기지국이 n-3번째 내지 n-1번째 서브프레임에서 LLR 단말에게 할당할 자원이 없는 경우, 기존의 UL grant를 전송(자원 정보가 수정될 필요가 있는 경우)함으로써 단말이 n+4번째 서브프레임에서 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
이와 같은 (n-3번째 내지 n-1번째 서브프레임에서 LLR 단말에게 할당할 자원이 없는 경우) 기존의 UL grant를 전송하는 방식을 생략할 수도 있으며, 해당 방식이 생략된 경우, 단말은 초기 전송과 동일한 제어 정보로 동일한 물리 자원을 통해 UL data를 전송할 수 있음을 암시적으로 알 수 있다.
도 26을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴본다.
도 26에 도시된 바와 같이, UL의 경우, LLR 단말의 SF 경계는 기지국의 SF 경계보다 TA 만큼 앞에 위치한다.
먼저, LLR 단말은 UL grant를 할당받기 위해 기지국으로 SR(Scheduling Request)을 전송한다(S2610).
이후, 기지국은 n=4번째 SF(subframe)에서 n=8번째 SF에서의 UL data 전송에 대한 자원 할당을 하기 위해 단말로 UL grant(SF#8 UL grant)를 전송한다(S2620).
이후, 상기 LLR 단말은 n=8번째 SF에서 기지국으로 UL data를 전송한다(S2630).
기지국은 n=10번째 SF에서 다른 단말(들)이 n=14번째 SF에서 UL data를 전송할 수 있도록 하기 위한 자원 할당을 할 수 있다(SF#14 UL grant). 즉, 도 26에서 PUSCH RSs 중 3번째, 4번째, 6번째 RB에 다른 단말(들)에 대한 자원 할당이 있음을 볼 수 있다(2610).
이후, 상기 기지국은 S2630 단계의 LLR 단말의 UL data 전송에 대한 디코딩에 실패한 경우, 상기 LLR 단말로 NACK을 전송하면서 동시에 (빠른 재전송을 위한 자원 할당을 위해) simple UL grant(S_UL grant)를 전송한다(S2640).
S2640 단계에서의 S_UL grant format(2620)은 SF_offset=0, HARQ PID=#2, RBstart=5를 나타내는 정보를 포함한다.
따라서, S2640 단계의 S_UL grant를 수신한 LLR 단말은 S_UL grant를 전송한 SF(n=12번째 SF)으로부터 2번째 이후인 SF(n=14번째 SF)의 (PUSCH RB들 중) 5번째 RB를 통해 HARQ Process #2에 해당하는 UL data를 재전송한다(S2650).
즉, 상기 기지국은 상기 LLR 단말에 대해 다른 단말(들)에 할당된 3번째, 4번째, 6번째 RB 자원을 피해 5번째 RB에 자원 할당을 하게 된다.
상기 S_UL grant를 통해 LLR 단말의 processing time(decoding time)이 줄어들게 된다.
이후, 상기 기지국은 n=16번째 SF에서 다른 단말(들)이 n=20번째 SF에서 UL data를 전송할 수 있도록 하기 위한 자원 할당을 한다(SF#20 UL grant,S2660).
즉, 도 26에서 PUSCH RSs 중 1번째, 4번째, 5번째, 6번째 RB에 다른 단말(들)에 대한 자원 할당이 있음을 볼 수 있다(2630).
이후, 상기 기지국은 S2650 단계의 LLR 단말의 재전송 data에 대한 디코딩에 실패한 경우, 상기 LLR 단말로 NACK을 전송하면서 동시에 (빠른 재전송을 위한 자원 할당을 위해) simple UL grant(S_UL grant)를 전송한다(S2670).
S2670 단계에서의 S_UL grant format(2640)은 SF_offset=0, HARQ PID=#2, RBstart=3을 나타내는 정보를 포함한다.
따라서, S2670 단계의 S_UL grant를 수신한 LLR 단말은 S_UL grant를 전송한 SF(n=18번째 SF)으로부터 2번째 이후인 SF(n=20번째 SF)의 (PUSCH RB들 중) 3번째 RB를 통해 HARQ Process #2에 해당하는 UL data를 재전송한다(S2680).

초기 데이터 (Initial data) 전송에 Simple UL grant 를 적용하는 방법
본 명세서에서 제안하는 또 다른 실시 예로서, Simple UL grant format을 UL data의 재전송뿐만 아니라 초기 데이터 전송에도 활용하는 방법에 대해 도 27 및 도 28을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 27 및 도 28은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷을 이용하여 단말의 초기 데이터를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
즉, 특정 서비스 어플리케이션으로부터 생성된 고정된 사이즈의 데이터에 대해서는 simple UL grant가 재전송뿐만 아니라, 초기 전송에서의 데이터 전송 지연을 줄이기 위한 방안으로 적용될 수 있다.
이는 미리 정의된 방법을 통해 기지국이 특정 LLR 단말의 자원 요청임을 인식한 경우에 대해서 적용할 수 있다.
일 예로, 상기 단말은 SR을 통해 또는 추가 제어 정보를 이용하여 상기 기지국으로 고정된 사이즈의 데이터에 대한 자원 요청임을 알릴 수 있다.
이를 통해, 상기 기지국은 상기 단말의 프로세싱 시간을 인식할 수 있고, 상기 프로세싱 시간을 고려하여 상기 단말로 S_UL grant의 전송 시점을 결정한 후, S_UL grant를 상기 단말로 전송하게 된다.
이 경우, 생성된 고정된 사이즈의 데이터는 단말의 SR을 통한 자원 요청에서부터 Simple UL grant를 기지국으로부터 수신하는 시간 간격 사이에 모두 단말에서 인코딩되어 물리 자원에 매핑될 것을 대기 중인 상태로 정의한다.
도 27은 일반 UL data에 대해 simple UL grant를 이용한 단말의 초기 데이터 전송 방법을 나타낸 도이고, 도 28은 고정된 사이즈의 데이터에 대해 simple UL grant를 이용한 단말의 초기 데이터 전송 방법을 나타낸 도이다.
즉, 특정 서비스 어플리케이션으로부터 고정된 사이즈의 UL data가 생성된 경우, LLR 단말은 SR을 기지국으로 전송하면서 자신이 전송할 고정된 사이즈의 데이터에 대해 미리 정해진 자원 정보에 따라 먼저 프로세싱을 시작한다.
상기 미리 정해진 자원 정보는 MCS정보, TB 사이즈 등과 같이 데이터 인코딩(data encoding)을 위해 필요한 자원 정보를 나타낼 수 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해, 일반 UL data에 대한 단말의 프로세싱 시간은 약 5ms가 소요되고(도 27,2710), 고정된 사이즈의 UL data에 대한 단말의 프로세싱 시간은 약 3ms가 소요(도 28,2810)된다고 가정하자.
즉, 도 28에 도시된 바와 같이, SR을 전송하는 LLR 단말은 SR을 전송한 시점부터 미리 전송할 UL data에 대해 미리 정의된 정보에 따라 프로세싱을 시작함으로써, 도 27의 경우보다 simple UL grant를 기지국으로부터 더 빨리 수신하고, 상기 simple UL grant를 통해 초기 데이터를 빠르게 전송함으로써, 초기 데이터의 전체 전송 시간을 줄일 수 있게 된다.

도 29 내지 도 31은 본 명세서에서 제안하는 간단한 UL 그랜트 포맷 이용 시 재전송 지연 시간을 종래 방법과 비교하여 나타낸 도이다.
도 29 내지 도 31을 통해, simple UL grant를 이용하여 data를 재전송하는 경우와 simple UL grant를 이용하여 초기 data 전송 및 data 재전송을 수행하는 경우 종래 대비 얼마만큼의 data 전송 지연이 줄어드는지를 살펴볼 수 있다.
즉, 도 29 내지 도 31은 단말이 초기 UL data를 전송한 시점부터 3번의 UL data에 대한 재전송을 수행하기까지의 총 시간을 나타낸다.
도 29는 종래 방법을 이용한 UL data 전송 방법을 나타내며, 도 30은 simple UL grant를 이용하여 UL data 재전송을 수행하는 방법을 나타내며, 도 31은 simple UL grant를 이용하여 초기 UL data 전송 및 UL data 재전송을 수행하는 방법을 나타낸다.
즉, 도 30은 UL data의 재전송 지연을 줄이는 방법이며, 도 31은 UL data의 초기 전송 및 재전송 지연을 모두 줄이는 방법을 나타낸다.
종래 방법을 통해 UL data를 전송하는 경우, 총 33ms의 시간 지연이 발생하는 것을 볼 수 있으며(도 29), Simple UL grant를 이용하여 재전송을 수행하는 경우 총 27ms의 시간 지연이 발생하는 것을 볼 수 있으며(도 30), Simple UL grant를 이용하여 초기 전송 및 재전송을 모두 수행하는 경우 총 23ms의 시간 지연(도 31)이 발생하는 것을 볼 수 있다.
즉, 본 명세서에서 새롭게 정의하는 Simple UL grant를 이용하여 UL data를 전송하는 경우, 최소 1 TTI (하나의 재전송에 대해서만 SF_offset #1이 허용되는 경우)에서 최대 10 TTI(또는 10ms, 10 SF)만큼의 재전송 지연을 줄일 수 있는 효과가 있는 것을 볼 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 32는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 32를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(3210)과 기지국(3210) 영역 내에 위치한 다수의 단말(3220)을 포함한다.
기지국(3210)은 프로세서(processor, 3211), 메모리(memory, 3212) 및 RF부(radio frequency unit, 3213)을 포함한다. 프로세서(3211)는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3211)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3212)는 프로세서(3211)와 연결되어, 프로세서(3211)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3213)는 프로세서(3211)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
단말(3220)은 프로세서(3221), 메모리(3222) 및 RF부(3223)을 포함한다. 프로세서(3221)는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3221)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3222)는 프로세서(3221)와 연결되어, 프로세서(3221)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3223)는 프로세서(3221)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(3212, 3222)는 프로세서(3211, 3221) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3211, 3221)와 연결될 수 있다.
또한, 기지국(3210) 및/또는 단말(3220)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 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 설명은 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 포함된다.
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 가능하다.

Claims (13)

  1. 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은,
    기지국으로부터 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 수신하는 단계;
    상기 수신된 UL grant에 기초하여 상기 기지국으로 상기 초기 데이터를 전송하는 단계;
    상기 기지국으로부터 상기 초기 데이터 전송에 대한 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 초기 데이터의 재전송을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 심플 UL 그랜트는 상기 기지국이 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 심플 UL 그랜트는 IR(Incremental Redundancy) 방식의 HARQ에서 리던던시(redundancy)의 버전(version)을 나타내는 RV(Redundancy Version) 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부정 응답(NACK)은 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)를 통해 수신되며,
    상기 심플 UL 그랜트는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 초기 데이터가 고정된 사이즈를 가지는 데이터인 경우, 상기 UL 그랜트는 상기 심플 UL 그랜트인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 초기 데이터가 일반 데이터인지 또는 고정된 사이즈를 가지는 데이터인지를 나타내는 제어 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어 정보는 스케쥴링 요청(Scheduling Request:SR)을 통해 상기 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터(UL data)를 전송하기 위한 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 방법은,
    단말로 상기 단말의 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 전송하는 단계;
    상기 단말로부터 상기 초기 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 초기 데이터의 디코딩에 실패한 경우, 상기 단말로 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 전송하는 단계; 및
    상기 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 단말로부터 상기 초기 데이터에 대한 재전송 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 심플 UL 그랜트는 상기 단말로 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 상기 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 상기 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 심플 UL 그랜트는 IR(Incremental Redundancy) 방식의 HARQ에서 리던던시(redundancy)의 버전(version)을 나타내는 RV(Redundancy Version) 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 부정 응답(NACK)은 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)를 통해 전송되며,
    상기 심플 UL 그랜트는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 초기 데이터가 고정된 사이즈를 가지는 데이터인 경우, 상기 UL 그랜트는 상기 심플 UL 그랜트인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 초기 데이터가 일반 데이터인지 또는 고정된 사이즈를 가지는 데이터인지를 나타내는 제어 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어 정보는 스케쥴링 요청(Scheduling Request:SR)을 통해 상기 단말로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 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 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    기지국으로부터 초기 데이터(initial data) 전송을 위한 UL 그랜트(grant)를 수신하고;
    상기 수신된 UL grant에 기초하여 상기 기지국으로 상기 초기 데이터를 전송하고;
    상기 기지국으로부터 상기 초기 데이터 전송에 대한 부정 응답(NACK) 및 상기 초기 데이터의 재전송과 관련된 자원 정보를 포함하는 심플 UL 그랜트(simple UL grant)를 수신하고; 및
    상기 수신된 심플 UL 그랜트에 기초하여 상기 초기 데이터의 재전송을 수행하도록 제어하되,
    상기 심플 UL 그랜트는 상기 기지국이 상기 심플 UL 그랜트를 전송하는 서브프래임(subframe:SF)으로부터의 서브프래임 오프셋(SF offset)을 나타내는 서브프래임 오프셋(SF_offset) 필드, 재전송 데이터에 해당하는 HARQ 프로세스 ID를 나타내는 HARQ Process ID(HARQ PID) 필드 또는 재전송 데이터의 자원 할당 시작 자원의 인덱스(index)를 나타내는 RBSTART 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
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