목 차 www.kipo.go.kr
목 차 LTE 표준기술검색길라잡이 제 / 목 / 차 / 례 1. 서론 1 2. 3GPP 표준화절차 5 2.1. 3GPP 개요 7 2.2. 3GPP의조직및구성 8 2.3. 3GPP 회의 1 2.4. 표준화진행과정 12 2.5. 3GPP 규격문서생성및변경 16 3. LTE 개요 25 3.1. LTE 진화과정 27 3.2. LTE의요구사항 28 3.3. LTE의주요기술 32 4. LTE의물리계층주요기술 5 3 4.1. 프레임구조 37 4.2. 동기화및셀탐색 41 4.3. 다운링크 RS 46 4.4. 업링크 RS 50 4.5. 물리방송채널(Physical Broadcast Channel, PBCH) 0 6 4.6. 물리다운링크공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH) 2 6 4.7. 물리멀티캐스트채널(Physical Multicast Channel, PMCH) 4 6 4.8. Random Access 65 4.9. PRACH(Physical Random Access Channel) 0 7 4.10. 제어채널 72 4.11. LTE의다중안테나기술 93 4.12. 자원할당 9 4.13. Interference Coordination 103 5. LTE 표준문서의활용 105 5.1. 3GPP ftp 서버의구성및활용 107 5.2. 개인 DB 구축과정 120 5.3. LTE 표준문서검색방법 123 5.4. 검색사례 138 6. 결론 149 참고문헌 152 www.kipo.go.kr i
목 차 LTE 표준기술검색길라잡이 표 / 차 / 례 [ 표 1] 워크아이템의상태 13 [ 표 2] 버전숫자의의미 16 [ 표 3] 3GPP 규격버전의의미 17 [ 표 4] 범위에따른표준규격의구분 18 [ 표 5] 버전번호와해당릴리즈 18 [ 표 6] CR의카테고리 20 [ 표 7] LTE의주요성능요구사항 82 [ 표 8] 시스템대역폭이 40-60 RB인경우 SRS 대역폭형태 9 5 [ 표 9] PDSCH의전송모드 26 [ 표 10] 랜덤액세스프리앰블포맷 71 [ 표 11] PRACH 프리앰블포맷에대한프레임형태및셀반경 17 [ 표 12] CFI 코드워드 37 [ 표 13] PDCCH 포맷 47 [ 표 14] DCI 포맷 75 [ 표 15] PUCCH 영역의개수 7 [ 표 16] PUCCH의업링크제어정보포맷 97 [ 표 17] 시간영역에서직교스프레딩코드 84 [ 표 18] PUCCH 포맷 1/1a/1b 데이터와 RS에대한직교스프레딩코드의 SF 5 8 [ 표 19] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =1) 87 [ 표 20] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =2) 88 [ 표 21] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =3) 88 [ 표 22] 동일한 PUCCH RB에서 ACK/NACK와 CQI의다중화 9 8 [ 표 23] 코드워드의 layer 매핑 69 [ 표 24] 자원할당타입 0의 RBG 크기 9 [ 표 25] TSG 별해당디렉토리 109 [ 표 26] 회의디렉토리의각하위디렉토리의의미 109 [ 표 27] CR 상태값의의미 10 [ 표 28] TSG 워킹그룹별문서명 1 [ 표 29] LTE 규격문서의상위분류 12 [ 표 30] LTE 규격문서의세부분류 13 ii www.kipo.go.kr
목 차 LTE 표준기술검색길라잡이 그 / 림 / 차 / 례 [ 그림 1] 3GPP의조직 9 [ 그림 2] 3GPP 워크플랜작성예 14 [ 그림 3] CR 문서의양식 21 [ 그림 4] 3GPP 무선통신의진화과정 27 [ 그림 5] LTE FDD 방식무선프레임구조 73 [ 그림 6] LTE의시간- 주파수자원구조(normal CP 인경우) 8 3 [ 그림 7] LTE TDD 방식무선프레임구조 93 [ 그림 8] LTE TDD방식무선프레임의형태 04 [ 그림 9] 셀서치과정 42 [ 그림 10] FDD에서 PSS와 SSS 프레임구조 2 4 [ 그림 11] TDD에서 PSS와 SSS 프레임구조 3 4 [ 그림 12] FDD 셀에서주파수-시간영역에서 PSS와 SSS 프레임구조 4 4 [ 그림 13] SSS 시퀀스매핑 54 [ 그림 14] cell-specific RS 배치 6 4 [ 그림 15] 안테나개수가 2개인경우 cell-specific RS 배치 7 4 [ 그림 16] 안테나개수가 4개인경우 cell-specific RS 배치 7 4 [ 그림 17] UE-specific RS 9 4 [ 그림 18] MBSFN RS 9 4 [ 그림 19] 시퀀스그룹플래닝 51 [ 그림 20] PUSCH DM RS의업링크서브프레임구조 5 5 [ 그림 21] PUCCH DM RS의업링크서브프레임구조 55 [ 그림 22] SRS 심볼을포함한업링크서브프레임구조 65 [ 그림 23] RPF가 2인 SRS 심볼구조 7 5 [ 그림 24] PBCH 구조 06 [ 그림 25] contention-based 랜덤액세스절차 6 6 [ 그림 26] RAR 윈도우의타이밍 76 [ 그림 27] 메시지3 전송타이밍 68 [ 그림 28] Contention-free 랜덤액세스절차 9 6 [ 그림 29] PUSCH, PUCCH와 PRACH 다중화 0 7 [ 그림 30] 포맷 0/2에서의 PRACH CP와 GT 0 7 [ 그림 31] 다운링크제어채널의시간-주파수영역 27 [ 그림 32] REG에의 PCFICH 매핑 37 [ 그림 33] PHICH 신호 67 [[ 그림 34] PHICH 직교코드를 OFDM 심볼에매핑하는예 6 7 www.kipo.go.kr iii
목 차 [ 그림 35] PUCCH 영역의개수가짝수인경우와홀수인경우의구조 87 [ 그림 36] PUCCH RB에 PUCCH 포맷의물리매핑 08 [ 그림 37] 포맷 2/2a/2b에서의 CQI 채널구조 18 [ 그림 38] HARQ ACK/NACK 에대한성상도 2 8 [ 그림 39] ACK/NACK 구조 58 [ 그림 40] shortened PUCCH ACK/NACK 구조 6 8 [ 그림 41] PUCCH 포맷 1/1a/1b에서의 ACK/NACK와 SR의성상도 1 9 [ 그림 42] 제어시그널링과 UL-SCH 데이터의다중화 2 9 [ 그림 43] 비트맵타입 0에의해지정된 PRB 10 [ 그림 44] 비트맵타입 1에의해지정된 PRB 10 [ 그림 45] 3GPP ftp 서버의루트디렉토리 107 [ 그림 46] 3GPP ftp 서버의디렉토리구조 108 [ 그림 47] 인터페이스와해당표준문서 14 [ 그림 48] TS 36.201 문서이력화면 15 [ 그림 49] 표준문서의표준변경이력화면 15 [ 그림 50] 기고문예시 17 [ 그림 51] 63차회의의회의록내용 18 [ 그림 52] 3GPP ftp 서버접속화면 121 [ 그림 53] 3GPP 웹사이트의단순검색화면 123 [ 그림 54] 3GPP 웹사이트의단순검색결과 124 [ 그림 55] 3GPP 검색초기화면 125 [ 그림 56] Advanced 검색초기화면 126 [ 그림 57] Menu Assisted 검색초기화면 127 [ 그림 58] Natural language 검색초기화면 128 [ 그림 59] 기고문검색결과 129 [ 그림 60] 이동식데스크바에서의검색어추가에따라검색결과 130 [ 그림 61] 기고문요약파일 131 [ 그림 62] 엑셀의찾기메뉴를이용한기고문검색 132 [ 그림 63] 엑셀의필터링기능을이용한기고문검색 13 [ 그림 64] 2010년제출된기고문리스트 134 [ 그림 65] 선언특허검색화면 135 [ 그림 66] 기고문검색결과 139 [ 그림 67] R1-062702 04 1 [ 그림 68] R1-063476 14 1 [ 그림 69] PUCCH의자원할당에관한표준문서 14 [ 그림 70] 3GPP 웹사이트에서검색조건입력 145 [ 그림 71] Advanced search 에의한검색결과 6 4 1 [ 그림 72] R1-073093 74 1 [ 그림 73] R1-072755 84 1 iv www.kipo.go.kr
1. 서 론 LTE 표준기술검색길라잡이 1. 서 론 www.kipo.go.kr 1
1. 서 론 1 서 론 지난수년간우리나라는아날로그방식에의하여통신서비스를시작한후, 2 세대, 3 세대이동통신서비스를구현하면서, 이동통신기술에있어서눈부신발전을이루었다. 이동통신서비스의영역이과거에음성중심에서데이터중심으로이동하면서, 와이브로, LTE, UMB 등새로운통신규격들이계속나타나고있으며, 이와관련된특허출원도 지속적으로증가하고있다. 최근출원되는이동통신관련특허의특징은 3세대및 4세대이동통신표준규격에 관련된출원이라는점이다. 특히, PCT 출원의경우에는 LTE 등차세대이동통신표준 규격에관련된특허가급증하고있는데, 이는우리나라기업들이과거외국의기술을 모방하여제조되는단계를벗어나, 직접국제표준화회의에적극적으로참여하고 관련된특허출원도활발히하고있는점에기인한다. 이동통신분야는기술이어렵기때문에명세서를이해하기도힘들지만, 새로운표준이 나타날때마다심사관이지속적으로표준동향을파악해야하는애로점이있었다. 특히, 표준화업무를수행한경험이없어서표준문서에익숙하지않는심사관들이 이통통신표준특허를심사하는것은쉽지가않은것이현실이다. 표준문서의경우에는 기술적인의미가잘나타나있지않고단지규격만이나열되어있기때문에, 직접표준화 업무를수행하지않은심사관이쉽게접근하거나이해하기어려운측면이있다. 표준 규격에대하여각기술요소간의연관관계를명확히이해하지못하는경우, 명세서로 부터정확한기술적특징을이해하기어렵고, 특정표준기술을인지하더라도그에따른 표준문서를찾기가어렵다. 또한, 표준문서에서의용어와특허에서의용어가서로 상이한경우도있기때문에, 명세서에서도출된검색어만으로는표준문서를검색하기는 어려운실정이다. 본가이드는이와같은심사관의어려움을조금이나마해소하기위한취지로작성 되었으며, 구체적인구성은다음과같다. www.kipo.go.kr 3
1. 서 론 먼저, 3GPP 에서표준화과정에서의일반적인내용을기재하였으며, 3GPP의조직 구성, 표준화절차, 문서의종류등을다루었다. LTE는 3GPP 에서계속진행되는다양한 3 세대이동통신표준프로젝트에해당한다. 따라서, LTE 에서진행되는표준화과정은 3GPP 의일반적인절차를따르고있기때문에, 3GPP 에서표준화과정의전반적인진행과정, 서버에서제공되는파일의이름, 표준 문서의제목이의미하는바를이해한다면, 심사관들이기고문의제목을통해서어느 기술분야에해당하는것인지알수있고, 특정기고문이이전의기고문과관련이있는지 판단하는데에도도움이될수있다. 다음으로는, LTE 의주요기술을나열하였다. 통상적으로, LTE 기술중에서 RAN1, RAN2에해당되는부분이특허로출원되는경우가많고그중에서도 RAN1이가장 중요하다. 따라서, RAN1 을중심으로주요요소기술들을요약하였다. LTE 관련특허의경우, LTE 시스템에서특정문제를해결하거나개선하기위한특허가 출원이되고있기때문에, LTE 시스템에대한전반적인이해가선행되지않으면, 기술 내용을파악하기어려운경우가많다. 비록, LTE 의규격문서가공개되어있기는하지만, 표준규격작업에참여하지않은제3 자가이해하기는쉽지않다. 본가이드에서는이와 같은애로점을해소하기위하여, LTE 의주요기술들을소개하였다. 본가이드에기재된 기본개념이나용어들을이해한다면, 특허명세서의내용파악이용이하고, 적절한 선행기술을효율적으로검색할수있을것이다. 마지막으로, 표준문서를효율적으로검색하는방법에대하여다루었다. 3GPP 웹사이트에서제공하는표준문서고급검색기능을이용하는방법, 3GPP ftp 서버에서 제공하는표준문서를개인 DB화한후구글데스크톱을이용하여표준문서를검색 하는방법, 엑셀 DB 화일을이용하여검색하는방법을살펴보고, 구체적인사례를통하여 표준문서를검색하는과정을살펴보았다. 4 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 LTE 표준기술검색길라잡이 2. 3GPP 표준화절차 2.1. 3GPP 개요 2.2. 3GPP의조직및구성 2.3. 3GPP 회의 2.4. 표준화진행과정 2.5. 3GPP 규격문서생성및변경 www.kipo.go.kr 5
2. 3GPP 표준화절차 2 3GPP 표준화절차 2.1. 3GPP 개요 3GPP 는 ARIB( 일본), CCSA( 중국), ETSI( 유럽), ATIS(US), TTA( 한국), TTC( 일본) 등 각나라의표준화단체로구성된 3세대파트너쉽프로젝트 를의미한다. 3GPP 는 1998 년 12월에각국표준화단체가 The 3rd Generation Partnership Project Agreement 에협약함으로써최초로발족되었다. 초기에 3GPP 에서업무영역은진화된 GSM 코어네트워크와무선접속기술(UTRA: Universal Terrestrial Radio Access) 을기초로 3G 이동통신시스템의기술규격 (Technical Specification) 과기술보고서 (Technical Report) 를준비하거나승인하고이를유지하는 것이었다. 그후, 3GPP 의업무영역이확대되어, GSM(Global System for Mobile communication) 기반의무선접속기술 (GPRS: General Packet Radio Service, EDGE: Enhanced Data rates for GSM Evolution) 을비롯한 GSM 기술규격과기술보고서를유지및발전시키는것까지포함하게되었다. www.kipo.go.kr 7
2. 3GPP 표준화절차 2.2. 3GPP 의조직및구성 3GPP 의참여자는파트너, 개별회원, 참관인, 게스트로구분된다. 3GPP 의파트너는조직파트너(Organization Partner) 와시장대표파트너(Market Representation Partner) 로구분된다. 조직파트너는지리적위치에관계없이모든표준화 단체에게개방되어있다. 조직파트너는표준을정의하고확정할수있으며, 파트너쉽프로젝트협약에서명 한다. 표준은시장의요구사항을고려해야하는데, 이를위하여시장대표파트너 (Market Representation Partner) 를별도로두고있다. 시장대표파트너는조직파트너에의해 3GPP 에참여하도록요청되며, 시장요구 사항의관점에서조언을할수있으나, 조직파트너가갖는표준의확정권한이나 파트너쉽프로젝트협약에서명하는권한을갖고있지않다. 조직파트너는시장대표파트너가 3GPP 에참여하도록초청할수있다. 시장대표파트너쉽은지리적위치에관계없이모든단체에게개방되어있으며, 각단체는기존파트너에게직접서신을보내어, 시장대표파트너가될수있다. 3GPP 의개별회원이되려면, 조직파트너의회원자격이있어야한다. 개별회원은 3GPP 기술규격작업에참여할수있다. 향후에파트너가될자격을가지고있는단체는조직파트너에의하여참관인으로 승인될수있다. 참관인은조직파트너나 PCG 회의에한명의대표자를보낼수있고, TSG 회의에 여러명의대표자를보낼수있다. 참관인의대표자는문서를받거나배포할수는 있으나, 규격, 보고서, Work Item 기술, 워크플랜에변경을하거나 TSG 관리하의 문서를제출하는것은허용되지않는다. 게스트는조직파트너에의하여일정기간동안개별회원이될자격이있다고승인 될수있다. 게스트는 TSG 와그범위안의그룹회의에대표자를둘수있다. 대표자들은문서를 받을수는있으나, 결정을하거나토의에참여할수없고, 문서를배포하지못한다. 8 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 [ 그림 2] 3GPP의조직 3GPP 는 PCG(Project Co-ordination Group) 와 TSG(Technical Specification Groups) 로 구성된다. TSG 는필요시워킹그룹을만든다. TSG 에는 TSG GERAN, TSG RAN, TSG SA, TSG CT 로구성되어있다. 3GPP 초기에는 TSG RAN, TSG SA, TSG CT 만이있었으나, 3GPP 의업무영역이확대되면서, TSG GERAN 이추가되었다. 조직파트너는필요시에전체 3GPP 회원이참여하는회의를소집할수있으며, 3GPP 범위의승인및유지, 파트너쉽프로젝트기재사항의유지, TSG 그룹의생성과 중단에대한결정, TSG 에의해요청된범위와기간의허가, 조직파트너의자금 요청에대한허가, 조직파트너에의해제공되는인력과자금을 PCG에할당하는 직무를수행한다. 조직파트너와시장대표파트너는파트너쉽프로젝트합의의유지, 3GPP 파트너쉽적용의허가, 3GPP 해산과관련된직무를수행한다. www.kipo.go.kr 9
2. 3GPP 표준화절차 PCG는 PCG 의장과부의장의임명, 조직파트너에의해제공된인력과재정을 TSG 에할당, 3GPP 지원팀의관리, 파트너쉽프로젝트의워킹절차의변경의제안및 승인, 전체작업과정에서전체스케줄결정, 합의된 3GPP 범위및목적에의하여 제안된 Work Item 에시작과중단의최종채택, TSG 의장과부의장의임명및해임, 조직파트너에의해수신된 3GPP 관련 IPR 선언등록의유지의직무를수행하며, 필요시전체 3GPP 회의를소집할것을결정한다. 조직파트너는의장, 부의장을제외하고, 최대 5명의대표자가 PCG에참여할수 있고, 각시장대표파트너당최대 3 명의대표자, TSG 의의장, 부의장, 최대 3명의 ITU 대표자, 각참관인별로한명의대표자가 PCG 에참여할권리를갖는다. PCG 회의는매년적어도두번개최되고, 예정일전적어도 30 일이전에소집통지, 협의사항초안, 관련문서가배포된다. TSG는시장대표파트너에의해제안된시장요구사항을고려하여 3GPP 규격과기술보고서를준비, 승인, 유지한다. 기술 TSG는투표에따라선출된 TSG 의장과부의장의임명을 PCG 에제안, TSG 워킹 그룹생성, 새로운워킹그룹의위원장임명, TSG 내의자원할당, 업무를파트너에게 할당하는업무를수행한다. 기술업무들의조정을용이하도록하기위하여, TSG 회의는일반적으로 PCG 회의와 동일한시기에동일한장소에서개최된다. 따라서, TSG 회의역시 1년에두번개최되는 것이일반적이다. 조직파트너의대표자, 시장대표파트너의대표자, 개별회원의대표자, 참관인의 대표자, 게스트의대표자는 TSG 에참여할수있는권리를갖는다. 워킹그룹은서브워킹그룹 (SWG) 을구성할수있고, 서브워킹그룹의장을임명 한다. 기술규격과기술보고서는 에게배포된다. TSG 에의해작성되고, 승인된후에는참여하는조직파트너 기술규격과기술보고서가확정되면, 관련된 TSG 에의하여변경제어(change control) 상태가되며, TSG 에의해허용되는변경요구사항 (change request) 에의해수정이가능 하다. 10 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 2.3. 3GPP 회의 TSG와 WG 회의는정규회의(ordinary meetings) 와특별회의(ad hoc meetings) 로 구분된다. 정규회의는 TSG나 WG 의통상적인업무가수행되는회의이며, 그룹의의장에의해 주재가되며, 회의개시일로부터적어도 6 개월전에공지가된다. TSG와 WG 회의는번호순서대로진행되고, 두개의정규회의사이에새로정규 회의가추가되어야한다면, 새로추가된회의는숫자뒤에 bis 를추가하여구분한다. WG나 TSG의특별회의는특정주제를처리하기위하여 WG의결정혹은 WG가 속하거나관련된 TSG의결정에의하여소집되며회의전적어도 21일전에의장에 의해서공지된다. 특별회의는별도로 WG 에의하여위임이된사항이아니라면, 상위 그룹에의해결정된범위를변경하거나확장하지못한다. TSG와 WG 회의문서는 xminnzzzz 의형식의제목을갖으며, 각문자가의미하는 내용은다음과같다. x : 해당하는 TSG 를표시하며, R(Radio Access Network), N(Core Network), S(Service and System Aspects), T(Terminals), G(GSM/EDGE Radio Access Network), C(Core network and Terminals) 중하나의문자를기재한다. m : WG 을나타내며, 통상 1,2,3 중하나의숫자를갖는다. TSG 자체인경우에는 P 가기재된다. I : 통상하이픈 (-) 을기재하고, 문헌이제출되는회의의특성에따라서브그룹을 나타내는다른문자를기재하기도한다. nn : 두개의숫자로년도를나타낸다. zzzz : 문서의고유숫자이다. 따라서, 문서제목이 S1-060357 이라면, TSG SA의 SA WG1 에서 06년에제출된 357 번째문헌이라는것을의미한다. 문서의파일이름은문서제목과동일하며, zip 으로압축되어있다. 예를들어, 문서의제목은 S1-060357 이라면, 파일 S1-060357.zip 에저장되어있다. www.kipo.go.kr 11
2. 3GPP 표준화절차 2.4. 표준화진행과정 3GPP 워크프로그램은 TSG에의해정의된 Work Item 으로구성된다. 초기스터디를통하여기술보고서 (TR) 가작성되는데, 기술보고서는추가되는기능에 대한타당성조사를수행하고, 조사결과가긍정적이라면, 기존시스템에추가되는 새로운혹은진화된기능에대한 Work Item(Feature-type Work Items) 이생성된다. 타당성조사에서는기술적인내용뿐만아니라상업성이있는지도검토하게되고, 그분석에따라기존시스템에추가될수있는새로운 정의된 Feature 를정의하게된다. Feature 는기술적으로명확하게기재될필요는없고, 통상적으로서비스 측면의개념을나타낸다. 즉, 고객에게제공할수있거나, 제조사에게수익을증대시킬 수있는개선된서비스를구체화하게되며, TSG-SA WG1 에서이를다룬다. Feature 는과제의최상위목표라고볼수있고, 정확한기능을구체화하기위하여 더단순한요소나 Building Block Building Block 으로세분화된다. 은단일시스템요소에통상적으로포함된기술적인기능의일관성 있는집합을나타내며, Feature 를다시구분한것이다. Building Block 은기술적인용어로정의되며, 통상전체시스템의구조를이해하여 야만기술이가능하다. Building Block은 terminal 이나 call control 과같은단일물리 혹은논리구조나단일프로토콜로제한이되는것이일반적이며, 하나의 Building Block 은다른 Feature 에서다시사용될수있다. Building Block 을구현하기위해, 기능들은더작은 task 로세분화할필요가있는데, Building Block 을범위와스케줄에따라작업아이템으로구분한것이 Work task 이다. Work task 의결과물은새로운기술규격혹은기술보고서, 기존기술규격과기술 보고서에대한 CR(Change Request) 이다. Work task 는작업내용을가장하위레벨에서분류한것이고, 기간을산정할수 있다. Building Block 을구성하는모든 Work task 의스케줄이추정되면, 상호의존 관계를감안하여상위 Building Block 과상위 Feature 의전체스케줄을차례대로 추정할수있다. 스터디아이템이나 Feature 에대한작업은다수의 TSG 에포함된다수의워킹 12 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 그룹에의하여수행되나, Building Block 은하나의 TSG 에의해서수행되고, Work task 는단일워킹그룹에의해수행된다. Feature, Building Block, Work task 은 Work Item 을구성하는구체적인형태가되고, Work Item은 Study Item, Feature, Building Block, Work task을포함하는일반적인 용어이다. Work Item 은정확한범위의정의, 예상스케줄, 보고자, Work Item 구현에참여하는적어도네명의회원조직이필요하다. 을지원하고 Work Item 의이름은 Work Item 정의에기록되고, TSG 가새로운 Work Item 을승인 하면, 3GPP 워크프로그램에진입한다. 3GPP 워크프로그램은모든개별회원이이용가능하고, 새로운 Work Item 은 3GPP 워크프로그램으로진입하는달의다음달말까지 new 라고표시된다. 새로운 Work Item은이기간동안개별회원이나파트너로부터반대가있지않으면 PCG에의하여 채택된다. 기간이종료되면, 반대여부에상관없이 new 표시가제거된다. [ 표 1] 워크아이템의상태 상태설명워크플랜에표시 NOT TSG approved Work in Progress Frozen Stopped 초안 Work Item 으로 TSG 에의해서 승인이되지않은상태 TSG 에승인이되어관련된워킹 그룹에서작업중 TSG 에승인이되고, 작업이완료 되어확정됨. 동일한 Work Item 코드를이용하여반드시필요한 변경만이허용됨 Work Item 이완성되지않은상태 에서중단됨. 동일한 Work Item 코드를이용하여더이상의변경은 허용되지않음. 기존에허용된 변경은 CR에의하여제거되지 않은한규격에포함됨 Work Item 은워크플랜에포함되고, level of approval 은공란이되거나. WG 으로표시된다. Work Item 은워크플랜에포함되고, level of approval 은 TSG 로표시 된다. %complete 는100% 미만이어야 한다. Work Item 은워크플랜에포함되고, %complete 는 100% 이어야한다 워크플랜은 Work Item 이중단된 TSG 회의를기록한다. ( 이전의관례는워크 플랜에서 Work Item 을완전히삭제함 ) www.kipo.go.kr 13
2. 3GPP 표준화절차 Work Item 이일정기간( 통상적으로 6 월) 동안더이상진전이없다면자동적으로 종료되고, 그 Work Item 은워크프로그램에 stopped 라고표시되며, 표시되는기간은 Work Item 이처음표시된달의다음달말까지이다. 이기간동안개별회원의반대가 없다면, Work Item은 PCG 에의하여종료된다. 규격의변경은오류를수정하거나규격에서일치하지않은부분을변경하는경우와 시스템을개선하는변경을하는경우( 예를들어, 새로운서비스나 feature 를추가하거나, 기능을개선하거나비용을절감하는경우) 로구분된다. 오류를수정하는경우에는 직접적인 CR에의해수행되고 Work Item 에서다루지않으나, 개선을하는경우에는 TSG의승인을거쳐서 Work Item 에서다루어진다. 표준을개선할필요가있을때, 대표자는 Work Item 기술서를 TSG 혹은 TSG WG에 제출한다. 예외적으로, Work Item 기술서를제출하지않고 CR를 TSG 서브그룹혹은 TSG 에제출하는경우에는가상의 Work Item 으로간주하며, Technical Enhancement 라고한다. [ 그림 3] 3GPP 워크플랜작성예 14 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 새로운서비스, 특징, 기능을제안하고자할때에는 TSG SA 에서주로담당하고, 필요한경우에는관련된 Work Item에대해서다른 TSG 에서담당한다. 성능을개선 하고자하는경우에는해당 TSG WG 에서담당한다. Work Item은통상새로운규격을 생성하거나, 기존규격에대한 Change Request 가생성된것을의미한다. Work Item의상태는 3GPP 워크플랜에기록이되며, 구체적인내용은표1 과같다. Work Item 별로세부진행상황과완료예정일등에대한정보는 3GPP ftp 서버의 WORK_PLAN 디렉토리 (http://www.3gpp.org/ftp/information/work_plan/ ) 에저장된파일을통해서알수있다. www.kipo.go.kr 15
2. 3GPP 표준화절차 2.5. 3GPP 규격문서생성및변경 기술규격은 3GGP 에의해서생성된다. TSG 내부의계속되는작업에의해작성된문서는공식적인 TSG 승인후에도변경될 수있다. TSG 가문서의내용을변경한다면, 문서는배포일과버전을변경하여다시 공개된다. 문서의버전은 Version x.y.z 와같이표기되며, x,y,z 의의미는표2 와같다. [ 표 2] 버전숫자의의미 Field Use 설명 x major 0: draft 1: TSG 에정보를제공하기위하여제출된문서 ( 규격의완성도는 60% 정도임 ) 2: TSG 에승인을받기위하여제출된문서 ( 규격의완성도는 80% 정도임 3 이상: change control 중에있는승인된문서 y technical 기술적개선, 수정등모든변경에대하여숫자가증가한다. Change Conrtol 에서 TSG가하나혹은그이상의 CR 를허가하는경우숫자가증가하고, major 필드가증가할때마다 0 으로리셋된다. z editorial 교정에의하여규격이변경될때증가하고, technical 0 으로리셋된다. 필드가증가할때마다 규격의 major 필드(x) 값이 0, 1, 2 라는것은그규격이초안이거나철회된것이고, TSG 내부적으로정해진다. 만일, 규격의 major 필드(x) 값이 2 이상이라면, TSG WG Change Control, TSG Change Control, closed, withdrawn 상태라는것을의미한다. 기술규격은 3GPP TS aa.bbb 와같이표기되고, 기술보고서는 3GPP TR aa.bbb 와 같이표기된다. UMTS Release 1999 이후의규격은 aa가 21 이상의값을가지고, 36은 EUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 에사용되며, LTE에 해당된다. 16 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 [ 표 3] 3GPP 규격버전의의미 0.x.y 1.0.0 1.x.y (x>0 또는 y>0) 2.0.0 2.x.y (x>0 또는 y>0) x.y.z (x 3) 초안( 혹은철회) TSG 내부 규격에대하여 TSG에정보가제공되지않은상태임 규격의 major 버전은 TSG change control 상태가아님 초안( 혹은철회) TSG 내부 규격 1.0.0은 TSG에제출됨 정보를제공하거나, 정보제공하여승인된상태 규격의 major 버전은 TSG change control 상태가아님 초안( 혹은철회) 초기버전 1.0.0은 TSG에정보제공을위하여제출됨 규격의 major 버전은 TSG change control 상태가아님 초안또는철회 TSG 내부 초기버전 1.0.0은 TSG에정보제공을위하여제출됨 버전 2.0.0은 TSG에승인을위하여제공됨 규격이아직승인되지않음 규격의 major 버전은 TSG change control 상태가아님 초안 TSG 내부 초기버전 1.0.0은 TSG에정보제공을위하여제출됨 초기버전 2.0.0은 TSG에승인을위하여제공되었으나아직승인되지 않음 규격의 major 버전은 TSG change control 상태가아님 TSG Change Control 혹은 closed 상태 TSG 내부혹은공개되도록승인됨 초기버전 1.0.0은 TSG에정보제공을위하여제출됨 규격의초기 major 버전이존재한다면, TSG change control, closed, withdrawn 상태임 다수의규격을모아서 이동통신시스템은특정 Release 로그룹화한다. Release 를구성하는모든규격의집합에의하여구현되며, 그룹내의표준화과정에서새로운기능을추가하여, 이전 Release 와구별된다. Release 는버전형식에서첫번째필드값에의해구별된다. www.kipo.go.kr 17
2. 3GPP 표준화절차 [ 표 4] 범위에따른표준규격의구분 Field Use 설명 aa.bb Release 4 이전 GSM 시스템에적용되는규격 3GPP 에서관리하기는하나, Release 1999 되지않음 이후에진행이 aa.0bb aa.1bb 2G와 3G에적용되는규격 GSM 규격이기술적으로변경된규격혹은새로운규격 aa의범위가 21~39 인경우: 해당 GSM 규격은 [aa-20].[bb] 로표시된다. 예) 3GPP TS 28.032 는 GSM 08.32 를대체한다. aa의범위가 41~59 인경우: GSM aa.bb 에해당한다. aa의범위가 21~39 인경우: 해당 GSM 규격은 [aa-20].[bbb-100] 으로표시된다. 예) 3GPP TS 28.133 는 GSM 08.33 에기초한다. aa의범위가 41~59 인경우: Release 4 이후의새로운 GSM 규격 aa.2bb ~ aa.7bb 새로운규격일반적으로 Release 4 이전의 GSM 규격과관련없음 aa.8bb aa.9bb 공개되지않을예정인기술보고서공개할예정인기술보고서 파트너조직에의하여공개되지않을예정인문서 [ 표 5] 버전번호와해당릴리즈 Change Control 하의규격 규격번호형식과버젼 GSM Phase 1 aa.bb v3.y.z GSM Phase 2 aa.bb v4.y.z GSM Phase 2+ Release 1996 aa.bb v5.y.z GSM Phase 2+ Release 1997 aa.bb v6.y.z GSM Phase 2+ Release 1998 aa.bb v7.y.z GSM Phase 2+ Release 1999 (pure GERAN-based system) pure UTRAN-based system and common UTRAN- & GERAN-based systems Release 1999 aa.bb aa.bbb v8.y.z v3.y.z GERAN- & UTRAN-based systems Release 4 aa.bbb v4.y.z GERAN- & UTRAN-based systems Release 5 aa.bbb v5.y.z GERAN- & UTRAN-based systems Release 6 aa.bbb v6.y.z GERAN- & UTRAN-based systems Release 7 aa.bbb v7.y.z 18 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 그룹에서새로운규격이생성되면, 보고자가임명된다. 보고자는 vesrion 0.0.0 형식의초안과다음의수정된버전(version 0.1.0, 0.1.1, 0.1.2, 0.2.0 등) 을작성한다. version 0.1.0, 0.2.0, 0.3.0 와같이 technical 버젼필드가증가하면서작성된새로운 초안은책임이있는그룹에제출되고, version 0.i.1, 0.i.2 는초안을작성한그룹의내부 문서이다. 규격이충분히완성되면, 지원팀은 version 1.0.0으로전환하여 TSG 에제출된다. 이때, version 1.0.0 은이전 version 0.y.z 와는기술적으로차이가나지않는다. 규격이 TSG 에승인되는수준까지완성되도록, version 1.y.z와같은추가적인초안이작성 된다. TSG 가공식적으로규격을승인하면, TSG 에직접속하는경우가아니라면, TSG 서브그룹의책임하에있게된다. 책임있는그룹이 Change Control 을할수있을정도로초안이완성되었다고판단 하면, 가장최근의 version 1.y.z는 version 2.0.0으로변경되어 TSG에승인을위하여 제출된다. 이때, vesrion 2.0.0은 version 1.y.z 와기술적으로동일하다. TSG 가초안을승인하지않으면, 추가로초안 version 2.y.z 가책임있는그룹에의해서 작성되고, TSG 가초안을승인하면, 승인된 version 은 version x.0.0 으로변환되며, x 값은시스템별로 Release 의해당되는값을갖는다. 규격은 TSG Change Control 상태에진입하고, Change Request에의하여변경이 되고, TSG 에의해승인된다. CR 이승인되면, 중간숫자는증가하고가장오른쪽숫자는 0 으로리셋된다. 예를들어, 7.2.0에서 7.3.0 으로변경된다. 규격이 TSG 에의해승인되어 vesion x.0.0 (x 3) 이작성되면, change control 이고려 되며, 기술적인측면에서규격의변경은 change request 에의해가능하다. CR 은개인에의해제안이되며, 책임있는워킹그룹이수행한다. WG이변경에동의 하면, WG 간사는 CR에유일한참조번호를할당하고지원팀이관리하는 CR 데이터 베이스에세부내용을입력한다. CR이 TSG 에의해거절되더라도, 동일한 CR 번호는다시사용할수없고, TSG 간사는 TSG 의 WG에의해승인된모든 CR을합쳐서 TSG 의승인을받는다. TSG 의승인후에, 지원팀은처음규격에 TSG에의해승인된 CR 의변경을통합하여편집하고, 규격의 새로운버전은 3GPP 파일서버에서이용이가능하다. www.kipo.go.kr 19
2. 3GPP 표준화절차 CR 양식의첫장에는버전과함께목표규격, CR 의소스, 제안된변경이허용되지 않은이유, 제안된변경사항의카테고리등이표시된다. frozen 되지않은규격의 major 버전의 CR은표6 과같이구분된다. [ 표 6] CR의카테고리 카테고리의미설명 A 이전 release 의수정 카테고리 F CR이이전 Release 에서승인되는경우에만사용이된다. 이전 Release 란동일한 3GPP 규격의이전 major version 혹은대응되는 GSM 규격의 major version 을의미한다. B feature 의추가혹은삭제 새로운 feature 가 release 에추가된다. 통상 Work Item에대응된다. alignment CR 인경우를제외하고는, frozen release 에는사용되지않는다. C feature 의기능변경 기능변경은확인된 Work Item 에대응된다. alignment CR 인경우를제외하고는, frozen release 에는사용되지않는다. D 편집 구현에영향을미치지않는다. frozen release 에는허용되지않는다. E ( 사용되지않음) F 수정 1: 규격의오류수정 2: 규격의모호한부분을수정 3: (void) 4: 이전에허가된 CR에서오류를수정 5: 새로운기능을추가하지않고, 규격사이의일치하지 않는부분을수정 frozen major 버전의규격에대한 CR 은단순히수정하거나 ( 카테고리 A, 카테고리 F), Alignment CR에의하여규격을추가하거나제거함으로써 release의합의된기능에 일치시키는것이다( 카테고리 B, 카테고리 C). CR은 CR 양식에서변경의내용을표시하고, 규격에서변경에의하여영향을받는 부분은별도로첨부하게되는데, 제안된변경은 revision mode 에의하여표시된다. 20 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 [ 그림 4] CR 문서의양식 TSG 는각각의 CR에대하여판단한결과를 Approved, Postponed, Rejected 중하나로 표시한다. Approved 는규격에포함이되는것을의미하고, Postponed 는원칙적으로허가가 되지만, TSG 워킹그룹에의해수정되어서다시제출될것을요구하고, Rejected 는 허용이되지않으며, 책임있는그룹이더논의할것을요구한다. TSG 회의가종료되면, 지원팀은회의에서제출된 CR의세부결과를포함하는 리스트를발행하는데, 리스트는회의보고서에부록으로첨부된다. 규격에승인된 CR 이하나라도있을시에는규격의새로운버전이생성된다. 규격에서단순히편집상의오류가있는경우, editorial 필드가증가하며, 규격의 change history 에서명확히설명된다. www.kipo.go.kr 21
2. 3GPP 표준화절차 TSG 가규격이충분히확정된것으로결정되면 frozen 으로간주된다. 이경우 반드시필요한오류의수정만이가능하다. ( 새로운 major 버전이새 feature 를포함할 수도있다.) TSG 가규격이더이상계속되지않는다고결정하면, 규격은 closing 되고, 더이상의 CR 는고려되지않는다. ( 동시에, 더높은 major 버전이개발될수있다.) 특정규격이다른규격과모순되는등의이유로혼란을준다면, 사용하지않는 규격은철회하여야하며, 규격은 withdrawing 된다. 규격은 release 별로동시에다수의버전으로존재할수있다. 원칙적으로, 규격의 release 는해당 major 버전필드를갖는모든규격을포함한다. 따라서, 규격이완성 되기위해서는이전 release 버전과내용이동일하다할지라도, 새로규격이작성될 필요가있다. 새로운규격은 TSG가최종적으로 release가완성이되었다고선언한 후에생성된다. 새로운 release 의 feature 요구사항을만족시키기위하여기술적변경이필요한경우 에는새로운 release 에해당하는규격의새로운버전은 CR 에의하여생성된다. 다음 release 로진행되면서규격이제외되기도한다. 이경우책임있는그룹은다른 규격이제외된규격을참조하지않도록검토하여야한다. 그룹이이전 release 에있는규격에오류를수정하는 CR 을생성하면, 규격의다음 release 에도동일한변경이필요한지확인하여야한다. CR이여러개의 release에 영향을주는해당규격각각에대하여 라고한다. CR 이생성되는데, 이를 mirror Change Requests GSM phase 2+ 규격은 1996 년부터 1999 년까지매년 release 로그룹핑되었다. 3세대 규격은 1999년최초로 release 로그룹핑되었고, 그이후의 release는반드시매년 생성되지는않았기때문에, release 4, release 5와같이버전의 major 필드에따라서 명명된다. 22 www.kipo.go.kr
2. 3GPP 표준화절차 규격은파일로관리되고, 파일의이름은 aabbb-xyz.eee 와같은형식을갖는다. aabbb 는규격번호에해당하고, xyz 는버전번호에해당하고, eee는워드파일의 doc 와같은확장자를의미한다. 저장공간을줄이기위하여, 소스파일은압축되어 있으므로, 파일확장자는 zip 이된다. 파트가다수개인규격은 aabbb-n-xyz.eee 와같은파일이름을갖게되고, n은파트 번호를의미한다. 규격이다수개의소스파일로구성되어있는경우에하나의문서는몇개의작은 파일로나누어지고, 각파일은괄호안에파일번호를나타내는문자를추가하여구별 하며, aabbb-xyz(m).eee 와같은형식을갖는다. m의값은 0~9, a~z 까지갖게되며, 알파벳 a,b,c 등은차례대로 10,11,12 등을의미한다. 규격의초안버전은 aabbbdxyz.eee 와같이하이픈대신 d 로대체하여구별된다. 예 ) 29341-420.zip : 규격 29.341 버전 4.2.0의압축파일 31811-m-6g2.doc: 31.811 파트 22 version 6.16.2 의소스파일 ( 숫자 10~35 까지는각각알파벳 a~z 로표시한다. 따라서, m은 22 를의미하고, g는 16 을의미한다.) 22354-480(1).doc, 22354-480(2).doc: 두개의파일이규격22.354 버전 4.8.0 을구성 하고, 22354-480.zip 으로압축된다. 34101-300(1).doc, 34101-300(2).zip: 소스텍스트파일과압축된 TTCN 파일이며, 34.101 version 3.0.0 을구성한다. www.kipo.go.kr 23
3. LTE 개요 LTE 표준기술검색길라잡이 3. LTE 개요 3.1. LTE 진화과정 3.2. LTE의요구사항 3.3. LTE의주요기술 www.kipo.go.kr 25
3. LTE 개요 3 LTE 개요 3.1. LTE 진화과정 3GPP 에서, 무선접속기술은세가지로구분된다. 2세대 GSM/GPRS/EDGE 는 TDMA/FDMA 에기반을두고있다. 3세대 UMTS 는 CDMA 을기반으로하고있으므로 WCDMA(Wideband CDMA) 라하기도한다. LTE는 OFDM(Orthhogonal Frequency- Division Multiplexing) 을기반으로하고있으며, 이동통신표준의가장진화된형태 이다. [ 그림 5] 3GPP 무선통신의진화과정 LTE 시스템은최초설계단계에서회선스위칭방식대신패킷스위칭방식으로구현 되었으므로, 무선인터페이스에서음성뿐만아니라다양한서비스를구현할수 있도록서비스의범위가확장될수있다. 또, 무선인터페이스뿐만아니라코어 네트워크까지도패킷스위칭방식이구현되어있다. www.kipo.go.kr 27
3. LTE 개요 3.2. LTE 의요구사항 LTE 요구사항은 2005 년에확정이되었으며, 구체적인내용은다음과같다. - 호설정시지연의최소화 - 유저데이터레이트증가 - 셀경계면에서의비트레이트증가 - 주파수효율을향상시켜서비트당비용감소 - 주파수를유연하게활용 - 네트워크구조단순화 - 상이한무선접속기술간에끊김없는이동성 - 단말의전력소모최소화 3.2.1. 시스템성능요구사항 LTE 의업링크, 다운링크에서요구되는성능은다음과같다. [ 표 7] LTE의주요성능요구사항 구분파라미터요구사항 다운링크 업링크 시스템 최대전송율 최대주파수효율 평균셀주파수효율 셀경계면의주파수효율 방송주파수효율 최대전송율 최대주파수효율 평균셀주파수효율 셀경계면의주파수효율 유저플레인레이턴시 연결셋업레이턴시 운용대역폭 VoIP 용량 > 100 Mbps > 5 bps/hz > 1.6-2.1 bps/hz/cell > 0.04-0.06 bps/hz/user > 1bps/Hz > 50 Mbps > 2.5 bps/hz > 0.66-1.0 bps/hz/cell > 0.02-0.03 bps/hz/user < 10 ms < 100 ms 1.4-20 MHz 60 session/mhz/cell 이상 다운링크에서는대역폭이 20MHz인 FDD에서 2 2 공간다중화를하고셀에서 10 명의사용자가있다고가정한것이고, 업링크에서는 20MHz FDD에서단일안테나로 전송하고셀에서 10 명의사용자가있다는것을가정한것이다. 28 www.kipo.go.kr
3. LTE 개요 3.2.2. 최대전송율과최대주파수효율 최대전송율은가장높은변조및코딩기술을사용하고, 안테나개수가최대일때, 단일사용자에게전체대역폭을할당한다는가정하에사용자당최대전송율로 정의된다. 최대주파수효율은최대전송율을사용된주파수대역으로나눈것이다. LTE 시스템에서다운링크와업링크의최대전송율은 20MHz 의대역에서 100MHz 와 50MHz 이고, 최대주파수효율은각각 5와 2.5 bps/hz 이다. 이때, 단말기는수신 안테나가 2 개이고, 송신안테나가 1 개인경우를가정한것이다. 통상적으로무선통신기술을비교할때, 최대데이터전송속도가통신시스템의 성능을판단하는주요한기준이된다. 단말이기지국근처에있을때는이웃셀로부터의 간섭량이작고 MIMO와같은기술을효율적으로사용할수있기때문에최대전송 속도를구현하는것이용이하다. 하지만, 단말이셀경계면에있거나, 이동하는경우에도 최대전송속도를구현하는것은쉽지않다. 일반적인이동통신시스템에서는주요파라미터가이상적인경우를가정하여시스템 성능을표시하는데, LTE 시스템에서는이와달리 LTE 시스템의주요파라미터가일반적인 조건에서시스템성능을표시하고있다. 3.2.3. 셀스루풋과주파수효율 셀단위의성능은네트워크운용자가요구하는셀의개수에영향을주고, 전체시스템 구축비용와밀접한관련이있다. 셀단위의요구사항으로평균셀스루풋(bps/cell), 주파수효율(bps/Hz/cell), 평균 사용자스루풋 (bps/user), 주파수효율(bps/Hz/user), 셀경계면의사용자스루풋 (bps/user) 및주파수효율(bps/Hz/user) 이정의된다. LTE에서는셀당사용자가 10명으로시스템부하가상대적으로높고각사용자가 계속해서데이터를전송하는경우를가정하여셀의주파수효율을정의한다. 기지국은 송수신안테나로각각 1 개인경우를가정한다. 2 개를사용하고, 단말은수신안테나가두개이고송신안테나는 www.kipo.go.kr 29
3. LTE 개요 3.2.4. VoIP 용량 VoIP 와같은실시간트래픽은지연에민감하므로, LTE 와같은패킷기반시스템에서는지연을일정범위이내로하는것이매우중요하다. 시스템용량요구사항은특정트래픽모델에서시스템요구에만족되는 VoIP 사용자의수로정의된다. 이때, VoIP 패킷중 2% 이상이 50ms 이내에단말기에 성공적으로도착하지않는경우시스템요구에만족되지못한것으로본다. VoIP 시스템용량은사용자의 95% 이상이시스템요구에만족된경우, 셀당사용자의수로정의될수있다. 3.2.5. 이동성과셀범위 LTE 시스템요구사항에서단말이 350km/h 의속도로이동하는경우에도서비스가 가능하여야하며, 주파수대역에따라서최대 500km/h 까지도지원되어야한다. 이동성을만족하기위하여셀간핸드오버에서단말이지연과패킷손실없이음성 통화가가능하여야한다. 이동성은통상적인셀반경이 5km 인경우까지지원되어야하며, 셀의범위가 100km 인 경우까지정상적인동작이가능하여야한다. 3.2.6. 방송모드성능 LTE 는모바일 TV 와같은고속멀티미디어방송/ 멀티캐스트서비스 (MBMS) 을지원할 수있는효율적인방송모드를지원하도록요구된다. 방송성능요구사항은전체영역에서시스템의커버리지가 98% 라는가정하에 실현가능한시스템스루풋(bps) 과주파수효율(bps/Hz) 에의하여정의된다. 시스템 커버리지가 98% 라는것은전체커버리지영역중 2% 영역에서는패킷에러율이 1% 이상이어서 outage 가됨을의미한다. 30 www.kipo.go.kr
3. LTE 개요 3.2.7. 유저플레인레이턴시 유저플레인레이턴시는데이터패킷이처음전송된시점에서물리계층 ACK이 수신된시점사이의평균시간으로정의된다. round-trip 레이턴시는 one-way 유저 플레인레이턴시에 2 를곱한값이다. LTE 시스템은 IP 계층 one-way 데이터패킷레이턴시가최적의조건에서 5ms 이하가되도록요구된다. 3.2.8. 제어플레인레이턴시 제어플레인레이턴시는상이한 LTE 상태사이에천이하는데요구되는시간으로 측정된다. LTE 에서는두개의주요상태, 즉 RRC_IDLE 과 RRC_CONNECTED 가있는데, idle에서 active 로변경하는데 100ms 이하가되도록요구된다. www.kipo.go.kr 31
3. LTE 개요 3.3. LTE 의주요기술 LTE 무선인터페이스에는멀티캐리어기술, 다중안테나기술, 패킷스위칭의 적용과같은세가지주요한기술이적용되어있다. 3.3.1. 멀티캐리어기술 LTE 에서는다운링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 가 적용되고, 업링크에서는 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access) 가 적용된다. OFDM 은신호전송대역폭을직교성을가진다수의협대역서브캐리어로구분한후 서브캐리어각각혹은서브캐리어그룹에독립적인데이터를실어서전송하는기술을 의미한다. OFDMA 은 OFDM 방식으로구분된협대역서브캐리어를다수의사용자에게 할당하는다중접속방식이다. OFDM은광대역전송신호를다수의협대역서브캐리어로구분함으로써 ISI(Inter Symbol Interference) 를줄일수있고주파수영역이퀄라이저를사용하여수신기가 간단한장점이있는반면, OFDM 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 가상대적 으로높기때문에선형성이좋은 RF 전력증폭기를사용하여야하므로, OFDM 송신기 설계에비용이많이드는문제점이있다. 그러나, 다운링크에서기지국을설계하는 경우시스템성능이주요한고려사항이고비용에대해서는크게고려하지않으므로, OFDM 방식을사용한다. 업링크에서 OFDM 방식을사용한다면, 모든단말에대하여선형성이좋은전력 증폭기를사용하여야하므로비용측면에서문제가된다. 따라서, 업링크에서는 PAPR 이 낮은 SC-FDMA 를사용함으로써단말기송신기구현에드는비용을줄일수있다. 3.3.2. 다중안테나기술 LTE 에서는다이버시티이득, 어레이이득, 공간다중화이득을얻을수있도록다양한 다중안테나기술을채택하고있다. 32 www.kipo.go.kr
3. LTE 개요 다이버시티이득은상관도가낮은다수의안테나로신호를수신하면서멀티패스 페이딩을감소시킬수있는것을말한다. 어레이이득은프리코딩이나빔포밍에의하여공간상의특정방향으로에너지를 집중해서신호를송수신하는것을말한다. 공간다중화이득은다수의안테나각각에대하여서로상이한데이터스트림을 전송하여동시에복수개의신호를전송하는것을말한다. 3.3.3. 패킷스위칭무선인터페이스 LTE 에서는프로토콜스택의모든계층에서패킷기반으로구현되어있다. 시스템 레이턴시를줄이기위하여패킷의길이는 1ms 로짧다. 이와함께주파수및공간 영역에서적응스케줄링, MIMO 적용, 변조및코딩방식의적응적제어와같은기술을 적용하고있다. www.kipo.go.kr 33
4. LTE 의물리계층주요기술 LTE 표준기술검색길라잡이 4. LTE의물리계층주요기술 4.1. 4.2. 프레임구조 동기화및셀탐색 4.3. 다운링크 RS 4.4. 업링크 RS 4.5. 물리방송채널(Physical Broadcast Channel, PBCH) 4.6. 물리다운링크공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH) 4.7. 물리멀티캐스트채널(Physical Multicast Channel, PMCH) 4.8. Random Access 4.9. PRACH(Physical Random Access Channel) 4.10. 제어채널 4.11. LTE 의다중안테나기술 4.12. 자원할당 4.13. Interference Coordination www.kipo.go.kr 35
4. LTE 의물리계층주요기술 4 LTE의물리계층주요기술 LTE 규격은 1계층에서 3 계층기술, 네트워크인터페이스, 무선접속망의전체요구 사항등을포함하고있다. 이중특허가주로출원되고있고, 특허와관련이많은부분은 물리계층기술이며, 특히 36.211, 36.213 에해당되는부분이중요하다. 따라서, 36.211 및 36.213 을중심으로주요기술요소들을살펴보기로한다. 4.1. 프레임구조 LTE의프레임구조는타입1과타입2 로구분된다. 타입1은 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식에서의구조이고, 타입2는 TDD(Time Division Duplexing) 방식에서의구조이다. FDD 방식이란, 무선프레임의업링크와다운링크주파수를달리하여전송하는방식을 말한다. TDD 방식이란, 무선프레임을시간축상에서업링크서브프레임과다운링크서브 프레임으로구분하여전송하는것을말한다. 타입1은 FDD 방식의구조이며, 시간-주파수자원은 10ms의무선프레임으로구분 된다. 10ms 의무선프레임은 10개의 1ms 길이의서브프레임으로구분되고, 서브프레임은 2개의 0.5ms 길이의슬롯으로구분된다. [ 그림 6] LTE FDD 방식무선프레임구조 하나의슬롯은시간축상에서 7개혹은 6 개의심볼로구성되는데, normal cyclic prefix 의경우에는 7 개의심볼을포함하고, extended cyclic prefix 의경우에는 6개의 심볼을포함한다. www.kipo.go.kr 37
4. LTE 의물리계층주요기술 OFDM 심볼의전송은심볼단위로이루어지나 OFDM 심볼이다중경로채널을통해 전송되는동안이전심볼에의한영향을받게된다. 이러한 OFDM 심볼간간섭을 방지하기위해각각의심볼의앞부분에채널의최대지연확산보다긴보호구간 (guard interval) 을삽입한다. OFDM 심볼주기는실제데이터가전송되는유효심볼구간과보호 구간의합이되며, 수신단에서는보호구간을제거한후유효심볼구간동안의데이터를 취하여복조를수행한다. 보호구간에는부반송파의지연에의해발생할수있는 직교성의파괴를방지하기위해유효심볼구간에서마지막구간의신호를복사하여 삽입하게되며이를 cyclic prefix(cp) 라한다. LTE의 normal CP의길이는약 5 s 이고, extended CP의길이는약 17 s 이다. extended CP 는교외지역과같이셀의반경이커서지연확산이긴경우에사용될수 있다. extended CP는 normal CP에비하여 CP 의길이가길어지게되고, 그에따라심볼 개수가 7개에서 6 개로줄어든다. 하나의슬롯은주파수영역에서다수의 슬롯은최소 6개에서최대 110개의 RB 를포함할수있다. RB(resource block) 으로구성되며, 하나의 [ 그림 7] LTE의시간- 주파수자원구조(normal CP인 경우 ) 하나의 RB은주파수상에서 12 개의서브캐리어를포함하고, 시간상에서는 normal cyclic prefix 인지혹은 extended cyclic prefix 인지에따라 7개혹은 6개의심볼을포함 38 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 한다. 총 하나의서브캐리어는 15kHz 를점유하기때문에, 하나의 RB를전송하기위해서는 180kHz 가필요하게된다. 자원의가장작은단위는 RE(Resource Element) 이다. RE는하나의 OFDM 심볼동안 지속되는하나의서브캐리어를의미한다. 따라서, 하나의 RB는 normal CP의경우 7개의심볼에 12개의서브캐리어를곱한값인 84개의 RE 로구성되고, extended CP의 경우에는 6개의심볼에 12개의서브캐리어를곱한값인 72개의 RE 로구성된다. 슬롯의구조는업링크와다운링크모두동일하다. 다만, 업링크에서는자원할당이 연속적이어야하지만, 다운링크의경우비연속적으로자원을할당하는것이허용된다. 타입2는 TDD 방식의구조이며, 기본구조가 RB, RE로구성된점은역시타입1과 동일하다. 다만, 서브프레임별로, 업링크서브프레임과다운링크서브프레임이구분 되고, 다운링크에서업링크로전환시에는 GP(guard period) 가필요하다는점이차이가 있다. GP가추가된것은업링크전송시의 timing advance 를구현하기위한것이다. 만일, 다운링크에서업링크로전환시 GP 가존재하지않는다면, 업링크서브프레임이 timing advance 에의하여전송시점이빨라질때, 다운링크서브프레임과겹치는 현상이발생할것이다. [ 그림 8] LTE TDD 방식무선프레임구조 타입2 에서는서브프레임이업링크혹은다운링크로설정되는형태에따라 0~6까지 총 7개의 configuration 이존재하는데, configuration 이 0, 1, 2, 6인경우에는하나의 무선프레임에서 GP 가두개이므로다운링크에서업링크로의전환이두번발생하고, www.kipo.go.kr 39
4. LTE 의물리계층주요기술 configuration 이 3, 4, 5인경우에는하나의무선프레임에서 GP가하나이므로다운링크 에서업링크로의전환이한번발생한다. [ 그림 9] LTE TDD방식무선프레임의형태 timing advance 란? 셀내의기지국과각단말간에거리가서로상이하기때문에, 기지국과단말 간의거리에따라, 단말이전송하는신호가기지국에수신되는시점은서로상이 하게된다. 업링크서브프레임이기지국에도달하는시점이서로일치하지않는 경우, 각신호간의직교성이깨지게된다. 따라서, 각단말의업링크서브프레임이 동일한시점에기지국에도달하도록각단말이전송하는시점을조정하여야 하는데 ( 기지국에서멀리떨어져있는단말은기지국근처에있는단말보다업링크 서브프레임을상대적으로늦게전송하면됨) 이와같이각단말의전송시점을 조정하는것을 timing advance 라고한다. 40 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.2. 동기화및셀탐색 단말이 LTE 셀에접속하기위해서는셀탐색과정을거쳐야한다. 셀탐색과정은 단말이시간, 주파수파라미터를결정할수있는일련의동기화과정으로구성되며, 동기화과정을통해서, 단말은다운링크신호를복조할수있고, 적절한시간에업링크 신호를전송할수있게된다. LTE 의셀탐색과정에는초기동기화 (Initial Synchronization), 새로운셀확인(New Cell Identification) 의두가지가있다. 초기동기화는단말이 LTE 셀을최초로발견하고 LTE 셀에등록하기위하여모든 정보를디코딩하는것이며, 단말의전원이켜지거나, 서빙셀에연결이끊긴경우에 실행된다. 새로운셀확인은단말이 LTE 셀에접속된상태에서새로운이웃셀을감지하는 과정에서실행되며, 단말은핸드오버를하기위하여새로운셀에관련된측정값을 서빙셀에보고한다. 모든셀에서 enodeb 는개의물리채널, 즉 PSS(Primary Synchronization Signal) 과 SSS(Secondary Synchronization Signal) 을전송하는데, 셀탐색과정( 초기동기화, 새로운셀확인) 의전단계로단말은 PSS과 SSS 를먼저검출하게된다. 단말이 PSS, SSS 신호를검출하게되면, 시간과주파수동기가가능할뿐만아니라, 단말은셀의물리계층 ID, CP 길이를확인할수있게되고, 셀이 FDD 방식, TDD 방식중 어느것을이용하는지에대한정보를알게된다. 초기동기화 의경우에는, 동기신호를검출한후, 단말은 PBCH(Physical Broadcast CHannel) 을디코딩하고, 그결과로부터시스템정보( 다운링크시스템대역폭등) 를 획득하게된다. 새로운셀확인 의경우에는, 단말은 PBCH 를디코딩할필요가없고, 기준신호 (RS, Reference Signals) 에기초하여새로검출된셀의신호품질을측정하여서빙셀에보고 한다. (LTE에서는 PBCH를디코딩하지않아도 RSRP를수신할수있도록설계되어 있다.) www.kipo.go.kr 41
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 10] 셀서치과정 동기신호는 10ms 의무선프레임마다두번전송되는데, PSS와 SSS는단말이 FDD 셀에접속되어있는지혹은 갖는다. TDD 셀에접속되어있는지에따라서서로다른구조를 [ 그림 11] FDD에서 PSS와 SSS 프레임구조 FDD 셀에서 PSS는 10ms 무선프레임의첫번째슬롯과 11번째슬롯의마지막 OFDM 심볼에위치한다. 슬롯은 CP 길이에따라서, 6개혹은 7개의 OFDM 심볼을 갖는데, PSS가슬롯의마지막심볼에위치하기때문에 CP 길이에상관없이단말은 슬롯의경계타이밍을획득할수있다. SSS 는 PSS 이전심볼에위치하며, 무선채널특성이 OFDM 심볼길이보다더긴시간동안일정하다는가정하에, PSS 를기준으로하여 SSS 를 코히런트검출하는것이가능하게된다. 42 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 TDD 셀에서 PSS 는세번째와열세번째슬롯의세번째심볼에위치하며, SSS 는 PSS 를 기준으로세개의심볼전에위치한다. 이경우에는채널의코히런스시간이네개의 OFDM 심볼기간보다충분히길다는가정하에코히런트검출이가능하다. [ 그림 12] TDD에서 PSS와 SSS 프레임구조 SSS 의정확한위치는그셀에서선택되는 CP 의길이에따라변경된다. 셀이검출되는 단계에서단말이 CP 의길이를사전에알지는못하기때문에, 단말은 normal CP와 extended CP 각각에대하여두가지의가능한 SSS 의위치를확인하여검출한다. 만일, UE가 FDD 와 TDD 셀모두에대하여서치를수행하는경우에는총네개의가능한 SSS 위치를체크하여야한다. 특정셀에서 PSS 는셀이전송하는모든프레임에서동일한반면, 각무선프레임에서 두개의 SSS 는시퀀스가서로상이하다. 따라서, UE는 SSS 정보를이용하여 10ms 무선 프레임의경계를알수있게된다. 주파수영역에서, PSS 와 SSS 는중간의 6개의 RB( 리소스블록) 에서브캐리어에매핑이 된다. RB의개수는시스템대역폭에따라서 6~110 의범위를갖게되는데, PSS 와 SSS 가 중간의 6개 RB 에매핑이되기때문에, 기지국이전송하는신호의대역폭에관계없이 단말은동일한방법으로 PSS, SSS 를검출할수있다. PSS와 SSS는각각길이 62개의 심볼로구성된시퀀스이기때문에, DC 서브캐리어주위에있는중간의 62개의서브 캐리어에매핑이되고, DC 서브캐리어는사용되지않는다. 따라서, 6개의 RB 중가운데 4개의 RB에있는 RE 는모두사용이되지만, 양쪽끝에있는두개의 RB는 7개의 RE만 사용이되고, 5개의 RE 는사용이되지않는다. UE는 PSS, SSS 를검출하기위하여크기가 www.kipo.go.kr 43
4. LTE 의물리계층주요기술 64인 FFT 를사용하게되고, 72개의서브캐리어를사용할때보다샘플링레이트가더 낮게된다. PSS 와 SSS 의특정시퀀스에의하여 UE는물리계층셀 ID 를획득할수있다. LTE 는 총 504개의고유물리계층셀 ID 가있는데, 168 개의그룹으로구분되고, 각그룹은 세개의셀 ID 로구성되는데, 세개의셀 ID는동일한 enodeb 가제어하는셀에할당이 된다. 각그룹은 SSS 시퀀스에의하여구별이되는데, 각그룹을구별하기위해서 총 168개의 SSS 시퀀스가필요하게된다. [ 그림 13] FDD 셀에서주파수-시간영역에서 PSS와 SSS 프레임구조 PSS는 Zadoff-Chu 시퀀스를이용한다. ZC 시퀀스는 PSS외에도 random access preamble 과 uplink reference signal 에도사용이된다. LTE 에서는각셀그룹에서세개의물리계층 ID에각각대응되는세개의 ZC PSS 가 사용된다. 44 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 SSS 는 n 개의쉬프트레지스터에의하여길이가 (2 n -1) 인시퀀스가생성되는 M-se- quence 에기반을두고있다. 각 SSS 시퀀스는주파수영역에서길이가 31인두개의 BPSK 변조된동기코드, SSC1과 SSC2 를만든후, 인터리빙방식에의해두개의 시퀀스를교대로삽입하여하나의시퀀스로만들어진다. SSC1 과 SSC2 을만들기위한 두개의코드는하나의길이 31인 M-sequence 를서로다르게순환쉬프트하여생성된다. 이때, 순환쉬프트인덱스는물리계층셀 ID 그룹의함수에의하여정하여진다. SSC2 는 SSC1 의인덱스의함수로정해지는시퀀스에의하여스크램블되고, PSS의함수로 정해지는코드에의하여다시한번더스크램블된다. [ 그림 14] SSS 시퀀스매핑 www.kipo.go.kr 45
4. LTE 의물리계층주요기술 4.3. 다운링크 RS LTE 에서는코히런트통신을하기위하여송신되는신호에 RS 을삽입하여전송하는데, RS 는주파수, 시간혹은코드영역에서데이터심볼에다중화하여전송된다. 다운링크 RS에는 cell-specific reference signal, UE-specific reference signal, MBSFN-specific reference signal 등세종류가있다. 다운링크 RS는 PAPR이낮은 QPSK 변조방식을사용한다. RS 신호는길이 31인골드시퀀스에의해생성된 의사난수시퀀스의함수로정해진다. 1) Cell-specific RS Cell-specific RS 는전체다운링크전송대역폭내의모든다운링크서브프레임에 삽입이되어전송된다. 셀내의모든단말은 cell-specific RS를이용하여코히런트복조를 하거나, 다운링크채널을측정할수있다. 단말이다운링크채널을측정하는용도로 cell-specifc RS 를사용하는경우에는, 수신된 cell-specifc RS로부터다운링크채널을 측정한후다운링크채널에대한정보를 CQI, Rank, PMI 파라미터를이용하여기지국에 피드백하게된다. [ 그림 15] cell-specific RS 배치 46 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 16] 안테나개수가 2개인경우 cell-specific RS 배치 [ 그림 17] 안테나개수가 4개인경우 cell-specific RS 배치 www.kipo.go.kr 47
4. LTE 의물리계층주요기술 안테나의개수가복수인경우에각안테나에대하여 RS가할당되는 RE의위치는서로 겹치지않는다. 안테나의포트개수가 4인경우에는처음두개의안테나에서 RS가 할당되는 RE의개수는 8 개이고, 세번째및네번째안테나에서 RS가할당되는 RE의 개수는 4 개이다. 세번째, 네번째안테나에서 RS의개수가적은것은시스템오버헤드를 감소시키기위한것이다. 안테나포트 안테나포트번호는물리적인안테나의개수에대응되지는않는다. 즉, 안테나 포트는하나의물리적인안테나일수도있지만, 경우에따라서다수의물리적인 안테나가결합된것일수도있다. 예를들어, UE-specific RS의경우에는다중 안테나를사용하는경우라도하나의안테나포트( 안테나포트5) 가정의된다. 따라서, 안테나포트는 RS 에대응되는것으로볼수있다. 따라서, 안테나 포트별로 RS 이서로상이하며, 단말은안테나포트의개수에따라채널을추정해야 하는개수가정해진다. 만일, 안테나개수가 4 개이더라도, 안테나포트가하나인 경우에는 RS 은하나만존재하므로, 채널이추정되는개수도하나가된다. 2) UE-specific RS UE-specific RS 는특정단말에대한빔포밍에주로사용되며, 단말에할당된 RB에만 전송이된다. 즉, 단말에 PDSCH 이매핑된 RB 에만삽입이된다. 단말은 PDSCH 의 RS를 먼저복조하여채널을추정하며, 이를이용하여 PDSCH RB에포함된데이터를복조할 수있다. UE-specific RS은 LTE에서 port5 로정의가되어있고, 복수개의안테나에대하여 적용이된다. 각안테나에대하여시간주파수블록의동일한위치에 UE-specific RS가 삽입이되나, RS 각각의위상은서로상이하다. 각안테나에서전송되는위상을적절히 조절하면, 안테나빔포밍효과가발생하게된다. 따라서, 실제로는복수개의안테나가 신호를전송하지만, 단말입장에서는빔포밍된하나의송신안테나가 UE-specific RS를 보낸것처럼보인다. UE-specific RS 는데이터복조용도로만사용되고, 다운링크채널을추정하는 용도로는사용되지않는다. 단말이다운링크채널을추정하기위해서는 cell-specific RS 가추가로필요하며, 단말은 cell-specific RS로부터 CQI를추출하여 enodeb에 전송한다. 48 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 18] UE-specific RS 3) MBSFN RS MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) RS 는다수의셀사이트에서 동시에동일한데이터를전송하는경우에코히런트복조를하기위한것이다. 다수의 셀에서동일한데이터를전송하는경우단말에수신되는다중경로의개수와딜레이 스프레드가증가하므로, 단말은멀티패스페이딩( 주파수선택페이딩) 의영향을더 많이받게된다. 따라서, 채널추정을더정확하게할필요가있으므로, 주파수방향으로 MBSFN RS가 cell-specific RS 보다더촘촘하게삽입이된다. MBSFN RS는 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) 를지원하는 PMCH 에삽입이된다. [ 그림 19] MBSFN RS www.kipo.go.kr 49
4. LTE 의물리계층주요기술 4.4. 업링크 RS 다운링크에서와마찬가지로, LTE SC-FDMA 업링크는데이터복조와채널사운딩을 위하여 RS 를삽입한다. enodeb 는단말이전송하는업링크 RS을이용하여코히런트복조를위한채널추정을 할수있으며, 그외에도업링크스케줄링을하기위한채널특성추정, 전력제어및 다운링크빔포밍에필요한신호전송방향의추정에활용할수있다. 업링크 RS에는 DM RS와 SRS 의두가지타입이있다. 다운링크 RS는하나의 RS가채널추정과채널 특성추정을모두수행하지만, 업링크 RS 는타입별로기능이서로상이하다. DM RS(DeModulation RS): PUSCH 의업링크데이터와 PUCCH 의제어시그널의전송에 관련되어있으며, 코히런트복조를하기위한채널추정에이용된다. SRS(Sounding RS): 업링크에서주파수선택스케줄링을하기위한채널특성결정에 주로사용된다. 업링크 RS 는데이터심볼과시간멀티플렉싱된다. 단말의 DM RS는 PUSCH/PUCCH 데이터전송과동일한 RB에서전송되므로데이터심볼과 RS의대역폭은서로동일 하다. 따라서, 직교성이있는다수의 RB 집합을서로다른 UE에할당하면 DM RS도 서로직교성을갖게된다. SRS 는상위계층시그널링에의하여설정이되고, 서브프레임의마지막 SC-FDMA 심볼에의하여전송이된다. SRS는데이터전송에사용되는대역폭과는다른대역폭을 갖게되며, 다수의 UE가전송하는 SRS는 FDM 또는 CDM 에의하여다중화하여, UE 별로 SRS 이구분될수있도록한다. 1) RS 신호시퀀스의생성 LTE의업링크 RS는 Zadoff-Chu 시퀀스에기초하여생성된다. RS 시퀀스의길이는 할당된서브캐리어의개수와동일하며, RB 당서브캐리어의정수배가된다. 예를들어, RB가 3일때하나의 RB는 12개의서브캐리어를포함하고있기때문에 RS 시퀀스의 길이는 36 이된다. 이때 ZC 시퀀스의길이는 RS 시퀀스의길이보다작거나같은소수중 최대값이되며, RB가 3인경우 31 이된다. 50 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 RS 시퀀스의길이는 36 인데, ZC 시퀀스의길이는 31 이므로, RS 시퀀스의첫번째부터 31번째성분은 ZC 시퀀스를그대로사용하면된다. 하지만, RS 시퀀스의 32번째부터 36 번째성분을어떻게구성할것인지의문제가발생하게되는데, 통상적으로 ZC 시퀀스를순환확장하여재사용한다. RS 신호시퀀스는 RB가 3 이상인경우에는 ZC 시퀀스를사용하나, RB가 1 혹은 2인 경우에는 ZC 시퀀스대신 QPSK RS 시퀀스를별도로생성하여사용한다. 2) 기본 RS 시퀀스와시퀀스그룹핑 셀이다양한대역폭에서업링크전송을지원하기위해서는가능한 RB 할당크기에 대하여셀별로적어도하나의기본 RS 시퀀스를할당할필요가있다. RB가 3 인경우, 30개의확장된 ZC 시퀀스가존재하므로, 전체기본 RS 시퀀스는 30 개의시퀀스그룹으로분류할수있다. RB가 5 이하인경우, 시퀀스의길이가 60 이하이고 58개의확장 ZC 시퀀스만이활용 가능하기때문에, 30 개의시퀀스그룹은하나의기본시퀀스만을포함하고있다. RB가 6 이상인경우에는, 30 개의시퀀스그룹별로두개의기본시퀀스를포함할수있다. [ 그림 20] 시퀀스그룹플래닝 www.kipo.go.kr 51
4. LTE 의물리계층주요기술 3) 시퀀스그룹플래닝 LTE에서는셀내에서각각의단말별로서로다른 RB 을할당하므로, 셀내에서는 각단말의업링크 RS 의기본시퀀스가동일하더라도각단말간직교성이유지된다. 그렇지만, 서로다른셀사이에서는업링크 RS의기본시퀀스가동일한경우에는간섭이 발생할수있다. 따라서, 셀간간섭을줄이기위하여각셀별로기본시퀀스를다르게 할당한다. LTE 에서는 30 개의시퀀스그룹(G1, G2,..., G30) 이정의되어있으므로, 인접 셀에서 RS 간교차상관이작도록적절히시퀀스그룹을할당하게된다. 하나의셀에는 세개의섹터가있는데, 세개의섹터는동일한시퀀스그룹이할당된다. 시퀀스그룹호핑이비활성화되면, 무선프레임의모든슬롯에서같은시퀀스그룹 번호가사용되고, 시퀀스그룹번호는단순히시퀀스그룹쉬프트옵셋값과동일한값이 된다. 4) 기본시퀀스의순환시간쉬프트에의한직교 RS 동일섹터내에서다수의단말에할당된 RB는 FDM 으로구분되므로, RS이직교성을 가지게된다. 그런데, 셀내에는세개의섹터가있으며, 인접섹터의단말간에는 RB이 중복될가능성이있고, 기본 RS 시퀀스도서로동일하므로, 섹터간간섭이발생할수 있다. 또, 동일한섹터내에서업링크멀티유저 MIMO 가적용되는경우에도서로다른 단말기가동일한 RB 을사용하게되면서, 각단말간에간섭이발생할수있다. 이와 같은간섭을제거하기위해서는인접섹터간혹은동일섹터내에서각단말이 동일한기본 RS 시퀀스를사용하더라도기본 RS 시퀀스사이에서로직교성을갖도록 하여야한다. LTE 에서는 ZC 시퀀스의경우같은시퀀스내에서순환쉬프트를하면상관값이 0이 되는점에서착안하여, 기본시퀀스에순환시간쉬프트를적용하여 RS 간에직교성을 갖도록한다. 채널임펄스응답은지속시간이제한되어있기때문에, 동일한기본 RS 시퀀스에서송신기별로다른순환시간쉬프트를적용한다면, 순환시간쉬프트가 채널임펄스응답보다더길다는가정하에 RS 는서로직교성을유지하게된다. 만일 RS SC-FDMA 심볼의지속시간이 이고, 채널임펄스응답기간이 보 다작다면, 의개수를갖는송신기는순환쉬프트값을다르게적용하여같 은기본시퀀스를전송할수있다. 예를들어, 의값이 4 이고, 네개의송신기 52 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 가있다면, 각송신기는같은기본시퀀스에대하여, 네개의단말에대하여각각 0,,, 의시간지연을하여전송할수있다. enodeb 수신기에서는 수신된신호와기본시퀀스간의상관값을계산하여서로다른송신기를구분할수 있다. LTE에서는 PUSCH 와 PUCCH 의 DM RS에대하여 12개의동일한간격의순환시간 변환이정의되어있으며, 이는 5.55 까지지연확산을허용한다. 단말의개수가이용 가능한순환시간쉬프트의개수보다작은경우단말사이에순환분리가최대가되도록 순환시간쉬프트를할당한다. 5) 셀간간섭랜덤화 LTE 에서는셀별로시퀀스그룹이다르게할당되며, 그에따라기본 RS 시퀀스가 서로상이하므로셀간간섭을줄일수있다. 그렇지만, 기본 RS 시퀀스간에상호상관 값이완전히 0 이아니므로, 셀간의간섭이완전히제거될수없다. 그런데, 무선환경 에서는상호상관값이일정한간섭은수신기의성능에좋지않다. 따라서, 상호간섭이 생기더라도, 상호상관값이계속변화하도록하여간섭을랜덤화하는것이필요하다. LTE 에서는이와같이간섭랜덤화를구현하기위해서시퀀스그룹호핑, 시퀀스호핑, 순환시간쉬프트호핑의세가지방법을사용하고있다. RS 시퀀스그룹호핑은 RRC(Radio Resource Control) 에의해설정되며, 셀에할당된 시퀀스그룹은단말이다운링크동기신호로부터획득한물리계층셀 ID 의함수이다. 시퀀스그룹호핑모드는 1비트의방송신호파라미터인 grouphoppingenabled 의하여활성화된다. 이모드는 504개의유일한셀 ID에해당하는 504 개의시퀀스 그룹호핑/ 쉬프팅패턴에따라서, 시퀀스그룹의호핑과쉬프팅의결합으로구성된다. 기본시퀀스그룹의개수가 30개이기때문에길이가 20인 17개의유일한시퀀스그룹 호핑패턴이정의되며 (20 개의슬롯을가지는무선프레임에해당함 ), 각각은 30 개의 시퀀스그룹쉬프트옵셋중에서선택된옵셋을가질수있다. 시퀀스그룹번호는 시퀀스그룹호핑패턴과시퀀스그룹쉬프트옵셋에의하여정해지고, 시퀀스그룹 호핑패턴은슬롯마다랜덤하게변경되나, 쉬프트옵셋은모든슬롯에서동일하다. 시퀀스그룹호핑패턴과시퀀스그룹쉬프트옵셋은셀 ID 에의해정해진다. 에 www.kipo.go.kr 53
4. LTE 의물리계층주요기술 시퀀스그룹호핑패턴은길이가 31 인골드시퀀스생성기에의해서획득되며, 셀의 시퀀스그룹호핑패턴의인덱스에의해서각무선프레임의시작점에서초기화된다. 셀 ID가 30 개까지는같은시퀀스그룹호핑패턴을가질수있으며, 각각은 RS 충돌과 셀간간섭을최소화하기위하여다른시퀀스그룹쉬프트옵셋이사용된다. PUSCH DM RS, SRS, PUCCH DM RS 전송을위해서는같은시퀀스그룹호핑패턴이사용되나, PUSCH 와 PUCCH 은서로시퀀스그룹쉬프트옵셋이상이할수있다. PUSCH 에대하여, 인접셀에서동일한시퀀스그룹호핑패턴과시퀀스그룹쉬프트 옵셋을가지고, 그결과기본시퀀스가동일하도록셀 ID 를할당하는것이가능하다. 이때, 인접셀에서단말의 RS는같은기본시퀀스에다른순환시간변환을적용하여 각각이서로직교가된다. 따라서, LTE 에서 PUSCH 에대하여시퀀스그룹쉬프트옵셋은 5 비트방송시그널파라미터인 groupassignmentpusch 의함수로설정되며, (cell ID mod 30 + groupassignmentpusch) mod30 값을갖는다. 이때, groupassignmentpusch 범위는 0~30 사이의정수값이다. 시퀀스그룹쉬프트옵셋이셀 ID 의함수이기때문에, PUSCH 에대하여 504 개의시퀀스그룹호핑패턴중의하나를전송하기위한 overhead 는 9 개의비트를 5 개의비트로감축할수있다. PUCCH 전송에있어서는시스템대역폭의가장자리에서는통상모든셀에서같은 RB 이사용된다. 그래서, 같은시퀀스그룹호핑패턴을사용하는인접셀사이에 PUCCH 간섭을랜덤화하기위하여 PUCCH 의시퀀스쉬프트옵셋은단순히셀 ID를 30 으로나눈나머지값으로정해진다. 유사하게, 같은 SC-FDMA 심볼의 SRS 전송에서 간섭을랜덤화하기위하여 PUCCH 와같은시퀀스그룹쉬프트옵셋이사용된다. 의 RB가 5 보다더큰값을가진경우, 시퀀스의개수가 60개이므로시퀀스그룹당 두개의기본시퀀스가있다. 따라서, 동일한기본시퀀스그룹을갖더라도기본 시퀀스를교대로사용할수있는데, 이와같이시퀀스그룹내에서슬롯마다기본 시퀀스를변경하여간섭을랜덤화시키는방법을시퀀스호핑이라고한다. 간섭을랜덤화하기위해서 UE에의해사용되는순환시간쉬프트가시간에따라 변화하는순환시간쉬프트호핑이적용될수있다. LTE에서한프레임에서두개의 슬롯사이에순환시간쉬프트호핑은 PUSCH 와 PUCCH 전송시셀간간섭을랜덤화 하기위하여항상활성화된다. 12개의균등한간격의순환시간쉬프트를갖는 PUSCH 54 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 에서호핑은서브프레임의두개의슬롯사이에발생되며, 각슬롯에서단말의순환 쉬프트는 3 비트셀고유의방송순환시간쉬프트옵셋파라미터, 업링크스케줄링 승인에서적시된 3 비트순환시간쉬프트옵셋, 길이 31인골드시퀀스발생기에서 생성된의사난수순환쉬프트옵셋의결합으로부터생성된다. 4.4.1. DM RS(Demodulation Reference Signals) 업링크 PUSCH 데이터나 PUCCH 제어전송과관련이있는 DM RS는주로코히런트 복조를위한채널추정을위하여제공되며, 모든업링크슬롯에포함된다. DM RS는 PUSCH 데이터전송시에는슬롯당하나의 RS 심볼이삽입되나, PUCCH 전송시에는 제어메시지의종류에따라슬롯당두개혹은세개의 RS 심볼이삽입된다. [ 그림 21] PUSCH DM RS의업링크서브프레임구조 단일 PUSCH DM RS 심볼의정확한위치는업링크슬롯에서서브프레임이 normal CP인지혹은 extended CP 인지에따라상이된다. 슬롯당 7개의 SC-FDMA 심볼이포함 되는 normal CP의경우에는 PUSCH DM RS는중앙의 4번째 SC-FDMA 심볼을점유한다. 슬롯당 6개의 SC-FDMA 심볼이포함되는 extended CP의경우에는세번째 SC-FDMA 심볼이사용된다. [ 그림 22] PUCCH DM RS의업링크서브프레임구조 PUCCH 전송에대해서는 DM RS의위치와개수는업링크제어정보의타입에따라 달라진다. CQI 전송시에는두번째및여섯번째심볼에 DM RS 가삽입되고, ACK/NACK 전송시에는세번째, 네번째및다섯번째심볼에 DM RS 가삽입된다. www.kipo.go.kr 55
4. LTE 의물리계층주요기술 DM RS는업링크 PUSCH 데이터또는 PUCCH 제어전송에대하여할당된 RB와 동일한 RB 를점유한다. 따라서, RS 시퀀스의길이는 PUSCH 나 PUCCH 전송시 UE에 할당된서브캐리어의개수와동일하다. PUSCH RB 할당크기는 2,3 혹은 5개의 RB의 정수배로제한되어있기때문에, DM RS 시퀀스의길이도그에따라결정된다. DM RS SC-FDMA 심볼은간격이 5.55 인 12개의순환시간쉬프트를지원한 다. 셀간의간섭을랜덤화하기위하여, 순환시간쉬프트호핑은항상활성화되어있 다. 4.4.2. 업링크 SRS(Sounding Reference Signals) 이동통신시스템에서단말은기지국으로부터전체주파수자원중에서일부를할당 받은후에데이터를전송할수있다. 그런데, 특정단말에서역방향채널의특성은 주파수별로품질에차이가있고, 수신된데이터의오류를최소화하기위해서는 역방향채널중품질이좋은주파수대역을할당하는것이중요하다. 따라서, 기지국 입장에서는특정단말에대하여전체주파수자원중에서어느주파수의채널품질이 우수한지를미리알아내는것이필요한데, LTE에서는역방향채널의품질을추정하기 위하여업링크 SRS 를이용한다. 일반적으로, 업링크 SRS 는업링크의주파수선택을하기위한채널품질추정에사용 되지만, 그외에도, SRS 는데이터전송을위한최초전력제어, 최초 MCS(Modudation and Coding Scheme) 선택, 주파수자원이서브프레임의첫번째슬롯에선택적으로 할당되고, 두번째슬롯에서다른주파수로랜덤하게호핑되는주파수선택스케줄링에 사용되기도한다. 셀내에서단말에의해서 SRS 이전송되는서브프레임은셀고유의방송신호에의해서 표시된다. 길이가 4비트인셀고유의 srssubframeconfiguration 파라미터는 SRS 가 각무선프레임내에서전송되는 15 개의가능한서브프레임집합을표시한다. 16번째 설정은셀에서 SRS 를전혀사용하지않으며, 주로고속단말이접속된셀에적합하다. SRS 은항상서브프레임의마지막 SC-FDMA 심볼에서전송된다. 따라서, SRS와 DM RS는 SC-FDMA 심볼에서의위치가서로다르다. PUSCH 데이터전송은 SRS 로지정된 SC-FDMA 심볼에서허용되지않으며, 모든프레임에 SRS 심볼이있는경우에는 7% 의 오버헤드가있을수있다. 56 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 23] SRS 심볼을포함한업링크서브프레임구조 LTE의 enodeb 는개별단말에대하여 SRS를전송하도록요청하거나단말이주기적 으로 SRS 를전송하도록설정할수있다. 1비트의단말고유의신호파라미터인 duration 은요청된 SRS 전송이 1 회성인지혹은주기적인것인지를표시한다. 단말에 대하여 SRS 전송이주기적으로발생하도록설정된경우, 그주기는 2, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320 ms 중어느하나의값을가질수있으며, SRS 의전송주기와주기내에서 SRS 서브프레임옵셋은 10 비트의단말고유의신호파라미터인 srsconfigurationindex 에 의해서표시된다. 다수의단말사이에주파수선택스케줄링을지원하기위해서는사운딩대역폭이 다른단말의 SRS 이중첩될수있어야하며, 이를위하여 RPF(RePetition Factor) 가 2인 IFDMA(Interleaved FDMA) 을 SRS SC-FDMA 심볼에사용한다. RPF 가 2라는것은할당된 사운딩대역폭내에서두번째서브캐리어마다신호가점유된다는것을의미한다. RPF 가더큰값을가지면단말에할당된대역폭에있어서도더융통성이있게되지만, 사운딩시퀀스길이와 SRS 시퀀스개수가감소되는문제가있기때문에 LTE에서 RPF는 2 로제한된다. www.kipo.go.kr 57
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 24] RPF가 2인 SRS 심볼구조 SRS 심볼의 IFDMA 구조에서 RPF가 2 이기때문에, 이정보를표시하기위한 SRS 파라미터로서 transmissioncomb 인덱스 (0 또는 1) 가할당된다. SRS 에사용되는 RS 시퀀스는 DM RS에사용되는 RS 시퀀스와동일하며, RB 크기는 2,3 혹은 5의 배수만가능하므로, 그결과 SRS 시퀀스길이역시 2, 3 또는 5 의배수로한정된다. RPF가 2이기때문에 RB에서 SRS 대역폭은짝수이어야하고, 최소 SRS 시퀀스의 길이는 12 이다. DM RS 와마찬가지로, 동일한 RB, 동일한 comb 옵셋을이용하는다수의단말은 동일한기본시퀀스의순환시간쉬프트를다르게하여동시에 SRS을전송할수 있다. SRS에대하여 SRS-comb 마다 8 개의순환시간쉬프트가지원되며, 순환시간 쉬프트는각단말에대하여개별적으로설정된다. 이와같이셀내에서다수의단말이 동일한시퀀스를가진 SRS를전송하더라도각단말별로순환시간쉬프트를달리 하여직교성을유지하게함으로써, enodeb 는각단말이전송하는 SRS를구분할수 있게된다. SRS 대역폭에영향을주는요인은단말의최대전력, 지원가능한사운딩단말의 58 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 개수, 업링크채널종속스케줄링에필요한사운딩대역이다. 단말이 enodeb 에충분히 가까운경우에는단말의송신전력이크지않아도되기때문에전체대역폭사운딩이 채널정보를가장충실하게제공할수있으나, 전체대역폭에서송신전력이제한되어 있기때문에, 경로손실의감소를보상할정도로단말이전송전력을충분히증가시키지 못하는경우에는전체대역폭사운딩은성능이저하된다. 예를들어, 통상적으로셀경계면에있는단말의 SRS 이주파수대역이넓어지면, 단위 RB 당이용가능한전력의세기는낮아지게되는문제가발생한다. SRS의주파수 대역폭을제한하는경우에는채널품질은정확하게추정할수있으나, 모든단말에 대하여최적의스케줄링을하는것이어려울수있다. 순환시간쉬프트의개수가 8 개로제한이되기때문에, SRS 의전체대역폭에서전송 하는경우에도채널이사운딩되는단말의개수는제한된다. SNR을개선하고 SRS 의개수를늘리기위하여, 4개의 SRS 대역폭이동시에지원될 수있다. SRS 대역폭의값에유연성을주기위하여, 4개의 SRS 대역폭은각각가능한 시스템대역폭에따라서 8 개의세트가정의된다. [ 표 8] 시스템대역폭이 40-60 RB인경우 SRS 대역폭형태 SRS BW configuration SRS-BW 0 SRS-BW 1 SRS-BW 2 SRS-BW 3 0 48 24 12 4 1 48 16 8 4 2 40 20 4 4 3 36 12 4 4 4 32 16 8 4 5 24 4 4 4 6 20 4 4 4 7 16 4 4 4 RRC 신호는 3비트셀고유의파라미터 srsbandwidthconfiguration 에의하여 8개의세트중어느것이적용되는지를표시한다. 특정단말이사용하는고유의 SRS 대역폭은 2비트단말고유의파라미터인 srsbandwidth 에의해설정된다. www.kipo.go.kr 59
4. LTE 의물리계층주요기술 가장작은사운딩대역폭은 관계에있다. 4RB 이고, 각세트에서사운딩대역폭은서로정수배인 60 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.5. 물리방송채널(Physical Broadcast Channel, PBCH) 통상적으로이동통신시스템에서기본시스템정보는방송채널을이용하여전송된다. LTE 에서방송시스템정보는 MIB(Master Information Block) 와 SIB(System Information Block) 가있는데, MIB는 PBCH 를이용하여전송되고, SIB는다운링크공유채널을 이용하여전송된다. PBCH는 OFDM 신호의주파수대역에서중앙에있는 72개의서브캐리어에매핑 되어있으므로, 단말은최초에시스템대역폭에대한정보를전혀모르더라도중앙에 위치한 72개의서브캐리어만을확인하여 PBCH 를검출할수있다. [ 그림 25] PBCH 구조 MIB의크기는 14 비트이고, 40ms마다반복되므로 PBCH의데이터전송속도는 350 bps 이다. www.kipo.go.kr 61
4. LTE 의물리계층주요기술 MIB에는 16 비트 CRC 가추가되고, 코딩을한후 4 개의서브셋으로구분되며, 각각은 40ms 전송주기에서네개의상이한무선프레임을이용하여전송된다. 무선 채널의 SIR(Signal to Interference Ratio) 특성이좋은경우에는단말은네개의무선 프레임중일부만복조하더라도 MIB 를검출할수있으므로, 나머지무선프레임을 수신할필요가없다. SIR 특성이좋지않은경우에는무선프레임을추가로수신한후 각각을소프트결합하여 MIB 를검출한다. 62 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.6. 물리다운링크공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH) PDSCH 는사용자데이터를전송하는데주로사용되고, PBCH 에의해서전송이되지 않는방송시스템정보(SIB) 와페이징메시지를전송하기도한다. 데이터는전송블록단위로 계층의 PDU(Protocol Date Unit) 에해당한다. PDSCH 을이용하여전송하는데, 전송블록은 MAC 전송블록은 1ms 의 TTI(Transmission Time Interval) 마다 MAC 계층에서물리계층으로 전달된다. 사용자데이터를전송하는경우전송모드에따라서서브프레임마다하나의단말에 대하여하나혹은두개의전송블록이사용된다. 전송모드는다중안테나기술에따라 7 가지로구분된다. [ 표 9] PDSCH의전송모드 전송모드내용 전송모드 1 전송모드 2 전송모드 3 전송모드 4 전송모드 5 안테나개수가하나인경우의전송 전송다이버시티 개루프공간멀티플렉싱 폐루프공간멀티플렉싱 MIMO 전송모드6 폐루프에서 rank가 1인프리코딩 전송모드 7 UE-specific RS을이용한전송 전송모드7 의경우에는 UE-specific RS가 PDSCH 복조에서의기준신호가되고, 전송 모드1~6 의경우에는 cell-specific RS가 PDSCH 복조에서의기준신호가된다. 전송모드에따라채널코딩과공간계층에매핑을한이후에무선채널환경과 필요한데이터전송속도를고려하여코딩된데이터비트의변조방식이결정된다. 변조 방식은 QPSK(Quadrature Amplitude Modulation) 부터 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 사이에서가능한방식을선택하며, 심볼당최소 2비트에서최대 6비트까지 전송이가능하다. www.kipo.go.kr 63
4. LTE 의물리계층주요기술 RS, 동기신호, PBCH 나제어신호로서예약되지않은모든자원요소 (RE) 는 PDSCH 로 사용될수있다. 특정단말에대하여 PDSCH가전송되도록할당된 RB에대한정보는서브프레임 시작점에위치한 PDCCH 을이용하여미리단말에게통지된다. PDSCH 는일반적인사용자데이터외에도 SIB 와같은방송시스템정보를전송한다. PDSCH 데이터와마찬가지로방송데이터전송에사용되는 PDCCH 에의해미리통지된다. RB에대한정보역시 LTE 에서는별도의페이징채널이포함되어있지않으며, 페이징에는 PDSCH 가사용 된다. WCDMA 에서는페이징채널이있고, 단말이주기적으로짧은시간동안만온 상태가되어배터리소모를줄이는데, LTE에서는 PDCCH 시그널링이매우짧은시간 동안만지속되므로, 별도의페이징채널을두지않고 PDCCH과 PDSCH를페이징에 이용한다. 즉, 페이징지시자에해당하는 P-RNTI(Paging Radio Network Temporary Indetifier) 를전송하는데 PDCCH 가사용되고, 구체적인페이징정보는 PDSCH에 실어서전송한다. 64 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.7. 물리멀티캐스트채널(Physical Multicast Channel, PMCH) MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Services) 를지원하기위한채널이며, PMCH 에서는다수의셀이동일한변조심볼을동기화하여단말에전송하게된다. 이때, 각셀에서전송하는심볼이단말의 CP 내에서수신될수있도록변조된심볼은 시간동기화가되어야한다. MBSFN 서브프레임의패턴은 PDSCH 이전송하는시스템 정보에의해결정된다. 동일한서브프레임에서주파수를나누어 PMCH와 PDSCH 를함께사용하게되면, 하나의서브프레임에 cell-specfic RS과 MBSFN-specific RS이모두포함되는문제가 발생한다. 따라서, 이를방지하기위하여, 동일한서브프레임에서 PMCH와 PDSCH 를 주파수분할다중화하는것은허용되지않으며, 특정서브프레임전체가 PMCH 에할당 되어 MBSFN(MBMS Single Frequency Network) 용도로사용된다. PMCH 의기본구조는 PDSCH 와유사하나, 세가지점에서 PDSCH 와상이하다. MBSFN 서브프레임에서제어신호를전송하기위한제어채널영역은두개의 OFDM 심볼이내이어야한다. PMCH에서 MBSFN 데이터의스케줄링은상위계층 시그널링에의해별도로수행되므로, PMCH에서 PDCCH 가불필요하다. PMCH 에서의 RS의패턴은 MBSFN-specific RS 로서별도로정의되며, PDSCH 에서의 RS 패턴과는상이하고, extended cyclic prefix 가항상사용된다. extended CP 가사용된다. 다만, 각 MBSFN 서브프레임앞단의제어채널영역에 대해서는 non-mbsfn 서브프레임에서사용되는 CP 를사용한다. 즉, non-mbsfn 서브프레임이 normal CP를사용하는경우에는 MBSFN 서브프레임이라할지라도 서브프레임앞단의제어채널은 extended CP를사용하지않고 normal CP 를사용한다. 따라서, 모든서브프레임은공통적으로첫번째두개의 OFDM 심볼이동일한 cyclic prefix 기간과 RS 패턴을가지고있으므로, 이웃셀에대해측정을수행하는단말은 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인지혹은 non-mbsfn 서브프레임인지에대한 정보를미리알필요는없다. www.kipo.go.kr 65
4. LTE 의물리계층주요기술 4.8. Random Access 업링크동기를획득하지못하거나업링크동기를유지하지못한단말은 RACH(Random Access CHannel) 을이용하여업링크시간동기를획득하게된다. 단말의업링크동기가구현된경우, enodeb 는직교성이유지된업링크전송자원을 스케줄링할수있게된다. RACH 에의하여동기화가수행되는경우는다음과같다. (1) 단말이 RRC_CONNECTED 상태에있으나, 업링크동기가되어있지않으며, 새로운 업링크데이터나제어정보를전송해야하는경우 (2) 단말이 RRC_CONNECTED 상태에있으나, 업링크동기가되어있지않으며, 새로운 다운링크데이터를수신하고, 이에대한 ACK/NACK 를전송해야하는경우 (3) 단말이 RRC_CONNECTED 상태에있으며, 현재의셀에서타겟셀로핸드오버 하는경우 (4) 단말이 RRC_IDLE 상태에서 RRC_CONNECTED 상태로전환하는경우( 예를들어, (5) 초기접속또는트래킹영역갱신의경우 ) 무선링크실패후다시연결상태로진입하는경우 예외적으로, 업링크동기가획득된상황이라할지라도, 단말에대하여 SR(Scheduling Request) 를전송하기위한다른업링크자원이할당되지않은경우에는 SR을전송하기 위하여 RACH 를할당할수있다. Random access 절차는 contention-based, contention-free 의두가지로나누어진다. contention-based random access 절차에서, 단말은프리앰블을무작위로선택하여 전송하므로, 하나이상의단말이동일한프리앰블을동시에전송하는경우에는충돌이 발생하게되므로이를제거하기위한절차가필요하게된다. contention-free random access 절차에서는단말에전용프리앰블을할당하여충돌이 발생하지않으며, contention-based random access 절차에비하여속도가빠르다. 통상적으로단말은 contention-based random access 절차를따르며, 예외적으로단말이 새로운다운링크데이터를수신하거나핸드오버를하는경우와같이조속히 random access 를수행해야하는경우 contention-free random access 절차를따른다. 66 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 26] contention-based 랜덤액세스절차 contention-based random access 절차는다음단계를따른다. 64개의프리앰블중 enodeb 에의하여 contention-free RACH에사용하기위하여 미리예약된프리앰블을제외한나머지는 contention-based random access 절차에 사용할수있으며, 이들은두개의서브그룹으로구분된다. 두개의서브그룹의 의미, 그중어느것을선택할것인지에관한사항은방송시스템정보에의하여 표시된다. 단말은필요한전송자원의크기에따라해당하는프리앰블을서브그룹 으로부터선택한다. 프리앰블전송전력의초기치는경로손실을고려하여설정된다. 단말은다운링크의 RSRP(Reference Signal Received Power) 의평균치를측정하여경로손실을추정하고, 원하는 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio), RACH 프리앰블에할당된시간주 파수슬롯에서측정된업링크간섭과잡음수준, 프리앰블형태에따라전력옵셋을 설정한다. enodeb 는 PDSCH 을이용하여 RAR(Random Access Response) 을전송하며, RAR 은 PDCCH 을통해전송되는 RA-RNTI 에의해지시된다. RA-RNTI(Random Access Radio Network Temporary Identifier) 은단말이전송하는프리앰블이검출되는시간- 주파수 슬롯을확인할수있게한다. www.kipo.go.kr 67
4. LTE 의물리계층주요기술 RAR 는검출된프리앰블의확인, 단말의업링크전송을동기화하기위한타이밍 정렬지시, 3 단계메시지전송을위한초기업링크자원승인, Temporary C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier) 의할당과같은정보를전달한다. RAR 메시지는 backoff indicator 동안지연한후에 와같은정보를포함할수있는데이는단말에게일정주기의시간 random access 절차를다시시도하도록지시할수있다. [ 그림 27] RAR 윈도우의타이밍 단말은시간윈도우내에서 RAR 을수신하도록예측된다. 윈도우의시작점과끝점은 enodeb 에의하여설정되고, 셀고유의시스템정보의일부로방송된다. 규격에서는 프리앰블서브프레임의끝점에서 2ms 후에가장빠른서브프레임이허용된다. 그러나, 통상적인지연시간 ( 프리앰블서브프레임의끝으로부터 RAR 윈도우의첫번째 서브프레임의시작점사이의기간) 은 4ms 인경우가일반적이다. RAR 은 2단계메시지와 다운링크전송자원할당메시지 G 로구성되는데, 2단계메시지는 PDSCH 을이용하여 전송되고, G 는 PDCCH 을이용하여전송된다. 단말이설정된시간윈도우내에서, RAR 을수신하지않는경우, 단말은프리앰블을 재전송한다. RAR 윈도우의끝점이후에프리앰블재전송을위한최소지연은 3ms 이다. ( 단말이 RAR에사용되는다운링크자원을전달하는 PDCCH 을수신하더라도, RAR 메시지를복조하지못한경우, 단말이 RAR을복조하려고시도하면서걸린시간을 감안하면프리앰블재전송전의최소지연시간은 4ms 로증가한다.) enodeb 는각재전송된프리앰블에대하여전송전력이일정간격으로증가하도록 preamble power ramping 을설정할수있다. WCDMA 에서는간섭을제어하기위하여 초기프리앰블전력을낮출필요가있지만, LTE의 random acces preamble 은다른 업링크전송에대하여통상적으로직교이기때문에, 프리앰블전력의제어가 WCDMA 에비하여덜민감하다. 따라서, random access 과정에서첫번째프리앰블 전송이성공하는비율이 WCDMA 에비하여더높고, power ramping 의필요성이감소 하는경향이있다. 68 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 이메시지는 PUSCH 상에서최초로스케줄링된업링크전송이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 를이용한다. 단말은이메시지를이용하여 RRC 접속요구, 트래킹영역갱신, 스케줄링요구와같은랜덤액세스절차메시지를전달한다. 이메시지는단계2 의 RAR 에서할당된 Temporary C-RNTI 를포함하고, C-RNTI 혹은 48 비트단말 identity 를포함한다. 단계1 에서프리앰블충돌이발생한경우에는충돌한단말들은 RAR 을통하여동일한 Temporary C-RNTI 를수신하고 L2/L3 메시지를전송할때동일한업링크시간- 주파수 자원상에서충돌이발생할것이다. 충돌로인하여모든단말이복조를하지못하는 경우에는, 각단말은최대회수만큼 HARQ 재전송을한후에 random access 절차를 다시시작하게된다. 하지만, 충돌이발생하더라도하나의단말이복조가되는경우가 발생할수있으며, 이경우단계4 의절차에의하여경쟁을해소할수있다. 단말이 RAR 을성공적으로수신하는경우, 메시지3을전송하기전에단말의최소 처리지연시간은 5ms 에서왕복전송시간(TA) 을뺀값이다. [ 그림 28] 메시지3 전송타이밍 다수의단말이동일한프리앰블로전송하는경우실제로프리앰블이인식된단말을 구별하기위한단계이다. enodeb 는단계3 에서의 L2/L3 메시지에포함된 48 비트단말의구별자 (C-RNTI 혹은 Temporary C-RNTI) 를포함한경쟁해소메시지를생성하여이를단말에게 HARQ 방식 으로전송한다. 다수의단말간에충돌이발생한경우, L2/L3 메시지의복조가성공하면, HARQ 피드백은자신의 UE identity( 혹은 C-RNTI) 를검출한단말에의해서만수행된다. 다른 www.kipo.go.kr 69
4. LTE 의물리계층주요기술 단말은충돌이있었다는것을인식하고, HARQ 피드백을전송하지않으며, 현재의 random access 절차를벗어나서 random access 절차를새로시작하게된다. 경쟁해소메시지를수신한후에세가지의가능한시나리오별로단말은다음과 같이응답한다. - 단말이메시지를복조하고, 자신의 identity 를확인한경우 ACK 를전송한다. - 단말이메시지를복조하고다른단말의 identity 가포함된것을발견한경우아무것도 전송하지않는다. 아무것도전송하지않는것을 DTX 라한다. - 단말이메시지를복조하는데실패하거나, DL 승인을놓친경우아무것도전송하지 않는다. Contention-free Random Access 절차는다음과같다. enodeb 가각단말에대하여프리앰블을지정하고, 단말은지정된프리앰블을전송 하므로, 단말간에충돌이발생하지않는다. 이방법은단말에다운링크트래픽을재개 하거나핸드오버를하는경우와같이단시간에접속절차가완료되어야하는경우 적용되며, 다음과같은단계에의하여수행된다. 단계1: 기지국이단말에프리앰블을할당한다. 단계2: 단말이할당받은프리앰블을전송한다. 단계3: 기지국이 Random Access 응답을전송한다. [ 그림 29] Contention-free 랜덤액세스절차 70 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.9. PRACH(Physical Random Access Channel) Random Access 절차에서단말이 enodeb에전송하는 random access 프리앰블을 전송하기위한채널이다. PRACH 는 PUSCH, PUCCH 와시간, 주파수상에서다중화된다. PRACH 시간- 주파수 자원은 PUSCH 영역에서할당되며, 주기적으로반복된다. [ 그림 30] PUSCH, PUCCH와 PRACH 다중화 PRACH 프리앰블은 OFDM 심볼로구성되며, 프리앰블시퀀스의끝부분을프리앰블 앞부분에 CP 로추가하여구성한다. [ 그림 31] 포맷 0/2에서의 PRACH CP와 GT timing advance 가 0이라는가정하에단말은 random access 프리앰블의시작점을 업링크서브프레임의시작점과일치시킨다. 전송지연을감안하여, GT(Guard Time) 가 필요하므로, 프리앰블길이는 PRACH 슬롯의길이보다짧다. FDD 에대하여 4 종류의 PRACH 프리앰블포맷이정의되어있고, 각포맷은시퀀스와 CP 의길이에따라정의된다. www.kipo.go.kr 71
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 표 10] 랜덤액세스프리앰블포맷 프리앰블포맷 TCP ( s) TSEQ ( s) 적용 0 103.13 800 1 684.38 800 2 203.13 1600 3 684.38 1600 셀반경 14km 이하에서, 800 s 프리앰블시퀀스를갖는 1ms RA 버스트 셀반경 77km 이하에서, 800 s 프리앰블시퀀스를갖는 2ms RA 버스트 셀반경 29km 이하에서, 1600 s 프리앰블시퀀스를갖는 2ms RA 버스트 셀반경 100km 이하에서, 1600 s 프리앰블시퀀스를갖는 3ms RA 버스트 [ 표 11] PRACH 프리앰블포맷에대한프레임형태및셀반경 프리앰블포맷 할당된서브프레임개수 CP 기간 s Ts s GT 기간 Ts 최대딜레이스프레드 ( s) 최대셀반경 (km) 0 1 103.13 3168 96.88 2976 6.25 14.53 1 2 684.38 21024 515.63 15840 16.67 77.34 2 2 203.13 6240 196.88 6048 6.25 29.53 3 3 684.38 21024 715.63 21984 16.67 100.16 CP의길이는최대 RTD(Round-Trip Delay) 와최대딜레이스프레드를더한값이고, GT의길이는최대 RTD(Round-Trip Delay) 값이다. 최대딜레이스프레드는 CP의끝부분에서 guard period 로서활용되어, 셀경계면에 있는단말에대해서도다중경로간섭을감소시키도록한다. 프리앰블시퀀스의끝부분을프리앰블앞부분에 CP로추가하기때문에프리앰블 끝에있는딜레이스프레드에너지는 CP 의끝에서다시반복된다. 따라서, GT의 길이를정할때, 최대딜레이스프레드를고려할필요는없다. 표 11에서 T s 는샘플링레이트를의미하며, 그값은 1/30.72 s 이다. 72 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.10. 제어채널 제어채널은상위계층에서효율적으로신속하게전달할수없는물리계층신호나 메시지를전달한다. 4.10.1. 다운링크제어채널 LTE 에서는하나의셀에서특정단말( 혹은단말그룹) 에제어채널을전송한다. 제어 채널전송은하나의서브프레임내에서완료되어야하며, 셀내에다수의단말이있기 때문에하나의서브프레임지속시간내에다수의제어채널을전송할수있어야한다. 제어채널은원칙적으로서브프레임의첫번째 1~3 개의심볼을이용한다. 예외적인 경우로서, MBSFN 전송을하는경우에는 0,1 혹은 2 개의심볼을이용하고, 협대역 시스템의대역폭(RB이 10 개미만인경우) 인경우에는셀의경계면에서충분한 커버리지가가능하도록하기위하여, 제어심볼의개수는 2,3 혹은 4 개가된다. [ 그림 32] 다운링크제어채널의시간-주파수 영역 다운링크물리채널에서제어채널은 PCFICH, PDCCH, PHICH의세가지종류가 www.kipo.go.kr 73
4. LTE 의물리계층주요기술 있다. 1) PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel) PCFICH 은서브프레임에서제어채널정보의전송에사용되는 OFDM 심볼( 통상 1~ 3 개사이) 의개수를표시하는 CFI(Control Format Indicator) 를전송한다. MBSFN 전용 캐리어에서는물리제어채널이없기때문에, PCFICH 가존재하지않는다. CFI 로는세가지코드워드가사용되고네번째코드워드는향후사용할수있도록 예약되어있다. 각각의코드워드는길이가 32 비트이고, 32비트는 QPSK 변조방식을 사용하는 16개의 RE 에매핑되어있다. CFI [ 표 12] CFI 코드워드 CFI 코드워드 1 0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1 2 1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0 3 1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1 4( 예약) 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 PCFICH 는제어채널의세개의 OFDM 심볼중다운링크서브프레임의첫번째 OFDM 심볼을이용하기때문에, UE는 PCFICH 정보를알아낸후에제어신호의 나머지를복조하게된다. 주파수다이버시티를구현하기위하여 PCFICH를포함하는 16개의 RE는주파수 영역에서분산되어있다. 네개의 RE는 REG(Resource Element Group) 을형성하게 되므로, 총네개의 REG 가필요하게된다. [ 그림 33] REG에의 PCFICH 매핑 이웃셀간의 PCFICH 정보가서로혼동될가능성을줄이기위하여, PCFICH RE의 위치를정하는데있어서, 셀고유의주파수오프셋이적용된다. 오프셋은 PSS, SSS 과정에서획득되는물리적인셀 ID(Physical Cell ID) 에의하여결정된다. 또한, CFI 74 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 코드워드에는물리적인셀 ID의함수로정해지는셀고유의스크램블링시퀀스가 적용되므로, 단말은원하는셀의 PCFICH 를획득할수있게된다. 2) PDCCH (Physical Downlink Control Channel) PDCCH 는 DCI(Downlink Control Information) 를전송하는채널을말한다. DCI에 단말이나단말그룹에대한리소스할당정보나기타제어정보를포함하고있다. 일반적으로, 하나의서브프레임에다수의 PDCCH 가전송될수있다. 각각의 PDCCH 는하나혹은다수의 CCEs(Control Channel Elements) 을이용하여 전송되는데, 하나의 CCE는 9개의 REG 로구성되어있고, 하나의 REG에는 4개의 QPSK 심볼이매핑되어있다. Reference 심볼에할당된 RE는 REG에포함이되어있지않기 때문에전체 REG의개수는셀고유의 RS(Reference Signal) 이존재하는지의여부에 따라다르다. PDCCH 포맷은 4 가지가있으며, 포맷별로필요한 CCE 의개수가다르다. PDCCH 포맷 [ 표 13] PDCCH 포맷 CCE의개수 REG의개수 PDCCH bit의개수 0 1 9 72 1 2 18 144 2 4 36 288 3 8 72 576 특정 PDCCH 의전송에사용되는 CCE의개수는채널조건에따라 enodeb 에의해 결정된다. 예를들어, enodeb 근처에있는단말의경우다운링크채널의특성이좋기 때문에하나의 CCE 만으로충분하다. 그러나, 단말이셀의경계에있어서채널의 특성이좋지않는경우에는 8개의 CCE 가요구된다. 또한, PDCCH 의전력레벨역시 채널특성에따라조정된다. DCI 에포함되어있는제어채널메시지의내용은시스템의동작형태와관련이있다. 예를들어, 시스템이 MIMO를지원하지않거나단말이 MIMO를포함하지않는전송 모드로설정된경우에는 MIMO 전송에만요구되는파라미터를전달할필요가없다. 자원할당에필요한비트의개수는시스템의대역폭에따라달라지며, 그결과메시지 크기도시스템대역폭에따라달라진다. PDCCH에는 16비트 CRC 가추가되며, 단말은 CRC를이용하여 PDCCH에오류가 www.kipo.go.kr 75
4. LTE 의물리계층주요기술 있는지의여부를검출할수있다. 또한, 단말은수신된 PDCCH 가다수의단말중자신 에게해당된것인지를확인할필요가있는데이는 PDCCH의페이로드에구별자를 추가하여구현될수있다. 자신에게해당된단말인지를판별하기위하여 CRC를단말 구별자와스크램블링하는방법도있는데, 이방법은페이로드에구별자를추가할필요가 없는장점이있다. DCI 형태 목 [ 표 14] DCI 포맷 적 CRC를포함한비트수 ( 대역폭 50RB, enodeb 안테나개수 4 개) 0 PUSCH 에대한자원승인 42 1 하나의코드워드 PDSCH 전송시리소스할당 47 1A 간단한포맷를이용하여 PDSCH 할당 42 1B rank가 1인전송에대하여 PDSCH 할당 46 1C 가장간단한포맷을이용하여 PDSCH 할당 26 1D 다중사용자 MIMO에대하여 PDSCH 할당 46 2 폐루프 MIMO 에대한 PDSCH 할당 62 2A 개루프 MIMO 에대한 PDSCH 할당 58 3 3A 다수사용자에대하여 PUCCH 와 PUSCH 의전송전력제어명령 (2 비트전력조정) 다수사용자에대하여 PUCCH 와 PUSCH 의전송전력제어명령 (1 비트전력조정) 42 42 PDCCH 정보비트는코딩, rate matching 을수행한후, 셀고유의스크램블링시퀀스와 스크램블되며, 이는인접셀과혼동될가능성을감소시키는효과를가져온다. 스크램블된 비트는 REG 블록에매핑되고, REG 블록에인터리빙이적용되어주파수다이버시티가 구현되고, PCFICH 에서표시된 OFDM 심볼집합중이용가능한 RE 에매핑된다. 3) PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) PHICH 는 enodeb 가 PUSCH 를정확하게수신했는지의여부를알려주는 HARQ ACK/NACK 를전송한다. HARQ 표시자는 ACK의경우 0 으로설정되고, NACK 의경우 1 로설정되며, 세개의 BPSK 심볼에의하여반복된다. 다수의 PHICH 는동일한세트의 RE 에매핑되어, PHICH 그룹을구성하는데, 동일한 PHICH 그룹내의다른 PHICH 는서로다른복소직교왈쉬시퀀스에의하여구분된다. 76 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 시퀀스의길이는 normal CP에서는 4 이며, extended CP에서는 2 이다. 시퀀스는복소수 이기때문에하나의그룹에서 PHICH 의개수( 동일한집합의다운링크 RE에서승인 여부를수신하는단말의개수) 는시퀀스길이의두배(8 개) 까지될수있다. PHICH 지속기간은시간영역에서 OFDM 심볼개수로표시되며, PBCH 에의하여 설정이가능하다. 특정한경우에 3개의 OFDM 심볼이두개의 OFDM 심볼로감소되기도 한다. PHICH는 PDSCH 전송영역을침범할수는없으므로, PHICH 지속기간은각 서브프레임의시작점에서 하한선이된다. PCFICH 에의해서표시되는제어채널영역의크기를정하는 [ 그림 34] PHICH 신호 PHICH 전송에사용되는세개의직교코드각각은각서브프레임의첫번째세개의 OFDM 심볼중하나에서 REG 에매핑된다. [ 그림 35] PHICH 직교코드를 OFDM 심볼에매핑하는예 www.kipo.go.kr 77
4. LTE 의물리계층주요기술 PHICH 가다수의 PUSCH 전송중어느것에대한 ACK/NACK 응답인지를표시하는 추가시그널링에대한필요성을줄이기위하여, PHICH 인덱스는 PUSCH 전송에사용 되는업링크 RB 중가장낮은인덱스와관련된다. 78 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.10.2. 업링크제어채널 업링크제어채널은업링크데이터패킷과독립적으로전송되는제어신호를전송 하는데사용된다. 업링크제어채널에의하여전송되는신호에는다운링크데이터 패킷에대한 HARQ 승인(ACK/NACK), CQI(Channel Quality Indicator), RI(Rank Indicator) 나 PMI(Precoding Matrix Indicator) 와같은다운링크전송에대한 MIMO 피드백, 업링크전송에대한 SRs(Scheduling Requests) 등이있다. 1) PUCCH(Physical Update Control Channel) 구조 PUCCH 의제어신호는시스템대역의가장자리에있는주파수영역에서전송된다. 제어신호의전송에필요한자원을최소화하기위하여 PUCCH 는주파수다이버시티를 구현하도록설계되어있다. 즉, 하나의서브프레임에서각 PUCCH 전송은시스템대역의 가장자리혹은가장자리부근에있는첫번째 RB, 시스템대역의반대편가장자리 혹은반대편가장자리부근에있는두번째 RB 로구성된다. 두개의 RB는하나의 PUCCH 영역을구성한다. 이와같이하나의 PUCCH 영역을다른 RB로구성하는경우 주파수다이버시티를구현할수있으며, 서브프레임내에서동일한 RB으로전송하는 경우에비하여약 2dB 의이득이있다. [ 표 15] PUCCH 영역의개수 대역폭 (MHz) 서브프레임에서 0.5ms RB 개수 PUCCH 1.4 2 1 3 4 2 5 8 4 10 16 8 20 32 16 영역의개수 셀내에서 PUCCH 전송에사용될수있는슬롯당 RB의개수는로표시되며 파라미터 pusch-hoppingoffset 을의미한다. 이파라미터는셀내에서방 송신호에의하여단말에전송된다. 슬롯당 PUCCH RB의개수는서브프레임당 PUCCH 영역의개수와동일하다. PUCCH 영역의개수가짝수인경우에는각 RB 쌍에속하는두개의 RB가모두 PUCCH 에사용되나, PUCCH 영역의개수가홀수인경우에는각 RB 쌍에속하는 두개의 RB 중하나의 RB는 PUCCH 에사용되지않는다. www.kipo.go.kr 79
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 36] PUCCH 영역의개수가짝수인경우와홀수인경우의구조 2) PUCCH 영역내에서단말의다중화 다수의단말에서전송된제어신호는직교 하여하나의 CDM(Code Division Multiplexing) 을이용 PUCCH 에서다중화될수있다. 단말사이에직교성을유지하기위해서는 시퀀스에대하여순환시간쉬프트를적용하면된다. SC-FDMA 심볼에서순환시간 쉬프트가다른파형은필요한제어신호정보를전송하는단말고유의 QAM 심볼로 변조되는데단말의지원가능한순환시간쉬프트의개수는 SC-FDMA 심볼별로 다중화가가능한단말의개수가된다. PUCCH RB가 12 개의서브캐리어를포함하고 있기때문에채널특성이 RB 전체에대해서거의일정하다는가정하에서 PUCCH 는 PUCCH RB 당 12 개의순환쉬프트까지지원한다. 1 또는 2 비트의 ACK/NACK 와같이제어신호비트의개수가작은제어정보를전송 하는경우단말간의직교성은 SC-FDMA 심볼내의순환시간변환을하는방식과 직교스프레딩코드로 SC-FDMA 심볼을시간영역에서스프레딩하는방식을결합하여 구현된다. 다수의단말에대하여 TDM(Time Domain Multiplexing) 보다 CDM이사용 되는데이는 CDM의전송시간이더길기때문에전력이제한된단말의경우에도신호 메시지별전체전송에너지가증가하는점에기인한다. 따라서, PUCCH 제어구조는 기본시퀀스에순환시간쉬프트를달리하여구현된주파수영역코드다중화, 다른 직교블록스프레딩코드에의한시간영역코드다중화를이용하며, SNR이낮은 환경에서도다수의단말에대하여직교제어채널을적용하여페이로드를 줄일수있다. 22비트까지 80 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 3) PUCCH 에실리는제어신호정보 PUCCH 에실리는제어신호정보에는 SRs, HARQ ACK/NACK, CQI 등이있다. SRs는단말이 enodeb 에대하여자원을요청하는제어신호이다. PDSCH 로전송되는다운링크데이터패킷에대한 HARQ ACK/NACK 는단일코드 워드로다운링크전송을하는경우에는 전송을하는경우에는 2 비트이다. 1비트이고두개의코드워드로다운링크 CQI 는무선채널의품질을표시하고, RI나 PMI와같은 MIMO 관련피드백을포함 한다. CQI 전송을위해서서브프레임당 20 비트가필요하다. 단말이제어정보에사용할수있는심볼의수는전체 SC-FDMA 심볼중 PUCCH 코히런드복조를하기위하여 RS에사용되는 SC-FDMA 심볼을제외한나머지가된다. PUCCH 는전송되어야하는정보에따라서 7 개의다른포맷을지원하며, PUCCH 포맷별로매핑되는업링크제어정보는표16 과같다. [ 표 16] PUCCH의업링크제어정보포맷 PUCCH 포맷 업링크제어정보 (UCI) format 1 format 1a format 1b SR(Scheduling Request) 1 bit HARQ ACK/NACK (SR 포함/ 미포함) 2 bit HARQ ACK/NACK (SR 포함/ 미포함) format 2 CQI ( 코딩된 20 비트) format 2 extended CP에서 CQI와 1/2비트 HARQ ACK/NACK (20 비트) format 2a CQI와 1비트 HARQ ACK/NACK (20 + 1 코딩비트) format 2b CQI와 2비트 HARQ ACK/NACK (20 + 2 코딩비트) PUCCH 포맷이 PUCCH 영역에물리적으로매핑되는형태는그림36 과같다. 대역의가장자리 (m=0,1) 에서는 PUCCH CQI 포맷 2/2a/2b 이매핑되어전송되고, 인접한혼합된 PUCCH 영역(m=2) 에서는 CQI 포맷 2/2a/2b 와 SR/HARQ ACK/NACK 포맷 1/1a/1b 가매핑되고, 다음 PUCCH 영역(m=3,4,5) 에서는 SR/HARQ ACK/NACK 포맷 1/1a/1b 가매핑되어있다. www.kipo.go.kr 81
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 37] PUCCH RB에 PUCCH 포맷의물리매핑 4) PUCCH 에의하여 CQI 전송 ( 포맷2) 10비트의 CQI 정보는 rate 1/2의 Reed-Muller 코드로채널코딩되어 20 코딩비트를 생성하고길이 31 인골드시퀀스로스크램블링한후(PUSCH 데이터생성방법과유사) QPSK 매핑된다. QPSK 변조된신호각각에대하여길이 12인기본 RS 시퀀스를이용 하여순환시간쉬프트변조를수행하고, 각각은서브프레임에서 10개의 SC-FDMA 심볼을이용하여전송된다. 순환시간쉬프트의개수가 12개이므로동일한 CQI PUCCH RB에서최대 12 개의상이한단말들이직교다중화될수있다. 셀간간섭을랜덤화하기위하여셀고유의심볼레벨의순환시간쉬프트호핑이 사용된다. 예를들어, SC-FDMA 심볼의 PUCCH 순환시간쉬프트인덱스는할당된 순환시간쉬프트에무작위로선택된셀고유의 PUCCH 순환쉬프트옵셋을더하여 구해진다. 셀내부의간섭을랜덤화하기위해서는두번째슬롯에순환시간쉬프트를 다시매핑한다. 82 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 PUCCH 자원인덱스 로부터 PUCCH 영역, 할당된순환시간쉬프트를 알아낼수있다. 단말에할당된 PUCCH 영역 m은 를 여구할수있고, 할당된순환시간쉬프트는 를 서구할수있다. 한 상위계층신호는 PUCCH 자원인덱스 를이용하여 CQI, PMI, RI 타입을주기적으로보고하도록단말을설정한다. 12로나눈몫에의하 12로나눈나머지에의해 CQI PUCCH 상에서상이 [ 그림 38] 포맷 2/2a/2b에서의 CQI 채널구조 5) PUCCH 에서 CQI와 HARQ ACK/NACK 를다중화 단말은단말고유의상위계층신호에의해서 HARQ ACK/NACK 와 CQI를동시에 전송할수있다. 단말이 CQI를전송하도록설정된서브프레임상에서 HARQ ACK/NACK 를전송하고자하더라도, 동시전송이가능하지않는경우에는 CQI는삭제 되고 HARQ 만이전송된다. www.kipo.go.kr 83
4. LTE 의물리계층주요기술 enodeb 스케줄러에의하여단말이 CQI와 HARQ ACK/NACK 를동시에전송할수 있도록허용된서브프레임에서 CQI와 1 혹은 2 비트 HARQ ACK/NACK 정보는같은 PUCCH RB 에서다중화하여전송된다. 6) CQI와 HARQ ACK/NACK 의다중화-normal CP 의경우 (format 2a/2b) CQI 데이터의전송구조는 format 2 에서의전송구조와동일하다. 1 혹은 2 비트 HARQ ACK/NACK 를 CQI와함께전송하기위해스크램블링되지않은 HARQ ACK/NACK 비트는 BPSK/QPSK 변조되어하나의 HARQ ACK/NACK 변조심볼이된다. ACK는이진값 1 로코딩되고 NACK 는이진값 0 으로코딩된다. 각각의 CQI 슬롯에서 HARQ ACK/NACK 변조심볼은두번째 RS 심볼, 즉 SC-FDMA 심볼5 를변조하는데사용된다. 다운링크코드워드가하나일때 NACK 는 +1 로매핑 되고다운링크 MIMO 코드워드가두개일때 NACK, NACK 는 +1 로매핑되므로단말이 PDCCH 의다운링크승인을검출하지못하여 ACK 와 NACK 를모두전송하지않는경우 에는디폴트로 NACK 를전송한것으로본다. 즉, enodeb 는 DTX를 NACK 로해석하여 다운링크신호를재전송한다. [ 그림 39] HARQ ACK/NACK에대한성상도 CQI 슬롯에서 RS 중하나가 HARQ ACK/NACK 변조심볼에의하여변조되므로 ACK/NACK 와 CQI 각각에대하여검출이가능하다. 84 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 0.5ms 슬롯의채널변화가미미한환경에서는슬롯의첫번째 RS 심볼을위상기준 으로사용하여 ACK/NACK 와 CQI 코히런트검출을구현할수있다. 또다른방법으로, CQI 검출에필요한채널추정을더정확하게하고자하는경우에는슬롯의 RS를 HARQ ACK/NACK 심볼변조에활용하지않고, 두개의 RS 심볼이모두채널추정과 CQI 복조에사용될수있다. 슬롯에서도플러로인한채널의변화가큰환경에서하나의 RS 심볼만을코히런트 검출에사용하는경우 ACK/NACK 와 CQI 검출성능이저하된다. 이경우블라인드 디코딩이나상이한 ACK/NACK 조합각각에대하여수신신호와추정된 CQI 정보사이의 상관값이최대가되도록추정값을선택하는 hypothesis testing 을반복하여 ACK/NACK 와 CQI 를디코딩할수있다. 7) CQI와 HARQ ACK/NACK 의다중화-extended CP 의경우 (format 2) 1 혹은 2 비트 HARQ ACK/NACK 는 CQI 와함께 Reed-Muller 기반의블록코드로인 코딩되어 20 비트코드워드가생성된다. 생성된코드워드는 CQI 채널구조를이용하여 PUCCH 로전송된다. 블록코드에의해지원되는정보는최대 13 비트이며, CQI 11비트와 ACK/NACK 2 비트에해당한다. 8) PUCCH 상에서 HARQ ACK/NACK 전송 (format 1a/1b) ACK/NACK 는비트개수가 1비트혹은 2비트로서작기때문에전송에필요한 SC-FDMA 심볼의개수가줄어든다. 따라서, 하나의슬롯에서 RS 심볼의개수를세개로 증가시켜서채널추정의정확도를향상시킬수있다. normal CP에서는슬롯가운데있는세개의 SC-FDMA 심볼이 RS 전송에사용되고, 나머지네개의 SC-FDMA 심볼이 ACK/NACK 전송에사용된다. extended CP의경우에는 가운데두개의 SC-FDMA 심볼이 RS 전송에사용되고, 나머지네개의 SC-FDMA 심볼이 ACK/NACK 전송에사용된다. HARQ ACK/NACK 비트수는 1 또는 2 이며, 각각 BPSK 또는 QPSK 변조되어하나의 HARQ ACK/NACK 변조심볼이된다. ACK 는이진값 1 이되고, NACK 는이진값 0 이 된다. BPSK/QPSK 변조된심볼은길이 12인기본 RS 시퀀스의순환시간쉬프트 ( 주파수 영역의 CDM) 에의하여변조된후, 각각의 SC-FDMA 데이터심볼에전송된다. 코드 분할다중화된단말들은직교( 왈쉬- 하다마트혹은 DFT) 스프레딩코드에의하여시간 www.kipo.go.kr 85
4. LTE 의물리계층주요기술 영역에서스프레딩된다. 따라서, 다수의단말들이주파수영역과시간영역의코드 다중화에의하여다중화될수있다. 단말의 RS 역시데이터 SC-FDMA 심볼과같은 방식으로다중화된다. 순환시간쉬프트다중화에서 PUCCH HARQ ACK/NACK RB의 SC-FDMA 심볼에 지원되는순환시간쉬프트의개수는셀고유의상위계층신호파라미터 의하여설정되는데, 는 1,2 혹은 3 값을가지며, 각각쉬프트의개수가 12, 6, 4 임을의미한다. enodeb가선택하는값은셀에서예상되는지연확산 에의하여정하여진다. RS 심볼의개수가데이터심볼의개수보다작기때문에 RS에대하여가능한다중화 개수는데이터심볼의다중화개수보다작게된다. 그결과, 시간영역스프레딩 CDM 에서 ACK/NACK 데이터에지원되는스프레딩코드의개수는 RS 심볼의개수에의해 제한된다. 예를들어, normal CP에서지원가능한순환시간쉬프트의개수가 6개이고 직교시간스프레딩코드의개수가 3이고 RS 심볼개수가 3 인경우, 18개의다른 단말의 ACK가하나의 PUCCH RB 내에서다중화될수있다. 만일, extended CP에서 지원가능한순환시간쉬프트의개수가 에 6개이고직교시간스프레딩코드의개수가 2이고 RS 심볼개수가 2 인경우, 12개의다른단말의 ACK 가하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될수있다. 길이가 2 혹은 4인직교블록스프레딩코드는왈쉬- 하다마드코드를 이용하고, 길이가 3인직교블록스프레딩코드는 DFT 코드를이용한다. 직교코드시퀀스인덱스 [ 표 17] 시간영역에서직교스프레딩코드 길이 2인왈쉬-하다마드코드 길이 3인 DFT 코드 길이 4인왈쉬-하다마드코드 0 [+1 +1] [+1 +1 +1] [+1 +1 +1 +1] 1 [+1-1] [1 ] [+1-1 +1-1] 2 X [1 ] [+1-1 -1 +1] 3 X X [+1 +1-1 -1] 직교스프레딩코드의개수는 RS SC-FDMA 심볼의개수와동일하다. 따라서, RS SC-FDMA 심볼의개수에따라직교스프레딩코드중일부가선택된다. 예를들어, normal CP에서 SC-FDMA 심볼개수가 4이면 RS 심볼개수는 3이되고길이 4인직교 스프레딩코드중 index 가 0, 1, 2인세개의코드가시간영역블록스프레딩으로사용 된다. extended CP의경우데이터 SC-FDMA 심볼의개수가 4 이고, RS 심볼의개수는 86 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 두개이므로, 길이 4인직교스프레딩코드중 index가 0, 2인두개의코드가데이터 블록스프레딩코드로사용된다. [ 표 18] PUCCH 포맷 1/1a/1b 데이터와 RS에대한직교스프레딩코드의 SF Normal CP Extended CP Data RS Data RS Spreading factor 4 3 4 2 [ 그림 40] ACK/NACK 구조 동일한서브프레임에서 HARQ ACK/NACK 와 SRS 을모두전송하도록설정하는것도 가능하다. 이경우, enodeb 는셀고유의방송신호에의하여단말이전송하는방법을 설정할수있다. 첫번째방법에서는 ACK/NACK 가 SRS 보다우선권이있어서, SRS은 전송되지않고 HARQ ACK/NACK 만이전송된다. 다른방법에서 enodeb는단말이 해당서브프레임에서감축된 PUCCH 전송을하도록설정하는것으로서브프레임의 두번째슬롯에서마지막 SC-FDMA 심볼은전송이되지않는다. 이를 shortened PUCCH format 이라하며, 시간영역에서직교블록스프레딩코드의길이는 1 만큼감축되며, 길이 4인왈쉬-하다마드코드대신길이 3인 DFT 기반스프레딩코드를사용한다. www.kipo.go.kr 87
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 41] shortened PUCCH ACK/NACK 구조 결국, HARQ ACK/NACK 와 SRS 심볼을동시에전송하도록설정하는경우라도각 심볼의위치가겹치지않으므로, 전송신호의단일캐리어특성이유지된다. PUCCH RB 에서순환시간쉬프트/ 직교코드가결합된 HARQ ACK/NACK 자원 인덱스의개수는 normal CP의경우순환시간쉬프트의개수에 3 을곱한값이고, extended CP의경우순환시간쉬프트의개수에 2 를곱한값이다. 셀간간섭을랜덤화하기위해서는 호핑이사용된다. CQI에서의경우와마찬가지로순환시간쉬프트 PDCCH 다운링크를하지않고, PDSCH에서반영구적으로스케줄링된다운링크 데이터를전송하는경우, 단말에의해사용되는 PUCCH ACK/NACK 자원인덱스 는상위계층시그널링에의해설정된다. PUCCH ACK/NACK 자원은최초 HARQ 전송에대응되는 ACK/NACK 전송에사용된다. PDCCH 의다운링크할당시그 널링에의해표시되는 PDSCH 에동적으로스케줄링된다운링크데이터전송(HARQ 88 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 재전송포함) 에대하여, PUCCH HARQ ACK/NACK 자원인덱스 는다운링크제 어할당의첫번째 CCE(Control Channel Element) 의인덱스에기초하여결정된다. PUCCH 자원인덱스 는순환시간쉬프트와직교코드의결합에대하여순서를 정한것이며, 순환시간쉬프트영역에서처음인덱스된후직교시간스프레딩코드 영역에서인덱스된다. [ 표 19] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =1) 순환쉬프트인덱스 직교코드시퀀스인덱스 0 1 2 0 0 12 24 1 1 13 25 2 2 14 26 3 3 15 27 4 4 16 28 5 5 17 29 6 6 18 30 7 7 19 31 8 8 20 32 9 9 21 33 10 10 22 34 11 11 23 35 셀내간섭을랜덤화하기위하여두번째슬롯에서 PUCCH 자원인덱스는다시매핑 되며, 구체적으로는순환쉬프트와직교블록스프레딩코드가다시매핑된다. 홀수 번째슬롯에서의 PUCCH 자원인덱스재매핑은짝수슬롯에서의 PUCCH 리소스 인덱스에의하여정하여진다. www.kipo.go.kr 89
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 표 20] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =2) 순환쉬프트인덱스 직교코드시퀀스인덱스 0 1 2 0 0 12 1 6 2 1 13 3 7 4 2 14 5 8 6 3 15 7 9 8 4 16 9 10 10 5 17 11 11 [ 표 21] PUCCH RB 포맷 1/1a/1b 자원인덱스할당( =3) 순환쉬프트인덱스 직교코드시퀀스인덱스 0 1 2 0 0 1 4 2 8 3 1 4 5 5 9 6 2 7 6 8 9 3 10 7 11 90 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 9) 동일한 PUCCH RB에서 CQI 와 HARQ ACK/NACK 의다중화 (Mixed PUCCH RB) 상이한 PUCCH RB에서 CQI 와 HARQ ACK/NACK 를다중화하는경우시스템은간단 해질수있으나, 시스템대역폭이작은경우 CQI 와 ACK/NACK 를서로다른 RB에구분 하여할당( 예를들어, 1.4MHz 시스템대역폭에서제어시그널링을위하여전체 6개의 RB 중두개의 RB 를할당) 하면서발생하는제어시그널링오버헤드가증가하게되는 문제가있다. 따라서, 동일한 PUCCH RB에서다른단말의 CQI와 ACK/NACK 를다중화 하여전체제어시그널링오버헤드를감소시킬필요가있다. ZC 순환시간쉬프트구조로인하여 RS 심볼의개수를달리하여 CQI와 ACK/NACK 신호의직교다중화가가능하며, CQI와 ACK/NACK에서로다른인접순환시간 쉬프트를할당하여구현될수있다. [ 표 22] 동일한 PUCCH RB에서 ACK/NACK와 CQI의다중화 순환쉬프트인덱스 순환쉬프트인덱스할당 0 Format 1/1a/1b (HARQ ACK/NACK, SR) 순환쉬프트 1 2... +1 guard 순환쉬프트 +2 Format 2/2a/2b(CQI) 순환쉬프트... 10 11 guard 순환쉬프트 cyclic time shift 은셀고유의방송파라미터로서의정수배이어야한 다. 가 0에서 7 사이의순환시간쉬프트를가지는경우, PUCCH RB에서 PUCCH ACK/NACK format 1/1a/1b 의전송에사용된다. CQI 전송단말과 ACK/NACK 전송 단말사이의직교성과채널분리도를개선하기위하여 ACK/NACK 와 CQI 순환쉬프 트자원사이에 guard 순환시간쉬프트가사용된다. 10) PUCCH 에서 SR(Scheduling Request) 전송 (format 1) SR PUCCH format1 의구조는 ACK/NACK PUCCH format 1a/1b 의구조와동일하며, 기본 RS 시퀀스의순환시간쉬프트가시간영역의직교블록스프레딩으로변조된다. www.kipo.go.kr 91
4. LTE 의물리계층주요기술 SR은단순한 on-off keying 을사용하며, PUSCH 자원을요구하는경우에는단말이 SR 1 을전송하고 (positive SR 전송), 자원을요구하지않는경우에는아무것도전송하지 않는다(negative SR 전송). HARQ ACK/NACK 구조가 SR 에서도사용되므로, 동일한 PUCCH 영역에서다른 PUCCH 자원인덱스 ( 순환시간쉬프트와직교코드의조합이다르다는것을의미함 ) 가 format 1의 SR 에할당되거나, format 1a/1b 의 HARQ ACK/NACK 에할당될수있다. 그 결과, 동일한 PUCCH 영역에서 SR과 HARQ ACK/NACK 의직교다중화가가능해진다. SR 전송을위하여단말이사용하는 시그널링에의해설정된다. PUCCH 자원인덱스는단말고유의상위계층 단말이스케줄링된 CQI가전송되는서브프레임에서 positive SR을전송할필요가 있는경우, CQI는제거되고 SR 만이전송된다. SR과 SRS가동시에전송하도록설정된 경우에도단말은 SRS 을전송하지않고, SR 만을전송한다. 동일한서브프레임에서 SR과 ACK/NACK 이동시에발생하는경우, 서로다른 PUCCH 영역에서 SR과 ACK/NACK 을동시에전송하게되면 single-carrier property 를 유지하지못하게된다. 따라서, 하나의자원만을사용하여두개의정보를동시에보낼 수있는방법이필요하다. 단말은 SR 를위한자원을미리할당받고, ACK/NACK 발생 위치와자원위치에대한정보를미리알고있는데, 단말의 SR 요청여부를구분하기 위하여 positive SR(SR 을요청한경우) 과 negative SR(SR 을요청하지않는경우) 에 대하여다르게전송한다. 구체적으로는 positive SR의경우단말은할당된 SR PUCCH 자원에 ACK/NACK 를전송하고, negative SR에대해서는할당된 ACK/NACK PUCCH 자원에 ACK/NACK 를전송한다. 성상도에서 NACK 는 +1 로매핑되어, DTX의경우 디폴트로 NACK 가된다. 11) PUSCH에서제어신호와 UL-SCH 데이터의다중화 단말에 PUSCH 전송자원이할당된서브프레임에서제어신호가전송되는경우, DFT 확산전에제어신호와 UL-SCH 데이터는다중화되어단일캐리어특성을유지 한다. PAPR 특성을유지하기위하여업링크에서 PUCCH는 PUSCH와동일한서브 프레임에서전송될수없다. CQI/PMI, ACK/NACK, RI에사용되는 RE의개수는 PUSCH 에할당된 MCS 와상위계층 시그널링에의해설정되는옵셋파라미터에의하여결정된다. 제어신호는상이한 92 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 코드율이허용되며, PUSCH 데이터와제어정보는동일한 RE 에매핑되지않는다. 제어 정보는서브프레임의두슬롯에모두포함되도록매핑된다. enodeb 는업링크제어 신호전송에대한정보를알고있기때문에제어패킷과데이터패킷을쉽게역다중화 할수있다. [ 그림 42] PUCCH 포맷 1/1a/1b에서의 ACK/NACK와 SR의성상도 CQI/PMI 자원은 UL-SCH 데이터자원첫부분에위치해있으며첫번째서브캐리어 부터차례대로모든 SC-FDMA 심볼에매핑된다. UL-SCH 데이터는 CQI/PMI 데이터 주위에레이트매칭된다. PUSCH 에서 CQI/PMI 은 UL-SCH 데이터와동일한 modulation order 가사용된다. CQI/PMI 크기가 11 비트이하인경우, PUCCH 와동일하게 (32,k) 블록코드가사용되고, CRC 는추가되지않는다. 11 비트를초과한경우, 8비트 CRC가 추가되고채널코딩과레이트매칭이구현된다. HARQ ACK/NACK 자원은 UL-SCH PUSCH 데이터에천공하여 SC-FDMA 심볼에매핑 된다. HARQ ACK/NACK 는 RS 옆에위치하며, 최대 4개의 SC-FDMA 심볼을점유한다. 코딩된 RI 심볼은서브프레임에서 ACK/NACK 가실제로존재하는지여부에상관 없이 HARQ ACK/NACK 심볼의위치옆에추가된다. ACK/NACK 와 RI를포함하는변조 심볼의유클리디언거리가최대값이되도록 1~2 비트 ACK/NACK 와 RI 가선택된다. 16-64 QAM PUSCH 변조를하며, 성상도에서가장외부값을선택하므로평균 PUSCH 데이터전력에비하여 ACK/NACK/RI 의전송전력이증가된다. www.kipo.go.kr 93
4. LTE 의물리계층주요기술 RI와 CQI/PMI 코딩은구분되어있으며, CQI/PMI 에서와마찬가지로, UL-SCH 데이터는 RI 자원요소주위에서레이트매칭된다. 1비트 ACK/NACK 또는 RI 의경우, 반복코딩이사용된다. 2비트 ACK/NACK/RI 의 경우 있다. (3,2) 단순코드가사용되며, 인코딩된데이터를순환반복을옵션으로할수 제어신호는 QPSK 변조를하며, UL-SCH 데이터없이도 PUSCH 상에서전송되도록 스케줄링될수있다. 제어신호는 DFT 확산전에다중화되어, 단일캐리어특성을 유지하도록한다. ACK/NACK 와 RI에사용되는 RE의개수는 CQI/PMI 의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 와옵셋파라미터에의하여결정된다. 기준이되는 CQI/PMI MCS 는 CQI 페이 로드크기와자원할당으로부터계산된다. [ 그림 43] 제어시그널링과 UL-SCH 데이터의다중화 94 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.11. LTE 의다중안테나기술 LTE 의다중안테나기술은크게송신다이버시티, 빔포밍, 공간다중화기술로구분 된다. 4.11.1. 송신다이버시티기술 LE의송신다이버시티는송신안테나가 2개와 4 개인경우에대하여정의되어있다. 다이버시티이득을최대로하기위하여안테나간에상관값이 간격에파장에비하여충분히떨어져있거나편파가서로달라야한다. 0 이어야하므로, 안테나 LTE에서 MIMO 기술은제어채널과데이터채널에대하여독립적으로적용되며, 데이터채널(PDSCH) 의경우에는 UE 마다독립적으로적용된다. LTE에서의송신다이버시티기술은 SFBC(Space-Frequency Block Codes) 방식, FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity) 방식, SFBC(Space-Frequency Block Codes) 와 FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity) 방식을결합한방식이있으며, PBCH, PDCCH 에대하여적용되고, 단말에대하여송신다이버시티모드가설정된 경우에는 PDSCH 에서도적용될수있다. 1) SFBC(Space-Frequency Block Codes) 방식 SFBC 는알라무티코드로알려진 STBC(Space-Time Block Codes) 를주파수영역에서 적용한것이며, 송신다이버시티스트림이서로직교성을가지도록하여선형수신기가 최적의 존재한다. SNR 을갖도록한다. 직교코드는송신안테나의개수가두개인경우에대해서만 STBC는 UMTS 에서적용이되었으며, 시간영역에서두개의인접심볼에대하여 적용이가능하다. LTE에서는서브프레임의 OFDM 심볼의개수가통상홀수인경우가 많기때문에 STBC 를적용하는것이어렵고, 다수의 OFDM 서브캐리어를이용하여 SFBC 를적용한다. LTE의 SFBC 전송에서, 두개의 enodeb 안테나포트로부터전송되는심볼은다음과 같이정의된다. = www.kipo.go.kr 95
4. LTE 의물리계층주요기술 는 k번째서브캐리어에서안테나포트 p 로부터전송되는심볼을의미한다. 안테나의개수가 2개를초과하면직교코드가존재하지않기때문에 4개의송신 안테나에대하여적용하기위해서는 SFBC를 FSTD 로수정하여야한다. 2) FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity) 와 SFBC와의결합 일반적인 FSTD 기술은각안테나의심볼이다른서브캐리어에서전송이된다. 예를 들어, 4개의송신안테나로부터네개의서브캐리어에 FSTD 전송을하는경우는다음과 같다. = 실제로, LTE 에서 FSTD 는 4개의송신안테나의경우에대하여 SFBC 와결합되어사용 되며, 두개의 2 2 SFBC 기술의결합이독립적인서브캐리어에맵핑된것이다. = 송신안테나가 4개인경우안테나포트에심볼을매핑하는방식이송신안테나가 2개인 경우에서의 SFBC 기술과는상이한데, 이것은세번째와네번째안테나포트에서 RS의 밀도가첫번째와두번째안테나포트에서의밀도의반이어서채널추정의정확성이 세번째와네번째의경우에는더낮다는점을감안하여, 송신다이버시티기술에서 채널추정의손실이한쪽의 SFBC 코드에집중되지않도록한것이다. 96 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.11.2. 빔포밍 공간상에서상관도가높은복수의안테나각각에서전송되는신호의위상을적절히 조정하면특정방향에서각안테나의신호가더해지게되어빔포밍되는효과가나타나게 된다. enodeb 는단말이전송하는업링크신호로부터단말의방향을추정한후, 배열 안테나의위상을적절하여해당방향으로다운링크신호를빔포밍하여전송한다. 빔포밍은 PDSCH 에만적용되며, 제어채널에는적용되지않는다. 따라서, PDSCH는 빔포밍에의하여셀의범위가확장되는효과를보이지만, 제어채널에대해서는셀의 범위가변경되지않기때문에전체적으로셀의범위가확장되지는않는다. 이를보완 하기위하여, PDSCH 에빔포밍을적용할때, 제어채널의코드레이트를낮출수있다. 빔포밍이적용되는 PDSCH 에는 UE-specific RS 가삽입되며, 각각의안테나에대하여 동일한 UE-specific RS 가위상만변경되어적용된다. 따라서, 단말입장에서는각각의 위상이조정된다중안테나가빔포밍된하나의안테나인것으로간주된다. 4.11.3. 공간다중화기술 LTE 의공간다중화기술에서는 layer, rank, codeword 를다음과같이정의하고있다. 공간 layer는공간멀티플렉싱에의하여생성된상이한스트림에대하여사용되는 용어이다. layer 는심볼을송신안테나포트에매핑하는것을의미하여, 각각의 layer 는 송신안테나포트의개수와같은크기의프리코딩벡터에의하여확인이되며, 방사 패턴과관련이있다. 전송 rank는전송되는 layer 의개수이다. 코드워드는독립적으로부호화된데이터블록이며, MAC 계층에서전달되고물리 계층에전달되는단일전송블록 (Transport Block) 에대응된다. rank가 1 보다큰값을갖는경우, 두개의코드워드가전송될수있다. 코드워드의 개수는 layer 의개수보다작거나같으며, 안테나의개수보다작거나같게된다. 원칙적으로, SU-MIMO 공간멀티플렉싱기술은모든가능한 layer 에매핑된하나의 코드워드를사용하거나, 하나혹은다수의다른 layer에매핑된복수의코드워드를 사용한다. www.kipo.go.kr 97
4. LTE 의물리계층주요기술 LTE에서는코드워드단위로 CQI 보고를하게되고, 기지국은 CQI를참조하여코드 워드별로 MCS 를결정한다. 따라서, 하나의코드워드를사용하면 CQI 보고나 HARQ ACK/NACK 피트백에필요한제어신호의양을감소시킬수있다는장점이있다. CQI 보고에서는모든 layer 에서하나의값만이필요하고, HARQ ACK/NACK 에서는단말마다 하나의서브프레임에하나의 ACK/NACK 값만이전송되기때문이다. layer 각각에대하여다른코드워드를매핑하는경우의장점은 SIC(Successive Interference Cancellation) 을이용하여이득을얻을수있다는것이나, 이를위해서 더많은시그널링이필요하다는단점이있다. Codeword-to-layer 매핑방식은동적으로하는방법과정적으로하는방법이있는데, 동적방식이라고하여이득이크게증가하지는않으므로정적방식을사용한다. 개루프공간멀티플렉싱과폐루프공간멀티플렉싱을하기위한 PDSCH 전송모드는 정의된코드북을이용하는프리코딩에의하여송신 미리정의된프리코딩행렬의집합이다. Rank 1 Layer 1 [ 표 23] 코드워드의 layer 매핑 layer 를형성하게된다. 각코드북은 코드워드 1 코드워드 2 Rank 2 Layer 1 Layer 2 Rank 3 Layer 1 Layer 2 and Layer 3 Rank 4 Layer 1 and Layer 2 Layer 3 and Layer 4 개루프공간멀티플렉싱의경우에는별도로단말이프리코더정보를 enodeb에 피드백하지않으나, 폐루프공간멀티플렉싱의경우에, 단말은미리정의된코드북 으로부터가장바람직한프리코더의정보를 enodeb 에피드백한다. 바람직한프리 코더는수신기의성능에기초하여용량을최대화할수있는행렬이다. LTE 코드북에서, 프리코더는위상만을보정하며, 크기는변경하지않는다. 따라서, 각안테나에연결된전력증폭기는동일하게전력을분배한다. rank가낮은코드북은 rank 가높은코드북의부분집합이되도록코드북이배열하여, 서로다른 rank 에있어서, CQI 를간단하게계산할수있도록한다. 예를들어, rank가 3인경우에코드북의특정인덱스프리코더에서 1, 2, 3 열에해당한다면, rank가 2인 경우에같은인덱스는 1,2열혹은 1,3 열로구성되어야한다. 안테나가두개인코드북은 1, j 를이용하므로복소의곱이필요가없다. QPSK 알파벳으로구성되어있으며, 모든코드북의곱이 98 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 안테나가 2개인코드북은 2 2 단위행렬과두개의 DFT 행렬로구성되어있다.,, 개루프공간멀티플렉싱의경우에, 단말의피드백은채널의 rank 만을표시하고, 프리코딩행렬에대한정보를전달하지않는다. 개루프모드에서, PDSCH 전송에사용 되는 rank 가 1 이상이라면, LTE 는 CDD 를사용한다. CDD 는여러개의전송안테나에서 같은집합의 OFDM 서브캐리어에서같은집합의 OFDM 심볼을전송하되, 각각의안테나 에서지연을상이하도록한것이다. 안테나간의지연은 CP( 순환프리픽스) 가추가 되기전에적용된다. 시간지연을추가하는것은주파수영역에서위상변환을하는것과같다. 모든서브 캐리어에대하여같은시간지연이적용되면서, 서브캐리어주파수가증가하면서, 위상변환도서브캐리어에대하여선형으로증가하게된다. 하나의안테나에서지연이 있지않은서브캐리어는다른안테나의지연이된서브캐리어와서로간섭을일으켜 신호가증가하거나소멸되므로, 서브캐리어별로빔성형패턴이서로상이하게된다. CDD 의다이버시티효과는다른서브캐리어가전송채널에서다른공간경로를 갖게되어채널의주파수선택도를높일수있다는것이다. 그결과, 페이딩으로인한 신호의왜곡이전체전송블록에영향을주는것이아니고, 개개의서브캐리어에한정 되도록할수있다. 따라서, 단말이고속으로이동하는등의이유로송신측의채널 정보를신뢰할수없을때, CDD 는특히유용하다. 시간지연이위상변환에해당한다는것은 CDD 동작은주파수영역에서프리코더에 의해서구현이될수있다는것을의미하며, 이때, 프리코더의위상은고정된선형 함수에따라서브캐리어별로변화하게된다. 일반적으로 CDD를시간영역에서구현 할것인지혹은주파수영역에서구현할것인지에관한사항은설계자가선택할문제 이다. 다만, 시간영역에서구현한경우에는지연값이샘플의정수배로제한이되는 문제가있다. LTE의 CDD는 PDSCH 에사용되는 rank가 1 보다클때적용된다. 예를들어, rank가 2 인경우에, 두번째안테나포트의전송은각 layer에대하여첫번째안테나포트에 비하여지연이되며, 이는각 layer 에서전송되는심볼이지연이되어주파수선택도가 증가한다는것을의미한다. www.kipo.go.kr 99
4. LTE 의물리계층주요기술 다수의물리채널간에상관도가높은경우 CDD 의수신성능이저하된다. 이를 방지하기위하여, 물리채널간에상관도를낮추면되는데, 이는채널의상관도를낮추는 프리코딩행렬을적용하여구현될수있다. 다중 layer CDD 동작에서, layer 를안테나포트에매핑하는것은공간다중화코드북 에서선택된프리코딩행렬을이용하여실행된다. CDD가사용되는개루프공간 다중화전송모드에서는단말이별도로특정프리코딩행렬을지시하지는않으므로, 공간다중화코드북으로부터선택된특정공간다중화행렬은미리결정된다. 송신안테나포트가 2 개인경우에, 미리결정된공간다중화프리코딩행렬 W은 항상동일하며, 전송되는신호는다음과같이 CDD와프리코딩이적용된형태로나타 난다. = WDUx = 100 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.12. 자원할당 각서브프레임에서 PDCCH 는주파수영역자원할당을표시한다. 단말은검출된 PDCCH DCI format 에따라자원할당필드를해석한다. 각 PDCCH 에 서의자원할당필드는자원할당헤더필드와 RB 할당정보로구성되어있다. 자원 할당타입 0인 PDCCH DCI format 1,2,2A,2B 와자원할당타입 1인 PDCCH DCI format 1,2,2A,2B 는동일한포맷을갖고있으며, 단일비트의자원할당헤더필드에의해서 구분된다. 즉, 자원할당헤더필드가 0인경우타입 0 을의미하고, 자원할당헤더 필드가 1인경우타입 1 을의미한다. 자원할당타입 2 는자원할당헤더필드를갖지않으며, PDCCH DCI format 1A,1B,1C,1D 인경우에대하여적용된다. 1) 자원할당타입 0 연속적인 PRBs을 RBG(Resource Block Groups) 로정의하고, RBG 단위로자원을 할당한다. 비트맵의크기는 RBG 의크기와동일하며, 비트맵의각비트는스케줄링된단말에 할당된 RBGs 를표시한다. RBG의개수가 N 개인경우, RBG는 0 부터 (N-1) 까지번호 순서대로각각이비트맵의 MSB에서 LSB 까지매핑되는데, 비트맵의해당비트값이 1인경우에는 RBG 가단말에할당된것을의미하고, 비트맵의해당비트가 0인경우에 는 RBG 가단말에할당되지않은것을의미한다. RBG의개수는 PRB 의개수보다적기때문에, PRB 각각에대하여자원을할당하는 방식에비하여소요되는비트맵의크기를줄일수있다. 예를들어, 다운링크 RB의개수가 25 이고, RBG의크기가 2 이면, RBG의개수는 13이 되며, 비트맵의각비트는한쌍의 PRB 를표시한다. [ 표 24] 자원할당타입 0의 RBG 크기 다운링크대역폭(RB 개수) RBG 크기(P) 10 1 11-26 2 27-63 3 64-110 4 www.kipo.go.kr 101
4. LTE 의물리계층주요기술 [ 그림 44] 비트맵타입 0에의해지정된 PRB 2) 자원할당타입 1 자원할당타입 1에서 RB 할당정보는스케줄링된단말에대하여 VRB(Virtual Resource Block) 을지정한다. RBG의크기가 P 개인경우 RBG는 P 개의서브셋으로 구분될수있다. 각각의서브셋은간격이 P인 PRB 로구성된다. [ 그림 45] 비트맵타입 1에의해지정된 PRB RB 할당정보는세개의필드로구성된다. 첫번째필드는 P 개의 RBG 서브셋중선택된 RBG 서브셋을표시한다. 102 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 두번째필드는서브셋내에서비트맵위치의이동여부를표시한다. 비트값이 1이면 이동이발생한것이고, 0 이면이동이발생하지않은것이다. 세번째필드는비트맵을포함한다. 비트맵의각비트는선택된 RBG 서브셋에서 단일 VRB 에대해주소를지정하는데, 비트맵의 MSB에서 LSB까지각각의비트는 주파수가증가하는순서대로 일부비트가지정된 VRB 에매핑된다. 비트맵에서사용되는비트의개수는타입 타입 0 와동일하다. RBG 의서브셋, 비트맵위치의이동을표시하는데사용되므로, 0 에비하여작다. 그러나, 전체비트의개수는 예를들어, 다운링크 RB의개수가 25 이고, RBG의크기가 2 라면, RBG의개수는 11이 되고, 두개의비트가각각서브셋선택, 비트맵위치이동표시에사용된다. 3) 자원할당타입 2 자원할당정보는단말에스케줄링된 PRB 를표시하며, PRB 는연속으로할당되거나, 다수의비연속적인 PRB 을구성하도록분산되어할당될수있다. PDCCH DCI format 이 1A,1B,1D 인경우에는연속할당과비연속할당이모두가능하나, PDCCH DCI format 1C 인경우에는비연속할당만이가능하다. PRB가연속혹은비연속으로할당되었는지의여부는자원할당메시지의 1비트 플랙에의하여결정되는데, 비트값이 0 인경우연속적으로할당된것을의미하고, 비트값이 1 인경우비연속적으로할당된것을의미한다. 할당된 PRB 의크기는변경될수있으며, 단일 PRB 일수도있고, 시스템대역폭 전체를점유하는최대 PRB 가될수도있다. 타입 2의자원할당필드는 RIV(Resource Indication Value) 로표시되는데, RIV는최초 RB과연속적으로할당된 RB의길이로 구성되어있다. 4) 제어채널관점에서의스케줄링과정 enodeb 가스케줄링과정에서수행하는절차는다음과같다. 가) 채널품질측정, SR, 버퍼상태보고등의정보에기초하여업링크상에서어느 단말에게어느자원을할당해야하는지를결정한다. 나) 채널품질지시자보고와같은정보(MIMO 의경우에는 RI와선호되는프리코딩 행렬) 에기초하여다운링크에서어느단말에게패킷전송을하도록스케줄링 할지를결정한다. www.kipo.go.kr 103
4. LTE 의물리계층주요기술 다 ) 필요한공통제어채널메시지를확인한다. ( 예: DCI format 3을이용한전력 제어명령 ) 라) 각각의메시지에대한 PDCCH format(1, 2, 4 or 8 CCEs) 과적용되어야하는전력 옵셋을결정한다. 이때, 해당단말에대한 PDCCH 오버헤드는최소화하면서도 신뢰성은충분히보장하여야한다. 마) PDCCH 자원으로필요한 CCE 의개수를결정하여, PDCCH 전송을위하여필요한 OFDM 심볼의개수를알아내고어느정보가 PCFICH 에전송되어야하는지를 확인한다. 바) 각각의 PDCCH 를 CCE 의적절한위치에매핑한다. 더이상의공간이없어서, PDCCH 가 CCE 위치에매핑되지못한경우, 다음과정을수행한다. - PDCCH 일부가전송되지못하고, DL-SCH 나 UL-SCH 자원중일부가사용되지 못하게되어스루풋에손실이있음을인정하고다음과정으로진행한다. - 필요한 PDCCH 를지원하기위하여 OFDM 심볼을더많이할당한후스텝1,2 를 다시수행하여선택된단말과자원할당을변경한다. 사) PCFICH 와 PHICH 에필요한자원을할당한다. 아) PDCCH 에자원을할당한다. 자 ) OFDM 심볼당전체전력값이허용된최대값을초과하지않도록확인하고, 필요한 경우전력값을조정한다. 차) 다운링크제어채널을전송한다. 104 www.kipo.go.kr
4. LTE 의물리계층주요기술 4.13. Interference Coordination 이동통신네트워크에서는셀간의간섭에의하여시스템스루풋성능이나빠진다. 특히셀경계면에있는사용자에의한간섭은시스템성능에큰영향을줄수있다. LTE에서는주파수재사용계수가 1 이므로, 셀간간섭을효율적으로제어할필요가있다. enodeb 에서는스케줄링을할때인접셀에의한간섭혹은인접셀로부터의간섭을 고려한다면, 셀경계면에있는사용자가충분한데이터전송속도를얻을수있다. 각각의셀은안쪽부분과바깥쪽부분으로나눌수있다. 안쪽부분에있는사용자는 서빙셀과통신하는데있어서상대적으로낮은전력이필요하며타셀에주는간섭도 적다. 바깥쪽셀의경우에는서빙셀과통신하는데있어서상대적으로높은전력이 필요하며, 이는타셀에더많은간섭을유발한다. 따라서, 셀경계면에있는사용자가 부분적으로만주파수를재사용하여송신전력의세기를낮춘다면타셀에대한간섭을 줄일수있다. 이와같이셀중심영역에서는주파수재사용계수(FRF: Frequency Reuse Factor) 1 을사용하고, 셀경계영역에서는 1보다큰 FRF를사용함으로써인접 셀간경계영역에서의간섭을줄이는기술을 FFR(Flexible frequency reuse) 기법이라고 한다. FFR 기법에서이웃셀은서로통신을하여스케줄링을조정한다. 다운링크전송과관련하여 enodeb 는 RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 지시자에관련된비트맵을서로교환하는데, RNTP 지시자의각비트는주파수영역에 서하나의 RB 에대응되고, 셀에서 RB의전송전력이상한값을초과하지않도록설계 되어있는지의여부를인접 enodeb 에게알려주는역할을한다. 전송전력의상한값과 지시자가유효한기간은설정가능한값이며, 이웃셀은이를토대로하여각 RB에서의 예상되는간섭량을고려하여단말을스케줄링한다. 이웃셀에서 RB의전송전력이 상한값을초과하는경우에 enodeb 가어떻게스케줄링하는지에대해서는표준규격이 정해지지는않았지만, 통상적으로해당 RB에대하여셀경계면의단말에할당을하지 않음으로써간섭을줄일수있을것이다. www.kipo.go.kr 105
4. LTE 의물리계층주요기술 업링크전송과관련해서는전송전력의조정과스케줄링을위하여 enodeb OI(Overload Indicator) 와 HII(High Interference Indicator) 를교환한다. 사이에 OI는각 RB 에대하여평균업링크간섭과열잡음을물리계층에서측정한값이다. OI는 low, medium, high 의세개의값을가질수있으며, 업데이트주기는최소 20ms 이다. HII 는특정한일부대역폭에서셀경계면의단말에게업링크전송을수행하게되어 해당대역폭에서간섭량이증가하리라고예상되는경우이정보를알려주는역할을 한다. 이웃셀에서는 HII 정보를고려하여스케줄링을수행하는데, 셀경계면에있는 단말에는해당대역폭을할당하지않고셀중앙에있는단말에만할당하거나, 셀에 있는모든단말에해당대역폭을할당하지않는방법에의하여간섭을줄일수있다. HII는 RB 당하나의비트가할당된비트맵으로구성되며, OI와마찬가지로업데이트 주기는최소 20ms 이다. 106 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 LTE 표준기술검색길라잡이 5. LTE 표준문서의활용 5.1. 3GPP ftp 서버의구성및활용 5.2. 개인 DB 구축과정 5.3. LTE 표준문서검색방법 5.4. 검색사례 www.kipo.go.kr 107
5. LTE 표준문서의활용 5 LTE 표준문서의활용 5.1. 3GPP ftp 서버의구성및활용 3GPP ftp 서버의주소는 표준문서를다운로드받을수있다. http://www.3gpp.org/ftp/ 이며, 누구든지무료로접속하여 위주소를입력하면, 초기화면에는 PCG 기고문, TSG 기고문, 표준규격등다수의 표준문서를포함하는디렉토리목록이나타난다. [ 그림 46] 3GPP ftp 서버의루트디렉토리 3GPP ftp 서버의초기화면에서는 PCG, TSG 별로구분된다수의디렉토리가나열되어있다. 디렉토리 Information 은등록양식, 스펙제출양식, Change Request 양식, 투표 위임장등각종양식, 표준규격의진행상황등다양한정보가저장되어있다. www.kipo.go.kr 109
5. LTE 표준문서의활용 디렉토리 Information 의하위디렉토리인 WORK_PLAN 에는세부아이템별로 표준화시작시기, 완료예정일, 진행상황, 담당워킹그룹등의정보를포함하고 있다. [ 그림 47] 3GPP ftp 서버의디렉토리구조 디렉토리 PCG 에는매년 2회이상개최되는 PCG 회의에서생성되는표준문서가 저장되어있다. 3GPP 에는 TSG GERAN, TSG RAN, TSG SA, TSG CT 등총 4 개의 TSG 가존재하는데, ftp 서버에는각각의 TSG 에대응되는디렉토리가존재한다. 110 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 표 25] TSG 별해당디렉토리 TSG 명 TSG GERAN TSG RAN TSG SA TSG CT 관련디렉토리 tsg_geran tsg_ran tsg_sa tsg_ct, tsg_cn, tsg_t 각각의 TSG 디렉토리는워킹그룹별로다수의하위디렉토리로구성되어있고, 각각의워킹그룹디렉토리는회의가개최될때마다개최순서대로번호를기재한 새로운디렉토리가추가된다. 예를들어, TSG RAN을담당하는디렉토리로서 tsg_ran 이생성되어있고, 디렉토리 tsg_ran 하위에는서브그룹별로 TSG_RAN, WG1_RL1, WG2_RL2, WG3_Iu, WG4_Radio, WG5_Test_ex-T1 등의디렉토리가존재한다. 워킹그룹디렉토리 WG1_RL1 의하위 디렉토리에는 TSGR1_01, TSGR1_02 등과같이정규회의순서별로다수의디렉토리가 나열되어있는데, 회의가추가될때마다번호를달리하여디렉토리가추가된다. 만일정규회의사이에새로운회의가추가된경우에는디렉토리명에 bis 추가한디렉토리를생성한다. 따라서, 정규회의사이에새로운회의가추가되더라도 기존회의디렉토리의번호순서에변경이필요하지않게된다. 예를들어, TSGR1_38 과 TSGR1_39 사이에 TSGR1_38bis 가추가되어있는데, 이는 38번째정규회의와 39번째 정규회의사이에새로회의가추가된것을의미한다. 회의순서에따라생성된회의디렉토리는통상 Agenda, Docs, Invitation, LS, Report 등 다섯개의하위디렉토리로구성된다. 표준화회의에서제출된기고문은 Docs 디렉토리에 ZIP 파일형태로압축되어저장된다. 를 [ 표 26] 회의디렉토리의각하위디렉토리의의미 디렉토리내용 Agenda Docs 당해회의기간동안협의할세부아이템를날짜별로정리 당해회의기간동안제출된기고문 Invitation 회의장소, 일시에대한안내장 LS Report 다른워킹그룹에의뢰하거나다른워킹그룹으로부터의뢰받은기고문 다른워킹그룹으로부터수신한기고문은 incoming 디렉토리에저장되고, 다른워킹그룹으로발송하는기고문은 outcoming 디렉토리에저장됨 당해회의기간동안협의된각기고문에대한합의여부등을요약한보고서 www.kipo.go.kr 111
5. LTE 표준문서의활용 Report 디렉토리에는회의내용을요약한보고서가있는데, 각기고문에대하여 합의여부를표시하고있다. [ 표 27] CR 상태값의의미 CR status value TSG WG use - YES YES 검토되지않아결론에이르지못함 agreed NO YES WG 레벨에서합의됨 approved YES NO TSG 레벨에서합의됨( 최종결정) rejected YES YES 합의가되지않음 revised YES YES 동일한 CR에서변경됨 postponed YES YES tech endorsed NO YES withdrawn YES YES reissued YES YES noted YES YES 이후날짜로결정이연기됨보통 TSG 레벨에서는 WG 이재검토할것을지시한다. CR이기술적으로는옳다고 WG 레벨에서합의된것이나, 다른해결방법이있을수있음 WG/TSG 결정전에는저자에의하여제안되거나철회되지않음 복수의 CR 패키지중타 CR의변경으로인하여변경없이다른 TSG 문서에제공됨 현재시점에서결정을하지는않으며, 단지정보만을제공함 기고문의파일이름은 xminnzzzz.zip 의형태로구성되어있으며, 파일이름에의하여 TSG, 기고문제출년도를구별할수있으며, 각문자가의미하는바는다음과같다. x : 해당하는 TSG 를표시하며, R(Radio Access Network), N(Core Network), S(Service and System Aspects), T(Terminals), G(GSM/EDGE Radio Access Network), C(Core network and Terminals) 중하나의문자를기재한다. m : WG 을나타내며, 통상 1,2,3 중하나의숫자를갖는다. TSG 자체인경우에는 P 가기재된다. I : 통상하이픈 (-) 을기재하고, 문헌이제출되는회의의특성에따라서브그룹 nn zzzz 을나타내는다른문자를기재하기도한다. : 두개의숫자로년도를나타낸다. : 문서의고유숫자이다. 따라서, 파일이름이 S1-060357.zip 이라면, TSG SA의 SA WG1 에서 06년 357 번째 기고문이라는것을의미한다. 112 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 표 28] TSG 워킹그룹별문서명 TSG 디렉토리워킹그룹디렉토리문서명 tsg_ran TSG_RAN RP- WG1_RL1 R1- WG2_RL2 R2- WG3_Iu R3- WG4_Radio R4- WGs_LongTermEvolution WG5_Test_ex-T1 R5- REVtsg_cn TSG_CN NP- WG1_mm-cc-sm N1- WG2_camel N2- WG3_interworking N3- WG4_protocollars N4- WG5_osa tsg_sa TSG_SA SP- N5 WG1_Serv S1- WG2_Arch S2- WG3_Security S3- WG4_CODEC S4- WG5_TM tsg_t TSG_T TP- S5 WG1_Test T1- WG2_Capability T2- WG3_USIM T3- tsg_geran TSG_GERAN GP- WG4_Terminal_Testing-Radio_Aspects G4- WG5Terminal_Testing-Protocol_Aspects G5- tsg_ct TSG_CT CP- WG1_mm-cc-sm_ex-CN1 C1- WG3_interworking_ex-CN3 C3- WG4_protocollars_ex-CN4 C4- WG5_osa_ex-CN5 C5- WG6_Smartcard_Ex-T3 C6- PCG 회의는매년 2 회정도개최되며, 개최된순서대로 PCG_01, PCG_02, PCG_03 등의순서로새로운디렉토리가만들어진다. 작성된문서명은 PCG1_, PCG2_ 등의 형태를가지며, 디렉토리 PCG_0x(x 는숫자) 에저장된파일은 PCG1_zz.zip( 단, zz는 문서의고유숫자) 의형태를갖는다. www.kipo.go.kr 113
5. LTE 표준문서의활용 디렉토리 Specs 에는 3GPP 규격이연도별로나타나있다. 가장최근의규격은디렉토리 latest 에저장되어있다. LTE 규격은 36xxx-zzz.zip 의형태로표시되어있으며, 디렉토리 36_series 에저장되어있다. 문서명에서 xxx 의의미는문서번호를의미하고 zzz 는 문서의버전을의미한다. 예를들어 36113-920.zip 은 3GPP TS 36.113 v9.2.0 을의미한다. [ 표 29] LTE 규격문서의상위분류 문서명내용 36.xxx OFDM/SC-FDMA 접속기술기반의무선접속망규격(LTE) 36.1xx 무선접속망의 Overall Description ( 요구사항, 성능, 시험등) 36.2xx OSI 계층구조에서제1 계층( 물리계층) 관련표준문서 36.3xx OSI 계층구조에서제2,3계층관련표준문서 36.32x 제2계층관련표준문서 36.4xx 네트워크인터페이스규격 36.41x RNC와 enodeb 간 S1 인터페이스 36.42x enodeb 간 X2 인터페이스 LTE 표준문서는기술별로문서번호를구분하고있으며, 문서번호별로표준문서가 포함하고있는내용은표 29 및표 30 에나타나있다. LTE 표준문서는 LTE 시스템의각구성요소간에인터페이스에대하여도정의하고 있는데, 해당표준문서는그림 47 에나타나있다. 이외에도 LTE 표준문서는 36.5xx, 36.8xx, 36.9xx 의번호를가질수있는데, 36.5xx 는 LTE WG5 의표준문서이고 36.8xx, 36.9xx 는기술보고서(Technical Report) 를의미한다. 따라서, 36.8xx 36.9xx 문서는 문서명이 TS 로시작되지않고, TR 로시작되어, TR 36.8xx, TR 36.9xx 와같이표시된다. 그외의문서(36.1xx, 36.2xx, 36.3xx, 36.4xx, 36.5xx 의형태로표기된문서) 는문서명이 TS 로시작된다. LTE 표준문서의전체목록은 http://www.3gpp.org/ftp/specs/html-info/36-series.htm 에접속하여확인할수있다. 특정규격문서와관련되어있는워크아이템이나변경이력은 3GPP 홈페이지에서 확인이가능하다. 예를들어, 36.201 문서와관련된내용은 3GPP 홈페이지의 LTE 문서 목록에서해당문서번호에해당하는아이콘을더블클릭하거나, http://www.3gpp.org/ ftp/specs/html-info/36201.htm 에직접접속하여조회할수있다. 표준문서는최종확정되기전에는표준화회의에서계속변경될수있기때문에 동일한표준문서에대하여다수의버전이존재할수있다. 예를들어, TS 36.201 V8.2.0 은 Release 8 의규격이고, 2번째 Change Request 가반영되었고, Editorial Change 가아직 없었음을의미한다. 114 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 표 30] LTE 규격문서의세부분류 문서명 내 용 36.101 단말의무선전송및수신 36.104 기지국의무선전송및수신 36.106 FDD 중계기의무선전송및수신 36.113 기지국과중계기의 EMC(Eletromagnetic Compatibility) 36.124 단말과부수장비의 EMC 요구사항 36.133 무선자원관리의지원에대한요구사항 36.141 기지국의적응시험 36.143 FDD 중계기의적응시험 36.171 A-GNSS(Assited Global Navigation Satellite System) 의지원요구사항 36.201 LTE 물리계층의일반적인사항 36.211 물리채널과변조 36.212 다중화와채널코딩 36.213 동기, 전력제어, 랜덤액세스등의절차 36.214 측정절차 36.300 stage2, 일반적인사항 36.302 물리계층에의해제공되는서비스 36.304 아이들모드에서단말의절차 36.305 단말의 stage2 기능스펙 36.306 단말의무선접속기능 36.307 릴리스독립적인주파수대역을지원하는단말요구사항 36.314 제2계층측정 36.321 MAC 계층의메시지및제어신호 36.322 RLC 계층의메시지및제어신호 36.323 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의메시지및제어신호 36.331 제3계층인 RRC의메시지및제어신호 36.355 LTE 위치프로토콜 36.401 무선접속망의전체적아키텍처 36.410 S1 계층1의일반사항 36.411 S1 계층1 36.412 S1 시그널링전송 36.413 S1 애플리케이션프로토콜 (S1AP) 36.414 S1 데이터전송 36.420 X2 일반사항 36.421 X2 계층1 36.422 X2 시그널링전송 36.423 X2 애플리케이션프로토콜(X2AP) 36.424 X2 데이터전송 36.440 MBMS를지원하는인터페이스의일반사항 36.441 MBMS를지원하는인터페이스의 1계층 36.442 MBMS를지원하는인터페이스의시그널링전송 36.443 M2 애플리케이션프로토콜 36.444 M3 애플리케이션프로토콜 36.445 M1 데이터전송 36.446 M1 유저플레인프로토콜 36.455 LTE 위치프로토콜 A(LPPa) www.kipo.go.kr 115
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 48] 인터페이스와해당표준문서 그림 48는표준문서 TS 36.201 에대하여초기버전부터최종버전까지의변경이력을 나타내고있다. 그림 48에서 Freeze date 항목에표시되어있는버전명을더블클릭하면 해당문서를조회할수있다. 표준문서의마지막페이지의 Change history 항목에서 과거의표준문서변경이력이나타나있으므로, 각각의표준문서에대한변경이력은 최종버전으로확정된표준문서의마지막페이지를통해서도조회가가능하며, 그림 49 에그예가나타나있다. 표준문서는 3GPP 워킹그룹에서수행되는다수의워크아이템에대하여진행된 작업의결과물이라고볼수있는데, 특정규격문서와관련있는워크아이템은 3GPP 홈페이지에서조회할수있다. 예를들어, 그림 48 에서, 로표시된항목을더블클릭하면규격과관련된워크 아이템을조회할수있으며, 으로표시된항목을더블클릭하면 CR(Change Request) 이력을조회할수있다. 116 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 49] TS 36.201 문서이력화면 [ 그림 50] 표준문서의표준변경이력화면 그림 48 에서, 로표시된항목을더블클릭하여조회되는워크아이템목록에는 각워크아이템의제목진행상황, 완료예정시기등이표시된다. 일반적으로, 표준문서는표준화회의를통하여계속변경이되므로, 표준문서의최초 버전에기재되어있지않은내용이최종버전에추가될수있다. 따라서, 표준문서를 선행기술로활용하기전에는해당기술이표준문서의해당버전에포함되어있는지를 확인할필요가있다. www.kipo.go.kr 117
5. LTE 표준문서의활용 표준문서에기재된기술의최초공개일을확인하기위해서는, 표준문서의마지막 페이지에있는변경이력이나워크아이템의진행상황을참조할필요가있다. 그림 49 는표준문서의마지막페이지에첨부된변경이력을도시한것이며, 이내용을참조 하여새로추가된기술에대하여가장먼저공개된기고문이나표준을볼수있다. 표준규격문서는표준화회의에서최종확정된표준규격만을나열하고있지만, 기고문은각업체에서자유롭게제안한내용을포함하고있기때문에선행기술로 활용하기에매우유용하다. LTE WG1에서발표된기고문은문서명이 R1-nnzzzz 의 형식으로표시가되며, nn 은기고문이발표된년도를나타내지만, zzzz는기고문 제출순서를나타내며, 매년기고문이제출된순서에따라 1 부터번호가정해진다. 따라서, 문서명만으로는그문서가어느년도의몇번째기고문인지는알수있으나, 정확한공개일을알기는어렵다. 다만, 3GPP 홈페이지에서는 WG1 표준화회의의 개최일과그기간에공개되는기고문명에대한정보를제공하고있는데, 이는 http://www.3gpp.org/ftp/specs/html-info/meetings-r1.htm 에서확인할수있다. 따 라서, 기고문의문서명이어느회의에서제출된기고문인지를확인하면, 문서명만 으로기고문의공개일을쉽게알수있다. 기고문은회의명, 문서명, 발표업체, 문서제목, 본문, 레퍼런스로구성되어있다. 그림 50은제목이 R1-080667 인기고문을보여주고있는데, 기고문에기재된내용으로 부터이탈리아소렌토에서개최된 WG1의 52번째회의에서 08년에 667번째로제출 되었고, 공개일이 2008 년 2월 11 일이고, 삼성, ZTE, 화웨이, LG전자가공동으로기고한 사실을알수있다. 각회의에서발표된 LTE 의기고문은회의디렉토리에순서대로저장되어있을뿐, 기고문들이별도의기준에따라분류가되어있지는않다. 기고문을선행기술로활용 하기위해서는 LTE 의세부기술이논의된시점에대한정보가중요하다. 하지만, 3GPP 에서는최종적으로규격을완성하는것이주관심사이기때문에각시기별로특정 기술을논의한시점이체계적으로정리된자료를제공하지는않는다. 모든기고문 파일의내용을확인하면각회의에서어떤기술들이논의되었는지에대한정보를 알수는있겠지만, 수백개의기고문을일일이확인하는것은현실적으로불가능하다. ftp 서버에서는모든기고문파일을조회하지않더라도세부기술의공개시점을아는데 도움이될수있는파일들이다수존재하는데이에대해서살펴보기로한다. 118 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 51] 기고문예시 ftp 서버의초기화면에서디렉토리 Information 의하위디렉토리인 WORK_PLAN 에 저장되어있는 Work_plan_3gpp_ 3GPP 의모든기술에대하여세부아이템별로표준화 시작시기, 완료예정일, 진행상황, 담당워킹그룹등의정보를포함하고있다. 각각의 정보는워드, 엑셀, pdf 문서로제공이되고있다. www.kipo.go.kr 119
5. LTE 표준문서의활용 ftp 서버초기화면에서디렉토리 tsg_ran 의하위디렉토리인 TSG_RAN 에리스트 된각회의디렉토리는하위디렉토리로서 Report 를포함하고있다. Report 디렉토리 에서는각회의에서논의된내용을요약한회의결과보고서를제공하고있는데, 보고서내용으로부터세부기술이어느시기에논의되었는지에대한정보를추정할 수있다. [ 그림 52] 63차회의의회의록내용 예를들어, http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/tsg_ran/tsgr_46/report/ 에접속 하면, RP-100002.zip 파일의압축을풀면, 하나의워드파일(RP-100002_draft_re- port_ RAN_46_v3.0.doc) 과세개의엑셀파일 (overview_ran_wi_si_100212.xls,participants_ list_ran_46.xls, Tdoc_List_RAN_46_100312.xls) 을얻을수있는데, 각각은회의보고서, 워크아이템 목록, 회의참가업체목록, 회의에서발표된기고문목록을의미한다. 워드파일(RP-100002_draft_report _RAN_46_v3.0.doc) 의목차를살펴보면, 각워킹 그룹에서제출한보고서, 워크아이템및스터디아이템리스트가나타나있다. 따라서, 보고서로제출된워드파일만조회하면, 회의에서거론된내용을대략적으로 120 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 확인할수있다. 마찬가지로, http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/wg1_rl1/tsgr1_63/report/ 에접속 하면, 워킹그룹 1의 63 차회의의회의록(Draft_ReportWG1#63_v010.doc) 을조회할 수있다. 회의록의목차는각기술별로구분되어있고, 각세부목차에대하여관련된 기고문리스트와논의결과가요약되어있다. 따라서, 회의록의목차만읽어보면, 각회의에서논의된기술목록을확인할수 있고, 각목차의해당페이지를조회하면, 관련된기고문리스트와요약정보를확인할 수있다. 회의록에는이와같이기고문들이세부기술별로분류되어있기때문에, 특정 기고문을검색한후이와관련이있거나유사한기고문들을추가로검색하고자할때 유용하게활용할수있다. 예를들어그림 51에서는 63차회의에서논의된내용중 SRS power control 에관련된 기고문 (R1-105836, R1-105890, R1-106019) 들의파일명, 제목, 발표자, 제안내용과논의 결과가정리되어있다. www.kipo.go.kr 121
5. LTE 표준문서의활용 5.2. 개인 DB 구축과정 3GPP 홈페이지에서는표준문서에대한검색기능을제공하고있지만, 검색을수행 하기위해서는서버에접속하여야하기때문에검색시간이오래소요되고, 검색된 문서에대하여압축을풀어야문서내용을확인할수있다는불편함이있다. 따라서, 표준문서를미리개인 이용한개인 PC에다운로드받아서데이터베이스화한후구글데스크톱을 PC 검색기능을이용한다면, 표준문서를편리하게구현할수있다. 3GPP ftp 서버에서는지금까지제출된모든표준문서와기고문을제공하고있으나 그양이방대하므로처음부터모든자료를다운로드받는것은쉽지않다. ftp 서버의 자료중 LTE 특허와관련이많은표준문헌은파일명이 R1으로시작되는 RAN 워킹그룹 1 문서와파일명이 R2로시작되는 RAN 워킹그룹 2 문서이다. 3GPP 표준문서의범위는 방대하므로, 선행기술을찾고자하는경우에는 RAN 워킹그룹 1 및 2 문서을중심으로 검색하는것이유용하다. 따라서, LTE 데이터베이스를구축시에는워킹그룹 1 및워킹 그룹2 의기고문위주로다운로드를받는것이바람직하다. 3GPP ftp 서버의파일을자동으로다운로드받을수있는 tool로서 FileZilla 가유 용하다. FileZilla 를실행한후초기화면의 Host 항목에 www.3gpp.org 혹은 3gpp.org 를입력한후리턴키를누르거나 Quickconnet 아이콘을클릭하면자동으 로 3GPP ftp 서버에접속되어오른편 Remote site 창에 3gpp ftp 서버의루트디렉 토리를표시해준다. RAN WG1 파일을다운로드하기위해서는 tsg_ran 디렉토리를 선택한다. 왼편 Local site 창에는 ftp 서버로부터다운로드될파일을저장할 PC 디렉토리를 지정한다. C 드라이브의 3GPP 디렉토리의하위디렉토리로서 tsg_ran 디렉토리를 만든후 RAN WG1 표준문서파일을저장하고자한다면, C 드라이브의 3GPP 디렉토리의 하위디렉토리로 tsg_ran 을선택한다. 다운로드할디렉토리를선택한후오른쪽마우스를클릭하여 Download 를선택하면 선택한디렉토리에포함되어있는파일들이순서대로 PC 에저장이된다. 그런데, 3gpp ftp 서버는자주끊기는현상이발생되므로, 중간에파일전송이중단하는현상이발생 한다. 이를해결하기위해서 Download 대신에 Add to queue 메뉴를이용할수있다. Add to queue 메뉴를선택하는경우, 해당디렉토리의모든파일을큐에저장이된다. 맨아래에있는 Server/Local file 창으로마우스를이동하여오른쪽마우스버튼을 122 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 클릭하면, 6 개의메뉴가나타나는데, 이중 Process Queue 를선택하면큐에있는 파일을차례대로 Local site 에서선택된디렉토리아래에저장이된다. 화면의맨아랫 부분에는세개의창이있으며, 각각 Queued files, Failed transfers, Successful transfers 항목이표시되어있는데, 파일다운로드실행시에는각각의항목에대하여큐에저장 된파일개수, 전송에실패한파일개수, 전송에성공한파일개수가각각괄호로표시 된다. 큐에저장된파일, 전송에실패한파일및전송에성공한파일의구체적인내역을 확인하고자할경우에는각각의창을클릭하면된다. 파일다운로드중에파일의전송을잠시중단하고자하는경우에는 Server/Local file 창으로마우스를다시이동한후오른쪽마우스버튼을클릭하고, 선택된 Process Queue 를해제하면된다. [ 그림 53] 3GPP ftp 서버접속화면 3GPP ftp 서버는회의가개최될때마다새로운표준문서가계속업데이트되므로, ftp www.kipo.go.kr 123
5. LTE 표준문서의활용 서버의변경사항을반영하도록개인 PC 의디렉토리도계속업데이트되어야하는데, ftp 서버에서새로생성된디렉토리만을선택하여다운로드하면된다. 혹은, WG1_RL1 디렉토리전체를선택한후중복된파일은재다운로드하지않고 skip 하여도된다. ftp 서버로부터표준문서를다운로드한후에는구글데스크톱을이용하여색인화 하는작업이필요하다. 구글데스크톱은 PC에저장된모든파일에대하여색인화하기 때문에색인과정에장시간이소요지만, 일단색인화가완료되면, 간단한검색어입력에 의하여실시간으로검색결과를볼수있다는장점이있다. http://desktop.google.co.kr/ko/ 혹은 http://www.desktop.google.com/ 에접속한후 Google 데스크톱설치 메뉴를클릭하여구글데스크톱파일을다운로드받을수 있다. 구글데스크톱을설치하면윈도우하단오른편의작업표시줄에구글데스크톱 아이콘이생성된다. 구글데스크톱아이콘에마우스를이동한후마우스오른쪽 버튼을클릭하여나타나는메뉴중에 옵션 을선택하면, 환경설정을할수있다. 환경 설정메뉴는데스크톱검색, 구글계정기능, 표시설정항목으로구성되어있다. 데스 크톱검색항목에서는검색대상파일의형태( 워드, 엑셀, 파워포인트, PDF, 한글, 이메일, 채팅, 미디어파일, 메모등) 를개별적으로선택할수있고, 검색할드라이브나 폴더, 검색에서제외할파일또는폴더선택, 삭제된파일을검색결과로보여줄지의 여부등을선택할수있다. 표시설정항목에서는검색창단축키사용여부, 작업표시줄에검색창표시여부, 이동식데스크바선택여부, 입력할때구글데스크톱검색결과를표시하는지의 여부를선택할수있다. 구글데스크톱아이콘에마우스를이동한후마우스오른쪽버튼을클릭하고, 색인생성 메뉴를선택하면, PC 에저장된파일에대하여색인화작업을하게된다. 색인이어느정도진행되었는지의여부는색인상태메뉴를클릭하여확인할수있다. 색인화작업이완료된후에는키워드검색이가능하다. 구글데스크톱아이콘에 마우스를이동하여마우스오른쪽버튼을클릭한후 데스크톱검색 메뉴를선택하면, 키워드검색초기화면이나타난다. 124 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 5.3. LTE 표준문서검색방법 기고문을찾는방법으로는 3GPP 웹사이트에직접접속하여찾는방법, 구글데스크 톱을이용한방법, 엑셀파일을이용한제목검색방법이있다. 3GPP 웹사이트에서는 AND, OR 등다양한연산자를이용한검색이가능하고, 웹 상에서바로접속하여검색이가능한특징이있다. 하지만, 검색된결과가압축화일로 되어있어서, 검색결과를확인하기위해서는일일이압축화일을풀어야하는번거로움이 있다. 구글데스크톱은검색연산자의종류가많지않고, 미리 ftp 서버로부터파일을다운로드 받은후압축화일을풀고이에대한색인을생성하는데많은시간이소요되지만, 일단 색인화가완료되면, 웹에접속하지않고도짧은시간내에검색결과를바로확인할 수있는장점이있다. 따라서, 표준문서검색시에는간단한검색식을이용하여구글데스크톱으로먼저 검색하는것이간편하고, 구글데스크톱검색으로원하는결과를얻기어려운경우에는 3GPP 웹사이트에서각종연산자를이용하여추가검색할수있다. [ 그림 54] 3GPP 웹사이트의단순검색화면 www.kipo.go.kr 125
5. LTE 표준문서의활용 1) 3GPP 웹사이트에서검색하는방법 3GPP 홈페이지초기화면오른편에있는 Search Site 검색할수있다. 메뉴를이용하여표준문서를 다수의검색어를입력한후 하는문서를찾아검색해준다. Search 아이콘을클릭하면, 해당검색어를모두포함 예를들어 relay RACH adjustment timing advance PDCCH 를입력하면, 6개의 검색어를포함하는문서를리스트로보여준다. [ 그림 55] 3GPP 웹사이트의단순검색결과 126 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 3GPP 홈페이지를경유하지않더라도인터넷주소창에 입력하면검색화면에바로접속할수있다. http://isearch.3gpp.org/ 을 초기화면의오른쪽에있는검색창은 3GPP 홈페이지초기화면에있는 Search Site 와 동일한기능을수행한다. 따라서, 첫번째입력박스에검색어를입력하고, 검색범위를 선택한후화살표버튼을마우스로클릭하면, 검색결과를확인할수있다. 3GPP 에서는단순검색뿐만아니라고급검색기능을제공하고있는데, 고급검색 기능을활용하기위해서는 search option 에나타난 Advanced search, Menu Assisted, Natural Language 중하나를선택하면된다. [ 그림 56] 3GPP 검색초기화면 고급검색기능은 3GPP ftp 서버에저장된각종표준문헌을대상으로검색을수행 한다. 3GPP ftp 서버의초기화면에는총 15 개의디렉토리가존재하는데, 고급검색 화면에서는각각의디렉토리에대하여체크여부를표시할수있는선택단추가제공 된다. 각각의단추를선택하면해당디렉토리가검색범위에포함되고, 각각의단추를 해제하면, 해당디렉토리가검색범위에서제외된다. 따라서, 특정 TSG 혹은워킹 그룹의표준문서만을대상으로검색을하는것이가능하다. Advanced search of the words, without the words 로구성된 사용할수있다. 는 with all the words, with the exact phrase, with at least one 4 개의메뉴가있으며, 각각의메뉴를동시에 www.kipo.go.kr 127
5. LTE 표준문서의활용 with all the words 메뉴는검색창에입력한모든검색어를포함하는문헌을검색한다. with the exact phrase 메뉴는검색창에입력한구문을포함하는문헌을검색한다. with at least one of the words 메뉴는검색창에입력한검색어중하나라도포함하는문헌을검색한다. without the words 메뉴는검색창에입력한단어를포함하지않은문헌을검색한다. Return files of the format 은검색되는파일의종류( 워드, 엑셀, 파워포인트, 텍스트, HTML 등) 를선택할수있다. Return files updated after 는캘런더에서선택된기준일 이후에작성된파일만을검색하고, Return files updated before 는캘런더에서선택된 기준일이전에작성된파일만을검색한다. Return files where terms occur 은표준 문헌전체를대상으로검색할지혹은메타데이터를대상으로검색할지의여부를선택 할수있다. [ 그림 57] Advanced 검색초기화면 128 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 Menu Assited 는 and 연산자, or 연산자, near, not 연산, 특정문장안에서검색어를 포함하는기능등다수의 boolean 연산으로검색을수행하는것이가능하다. Query Term 에특정검색어를입력한후오른편에있는 boolean 연산자를마우스를 클릭하여선택하여클릭하고 Builder 에자동으로검색식이생성된다. Query Term 에나머지검색어를입력하면, Query [ 그림 58] Menu Assisted 검색초기화면 Menu Assited 검색화면에서 Return files of the format 메뉴와 Return files where terms occur 메뉴는 Advanced search 에서와동일하다. 다만, Advanced search 에서 는 Return files updated after 혹은 Return files updated before 메뉴를이용하여캘런 더에서선택된기준일이후혹은이전에작성된파일만을검색할수있었지만, Menu Assited 검색방법에서는 Return files updated 메뉴에서최근 12개월이내에서기간을 제한하여검색할수있다. www.kipo.go.kr 129
5. LTE 표준문서의활용 Natural Language 는 and, or, near 등일반적인연산자를직접입력하여검색을할 수있다. Natural Language 검색화면에서는 Menu Assited 검색방법과마찬가지로 Return files of the format 메뉴, Return files updated 메뉴, Return files where terms occur 메뉴가있다. [ 그림 59] Natural language 검색초기화면 130 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 2) 구글데스크톱을이용한검색방법 3GPP ftp 서버에서표준문서를다운로드한후미리색인을생성하면, 구글데스트톱을 이용한검색이가능하다. 구글데스크톱은 AND나 OR와같은 boolean 연산자를다양하게지원하지는않지만, 특정구문을따옴표 ( ) 로묶어서검색하면그구문을포함하는문서를검색할수 있다. 따옴표안의구문은특정단어들을포함할수도있지만, 문서명을기재하여파일을 검색할수도있다. 예를들어 R1-063589.doc 을데스크톱화면에서입력하면, 해당파일을바로검색할 수있다. [ 그림 60] 기고문검색결과 기고문의파일명은일정한규칙에의하여생성되기때문에, 파일명을이용해서, 특정조건의기고문만을검색할수있다. 기고문파일명의첫번째문자와두번째문자는 TSG 워킹그룹을의미하고, 파일명의 네번째문자와다섯번째문자는기고문의공개년도를의미하기때문에, 검색어에 파일명의일부를추가하면해당기고문중심으로검색하는효과가있다. 예를들어, R1-09 를타검색어에추가하여검색하면, 타검색어에의해서검색된 기고문중 TSG 워킹그룹1이 09 년에제출한기고문을위주로보여준다. 구글데스크톱환경설정메뉴에서 입력할때동시에구글데스크톱결과표시하기 항목을선택하여저장하고, 사이드바, 데스크바 혹은 이동식데스크바 의검색창에서 검색어를입력하면, 검색된파일의개수와일부목록을새로운창으로보여준다. 검색 결과는새로운문자나단어를입력할때마다계속변경되므로, 원하는검색결과가 나타날때까지검색어를계속입력하면서검색할수있다. 이방법에서는검색어를 모두입력하기전이라도현재입력된검색어만으로도검색결과를조회할수있으며, 심사관이검색결과를확인하면서검색어를추가할것인지의여부를결정할수있으므로 검색의효율성을높일수있다. www.kipo.go.kr 131
5. LTE 표준문서의활용 예를들어, 작업표시줄에있는구글데스크톱아이콘에서 이동식데스크바 를선택 한후검색창에서 relay 을입력하면, 검색된파일의개수(6230 개) 와검색된파일중 일부목록을보여준다. 추가적으로 R-PDSCH 를입력하면, 검색된파일의개수가 628 개로작아지고, reference signal 을추가하면, 검색된파일의개수가 105개로다시 압축되고, 최종적으로 DMRS 를추가하면검색결과는 48 개로압축된다. 이와같이 검색어를입력할때마다검색범위를줄일수있으므로, 심사관이검색결과를보면서 추가로검색어를입력할지의여부를쉽게판단할수있다. [ 그림 61] 이동식데스크바에서의검색어추가에따라검색결과 검색결과는파일명, 해당파일에서검색어를포함하는부분표시, 미리보기메뉴, 검색된파일이저장된주소의순서로표시되어있다. 미리보기 메뉴앞에표시된 사각아이콘을클릭하면해당문서의텍스트파일을검색화면내에서조회할수있고, 조회상태에서사각아이콘을다시클릭하면텍스트파일을닫을수있다. 그리고, 화일명을마우스로클릭하면새로운창을열어서해당파일을조회할수있다. 폴더 열기 메뉴를마우스로클릭하면, 해당파일이저장되어있는디렉토리를윈도우탐색 기로보여준다. 구글데스크톱에서는과거에특정파일이캐시된이력을모두저장 132 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 하는데, x개캐시됨 메뉴를마우스로클릭하면과거에캐시이력을날짜별로조회할 수있다. 각각의캐시결과의마지막에는최종적으로캐시된날짜가표시되어있는데, 날짜를클릭하면, 해당날짜에캐시된파일목록을확인할수있다. 3) 엑셀파일을이용한검색방법 표준화회의에서는다수의유사한기술들이일정기간에집중적으로제출되는경우가 많다. 따라서, 전체디렉토리에대해서검색을하는것보다특정디렉토리에대하여 집중적으로검색하여야하는경우가발생하는데, 엑셀파일을이용하여효율적으로 검색할수있다. LTE WG1 회의디렉토리의하위디렉토리중기고문이저장되어있는 Docs 디렉토리에는 Tdoclist_RAN1 #xx 로시작되는엑셀파일이저장되어있다. 제목에서 xx 는회의번호에해당하는숫자혹은문자가삽입된다. 예를들어 3GPP ftp 서버에 서 http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/wg1_rl1/tsgr1_51/docs/ 디렉토리에는엑셀 화일 Tdoclist_RAN1 #51(Nov_2007) 이있다. 엑셀파일에는해당회의기간에제출된전체기고문의문서명, 제목, 기고문제출인, 협의여부에대한요약정보가포함되어있다. [ 그림 62] 기고문요약파일 www.kipo.go.kr 133
5. LTE 표준문서의활용 기고문의개수가약 600 개에달하므로, 모든기고문의제목을일일이확인하는 것은불가능하다. 따라서, 엑셀에서제공되는검색기능을이용하여 1차적으로특정 단어를포함하는기고문제목리스트를확인할수있다. 엑셀의 찾기및바꾸기 메뉴를 선택한후특정단어를입력하고 모두찾기 메뉴를선택하면, 해당단어를포함하는 모든기고문을나열한다. 예를들어, 찾기및바꾸기 메뉴에서 찾은내용 에 CQI 를입력한후 모두찾기 메뉴를클릭하면, 제목에 CQI 를포함하는기고문을 62 개찾아서나열이되며, 62개의 기고문각각의제목을참조하여원하는기고문이있는지확인할수있다. [ 그림 63] 엑셀의찾기메뉴를이용한기고문검색 134 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 엑셀에서특정단어를검색하는방법으로 찾기및바꾸기 메뉴대신 필터 기능을 이용할수도있다. 제목에특정단어를포함하는기고문을검색하기위해서 사용자 지정필터 메뉴를선택한후, 검색하여야하는항목을선택하고검색단어를입력하면 해당단어를포함하는문서를모두찾아준다. [ 그림 64] 엑셀의필터링기능을이용한기고문검색 사용자지정필터에서는각종등호및부등호연산자외에도포함, 포함하지않음, 시작문자, 끝문자, 제외할시작문자, 제외할끝문자를이용한필터링기능을제공하고, <and> 연산자와 <or> 연산자를활용하여두개의검색단어를모두포함하거나두개의 검색단어중하나라도포함하는기고문을검색할수있다. www.kipo.go.kr 135
5. LTE 표준문서의활용 예를들어, 엑셀파일에서 Title 에서 사용자지정필터 를선택한후검색단어로서 각각 CQI 와 PUCCH 를입력하고각각의검색어에대하여 포함 을선택하고 그리고 (A) 단추를선택하면 Title 열에서 CQI 와 PUCCH 를모두포함하는기고문만을 검색할수있다. 특정회사가제출한기고문만을검색하고자하는경우에도같은방법을적용할수 있다. 만일, LG 전자에서제출한기고문만을검색하고자하는경우에는 Source 에서 사용자지정필터 를선택한후검색단어로서 LGE 와 LG 를입력하고각각의 검색어에대하여 포함 을선택하고 OR(A) 단추를선택하면 Source 열에서 LGE 와 LG 를모두포함하는기고문을모두검색할수있다. 이때, 검색단어로서 LG 외에 LGE 을추가하는것은 LG 전자에서기고문을제출할때, 제출인항목에 LG Electronics 외에도 LGE 를혼용하여사용하기때문이다. [ 그림 65] 2010년제출된기고문리스트 매년제출되는기고문리스트는 R1_Index(xxxx).zip 의형태로저장되어있으며, xxxx 는연도를나타내는숫자이다. 예를들어, 2010년제출된기고문리스트는 R1_Index(2010).zip 에서확인할수있다. LTE WG1에서연도별로제출된기고문리 스트파일은 http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/wg1_rl1/ 에서확인할수있다. 기고문 리스트파일에는문서명, 기고문제목, 제출인, 협의여부에대한요약정보가포함되어 있으며, 회의디렉토리에대한엑셀파일에서와마찬가지로 찾기 메뉴혹은 사용 자지정필터 메뉴를이용하여키워드검색을할수있다. 136 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 기고문리스트파일이연도별로작성되어있기때문에, LTE WG1 의기고문에대하여 제목검색을하려면, 각연도별파일각각에대한제목검색을반복적으로수행하여야 한다. 만일, LTE WG1에서연도별로생성된다수의엑셀파일을하나의엑셀파일로 통합하여별도의파일로저장한후통합된엑셀파일에대하여검색을수행하면 한번의키워드검색만으로제목검색이가능하므로효율적이다. 4) 선언특허검색방법 ETSI 에서는각업체가온라인상에서 IPR Information Statement and Licensing Declaration( 특허성명및라이선싱선언) 기능을이용하여, 표준과관련된자사의 IPR을 ETSI 에선언할수있도록하고있다. ETSI 에서는선언된 IPR에대하여데이터베이스를 구축하여 3GPP 혹은 ETSI 사이트에서검색할수있도록하고있다. 다만, ETSI에서 선언된 IPR가유효한지혹은 ETSI 표준과일치하는지를별도로검증을하고있지는 않기때문에, DB에서제공되는정보들은각업체에서신고된내용만을반영하고있을 뿐이다. [ 그림 66] 선언특허검색화면 www.kipo.go.kr 137
5. LTE 표준문서의활용 선언특허를검색하는과정은다음과같다. (1) http://webapp.etsi.org/ipr 에접속하면초기화면이뜨면서, DB에현재등록되 어있는특허의개수에대한정보가나타난다. (2) 화면왼쪽에서원하는메뉴를선택한후 search 버튼을클릭하면검색결과가 화면오른편에나타난다. 검색된특허에대하여회사명(Company), 등록번호(Publication No.), 출원번호 (Application No.), 관련표준문서 (Work Item OR ETSI Deliverable No.), 관련된기술 분야(Projects), 선언일 (Declaration date), 특허제목 (Patent title), 등록된국가(Country of registration), 패밀리특허(Other Patent/Applications in same family) 에대한정보가 항목별로구분되어기재되어있다. 5) 표준문헌검색방법의효율적인활용방안 표준문서를검색하는방법으로는 3GPP 웹사이트에접속하여검색하는방법, 구글 데스크톱을이용한방법, 엑셀파일을이용한검색방법이있으며, 각각은검색범위나 검색속도면에서서로차이가있으므로, 검색케이스에따라어느방법을활용하는지가 검색의효율성면에서중요하다. 3GPP 웹사이트에접속하여검색하는방법은 AND, OR 등다양한연산자를이용한 검색이가능하고, 3GPP의각 TSG 별혹은워킹그룹별로검색범위를제한할수 있으므로가장정확하고정교한검색이가능하다는장점이있다. 하지만, 검색결과 파일을일일이서버에서다운로드받은후압축을풀어야하기때문에검색에많은 시간이소요되는단점이있다. 구글데스크톱을이용한검색방법은미리 ftp 서버로부터파일을다운로드받은후 압축화일을풀고이에대한색인을생성하여데이터베이스를구축하는데많은시간이 소요되며검색연산자가다양하지않은단점이있지만, 일단색인화가완료되면, 별도로 인터넷에접속하지않고도검색이가능하고검색에소요되는시간이짧으며압축화일을 푸는과정없이검색결과를실시간으로확인할수있는장점이있다. 엑셀파일을이용한검색방법은엑셀의 찾기 기능혹은 필터 기능을이용하여 검색을수행하는방법이다. 3GPP 웹사이트나구글데스크톱을이용한검색방법에 138 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 비하여검색의정확도는떨어질수있지만, 기고문제목위주의검색이나기고문을 작성한제출인별로검색을수행할때유용하다. 위에서나열한표준문헌검색방법들은각각장단점이있으므로, 효율적인검색을 위하여이를적절히보완하여사용하는것이중요하다. 구글데스크톱을이용한검색방법은키워드검색이가능하면서, 빠른검색이가능하며, 대부분의경우에구글데스크톱을이용한검색으로도충분한결과를얻을수있으므로, 가장선호되는방법이다. 구글데스크톱을이용한검색으로원하는문헌을찾을수 없을때에는 3GPP 웹사이트를이용하여검색을수행한다. 3GPP 웹사이트를이용한검색은구글데스크톱에비하여더정밀한검색이가능 하므로검색된파일의개수역시구글데스크톱에의한검색방법에비하여더늘어나는 것이일반적이다. 따라서, 구글데스크톱에의한검색이충분하지않을때에는 3GPP 웹사이트를활용하는것이적절하다. 또한, Advanced Search 는기간을제한하여 검색하는기능을제공하므로, 특정일이전의표준문서만을검색하고자할때에는 3GPP 웹사이트를이용하여검색을수행한다. 기고문제출인별로기고문을검색하고자하거나, 기고문제목에대한키워드검색이 필요한경우에는엑셀파일을이용한검색방법이유용하다. 3GPP 사이트에서는 연도별혹은회의차수별로기고문제목등을저장한엑셀파일이생성되어있으므로, 특정연도나특정회의차수에대하여기고문을검색하고자하는경우에는 ftp 서버에서 제공되는해당엑셀파일을대상으로검색을수행하면된다. 다만, ftp 서버에서는 모든기고문이포함된엑셀파일을제공하지는않으므로, 전체기고문에대한제목 검색을수행하기위해서는각연도에대하여검색을반복적으로수행해야하는 불편함이있다. 따라서, 연도별로생성된다수의엑셀파일을하나의엑셀파일로 통합하여별도의파일로저장한후통합된엑셀파일에대하여검색을수행하는것이 바람직하다. www.kipo.go.kr 139
5. LTE 표준문서의활용 5.4. 검색사례 이동통신표준규격은표준화회의에제출된기고문을바탕으로정하여진다. 따라서, 표준특허에있는내용을기고문에서도찾을수있다. 그러나, 통상적으로표준화회의에참석하는업체는기고문을제출하기전에특허 출원을하는경우가많기때문에, 표준특허와동일한내용의기고문을검색하더라도 선행기술로활용하지못할가능성이있다. 다만, 표준화회의에참석하는업체가다양하고, 동일한주제에관하여수많은 기고문이제출되기때문에, 유사한내용의기고문을검색하여선행기술로활용할수는 있다. 1) 구글데스크톱을이용한검색사례 표준문서의검색사례로서, NTT 도코모에서 2007 년 12월에출원한 LTE 표준특허 ( 출원번호 : 10-2009-7015882, 우선일 : 2007.1.9.) 에대하여구글데스크톱을이용한선행 기술검색과정을살펴보기로한다. 본특허는 LTE 의 timing control 에관한기술을출원한것이다. 이동통신시스템에서는 기지국과단말간의거리로인하여, 단말이기지국에전송하는신호는전파지연이 발생하게된다. 이때, 다수의단말과기지국간의거리가서로상이하므로, 다수의 단말이기지국에전송하는신호는서로다른시점에기지국에도달하게된다. 그런데, LTE 에서는기지국의수신하는신호간의직교성을보장하기위해서, 다수의 단말이전송하는신호가동일한시점에기지국에도달하여야한다. 이를위하여, 기지국에서는기지국과단말간의거리에따라, 단말이일정시간미리신호를전송 하도록제어하여야하는데, 이를 timing control 이라고하며, timing advance procedure 에 의하여다수의단말이기지국에전송하는신호가동일한시점에기지국에도달하도록 하고있다. timing advance procedure 는 initial timing advance 절차와 timing advance update 절차로구분된다. initial timing advance 절차는최초에각단말이기지국에도달하는시점을일치시키는 것이며, timing advance update 절차는동기화이후에도플러효과등으로오차가발생시 이를보정하는것을의미한다. 140 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 본특허에서는 initial timing advance 시에는타이밍의조절량을크게하고, timing advance update 시에는타이밍의조절량을작게하는것을주요특징으로하고있다. 독립항제1 항을살펴보면, 이동국과통신을수행하는기지국장치에있어서, 상기이동국은, 싱글캐리어 -주파수 분할다원접속방식, 또는, 직교주파수분할다원접속방식에의해, 상향링크의신호를 송신하고, 상기기지국장치는, 상기이동국에대해서, 상기상향링크의신호의송신 타이밍을조절하기위한조절량을통지하는경우에, 상기기지국장치는, 상기이동국이 송신하는채널의종류에기초하여, 상기송신타이밍을조절하기위한조절량의범위로서, 다른값을정의하는조절량범위정의수단; 을구비하는것을특징으로하는기지국 장치 라고기재되어있다. [ 그림 67] 기고문검색결과 www.kipo.go.kr 141
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 68] R1-062702 청구항제1항의주요특징은채널의종류에따라타이밍의조절량을달리한다는 것인데, 단말이초기에업링크시간동기를획득하기위해서는랜덤액세스채널을 이용하고, timing advance update를하는과정에서는다른채널을이용하므로채널 별로타이밍의조절량을달리한다는것은결국 initial timing advance 시에는타이밍의 조절량을크게하고, timing advance update 시에는타이밍의조절량을작게한다는 것을의미한다. 본특허가 LTE 의 timing control 에관련된것이고, LTE 의 initial timing advance 절차에서 하였다. RACH 을이용하는점을감안하여, timing control, RACH 을검색어로선택 구글데스크톱에서검색어로서 [ timing control, timing adjustment, RACH ] 을입력 하면따옴표로구분된세개의구문을모두포함하는문서를찾아준다. 검색결과그림 66과같이 10 개의기고문을찾을수있었다. 142 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 69] R1-063476 R1-070320, R1-070440 은공개일이 2007 년이므로, 선행기술에서제외하고, 2006 년에 공개된 보았다. R1-063476, R1-063444, R1-062949, R1-062702 이특허와관련이있는지를확인해 R1-062702 에는셀반경에따라타이밍제어를하기위하여 6~11 비트가필요하다는 내용이기재되어있고, R1-063476 에는 timing adjustment 를하기위하여 1 비트혹은 3 비트가필요하다는내용이기재되어있다. 따라서, 본특허에서 initial timing ad- vance 시에는타이밍의조절량을크게하고, timing advance update 시에는타이밍의 조절량을작게하는특징은 R1-062702 에서초기타이밍제어를위하여 6~11 비트를 이용하여타이밍의조절량을크게하고, R1-063476 에서타이밍업데이트의경우 1비트혹은 3비트에의하여타이밍의조절량을작게한특징을결합한것으로볼 수있다. www.kipo.go.kr 143
5. LTE 표준문서의활용 2) 3GPP 웹사이트를이용한검색사례 NTT 도코모에서 2010 년 2월 19일에출원한 LTE 표준특허 ( 출원번호 : 10-2010-705882, 우선일 : 2007.8.14.) 에대하여 3GPP 웹사이트의 Advanced search 검색방법을이용하여 표준문서를검색하는과정을살펴보기로한다. 본특허는 LTE 의업링크제어채널 (PUCCH) 을구성하는방법에관한것으로제어정보의 종류별로무선리소스를별도로할당함으로써제어정보를다중화하는것을주요특징 으로하고있다. LTE 의업링크의통신방식은 PAPR 특성이좋은 SC-FDMA 를사용하고있으며, 다수의 자원블록이제어정보를전송하기위한 PUCCH, 데이터 ( 데이터와제어정보 ) 를전송하기 위한 PUSCH 로할당되어있다. 그런데, LTE의업링크에서는 single carrier property 를 유지하기위해서, 하나의단말에대하여 PUSCH 로이용하는자원블록이항상연속적 으로할당되어야한다. 따라서, PUSCH 블록을연속적으로할당할수있도록하기위하여 자원블록의양끝에있는자원블록에는 PUSCH 를할당한다. 청구항제1 항은다음과같다. PUCCH 를할당하고가운에자원블록에는 싱글캐리어방식으로상향링크제어채널을기지국으로송신하는유저장치에있어서, 상기기지국으로부터스케줄링에의해송신된데이터에대한수신판정을수행하고, 이수신 판정결과를제1 제어정보로서생성하는수신판정부 ; 및 상기제1 제어정보를시스템대역의끝에위치하는제1 무선리소스에할당하고, 유저개별로 할당된무선리소스로송신되는제2 제어정보를상기제1 무선리소스에인접하는제2 무선 리소스의지정위치에할당함으로써, 상기제1 및제2 제어정보를상기상향링크제어채널에 다중하는제어정보다중부 ; 를갖는유저장치 싱글캐리어방식으로상향링크제어채널을기지국으로송신하는유저장치 에서, 싱글 캐리어방식은 SC-FDMA 를의미하고, 상향링크제어채널은 LTE 의 PUCCH 을의미한다. 기지국으로부터스케줄링에의해송신된데이터에대한수신판정을수행하고, 이수신판정결과를제1 제어정보로서생성하는 은기지국에서전송한데이터가오류 없이수신되었는지의여부를표시하는제어정보를생성하는것을의미하며, ACK/NACK 정보를생성하는것을의미한다. LTE에서는기지국에서전송한데이터가 정확하게수신된경우에는단말이기지국으로 ACK 제어정보를전송하고, 오류로의하여 144 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 기지국에서전송한데이터를수신하지못한경우에는단말이기지국으로 NACK 제어 정보를전송한다. 제1 제어정보를시스템대역의끝에위치하는제1 무선리소스에할당 하는것은 ACK/NACK 제어정보를전송하는 PUCCH 을자원블록의양끝에할당하는것을말한다. 유저개별로할당된무선리소스로송신되는제2 제어정보 는 ACK/NACK 을제외한 다른제어정보를의미한다. LTE에서의업링크제어정보에는 ACK/NACK, CQI(Channel Quality Indicator, 채널품질정보 ), SR(Scheduling Request, 스케줄링요구정보 ) 가있다. 제2 제어정보는 ACK/NACK 을제외한 CQI 나 SR 가될수있다. 청구항제5항에서는제2 제어정보가 CQI, SR, 퍼시스턴트스케줄링에대한수신판정결과라고기재되어있다. 제 1 항에있어서, 상기제2 제어정보는, 채널품질정보 ; 스케줄링요구정보; 및 퍼시스턴트 스케줄링으로송신된데이터에대한수신판정결과; 중적어도하나를갖는유저장치. 따라서, 청구항제5항은자원블록에 PUCCH 를할당할때, 시스템대역끝에위치한 제1 무선리소스에 ACK/NACK 을할당하고, 제1 무선리소스에인접한제2 무선 리소스에 CQI, SR 등을할당하는것으로해석된다. 제어정보의종류별로 PUCCH 를다르게할당하는내용은 LTE 의표준규격에나타나 있으며, TS 36.211(v9.0.0) 의 Sec 5.4.3 에서확인할수있다. Figure 5.4.3-1 에는네개의자원블록영역(m=0,1,2,3) 에 PUCCH 가매핑되어있다. PUCCH 는제어신호에형태에따라, format 1,1a,1b 와 format 2,2a,2b 가있다. format1 은 SR, format 1a/1b 는각각 1 비트/2 비트 ACK/NACK, format2 는 CQI, format 2/2a/2b 는 CQI와 ACK/NACK 를전송하는데사용된다. Sec 5.4.3 에따르면 format 의종류에따라 m 값이서로상이한값을가진다. m 값이상이하다는것은할당된자원블록영역이 다르다는것을의미하므로, 결국제어신호의형태가바뀌면할당된자원블록영역도 바뀌게된다. TS 36.211(v9.0.0) 은공개일이 2009 년 12 월이며, 우선일이후에공개된것이고, TS 36.211 의최초버전 v8.0.0 의공개일 (2007.9.) 도우선일이후이므로선행기술로활용할 수없다. www.kipo.go.kr 145
5. LTE 표준문서의활용 [ 그림 70] PUCCH의자원할당에관한표준문서 따라서, PUCCH 와관련된기고문을검색해보기로한다. 우선일이 2007.8.14. 이므로 2007.8.13. 이전에공개된기고문만을검색대상으로한다. 3GPP 웹사이트의 146 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 Advanced search 는특정일이전에기고문만을검색하는기능이제공되므로, Advanced search 를활용한다. [ 그림 71] 3GPP 웹사이트에서검색조건입력 초기화면에서 with all the words 메뉴에 PUCCH ACK multiplexing 을입력하면, PUCCH <and> ACK <and> multiplexing 의의미가되어 PUCCH, ACK, multiplexing 을 모두포함하는문헌을검색한다. 2007.8.13 일이전에공개된문서를대상으로하므로 Return files updated before 메뉴의달력에서 20070813 을선택한다. PUCCH 의자원할 당에관한내용은 LTE 의물리계층에속하므로, TSG RAN WG1 의기고문만을대상으로 검색하면된다. 따라서, TSG RAN 의목록중에서 WG1 RL1 만을선택한다. www.kipo.go.kr 147
5. LTE 표준문서의활용 위와같이입력한후 Search 메뉴를마우스로클릭하면, 해당조건에속하는표준 문서를검색할수있다. [ 그림 72] Advanced search 에의한검색결과 148 www.kipo.go.kr
5. LTE 표준문서의활용 해당조건에해당하는표준문서가 두개의문서(R1-073093, R1-072755) 를선택하였다. 98 개검출되었으며, 그중가장관련이있는 R1-073093 의도면4 에서는자원블록에 PUCCH 를할당할때, 시스템대역끝에위치한 무선리소스에 CQI 를할당하고, 시스템대역의안쪽에위치한무선리소스에 ACK/NACK 을할당하는특징이나타나있다. [ 그림 73] R1-073093 R1-073093 은출원발명과비교해볼때, 제어정보의종류에따라서서로다른무선 리소스를할당하는점이동일하다. 그러나, 출원발명은시스템대역끝에위치한무선 리소스에 ACK/NACK 을할당하고, 그안쪽에위치한무선리소스에 CQI 를할당하지만, R1-073093 은시스템대역끝에위치한무선리소스에 CQI 를할당하고, 그안쪽에 위치한무선리소스에 ACK/NACK 을할당하는점이상이하다. www.kipo.go.kr 149
5. LTE 표준문서의활용 그렇지만, R1-072755 를살펴보면, 시스템대역끝의무선리소스에 CQI를할당 하거나, CQI와 ACK를 CDM 방식에의하여동시에할당한특징이기재되어있으므로, 각무선리소스에어떤제어정보를할당할것인지에관한사항은다양한형태가 있을수있으며, 이는당업자가용이하게선택할수있는단순한설계변경사항에 해당한다. 따라서, 출원발명은 R1-073093 과 R1-072755 을결합한것이다. [ 그림 74] R1-072755 150 www.kipo.go.kr