5G TDD에서의 Slot Format

5G에서는 CP-OFDM을 주로 사용하고, Normal CP는 14개의 symbol이 1개의 slot을 구성한다. DL/UL Symbol을 시간 차원에서 나누는 TDD에서는어떻게 할당해주는 걸까?

 

Slot Format

5G NR의 TDD 방식에서는 Symbol 단위로 자원할당이 이루어지는데 이 symbol을 Uplink용으로 사용할지, Downlink용으로 사용할지에 대한 정보를 담아서 줘야한다. 3GPP에서 정한 61개의 Format중에 하나를 골라서 전송한다. 

Slot Format의 예

 Slot Format의 14개 symbol에 들어갈 수 있는 경우의 수는 각각 D/U/F가 있는데, Flexible (F)는 D나 U 어떤 것을 보내도 상관이 없다는 뜻이라고 거의 99%의 문서에 설명되어 있다. 이 글만 봐서는 F가 D나 U 어떤 것이든 가능하다고 하면 전부 F로 보내는것이 가장 좋은것 아닌가? 라는 생각을 가졌다. 하지만, 표준 문서와 여러 사이트를 찾아본 결과, Slot Format을 정하는 우선순위 때문에 D/U/F가 나눠진 것이구나 라는 생각을 했다.

F가 D나 U 어떤 것이든 가능하다고 하면 전부 F로 보내는것이 가장 좋은것 아닌가? 라는 생각을 가졌다.

우선, Slot-Format을 정하는 방식과 Use-Case는 1 가지만 있는 것이 아니다. 대표적으로,

• Cell이 전체 상황을 고려해서 Setting한 RRC Signal을 통한 Slot Format 할당방식
• UE-Specific하게 Downlink Control Information (DCI)라는 Control Mesage로 Dynamic하게 조정하는 방식

이 있는데, RRC Signal을 통한 할당 방식이 시스템적으로 우선순위를 가지기 때문에, DCI를 통해서 맘대로 RRC Signal로 정해진 U나 L을 바꾸지는 못한다. 하지만 F는 Cell 입장에서 UL / DL symbol 중 어떤 것을 사용해도 상관없다고 내려보내는 symbol이기 때문에, Dynamic하게 조정할 수 있다. 이런 개념 없이 그냥 F가 D나 U 둘 중 아무거나 사용해도 된다라는 설명만 들었을 때는 이해가 잘 안 갔기 때문에, 이 부분을 참고하면 이해가 쉬울 것 같다.

 

Signaling Mechanism

조금 더 자세히 UL/DL을 할당하기 위한 Signaling Mechanism에 대해서 알아보자. Mechanism으로는 크게

• Scheduled Device를 위한 Dynamic Signaling
• RRC signal을 사용한 Semi-Static Signaling
• Non-Scheduled Device Group을 위한 Dynamic Slot-Format Indicator (SFI)를 사용한 Signaling이 있다.

 

1. RRC signal을 사용한 Semi-Static Signaling

첫 번째 방식은 RRC signal을 통해서 Slot Format을 전달하는 방식이다. 보통 0.5 ms에서 10 ms 단위로 Setting이 가능하기 때문에, 더 짧은 시간주기로 정하는 Dynamic Scheduling에 비해서 비교적 긴 'Semi-Static'이라는 개념이 붙는다. 크게, Cell 전체에 있는 Device를 위한 Cell-Specific 패턴과 특정 Device를 위한 Device-Specific한 패턴이 있는데, 두 패턴 모두 Flexible이어야 Flexible symbol로 다뤄질 수 있다.

2. Scheduled Device를 위한 Dynamic Signaling

두 번째 방식은 Scheduled device에게 DL의 Control Signal을 Monitoring하고 있으라고 말하는 방식이다. 이렇게 Control Signal을 통해 Dynamic하게 Slot-Format을 바꾸는 방식이다. Half-Duplex의 Device는 기본적으로는 DL를 가정하고, UL인 경우에만 지정을 해주게 된다. 

3. Non-Scheduled Device Group을 위한 Dynamic Slot-Format Indicator (SFI)를 사용한 Signaling

마지막 방식은 Dynamic하게 Shedule된 Device는 Scheduling Grant를 통해 해당 Carrier가 사용중인지 알 수 있다. SRS나 CSI-RS같은 Measurement Signaling들을 덮어쓸 수 있다. (Over-ride 가능)

 

Signaling Priority

이렇게 다양한 방식으로 Slot-Format을 지정할 수 있으면 어떤 Mechanism을 사용하는지에 따라서 충돌이 일어날 수 있다. 따라서, 이런 충돌을 방지하기 위해 우선순위 및 적용순서가 정해져 있다. 크게 보면, 위에서 정한 Mechanism의 번호가 Prioirty의 순서라고 생각하면 된다.

 첫 번째 우선순위는 Cell에서 Semi-Static하게 지정한 RRC Signal이다. Cell에서 Slot 내에서 어떤 패턴으로 UL과 DL을 사용할지 지정한 정보들이 RRC signal을 통해서 전달되고, 후순위 slot configuration으로는 이 정보들을 바꾸지 못한다. (Over-ride 불가능) 다른 Cell과의 간섭 문제 등 다양한 시스템적인 요소들을 Cell에서 고려하여 정한 Slot Format이기 때문에 이렇게 RRC Signal을 통한 방식의 우선순위가 높다.

 두 번째 우선순위는 Schedule된 Device들을 위해 UL/DL을 지정한 경우다. 세 번째는 Non-Schedule된 Device Group에게 UL / DL을 어떻게 배정할 지 Slot Format Indicator (SFI)이라는 정보를 전송하는 경우다. 네 번째 우선순위는 CSI-RS나 SRS같은 Measurement signal이 차지하는 경우다. 이 Measurement signal들도 결국 DL이나 UL의 symbol을 통해 전송 되어야하는데, Data나 Signal에 비해 낮은 우선순위를 갖는다.

 마지막 우선순위는, Flexible/Unknown이나 'Reserved'라고 되어있는 부분이다. 이 Flexible symbol은 Cell에서 지정했다고 하더라도, 다른 우선순위에서 D나 U로 덮어써서 사용할 수 있다. (Over-ride 가능)

즉, 후순위 Mechanism을 통해서는 선순위 Mechanism에서 Slot Format을 특별히 할당하지 않았거나, Flexible로 허용해준 부분을 사용할 수 있다.

 

Reference

[1] www.sharetechnote.com/

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[2] 5G NEW RADIO : Designing For The Future (Ericsson Technology Review)