KR101715397B1 - 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

무선통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 참조신호 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 서로 다른 타입을 가지는 채널 측정용 참조신호를 복수개 생성하는 단계; 및 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호는 하나 또는 그 이상의 서브프레임을 듀티 싸이클 (duty cycle)로 하여 전송되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING REFERENCE SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 따라서 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
신뢰할 수 있는 고속의 데이터 서비스를 지원하기 위한 기술로 MIMO(multiple input multiple output)가 있다. MIMO 기법은 다중 전송 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시킨다. MIMO 기법에는 공간 다중화(spatial multiplexing), 전송 다이버시티(transmit diversity), 빔포밍(beamforming) 등이 있다.
다중 수신 안테나 및 다중 전송 안테나에 의해 MIMO 채널 행렬이 형성된다. MIMO 채널 행렬로부터 랭크(rank)를 구할 수 있다. 랭크는 공간 레이어(spatial layer)의 개수이다. 랭크는 전송기가 동시에 전송할 수 있는 공간 스트림(spatial stream)의 개수라고 정의될 수도 있다. 랭크는 공간 다중화율이라고도 한다. 전송 안테나 개수를 Nt, 수신 안테나의 개수를 Nr이라 할 때, 랭크 R은 R ≤ min{Nt, Nr}의 특성을 가지게 된다.
무선 통신 시스템에서는 채널 측정(channel measurement), 정보 복조(demodulation) 등을 위하여 전송기와 수신기가 모두 알고 있는 신호가 필요하다. 전송기와 수신기가 모두 알고 있는 신호를 참조신호(reference signal, RS)라 한다. 참조신호는 파일럿(pilot)으로도 불릴 수 있다.
수신기는 참조신호를 통해 전송기와 수신기 사이의 채널을 추정하고, 추정된 채널을 이용하여 정보를 복조할 수 있다. 예를 들어, 단말이 기지국으로부터 전송된 참조신호를 수신한 경우, 단말은 참조신호를 통해 채널을 측정하고, 기지국으로 채널 상태 정보를 피드백할 수 있다. 전송기로부터 전송된 신호는 전송 안테나마다 또는 공간 레이어마다 대응되는 채널을 겪기 때문에, 참조신호는 각 전송 안테나별 또는 공간 레이어별로 전송될 수 있다.
한편, ITU(International Telecommunication Union)에서는 3세대 이후의 차세대 이동 통신 시스템으로 IMT-A(International Mobile Telecommunication -Advanced) 시스템의 표준화를 진행하고 있다. IMT-A 시스템의 목표는 하향링크 1Gbps(gigabits per second) 및 상향링크 500Mbps(megabits per second)인 고속의 전송률(transmission rate)을 제공하고, IP(internet protocol) 기반의 멀티미디어 심리스(seamless) 서비스를 지원하는 것이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 IMT-A 시스템을 위한 후보 기술로 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템을 고려하고 있다.
LTE 시스템은 하향링크 전송은 최대 4개의 전송 안테나까지 지원되고, LTE-A 시스템은 하향링크 전송은 최대 8개의 전송 안테나까지 지원된다. 그런데 셀 내에는 LTE 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE 단말)과 LTE-A 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE-A 단말)이 공존(coexisting)할 수 있다. 따라서 LTE-A 시스템은 LTE 단말 및 LTE-A 단말을 함께 지원할 수 있도록 설계되어야 한다. 또한, 하향링크 전송은 다양한 전송기법(transmission scheme)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 전송 기법에는 단일 안테나 기법, MIMO 기법 등이 있다. MIMO 기법에는 전송 다이버시티 기법, 폐루프 공간 다중화 기법, 개루프 공간 다중화 기법 및 MU-MIMO 기법 등이 있다.
이처럼 지원되는 최대 전송안테나의 개수가 다르고, 다양한 전송기법이 적용되는 단말이 시스템 내에 공존하는 경우, 가능한 한 각 단말에 최적화된 참조신호를 전송할 수 있는 전송장치 및 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 참조신호 전송 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
무선통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 참조신호 전송 방법은 서로 다른 타입을 가지는 채널 측정용 참조신호를 복수개 생성하는 단계; 및 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호는 하나 또는 그 이상의 서브프레임을 듀티 싸이클 (duty cycle)로 하여 전송되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 채널 측정용 참조신호가 제1 채널 측정용 참조신호와 제2 채널 측정용 참조신호를 포함하는 경우, 상기 제1 채널 측정용 참조신호와 상기 제 2채널 측정용 참조신호는 다중안테나 전송기법에 따라 결정되는 참조신호일 수 있다.
또는 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호가 제1 채널 측정용 참조신호와 제2 채널 측정용 참조신호를 포함하는 경우, 상기 제1 채널 측정용 참조신호와 상기 제 2채널 측정용 참조신호는 단말의 타입에 따라 결정되는 참조신호일 수 있다.
단말은 시간에 따라 상기 제1 채널 측정용 참조신호와 상기 제2 채널 측정용 참조신호 중 어느 하나를 수신하여 사용할 수 있다.
참조신호 전송 장치는 N개의 안테나; 및 상기 N개의 안테나와 연결되어, 서로 다른 타입을 가지는 채널 측정용 참조신호를 복수개 생성하고, 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호를 전송하는 프로세서를 포함하되, 상기 복수개의 채널 측정용 참조신호는 하나 또는 그 이상의 서브프레임을 듀티 싸이클(duty cycle)로 하여 전송되는 것을 특징으로 한다.
무선 통신 시스템에서 복수 타입의 참조신호를 전송할 수 있다. 단말은 복수 타입의 참조신호 중에서 전송기법, 피드백 모드 등에 따라 적절한 참조신호를 수신할 수 있다. 따라서 전체 시스템 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 무선 프레임(radio frame) 구조의 예를 나타낸다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 5는 노멀 CP의 경우, 4개의 안테나에 대한 공용 참조신호들의 맵핑 예를 나타낸다.
도 6은 확장된 CP의 경우, 4개의 안테나에 대한 공용 참조신호들의 맵핑 예를 나타낸다.
도 7은 LTE에서 노멀 CP의 경우, 전용 참조신호의 맵핑 예를 나타낸다.
도 8은 LTE에서 확장된 CP의 경우, 전용 참조신호의 맵핑 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9의 정보 프로세서 구조의 예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 전송기에서 넌 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 경우의 예를 나타낸 블록도이다.
도 12는 전송기에서 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 경우의 예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 전송기에서 안테나 가상화 기법을 사용하여 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 예를 나타낸 블록도이다.
도 14는 하나의 가상 안테나를 통해 참조신호가 전송되는 무선 통신 시스템의 예를 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS의 전송 방법을 나타낸다.
도 16은 듀티 싸이클 내에서 복수의 서브프레임에서 전송되는 CSI-RS의 예를 나타낸다.
도 17은 서로 다른 타입의 CSI-RS가 특정 듀티 싸이클을 가지고 전송되는 예를 나타낸다.
도 18은 서로 다른 타입의 CSI-RS가 서로 다른 듀티 싸이클을 가지는 예를 나타낸다.
도 19는 서로 다른 타입의 CSI-RS들이 오프셋 값을 가지고 전송되는 예를 나타낸다.
도 20은 다중 반송파 시스템에서 다중 반송파를 주파수 대역에서 나타낸 예이다.
도 21은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE(Release 8)/LTE-A(Release 10)를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; base station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; user equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), AMS(Advanced MS), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), ABS(Advanced BS), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
무선 통신 시스템은 다중 안테나를 지원할 수 있다. 전송기는 다수의 전송 안테나(transmit antenna)를 사용하고, 수신기는 다수의 수신 안테나(receive antenna)를 사용할 수 있다. 전송 안테나는 하나의 신호 또는 스트림(stream)을 전송하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미하고, 수신 안테나는 하나의 신호 또는 스트림을 수신하는 데 사용되는 물리적 또는 논리적 안테나를 의미한다. 전송기 및 수신기가 다수의 안테나를 사용하면, 무선 통신 시스템은 MIMO(multiple input multiple output) 시스템으로 불릴 수 있다.
무선 통신의 과정은 하나의 단일 계층으로 구현되는 것보다 수직적인 복수의 독립적인 계층으로 구현되는 것이 바람직하다. 수직적인 복수의 계층 구조를 프로토콜 스택(protocol stack)이라 한다. 프로토콜 스택은 통신 시스템에서 널리 알려진 프로토콜 구조를 위한 모델인 OSI(open system interconnection) 모델을 참조할 수 있다.
도 2는 무선 프레임(radio frame) 구조의 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 #0부터 #19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 정보 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다. 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 N_DL 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심벌, SC-FDMA 심벌 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N_DL은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(transmission bandwidth)에 종속한다. LTE에서 N_DL은 60 내지 110 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 자원블록은 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(index pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,N_DL×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 OFDM 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 OFDM 심벌의 수와 부반송파의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. OFDM 심벌의 수는 CP(cyclic prefix)의 길이, 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 OFDM 심벌의 수는 6이다.
도 3의 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 하향링크 서브프레임은 2개의 연속적인(consecutive) 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 제1 슬롯(1st slot)의 앞선 3 OFDM 심벌들은 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 데이터 영역(data region)이 된다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다.
데이터 영역에는 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당될 수 있다. PDSCH 상으로는 하향링크 데이터가 전송된다.
제어영역에는 PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical HARQ(hybrid automatic repeat request) indicator channel), PDCCH(physical downlink control channel) 등의 제어채널이 할당될 수 있다.
PCFICH는 단말에게 서브프레임 내에서 PDCCH들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 개수에 관한 정보를 나른다(carry). PDCCH 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수는 매 서브프레임마다 변경될 수 있다. PHICH는 상향링크 데이터에 대한 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(negative acknowledgement)을 나른다.
PDCCH는 하향링크 제어정보를 나른다. 하향링크 제어정보에는 하향링크 스케줄링 정보, 상향링크 스케줄링 정보 또는 상향링크 파워 제어 명령 등이 있다. 하향링크 스케줄링 정보는 하향링크 그랜트(grant)라고도 하고, 상향링크 스케줄링 정보는 상향링크 그랜트라고도 한다.
하향링크 그랜트는 하향링크 데이터가 전송되는 시간-주파수 자원을 지시하는 자원 할당 필드, 하향링크 데이터의 MCS(modulation coding scheme) 레벨을 지시하는 MCS 필드 등을 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템에서는 채널 측정(channel measurement), 정보 복조(demodulation) 등을 위하여 전송기와 수신기가 모두 알고 있는 신호가 필요하다. 전송기와 수신기가 모두 알고 있는 신호를 참조신호(reference signal, RS)라 한다. 참조신호는 파일럿(pilot)으로도 불릴 수 있다. 참조신호는 상위계층으로부터 유래된 정보를 나르지 않고, 물리계층(physical layer)에서 생성될 수 있다.
참조신호는 미리 정의된 참조신호 시퀀스가 곱해져 전송될 수 있다. 참조신호 시퀀스는 이진 시퀀스(binary sequence) 또는 복소 시퀀스(complex sequence)일 수 있다. 예를 들어, 참조신호 시퀀스는 PN(pseudo-random) 시퀀스, m-시퀀스 등을 이용할 수 있다. 다만 이는 예시일 뿐, 참조신호 시퀀스에 특별한 제한은 없다. 기지국이 참조신호에 참조신호 시퀀스를 곱해서 전송할 경우, 단말은 인접 셀의 신호가 참조신호에 미치는 간섭을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 채널추정 성능이 향상될 수 있다.
참조신호는 공용 참조신호(common RS)와 전용 참조신호(dedicated RS)로 구분될 수 있다.
공용 참조신호는 셀 내 모든 단말에게 전송되는 참조신호이다. 셀 내 모든 단말들은 공용 참조신호를 수신할 수 있다. 셀 간 간섭을 피하기 위해, 공용 참조신호는 셀에 따라 정해질 수 있다. 이 경우, 공용 참조신호는 셀 특정 참조신호(cell-specific RS)라고도 한다. 공용 참조신호는 채널 측정과 정보 복조에 사용될 수 있다. 채널 측정만을 위한 참조신호의 예로 CSI-RS(channel state information-RS)가 있다.
전용 참조신호는 셀 내 특정 단말 또는 특정 단말 그룹이 수신하는 참조신호이다. 상기 셀 내 특정 단말 또는 특정 단말 그룹을 제외한 다른 단말은 전용 참조신호를 이용할 수 없다. 전용 참조신호는 단말 특정 참조신호(UE-specific RS)라고도 한다. 전용 참조신호는 특정 단말의 하향링크 데이터 전송을 위해 할당된 자원블록을 통해서 전송될 수 있다. 전용 참조신호는 정보 복조에 사용될 수 있다. 정보 복조에 사용되는 참조신호를 DRS(demodulation RS)라 칭하기도 한다.
도 5는 노멀 CP의 경우, 4개의 안테나에 대한 공용 참조신호들의 맵핑 예를 나타낸다. 도 6은 확장된 CP의 경우, 4개의 안테나에 대한 공용 참조신호들의 맵핑 예를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, Rp는 안테나 #p를 통한 참조신호 전송에 사용되는 자원요소를 나타낸다(p=0,1,2,3). 이하, 참조신호 전송에 사용되는 자원요소를 참조 자원요소라 한다. Rp는 안테나 #p에 대한 참조 자원요소이다. Rp는 안테나 #p를 제외한 다른 모든 안테나를 통해서는 어떤 전송에도 사용되지 않는다. 다시 말해, 서브프레임 내 어떤 안테나를 통해 참조신호 전송을 위해 사용되는 자원요소는 동일 서브프레임 내 다른 안테나를 통해서는 어떤 전송에도 사용되지 않고, 0으로 설정될 수 있다. 이는 안테나 간 간섭을 주지 않기 위해서이다.
이하, 설명의 편의를 위해 시간-주파수 자원 내 참조신호 패턴(RS pattern)의 최소 단위를 기본 단위(basic unit)라 한다. 참조신호 패턴이란 시간-주파수 자원 내에서 참조 자원요소의 위치가 결정되는 방식이다. 기본 단위가 시간 영역 및/또는 주파수 영역으로 확장되면, 참조신호 패턴이 반복된다. 여기서, 기본 단위는 시간 영역에서 하나의 서브프레임 및 주파수 영역에서 하나의 자원블록이다.
공용 참조신호는 하향링크 서브프레임마다 전송될 수 있다. 안테나마다 하나의 공용 참조신호가 전송된다. 공용 참조신호는 서브프레임 내 참조 자원요소들의 집합에 대응된다. 기지국은 공용 참조신호에 미리 정의된 공용 참조신호 시퀀스를 곱하여 전송할 수 있다.
공용 참조신호의 참조신호 패턴을 공용 참조신호 패턴이라 한다. 안테나들 각각을 위한 공용 참조신호 패턴들은 시간-주파수 영역에서 서로 직교(orthogonal)한다. 공용 참조신호 패턴은 셀 내 모든 단말에 공통된다. 공용 참조신호 시퀀스 역시 셀 내 모든 단말에게 공통된다. 다만 셀 간 간섭을 최소화시키기 위해, 공용 참조신호 패턴 및 공용 참조신호 시퀀스 각각은 셀에 따라 정해질 수 있다.
공용 참조신호 시퀀스는 하나의 서브프레임 내 OFDM 심벌 단위로 생성될 수 있다. 공용 참조신호 시퀀스는 셀 ID(identifier), 하나의 무선 프레임 내 슬롯 번호, 슬롯 내 OFDM 심벌 인덱스, CP의 길이 등에 따라 달라질 수 있다.
기본 단위 내 참조 자원요소를 포함하는 OFDM 심벌에서, 하나의 안테나에 대한 참조 자원요소의 개수는 2이다. 즉, 기본 단위 내 Rp를 포함하는 OFDM 심벌에서, Rp의 개수는 2이다. 서브프레임은 주파수 영역에서 N_DL 자원블록을 포함한다. 따라서 서브프레임 내 Rp를 포함하는 OFDM 심벌에서 Rp의 개수는 2×N_DL이다. 그리고 서브프레임 내 Rp를 포함하는 OFDM 심벌에서 안테나 #p에 대한 공용 참조신호 시퀀스의 길이는 2×N_DL이다.
다음 수학식은 하나의 OFDM 심벌에서 공용 참조신호 시퀀스를 위해 생성되는 복소 시퀀스 r(m)의 예를 나타낸다.
Figure 112010025576549-pat00001
여기서, N_max,DL은 무선 통신 시스템에서 지원되는 최대 하향링크 전송 대역폭에 해당하는 자원블록의 개수이다. LTE에서 N_max,DL은 110이다. N_DL이 N_max,DL보다 작은 경우, 2×N_max,DL 길이로 생성된 복소 시퀀스 중 2×N_DL 길이의 일정 부분을 선택해서 공용 참조신호 시퀀스로 사용할 수 있다. c(i)는 PN 시퀀스이다. PN 시퀀스는 길이-31의 골드(Gold) 시퀀스에 의해 정의될 수 있다. 다음 수학식은 c(i)의 예를 나타낸다.
Figure 112010025576549-pat00002
여기서, Nc=1600이고, x(i)은 제1 m-시퀀스이고, y(i)는 제2 m-시퀀스이다. 예를 들어, 제1 m-시퀀스는 각 OFDM 심벌의 처음에서 x(0)=1, x(i)=0(i=1,2,...,30)으로 초기화(initialization)될 수 있다. 제2 m-시퀀스는 각 OFDM 심벌의 처음에서 셀 ID, 무선 프레임 내 슬롯 번호, 슬롯 내 OFDM 심벌 인덱스, CP의 길이 등에 따라 초기화될 수 있다.
다음 수학식은 제2 m-시퀀스의 초기화의 예이다.
Figure 112010025576549-pat00003
여기서, n_s는 무선 프레임 내 슬롯 번호이고, ℓ은 슬롯 내 OFDM 심벌 인덱스이고, N_cell_ID는 셀 ID이다. 노멀 CP인 경우, N_CP는 1이고, 확장된 CP인 경우, N_CP는 0이다.
상기 식으로 공용 참조신호 시퀀스를 생성하는 경우, 공용 참조신호 시퀀스는 안테나와는 무관하다. 따라서 동일한 OFDM 심벌에서 복수의 안테나 각각마다 공용 참조신호가 전송되는 경우, 상기 복수의 안테나 각각의 공용 참조신호 시퀀스는 동일하다.
참조 자원요소를 포함하는 OFDM 심벌마다 생성된 공용 참조신호 시퀀스는 공용 참조신호 패턴에 따라 참조 자원요소에 맵핑된다. 이때 공용 참조신호 시퀀스는 순서대로 부반송파 인덱스의 오름차순으로 참조 자원요소에 맵핑될 수 있다. 이때, 각 안테나마다 공용 참조신호 시퀀스가 생성되고, 각 안테나마다 공용 참조신호 시퀀스가 참조 자원요소에 맵핑된다.
도 7은 LTE에서 노멀 CP의 경우, 전용 참조신호의 맵핑 예를 나타낸다. 도 8은 LTE에서 확장된 CP의 경우, 전용 참조신호의 맵핑 예를 나타낸다.
도 7 및 8을 참조하면, R5는 안테나 #5를 통한 전용 참조신호 전송에 사용되는 자원요소를 나타낸다. LTE에서 전용 참조신호는 단일 안테나 전송을 위해 지원된다. 상위계층에 의해 PDSCH 상의 하향링크 데이터 전송 기법(transmission scheme)이 안테나 #5를 통한 단일 안테나 전송으로 설정된 경우에만, 전용 참조신호가 존재할 수 있고, PDSCH 복조를 위해 유효할 수 있다. 전용 참조신호는 PDSCH가 맵핑되는 자원블록 상에서만 전송될 수 있다. 전용 참조신호는 PDSCH가 맵핑되는 자원블록 내 참조 자원요소들의 집합에 대응된다. 기지국은 전용 참조신호에 미리 정의된 전용 참조신호 시퀀스를 곱하여 전송할 수 있다. 여기서, 기본 단위는 시간 영역에서 하나의 서브프레임 및 주파수 영역에서 하나의 자원블록이다.
전용 참조신호는 공용 참조신호와 동시에 전송될 수 있다. 따라서 참조신호 오버헤드가 공용 참조신호만이 전송되는 경우의 참조신호 오버헤드와 비교하여 대단히 높아지게 된다. 단말은 공용 참조신호와 전용 참조신호를 같이 사용할 수 있다. 서브프레임 내 제어정보가 전송되는 제어영역에서 단말은 공용 참조신호를 사용하고, 서브프레임 내 나머지 데이터 영역에서 단말은 전용 참조신호를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제어영역은 서브프레임의 제1 슬롯 내 OFDM 심벌 인덱스 ℓ이 0 내지 2인 OFDM 심벌들일 수 있다(도 4 참조).
전용 참조신호의 참조신호 패턴인 전용 참조신호 패턴은 셀 내 모든 단말에게 공통될 수 있다. 다만 셀 간 간섭을 최소화시키기 위해, 전용 참조신호 패턴은 셀에 따라 정해질 수 있다. 전용 참조신호 시퀀스는 단말에 따라 정해질 수 있다. 따라서 셀 내 특정 단말만이 전용 참조신호를 수신할 수 있다.
전용 참조신호 시퀀스는 서브프레임 단위로 생성될 수 있다. 전용 참조신호 시퀀스는 셀 ID, 하나의 무선 프레임 내 서브프레임의 위치, 단말 ID 등에 따라 달라질 수 있다.
기본 단위 내 전용 참조신호를 위한 참조 자원요소의 개수는 12이다. 즉, 기본 단위 내 R5의 개수는 12이다. PDSCH가 맵핑되는 자원블록의 개수를 N_PDSCH라 할 경우, 전용 참조신호를 위한 전체 R5의 개수는 12×N_PDSCH이다. 따라서 전용 참조신호 시퀀스의 길이는 12×N_PDSCH이다. 전용 참조신호 시퀀스의 길이는 단말이 PDSCH 전송을 위해 할당받는 자원블록의 개수에 따라 달라질 수 있다.
다음 수학식은 전용 참조신호 시퀀스 r(m)의 예를 나타낸다.
Figure 112010025576549-pat00004
여기서, c(i)는 PN 시퀀스이다. c(i)는 수학식 2가 이용될 수 있다. 이때, 제2 m-시퀀스는 각 서브프레임의 처음에서 셀 ID, 하나의 무선 프레임 내 서브프레임의 위치, 단말 ID 등에 따라 초기화될 수 있다.
다음 수학식은 제2 m-시퀀스의 초기화의 예이다.
Figure 112010025576549-pat00005
여기서, n_s는 무선 프레임 내 슬롯 번호이고, N_cell_ID는 셀 ID이고, UE_ID는 단말 ID이다.
전용 참조신호 시퀀스는 PDSCH가 맵핑되는 자원블록 내에서 참조신호 패턴에 따라 참조 자원요소에 맵핑된다. 이때 전용 참조신호 시퀀스는 순서대로 상기 자원블록 내에서 우선 부반송파 인덱스의 오름차순, 다음에는 OFDM 심벌 인덱스의 오름차순으로 참조 자원요소에 맵핑된다.
지금까지 LTE 시스템에서의 공용 참조신호 구조 및 전용 참조신호 구조에 대해 설명하였다. 하향링크에서 LTE 시스템은 1, 2 또는 4개의 안테나 전송이 지원된다. 즉, LTE 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE 단말)은 최대 4개의 전송 안테나를 통해 전송되는 신호를 수신할 수 있다. LTE 시스템의 공용 참조신호 구조는 최대 4개 전송 안테나의 채널 추정이 가능하도록 설계되어 있다.
반면, LTE-A 시스템은 8개의 전송 안테나까지 지원될 수 있다. 즉, LTE-A 시스템이 적용되는 단말(이하, LTE-A 단말)은 최대 8개의 전송 안테나를 통해 전송되는 신호를 수신할 수 있다. 따라서 LTE-A 시스템은 최대 8개 전송 안테나의 채널 추정이 가능하도록 참조신호가 전송되어야 한다.
그런데 셀 내에는 LTE 단말과 LTE-A 단말이 공존(coexisting)할 수 있다. 따라서 LTE-A 시스템은 역호환성(backward compatibility)를 위해 LTE 단말 및 LTE-A 단말을 함께 지원할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 여기서, LTE 시스템과 LTE-A 시스템은 예시일 뿐이며 일반적으로 제1 시스템에 비해 하향링크에서 지원되는 전송 안테나의 개수가 확장된 시스템을 제2 시스템이라 칭할 수 있다. 그러면, 제1 시스템은 예컨대, LTE, IEEE 802.16e 시스템일 수 있고, 상기 제1 시스템 각각에 대한 제2 시스템은 LTE-A, IEEE802.16m 시스템일 수 있다.
또한, 셀 내에 존재하는 단말은 서로 다른 전송 기법(transmission scheme)에 따라 동작할 수 있다. 전송 기법은 기지국이 단말에게 하향링크 데이터를 전송하는 기법일 수 있다. 전송 기법에는 단일 안테나 기법, MIMO 기법 등이 있다. MIMO 기법에는 전송 다이버시티 기법, 개루프(open-loop) 공간 다중화 기법, 폐루프(closed-loop) 공간 다중화 기법, MU-MIMO(multiple user-MIMO) 기법 등이 있다.
전송 기법에 따라 단말이 기지국으로 피드백하는 상향링크 제어정보는 달라질 수 있다. 피드백되는 채널 정보는 예를 들어, CQI(channel quality indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator) 등이 있다.
CQI는 주어진 시간에 대하여 단말이 지원할 수 있는 링크 적응적 파라미터에 대한 정보를 제공한다. CQI 전송 시 다음 중 어느 하나의 압축 기법이 사용될 수 있다.
광대역 피드백(wideband feedback): 광대역 피드백은 전체 시스템 대역에 대한 하나의 CQI 값이 피드백되는 방식이다.
단말 선택적 서브밴드 피드백(UE-selected sub-band feedback): 단말 선택적 서브밴드 피드백은 단말이 각 서브밴드의 채널 품질을 추정한 후 품질이 좋은 복수의 서브밴드를 선택한다. 그리고 선택된 복수의 서브밴드에 대한 평균적인 CQI 값을 피드백하는 방식이다.
상위 계층 설정 서브밴드 피드백(higer-layer configured sub-band feedback): 상위 계층 설정 서브밴드 피드백은 상위 계층에서 설정된 각 서브밴드에 대하여 개별적 CQI를 피드백하는 방식이다.
PMI는 코드북 베이스의 프리코딩에서 프리코딩 행렬에 대한 정보를 제공한다. PMI는 MIMO(multiple input multiple output)와 관련된다. MIMO에서 PMI가 피드백되는 것을 페루프 MIMO(closed loop MIMO)라 칭한다. 하향링크 전송 모드는 다음 7가지로 구분될 수 있는데, PMI 피드백은 하향링크 전송 모드 중에서 페루프 공간 다중화, 멀티 유저 MIMO, 페루프 랭크 1 프리코딩에서만 사용된다.
단일 안테나 포트: 프리코딩을 하지 않는 모드이다.
전송 다이버시티: 전송 다이버시티는 SFBC를 사용하는 2개 또는 4개의 안테나 포트에 사용될 수 있다.
개방 루프(open loop) 공간 다중화: RI 피드백에 기반한 랭크 적응이 가능한 개방 루프 모드이다. 랭크가 1인 경우 전송 다이버시티가 적용될 수 있다. 랭크가 1보다 큰 경우 큰 지연 CDD가 사용될 수 있다.
페루프(closed loop) 공간 다중화: 동적 랭크 적응을 지원하는 프리 코딩 피드백이 적용되는 모드이다.
멀티 유저 MIMO
페루프 랭크 1 프리코딩
단일 안테나 포트: 단말 특정적 참조신호가 사용되는 경우 빔포밍에 사용될 수 있는 모드이다.
RI는 단말이 추천하는 레이어의 수에 대한 정보이다. 즉, RI는 공간 다중화에 사용되는 스트림의 수를 나타낸다. RI는 단말이 공간 다중화를 사용하는 MIMO 모드에서 동작하는 경우에만 피드백된다. 즉, RI는 상술한 하향링크 전송 모드 중에서 3, 4의 경우에만 피드백된다. 예를 들어, 단일 안테나 포트 모드나 전송 다이버시티 모드에서는 RI가 피드백되지 않는다. RI는 2 x 2 안테나 구성에서는 1 또는 2의 값을 가지고, 4 x 4 안테나 구성에서는 1 내지 4 중 하나의 값을 가질 수 있다. RI는 항상 하나 이상의 CQI 피드백과 관련된다. 즉, 피드백되는 CQI는 특정한 RI 값을 가정하고 계산된다. 채널의 랭크는 일반적으로 CQI보다 느리게 변화하기 때문에 RI는 CQI보다 적은 횟수로 피드백된다. RI의 전송 주기는 CQI/PMI 전송 주기의 배수일 수 있다. RI는 전체 시스템 대역에 대해 주어지며 주파수 선택적인 RI 피드백은 지원되지 않는다.
또한, 상향링크 제어정보를 전송하는 방식은 주기적 전송(periodic transmission)과 비주기적 전송(aperiodic transmission)이 있다. 주기적 전송은 보통 PUCCH(Physical uplink control channel)를 통해 전송되나 PUSCH(Physical uplink shared channel)를 통해 전송될 수도 있다. 비주기적 전송은 기지국이 보다 정밀한 채널 상태 정보가 필요한 경우 단말에게 요청하여 수행된다. 비주기적 전송은 PUSCH를 통해 수행된다. PUSCH를 사용하기 때문에 보다 용량이 크고 자세한 채널 상태 리포팅이 가능하다. 주기적 전송과 비주기적 전송이 충돌하면 비주기적 전송만이 수행될 수 있다. 또는 주기적 전송과 비주기적 전송이 동시에 수행되도록 구성 할 수도 있다. 전송 기법은 RRC(radio resource control)와 같은 상위계층(higher layer) 시그널링에 의해 반정적으로(semi-statically) 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이 셀 내에 존재하는 단말 별로 지원하는 최대 전송 안테나의 개수가 다를 수 있고, 전송 기법이 다를 수도 있다. 이러한 환경에서 각 단말에게 적절한 참조신호를 전송할 수 있는 참조신호 전송 방법 및 장치에 대해 설명한다. 이하에서 설명되는 내용은 LTE-A 시스템뿐 아니라, 일반적인 OFDM-MIMO 시스템에서 적용 가능하다. 먼저 본 발명에 따른 전송기의 구조에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기 구조의 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 전송기는 단말 또는 기지국의 일부분일 수 있다.
도 9를 참조하면, 전송기(100)는 정보 프로세서(information processor, 110), Nt개의 자원요소 맵퍼(resource element mapper, 120-1,...,120-Nt), Nt개의 OFDM 신호 생성기(OFDM signal generator, 130-1,...,130-Nt), Nt개의 RF부(RF(radio frequency) unit, 140-1,...,140-Nt) 및 Nt개의 전송 안테나(190-1,...,190-Nt)를 포함한다(Nt는 자연수).
정보 프로세서(110)는 Nt개의 자원요소 맵퍼(120-1,...,120-Nt) 각각에 연결된다. Nt개의 자원요소 맵퍼(120-1,...,120-Nt) 각각은 Nt개의 OFDM 신호 생성기(130-1,...,130-Nt) 각각에 연결되고, Nt개의 OFDM 신호 생성기(130-1,...,130-Nt) 각각은 Nt개의 RF부(140-1,...,140-Nt) 각각에 연결되고, Nt개의 RF부(140-1,...,140-Nt) 각각은 Nt개의 전송 안테나(190-1,...,190-Nt) 각각에 연결된다. 즉, 자원요소 맵퍼 #n(120-n)는 OFDM 신호 생성기 #n(130-n)에 연결되고, OFDM 신호 생성기 #n(130-n)는 RF부 #n(140-n)에 연결되고, RF부 #n(140-n)는 전송 안테나 #n(190-n)에 연결된다(n=1,...,Nt). 다중 안테나 전송의 경우, 전송 안테나마다 정의된 하나의 자원 그리드가 있다.
정보 프로세서(110)는 정보를 입력받는다. 정보는 제어정보 또는 데이터일 수 있다. 정보는 비트(bit) 또는 비트열(bit stream)의 형태일 수 있다. 전송기(100)는 물리계층에서 구현될 수 있다. 이 경우, 정보는 MAC(medium access control) 계층과 같은 상위계층으로부터 유래된 것일 수 있다.
정보 프로세서(110)는 정보로부터 Nt개의 전송 스트림(전송 스트림 #1, 전송 스트림 #2,...,전송 스트림 #Nt)을 생성하도록 형성된다. Nt개의 전송 스트림 각각은 복수의 전송 심벌들을 포함한다. 전송 심벌은 정보를 처리하여 얻어지는 복소수 심벌(complex-valued symbol)일 수 있다.
Nt개의 자원요소 맵퍼(120-1,...,120-Nt) 각각은 Nt개의 전송 스트림 각각을 입력받도록 형성된다. 즉, 자원요소 맵퍼 #n(120-n)는 전송 스트림 #n을 입력받도록 형성된다(n=1,...,Nt). 자원요소 맵퍼 #n(120-n)는 정보 전송을 위해 할당받은 자원블록 내 자원요소들에 전송 스트림 #n을 맵핑하도록 형성된다. 전송 스트림 #n의 전송 심벌 각각은 하나의 자원요소에 맵핑될 수 있다. 전송 스트림 #n이 맵핑되지 않는 자원요소에는 '0'이 삽입될 수 있다.
정보 전송을 위해 할당받은 자원블록은 하나 이상일 수 있다. 복수의 자원블록이 할당되는 경우, 복수의 자원블록은 연속적으로 할당되거나, 불연속적으로 할당될 수 있다.
Nt개의 OFDM 신호 생성기(130-1,...,130-Nt) 각각은 OFDM 심벌마다 시간-연속적인(time-continuous) OFDM 신호를 생성하도록 형성된다. 시간-연속적인 OFDM 신호는 OFDM 베이스밴드(baseband) 신호라고도 한다. Nt개의 OFDM 신호 생성기(130-1,...,130-Nt) 각각은 OFDM 심벌마다 IFFT(inverse fast Fourier transform) 수행, CP 삽입 등을 통해 OFDM 신호를 생성할 수 있다.
Nt개의 RF부(140-1,...,140-Nt) 각각은 각 OFDM 베이스밴드 신호를 무선 신호(radio signal)로 변환한다. OFDM 베이스밴드 신호는 반송파 주파수(carrier frequency)로 업컨버젼(upconversion)되어 무선 신호로 변환될 수 있다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency)라고도 한다. 전송기(100)는 단일 반송파(single carrier)를 사용하거나, 다중 반송파(multiple carrier)를 사용할 수 있다.
Nt개의 전송 안테나(190-1,...,190-Nt) 각각을 통해 각 무선 신호가 전송된다.
도 10은 도 9의 정보 프로세서 구조의 예를 나타낸 블록도이다.
도 10을 참조하면, 정보 프로세서(200)는 Q개의 채널 인코더(channel encoder, 210-1,...,210-Q), Q개의 스크램블러(scrambler, 220-1,...,220-Q), Q개의 변조 맵퍼(modulation mapper, 230-1,...,230-Q), 레이어 맵퍼(layer mapper, 240), 프리코더(250)을 포함할 수 있다.
Q개의 채널 인코더(210-1,...,210-Q) 각각은 Q개의 스크램블러(220-1,...,220-Q) 각각에 연결되고, Q개의 스크램블러(220-1,...,220-Q) 각각은 복수의 변조 맵퍼(230-1,...,230-Q) 각각에 연결되고, 복수의 변조 맵퍼(230-1,...,230-Q)는 레이어 맵퍼(240)에 연결되고, 레이어 맵퍼(240)는 프리코더(250)에 연결된다. 프리코더(250)는 Nt개의 자원요소 맵퍼(도 9 참조)에 연결된다.
채널 인코더 #q(210-q)은 스크램블러 #q(220-q)에 연결되고, 스크램블러 #q(220-q)은 변조 맵퍼 #q(230-q)에 연결된다(q=1,...,Q).
Q개의 채널 인코더(210-1,...,210-Q) 각각은 정보 비트(information bit)를 입력받고, 정보 비트에 채널 코딩을 수행하여 부호화된 비트(encoded bit)를 생성하도록 형성된다. 정보 비트는 전송기가 전송하려는 정보에 대응된다. 정보 비트의 크기는 정보에 따라 다양할 수 있고, 부호화된 비트의 크기 역시 정보 비트의 크기 및 채널 코딩 방식에 따라 다양할 수 있다. 채널 코딩 방식에는 제한이 없다. 예를 들어, 채널 코딩 방식에는 터보 코딩(turbo coding), 콘볼루션 코딩(convolution coding), 블록 코딩(block coding) 등이 사용될 수 있다. 정보 비트에 채널 코딩이 수행된 부호화된 비트를 코드워드(codeword)라고 한다. 여기서, Q는 코드워드의 개수이다. 채널 인코더 #q(210-q)는 코드워드 #q를 출력한다(q=1,...,Q).
Q개의 스크램블러(220-1,...,220-Q) 각각은 각 코드워드에 대한 스크램블된 비트(scrambled bit)를 생성하도록 형성된다. 스크램블된 비트는 부호화된 비트를 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)로 스크램블하여 생성된다. 스크램블러 #q(220-q)는 코드워드 #q에 대한 스크램블된 비트를 생성하도록 형성된다(q=1,...,Q).
Q개의 변조 맵퍼(230-1,...,230-Q) 각각은 각 코드워드에 대한 변조 심벌을 생성하도록 형성된다. 변조 심벌은 복소수 심벌일 수 있다. 변조 맵퍼 #q(230-q)는 코드워드 #q에 대한 스크램블된 비트를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑하여 변조 심벌(modulation symbol)을 생성하도록 형성된다(q=1,...,Q). 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없다. 예를 들어, 변조 방식에는 m-PSK(m-phase shift keying) 또는 m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등이 사용될 수 있다. 변조 맵퍼 #q(230-q)로부터 출력된 코드워드 #q에 대한 변조 심벌의 개수는 스크램블된 비트의 크기 및 변조 방식에 따라 다양할 수 있다.
레이어 맵퍼(240)는 각 코드워드에 대한 변조 심벌을 R개의 공간 레이어에 맵핑하도록 형성된다. 변조 심벌이 공간 레이어에 맵핑되는 방식은 다양할 수 있다. 이를 통해 R개의 공간 스트림(spatial stream)이 생성된다. 여기서, R은 랭크이다. 랭크 R은 코드워드의 개수 Q와 같거나 클 수 있다.
프리코더(250)는 R개의 공간 스트림에 프리코딩을 수행하여 Nt개의 전송 스트림을 생성하도록 형성된다. 전송 안테나의 개수 Nt는 랭크 R과 같거나 작다.
프리코더(250)에서 생성된 Nt개의 전송 스트림 각각은 Nt개의 자원요소 맵퍼(도 9 참조) 각각에 입력된다. Nt개의 전송 스트림 각각은 Nt개의 전송 안테나 각각을 통해 전송된다. 즉, 전송 스트림 #n은 자원요소 맵퍼 #n에 입력되고, 전송 안테나 #n을 통해 전송된다(n=1,2,...,Nt).
이와 같이, 복수의 전송 안테나를 통해 다중 공간 스트림이 동시에 전송되는 MIMO 기법을 공간 다중화라 한다. 공간 다중화는 단일 사용자에 대한 공간 다중화와 다중 사용자에 대한 공간 다중화가 있다. 단일 사용자에 대한 공간 다중화는 SU-MIMO(single user-MIMO)라고 하며, 다중 사용자에 대한 공간 다중화는 MU-MIMO라 한다. MU-MIMO는 상향링크 및 하향링크 모두에서 지원될 수 있다.
SU-MIMO의 경우, 다수의 공간 레이어가 모두 하나의 단말에게 할당된다. 하나의 단말에 할당된 다수의 공간 레이어를 통해 다중 공간 스트림은 동일한 시간-주파수 자원을 사용하여 전송된다.
MU-MIMO의 경우, 다수의 공간 레이어가 다수의 단말에게 할당된다. 다수의 단말에 할당된 다중 공간 스트림은 동일한 시간-주파수 자원을 사용하여 전송된다. 다른 단말에게는 다른 공간 레이어가 할당된다. 랭크가 R인 경우, R개의 공간 스트림은 K개의 단말에게 할당될 수 있다(2≤K≤R, K는 자연수). K개의 단말 각각은 다중 공간 스트림 전송에 사용되는 시간-주파수 자원을 동시에 공유하게 된다.
다중 안테나 시스템의 공간 채널 측정을 위해 전송기에서 전송되는 CSI-RS는 복수의 타입(type) 중 어느 한가지 타입을 가질 수 있다. 예를 들어, CSI-RS는 프리코딩된 참조신호(precoded RS) 타입이거나, 프리코딩되지 않은 참조신호(non-precoded RS)타입일 수 있다.
CSI-RS가 프리코딩되지 않은 참조신호 타입(이하 넌 프리코디드 CSI-RS)인 경우, 공간 레이어의 개수에 상관없이 항상 전송 안테나의 개수만큼 전송될 수 있다. 넌 프리코디드 CSI-RS는 전송 안테나마다 독립적인 참조신호를 갖는다.
CSI-RS가 프리코딩된 참조신호 타입(이하 프리코디드 CSI-RS)인 경우, 공간 레이어의 개수만큼 전송될 수 있다. 프리코디드 CSI-RS는 공간 레이어마다 독립적인 참조신호를 갖는다.
도 11은 전송기에서 넌 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 경우의 예를 나타낸 블록도이다.
도 11을 참조하면, 전송기(300)는 레이어 맵퍼(310), 프리코더(320), 참조신호 생성기(RS generator, 330) 및 Nt개의 자원요소 맵퍼(340-1,...,340-Nt)를 포함한다. 여기서, Nt는 전송기(300)의 전송 안테나의 개수이다. 공간 레이어의 개수는 R이라 가정한다.
레이어 맵퍼(310)는 프리코더(320)에 연결된다. 프리코더(320) 및 참조신호 생성기(330)는 각각 Nt개의 자원요소 맵퍼(340-1,...,340-Nt)에 연결된다.
레이어 맵퍼(310)는 R개의 공간 레이어에 대한 R개의 공간 스트림(SS #1, SS #1,..., SS #R)을 생성하도록 형성된다.
프리코더(320)는 R개의 공간 스트림에 프리코딩을 수행하여 Nt개의 전송 스트림(TS #1, TS #2,..., TS #Nt)을 생성하도록 형성된다.
참조신호 생성기(330)는 참조신호에 대응하는 참조신호 시퀀스를 생성한다. 참조신호 시퀀스는 복수의 참조심벌들로 구성된다. 참조신호 시퀀스는 특별한 제한없이 임의의 시퀀스가 사용될 수 있다.
참조신호 생성기(330)는 Nt개의 전송 안테나 각각에 대한 참조신호 시퀀스를 생성하도록 형성된다. 참조신호 생성기(330)는 Nt개의 참조신호 시퀀스(RS #1, RS #2,..., RS #Nt)를 생성하도록 형성된다. Nt개의 참조신호 시퀀스 각각은 복수의 참조신호 심벌들을 포함한다. 참조신호 심벌은 복소수 심벌일 수 있다.
Nt개의 자원요소 맵퍼(340-1,...,340-Nt) 각각은 전송 스트림 및 참조신호 시퀀스를 입력받고, 전송 스트림 및 참조신호 시퀀스를 자원요소들에 맵핑하도록 형성된다. 자원요소 맵퍼 #n(340-n)는 TS #n 및 RS #n을 입력받아 자원요소들에 맵핑할 수 있다(n=1,2,...,Nt).
즉, 넌 프리코디드 CSI-RS는 프리코더를 통하지 않고 전송되며 물리적 안테나에 대한 참조신호로 사용될 수 있다.
도 12는 전송기에서 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 경우의 예를 나타낸 블록도이다.
도 12를 참조하면, 전송기(400)는 레이어 맵퍼(410), 참조신호 생성기(420), 프리코더(430) 및 Nt개의 자원요소 맵퍼(440-1,...,440-Nt)를 포함한다. 여기서, Nt는 전송기(400)의 전송 안테나의 개수이다. 공간 레이어의 개수는 R이라 가정한다.
레이어 맵퍼(410) 및 참조신호 생성기(420)는 각각 프리코더(430)에 연결된다. 프리코더(430)는 Nt개의 자원요소 맵퍼(440-1,...,440-Nt)에 연결된다. 레이어 맵퍼(410)는 R개의 정보 스트림(information stream)을 생성하도록 형성된다. R개의 정보 스트림은 IS #1, IS #2,..., IS #R로 나타낼 수 있다.
참조신호 생성기(420)는 R개의 참조신호 시퀀스를 생성하도록 형성된다. R개의 참조신호 시퀀스는 RS #1, RS #2,..., RS #R로 나타낼 수 있다. R개의 참조신호 시퀀스 각각은 복수의 참조신호 심벌들을 포함한다. 참조신호 심벌은 복소수 심벌일 수 있다.
R개의 공간 레이어 각각마다 정보 스트림, 참조신호 시퀀스 및 참조신호 패턴이 할당된다. 공간 레이어 #r에는 IS #r 및 RS #r이 할당된다(r=1,...,R). 여기서, r은 공간 레이어를 지시하는 공간 레이어 인덱스이다. 공간 레이어 #r에 할당된 참조신호 패턴은 RS #r 전송에 사용되는 시간-주파수 자원 패턴이다.
프리코더(430)는 R개의 공간 스트림에 프리코딩을 수행하여 Nt개의 전송 스트림을 생성하도록 형성된다. R개의 공간 스트림은 SS #1, SS #1,..., SS #R로 나타낼 수 있다. Nt개의 전송 스트림은 TS #1, TS #2,..., TS #Nt로 나타낼 수 있다.
R개의 공간 스트림 각각은 하나의 공간 레이어에 대응된다. 즉, SS #r은 공간 레이어 #r에 대응된다(r=1,2,...,R). R개의 공간 스트림 각각은 대응되는 공간 레이어에 할당된 정보 스트림, 참조신호 시퀀스 및 참조신호 패턴을 기반으로 생성된다. 즉, SS #r은 IS #r, RS #r 및 공간 레이어 #r에 할당된 참조신호 패턴을 기반으로 생성된다.
즉, 프리코디드 CSI-RS는 프리코더를 통하여 전송된다.
전송기에서 전송되는 CSI-RS는 가상화를 통해 가상 안테나에 대한 참조신호 타입으로 전송되거나 가상화를 거치지 않고 물리적 안테나에 대한 참조신호 타입으로 전송될 수도 있다.
프리코더는 보통 특정 단말을 위해 사용되는데, 특정 시스템 내 셀 특정 프리코더가 있다면, 프리코딩이 아니라 가상화(virtualization)로 간주된다. 이러한 경우 프리코디드 CSI-RS는 가상화를 통해 생성될 수 있고 넌 프리코디드 CSI-RS는 가상화를 거치지 않고 생성될 수 있다. 프리코디드 CSI-RS는 가상 안테나에 대한 참조신호로 기능하며, 넌 프리코디드 CSI-RS는 물리적 안테나에 대한 참조신호로 기능한다.
도 13은 전송기에서 안테나 가상화 기법을 사용하여 프리코디드 CSI-RS를 생성하는 예를 나타낸 블록도이다. 여기서, 전송기는 기지국 또는 단말의 일부분일 수 있다.
도 13을 참조하면, 전송기(500)는 참조신호 생성기(510), 가상화부(virtualization unit, 520) 및 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)를 포함한다. Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)는 물리적 안테나이다. 참조신호 생성기(510)는 가상화부(520)에 연결되고, 가상화부(520)는 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)에 연결된다.
참조신호 생성기(510)는 K개의 참조신호 시퀀스를 생성하도록 형성된다(K＜Nt).
가상화부(520)는 각각의 K개의 참조신호 시퀀스를 각각의 K개의 가상 안테나 맵핑하여 각각의 K개의 참조신호 시퀀스 벡터를 생성하도록 형성된다. 하나의 참조신호 시퀀스를 하나의 가상 안테나에 맵핑하여 하나의 참조신호 시퀀스 벡터가 생성될 수 있다. 각각의 K개의 참조신호 시퀀스 벡터는 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)를 통해 전송된다.
이와 같이, Nt개의 전송 안테나를 포함하는 전송기(500)는 안테나 가상화를 통해 K개의 가상 안테나를 통해 참조신호를 전송할 수 있다. 단말 입장에서는 K개의 안테나를 통해 참조신호가 전송되는 것으로 보인다. 예를 들어, LTE-A 시스템에서, 8개의 전송 안테나를 포함하는 기지국은 안테나 가상화를 통해 1, 2 또는 4 가상 안테나를 통해 프리코디드 CSI-RS를 전송할 수 있다.
도 14는 하나의 가상 안테나를 통해 참조신호가 전송되는 무선 통신 시스템의 예를 나타낸 블록도이다.
도 14를 참조하면, 전송기(500)는 참조신호 생성기(510), 가상화부(520) 및 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)를 포함한다(Nt는 자연수). Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)는 물리적 안테나이다. 참조신호 생성기(510)는 가상화부(520)에 연결되고, 가상화부(520)는 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)에 연결된다. 수신기(600)는 채널 추정부(610) 및 Nr개의 수신 안테나(690-1,...,690-Nr)를 포함한다. 전송기(500)는 기지국의 일부분이고, 수신기(600)는 단말의 일부분일 수 있다.
Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt) 및 Nr개의 수신 안테나(690-1,...,690-Nr) 사이에는 MIMO 채널 행렬 H가 형성된다. MIMO 채널 행렬 H의 크기는 Nr×Nt이다. 수신 안테나의 개수가 1인 경우, MIMO 채널 행렬은 행 벡터(row vector)가 된다. 일반적으로 행렬은 행 벡터 및 열 벡터(column vector)까지 포함하는 개념이다.
참조신호 생성기(510)는 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))을 생성하도록 형성된다. 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))는 참조신호 패턴 #i에 따라 맵핑된 참조신호 시퀀스이다. 여기서, i는 참조신호 패턴을 지시하는 패턴 인덱스이다. m은 시간-주파수 자원 인덱스에 대응될 수 있다. 참조신호 패턴이란 참조신호 시퀀스 전송에 사용되는 시간-주파수 자원 패턴이다.
또는 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))은 전송 안테나 #i에 대한 참조신호 패턴에 따라 맵핑된 참조신호 시퀀스일 수 있다(i=0,1,...,Nt-1). 이 경우, Nt개의 전송 안테나 각각마다 서로 다른 참조신호 패턴이 사용될 수 있다.
가상화부(520)는 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))를 가상 안테나 #i로 맵핑되도록 형성된다. 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))를 가상 안테나 #i로 맵핑하기 위해 가상 안테나 행렬(virtual antenna matrix, V)을 사용한다. 가상 안테나 행렬이 프리코더로 간주될 수 있으며 단말에게 명백하게(transparent) 구현될 수 있다.
가상 안테나 행렬의 행의 개수는 물리적 전송 안테나의 개수와 같고, 가상 안테나 행렬의 열의 개수는 가상 안테나의 개수와 같도록 구성될 수 있다. LTE-A 단말을 위한 참조신호 역시 가상 안테나 맵핑 방식으로 전송되는 경우, Nt개의 가상 안테나가 구성될 수 있다. 이 경우, 가상 안테나 행렬의 크기는 Nt×Nt이다.
다음 수학식은 Nt가 8인 경우, 가상 안테나 행렬의 예를 나타낸다.
Figure 112010025576549-pat00006
여기서, v i는 가상 안테나 행렬의 i번째 열 벡터로 참조신호를 가상 안테나 #i로 맵핑하기 위한 가상 안테나 벡터 #i이다. vij는 가상 안테나 행렬의 복소수 계수(complex coefficient)이다(i∈{0,1,...,7}, j∈{0,1,...,7}). 복소수 계수는 상황에 따라 여러 가지 형태로 구성 가능하다.
가상 안테나 행렬은 유니터리 행렬(unitary matrix) 형태로 구성할 수 있다. 가상 안테나 행렬이 유니터리 행렬인 경우, 모든 전송 안테나에 균등하게 전력이 분배될 수 있다.
참조신호 시퀀스 #i이 가상 안테나 #i로 맵핑된 참조신호 시퀀스 벡터 #i를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010025576549-pat00007
여기서, ri(m)은 참조신호 시퀀스 #i이고, v i는 가상 안테나 행렬의 i번째 열 벡터로 가상 안테나 벡터 #i이고, R i(m)는 참조신호 시퀀스 벡터 #i이다.
전송기(500)는 Nt개의 전송 안테나(590-1,...,590-Nt)를 통해서 참조신호 시퀀스 벡터 #i(R i(m))를 전송한다.
수신기(600)는 Nr개의 수신 안테나(690-1,...,690-Nr)를 통해 수신 신호 벡터 y=[y1 y2 ... yNr]T를 수신한다. 수신 신호 벡터 y는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010025576549-pat00008
여기서, n=[n1 n2 ... nNr]T은 잡음 벡터이다.
채널 추정부(610)는 수신 신호 벡터로부터 가상 안테나 #i의 가상 안테나 채널인 가상 안테나 채널 #i(h i)를 추정하도록 형성된다. 채널 추정부(610)는 참조신호 시퀀스 #i(ri(m))을 알고 있으므로, 가상 안테나 채널 #i(h i)를 추정할 수 있다.
여기서는 하나의 가상 안테나를 통해 하나의 참조신호 시퀀스를 전송하는 경우를 도시하였으나, K개의 가상 안테나를 통해 K개의 참조신호 시퀀스가 전송될 수 도 있다. LTE 단말에 K개의 안테나 전송이 적용되는 경우, 기지국은 Nt개의 가상 안테나를 구성한 후 K개의 가상 안테나를 선택하여 참조신호를 전송할 수 있다.
각각의 K개의 참조신호 시퀀스 및 각각의 K개의 가상 안테나 벡터를 기반으로 각각의 K개의 참조신호 시퀀스 벡터가 생성되고, 각각의 K개의 참조신호 시퀀스 벡터는 Nt개의 전송 안테나를 통해 전송될 수 있다. 여기서, 각각의 K개의 가상 안테나 벡터는 가상 안테나 행렬로부터 선택되는 서로 다른 열 벡터일 수 있다.
가상 안테나 행렬은 K에 상관없이 동일한 가상 안테나 행렬을 사용할 수 있다. 또는 K에 따라 가상 안테나 행렬을 다르게 사용할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 LTE 단말을 위해 1, 2 또는 4 안테나 전송에 따라 동일한 가상 안테나 행렬을 사용하거나, 다른 가상 안테나 행렬을 사용할 수도 있다.
이하, 가상 안테나 행렬의 구체적인 예를 설명한다.
Figure 112010025576549-pat00009
여기서, k는 시간-주파수 자원을 지시하는 시간-주파수 자원 인덱스이고, di는 위상(phase)이다(0≤di＜2π, i=1,2,3,4). 예를 들어, k는 부반송파 인덱스, 자원요소 인덱스 또는 특정 자원 인덱스일 수 있다. 시간-주파수 자원에 따라 빔이 형성될 수 있다.
이외의 다른 형태의 임의의 행렬이 가상 안테나 행렬로 사용될 수 있다. 예를 들어, 가상 안테나 행렬은 위상 대각 행렬(phase diagonal matrix) 및 상수 모듈러스 행렬(constant modulus matrix)의 결합으로 구성될 수 있다. 상수 모듈러스 행렬은 행렬의 각 요소가 '0'이 아닌 같은 크기를 갖는 행렬이다. 예를 들어, 상수 모듈러스 행렬 U는 DFT(discrete Fourier transform) 행렬 또는 월시(Walsh) 행렬일 수 있다. 예를 들어, 가상 안테나 행렬은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010025576549-pat00010
여기서, 행렬 U는 상수 모듈러스 행렬이고, k는 시간-주파수 자원을 지시하는 시간-주파수 자원 인덱스이고, di는 위상이다(0≤di＜2π, i=0,1,...,7). 상수 모듈러스 행렬 U는 행렬의 각 요소의 크기가 같은 유니터리 행렬일 수 있다. k는 부반송파 인덱스, 자원요소 인덱스 또는 특정 자원 인덱스일 수 있다.
위상 di가 '0'인 경우(i=0,1,...,7), 가상 안테나 행렬 V는 U가 된다. 위상 di는 고정된 값을 사용하거나, 기지국에 의해 결정될 수 있다(i=0,1,...,7).
가상 안테나 행렬은 DFT 행렬 또는 월시 행렬을 확장하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 가상 안테나 행렬은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010025576549-pat00011
여기서, D 4×4는 4×4 크기의 DFT 행렬이고, W 4×4는 4×4 크기의 월시 행렬이다. 이와 같이, 가상 안테나 행렬은 DFT 행렬 또는 월시 행렬을 블록 대각(block diagonal) 형태로 확장하여 구성될 수 있다.
이와 같이, 가상 안테나 행렬은 LTE 단말을 지원하는 전송 안테나의 개수에 따라 다르게 구성될 수 있다. 또한 특정 개수(예를 들어, 1, 2 또는 4개)의 전송 안테나를 위한 가상 안테나 행렬은 하나 이상으로 구성해 놓을 수도 있다. 이 경우, 전송 기법, 서브프레임, 무선 프레임, 중계 노드(relay node) 등의 상황에 따라 다른 가상 안테나 행렬이 사용될 수 있다.
상술한 가상 안테나 행렬은 단말 입장에서는 보이지 않을 수 있다(transparent). 단말 입장에서는 가상 안테나 행렬에 의해 단지 다른 전송안테나 집합에 의한 CSI-RS 전송으로 보일 수 있다. 예를 들어, 전송안테나 집합은 4개의 전송안테나로 표현되는 CSI-RS 안테나 집합 1과 8개의 전송안테나로 표현되는 CSI-RS 안테나 집합 2로 구성이 될 수 있다. 이때, 각 CSI-RS 안테나 집합이 어떤 가상안테나, 프리코더를 통하여 구성되었는지 단말 입장에서는 알 필요가 없다. 단지, 단말에 따라 다중안테나 채널을 측정하기 위하여 사용하는 CSI-RS 안테나 집합이 다르도록 구성되는 것이다. 다수의 CSI-RS 안테나 집합은 전송안테나 개수가 같도록 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같이 복수의 타입으로 생성된 CSI-RS는 CSI-RS는 일정한 주기를 가지고 전송될 수 있다. 이러한 주기를 듀티 싸이클(duty cycle)이라 칭한다. 듀티 싸이클은 예를 들어, 5ms, 10ms, 20ms, 40ms 중 어느 하나일 수 있다. 즉, CSI-RS는 복수의 서브프레임을 듀티 싸이클(duty cycle)로 하여 전송될 수 있다. 데이터 복조를 위한 DRS는 매 서브프레임마다 전송되나, 채널 측정용 참조신호인 CSI-RS는 채널 측정 정보의 리포트 주기에 따라 복수의 서브프레임을 주기로 전송될 수 있다. 이러한 방법은 참조신호로 인한 오버헤드(overhead)와 참조신호로 인한 성능 향상 간에 좋은 절충안이 될 수 있다. 특히 전송되는 레이어의 수가 작은 경우 DRS에 의한 오버헤드가 줄어들게 되므로 참조신호로 인한 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS의 전송 방법을 나타낸다.
도 15에서 도시한 바와 같이 듀티 싸이클이 5ms인 경우 5개의 서브프레임을 주기로 CSI-RS가 전송될 수 있다. CSI-RS는 8개의 전송 안테나에 대하여 채널 측정을 수행할 수 있도록 CDM(code division multiplexing)되어 전송될 수 있다.
CSI-RS는 전송 안테나 또는 전송 안테나 그룹에 따라 듀티 싸이클 내에서 복수의 서브프레임에서 전송될 수도 있다.
도 16은 듀티 싸이클 내에서 복수의 서브프레임에서 전송되는 CSI-RS의 예를 나타낸다.
전송 안테나 #0 내지 #3을 전송 안테나 그룹 1이라 칭하고, 전송 안테나 #4 내지 #7을 전송 안테나 그룹 2라 칭하자. 그러면 전송 안테나 그룹 1에 대한 CSI-RS와 전송 안테나 그룹 2에 대한 CSI-RS가 10ms 듀티 싸이클 내에서 서로 다른 서브프레임에서 전송될 수 있다. 즉, 전송 안테나 #0 내지 #7에 대한 CSI-RS를 하나의 듀티 싸이클 내 복수의 서브프레임에서 전송하여 특정 서브프레임에서 CSI-RS가 과도하게 높은 밀도로 할당되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼 듀티 싸이클 내 복수의 서브프레임에서 CSI-RS를 전송하는 것을 멀티 서브프레임 확장(multi-subframe extension)이라 칭한다.
전송 안테나 그룹 1에 대한 CSI-RS가 전송되는 자원블록과 전송 안테나 그룹 2에 대한 CSI-RS가 전송되는 자원블록은 서로 다를 수 있다. 예컨대, 전송 안테나 그룹 1에 대한 CSI-RS는 i번째 자원블록에서 전송되고, 전송 안테나 그룹 2에 대한 CSI-RS는 (i+1)번째 자원블록에서 전송될 수 있다.
도 17은 서로 다른 타입의 CSI-RS가 특정 듀티 싸이클을 가지고 전송되는 예를 나타낸다.
서로 다른 타입의 CSI-RS는 동일한 CSI-RS 패턴을 가질 수도 있고, 서로 다른 CSI-RS 패턴을 가질 수도 있다. CSI-RS 패턴이란 기본 단위 내에 CSI-RS가 배치되는 참조 자원요소의 패턴을 의미한다. 동일한 CSI-RS 패턴을 가지는 경우 시간/주파수 상의 자원요소가 동일하다. 이러한 경우, 서로 다른 타입의 CSI-RS를 구별하기 위해 코드 영역에서 구분될 수 있는 코드가 적용될 수 있다.
서로 다른 CSI-RS 패턴을 가지는 경우, 시간/주파수 상의 자원요소가 서로 구분되므로 서로 다른 타입의 CSI-RS는 구분될 수 있다. 서로 다른 CSI-RS 패턴은 하나의 CSI-RS 패턴이 시간 축에서 이동되거나 주파수 축에서 이동된 형태일 수 있다.
편의상, 서로 타입의 CSI-RS를 CSI-RS 타입 1, CSI-RS 타입 2라 칭하기로 한다. 그러면, 예를 들어 CSI-RS 타입 1은 상술한 프리코디드 CSI-RS일 수 있고, CSI-RS 타입 2는 넌 프리코디드 CSI-RS일 수 있다.
CSI-RS 타입 1과 CSI-RS 타입 2가 10ms 듀티 싸이클에 따른 전송 시점에서 번갈아 가면서 전송될 수 있다. 즉, 전송되는 CSI-RS의 타입이 각 듀티 싸이클에서 변경될 수 있다. 단말은 CSI-RS 타입 1, 2 중에서 어느 하나의 CSI-RS를 수신하여 채널 측정을 수행할 수 있다. 이 때 단말은 기지국으로부터 RRC와 같은 상위 계층 신호를 수신하여 미리 하향링크 전송 모드에 대해 알 수 있으며 어떠한 타입의 CSI-RS가 전송되는지를 알 수 있다.
하향링크 전송 모드에 따라 적절한 특정 CSI-RS 타입을 수신한 각 단말은 서로 다른 채널 측정 정보를 피드백할 수 있다. 예컨대, 프리코디드 CSI-RS를 수신한 단말은 CQI(예를 들어 채널에 적합한 MCS 레벨을 피드백할 수 있다), RI를 채널 측정 정보로 피드백할 수 있고, 넌 프리코디드 CSI-RS를 수신한 단말은 CQI(예를 들어 채널의 양자화(quantization) 정보 또는 유효한(effective) 채널의 양자와 정보일 수 있다), RI, PMI를 채널 측정 정보로 피드백할 수 있다. PMI는 채널에 적합한 코드북 인덱스를 지시하고, RI는 채널의 랭크를 지시한다.
서로 다른 타입의 CSI-RS는 서로 다른 듀티 싸이클을 가질 수 있다. 예를 들어, 2개의 타입의 CSI-RS가 존재하는 경우, 각 CSI-RS는 서로 다른 듀티 싸이클을 가짐으로써 하나의 CSI-RS가 다른 CSI-RS보다 더 자주 전송될 수 있다.
도 18은 서로 다른 타입의 CSI-RS가 서로 다른 듀티 싸이클을 가지는 예를 나타낸다.
도 18에서 CSI-RS 타입 1은 10ms의 듀티 싸이클을 가지고 전송되며, CSI-RS 타입 2는 5ms의 듀티 싸이클을 가지고 전송된다. 서로 다른 타입의 CSI-RS가 동일한 서브프레임에서 전송될 수 있느냐는 CSI-RS의 패턴에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, CSI-RS 타입 1과 CSI-RS 타입 2가 동일한 CSI-RS 패턴을 가지는 경우 둘 중 어느 하나만 전송될 수 있다. 반면 서로 다른 CSI-RS 패턴을 가지는 경우라면 동일한 서브프레임에서 전송될 수 있다. 또는 서로 다른 타입의 CSI-RS가 동일한 CSI-RS 패턴을 가지더라도 CDM을 통해 동일한 서브프레임에서 전송될 수도 있다.
도 19는 서로 다른 타입의 CSI-RS들이 오프셋 값을 가지고 전송되는 예를 나타낸다.
CSI-RS 타입 1은 10ms 듀티 싸이클을 가지고, CSI-RS 타입 2는 5ms 듀티 싸이클을 가진다고 가정하자. CSI-RS 타입 2는 CSI-RS 타입 1에 비해 오프셋 값으로 2 서브프레임을 가질 수 있다. 그러면, CSI-RS 타입 2는 CSI-RS 타입 1과 동일한 서브프레임에서 전송되지 않고 항상 다른 서브프레임에서 전송될 수 있다. 서로 다른 타입의 CSI-RS들이 동일한 CSI-RS 패턴을 가지는 경우 이러한 오프셋 값에 의해 동일한 서브프레임에서 전송되는 것을 방지할 수 있다.
상기 예에서는 오프셋 값의 단위로 서브프레임을 예로 설명하였으나 이는 제한이 아니며 예컨대 슬롯을 단위로 할 수도 있다. 오프셋 값은 기지국에 의해 설정될 수 있다.
상술한 예들에서 서로 다른 타입의 CSI-RS가 주기를 가지고 전송되는 예를 설명하였지만, 이는 제한이 아니다. 예를 들어 CSI-RS 타입 1은 주기를 가지고 전송되는 반면, CSI-RS 타입 2는 비주기적으로 전송될 수도 있다. 기지국은 비주기적 CSI-RS가 전송되는 서브프레임을 RRC와 같은 상위 계층 신호를 통해 단말에게 알려줄 수도 있고 무선 프레임의 첫번째 서브프레임에서 비주기적 CSI-RS가 전송된다는 것을 알려줄 수도 있다.
기지국은 서로 다른 타입의 복수의 CSI-RS 중 적어도 하나에 대해 서브밴드 (subband)사이즈를 알려줄 수 있다. 서브밴드는 연속하는 자원블록 그룹을 의미한다.
예를 들어, CSI-RS가 프리코디드 CSI-RS인 경우, CSI-RS는 프리코더를 통한 프리코딩을 거쳐 전송된다. 프리코딩은 전체 주파수 대역에 걸쳐 하나의 프리코딩 행렬로 수행될 수 있는데, 이를 광대역(wideband) 프리코딩이라 한다. 이 경우, 한 단말을 위해 하나의 프리코딩 행렬이 사용된다. 그런데 채널은 주파수 선택적 채널(frequency selective channel)이거나, 주파수 플랫 채널(frequency flat channel)일 수 있다. 주파수 선택적인 채널인 경우, MIMO 채널의 특성(property)은 주파수 밴드(frequency band)에 따라 달라질 수 있다. 공간 채널 상관도(spatial channel correlation)가 상대적으로 낮은 한, 더 높은 성능 이득을 얻기 위해 주파수 밴드에 따라 다른 프리코딩 행렬이 사용될 수 있다.
주파수 밴드에 따라 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩을 수행하는 것을 주파수 선택적 프리코딩(frequency selective precoding)이라 한다. 이 경우, 한 단말을 위해 다중 프리코딩 행렬(multiple precoding matrix)가 사용될 수 있다.
프리코디드 CSI-RS를 이용한 채널 추정의 경우, 수신기는 다중 프리코딩 행렬 중 어느 프리코딩 행렬이 어느 주파수 밴드(즉, 서브밴드)에 적용되었는지를 아는 것이 채널 추정 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 수신기가 특정 프리코딩 행렬이 사용되는 주파수 영역을 알 수 있다면, 수신기는 그 주파수 영역에서 채널 보간을 통해 채널 추정을 할 수 있다. 채널 보간을 통해 채널이 추정되는 경우, 잡음(noise) 및 간섭(interference)을 억제할 수 있어 채널 추정 성능을 높일 수 있다. 수신기가 단말의 일부분인 경우, 단말은 서브밴드에 대한 정보를 하향링크 그랜트에 포함된 자원 할당 필드를 통해 알 수 있다.
도 20은 다중 반송파 시스템에서 다중 반송파를 주파수 대역에서 나타낸 예이다.
다중 반송파 시스템에는 반송파(carrier)가 M(M은 2 이상의 자연수)개 존재할 수 있다. 각 반송파를 단위 반송파(component carrier)라 칭한다. 단위 반송파는 예를 들어 20MHz일 수 있다. 다중 반송파 시스템은 반송파 집성(carrier aggregation)을 지원한다. 반송파 집성은 복수의 협대역 단위 반송파(carrier)를 집성하여 광대역을 구성할 수 있는 것을 의미한다. 반송파 집성은 전송 대역폭의 확장을 통해 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF(radio frequency) 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하며, 기존 시스템과의 호환성을 보장할 수 있다. 전송 대역폭의 확장은 예를 들어, 20MHz 대역폭을 갖는 단위 반송파를 그래뉼래리티(granularity)로서 5개의 반송파를 집성하여 최대 100MHz의 대역폭을 지원할 수 있다.
이러한 다중 반송파 시스템에서 각 단위 반송파 또는 단위 반송파 그룹 별로 서로 다른 타입의 CSI-RS가 사용될 수 있다. 하나의 단말이 복수의 단위 반송파를 통해 신호를 수신하는 경우 각 단위 반송파 별로 서로 다른 타입의 CSI-RS를 수신하여 사용할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.
기지국(50)은 프로세서(processor, 51) 및 안테나(59)를 포함한다. 프로세서(51)는 안테나(59)와 연결되어, 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로토콜 스택의 계층들은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 안테나(59)는 신호를 전송하거나, 수신한다. 안테나(59)는 하나 또는 복수일 수 있다. 기지국(50)은 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.
단말(60)은 프로세서(61) 및 안테나(69)를 포함한다. 프로세서(61)는 안테나(69)와 연결되어, 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다. 안테나(69)는 전송 신호를 전송하거나, 수신 신호를 수신한다. 안테나(69)는 하나 또는 복수일 수 있다. 단말(60)은 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.
프로세서(51,61)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 RF부(RF(radio frequency) unit)를 포함할 수 있다. 제안된 전송기는 프로세서(51,61) 내에 구현될 수 있다. 메모리(미도시)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(미도시)에 저장되고, 프로세서(51,61)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(51,61) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(51,61)와 연결될 수 있다.
이와 같이, 무선 통신 시스템에서 기지국은 서로 다른 타입의 CSI-RS를 제공하며, 단말은 지원하는 전송 안테나의 개수, 전송 모드, 피드백 모드 등에 따라 특정 타입의 CSI-RS를 선택적으로 수신할 수 있다. 따라서 지원되는 안테나의 개수가 다르고, 다양한 전송기법이 적용되는 단말이 시스템 내에 공존하는 경우, 각 단말에 최적화된 참조신호를 전송할 수 있어 전체 시스템 성능이 향상될 수 있다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (15)

  1. PDCCH 및 PDSCH를 포함하는 하향링크 채널을 통해 참조신호를 송신하는 기지국에 의해 수행되는 송신 방법에 있어서,
    제1 CSI-RS(channel state information reference signal) 및 제2 CSI-RS를 포함하는 채널 측정을 위한 참조신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 CSI-RS를 제1 듀티 싸이클(duty cycle) 및 제1 오프셋(offset)에 기초하여 송신하고, 상기 제2 CSI-RS를 제2 듀티 싸이클 및 제2 오프셋에 기초하여 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 사이클은 개별적으로 설정되고, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클 각각은 5m, 10ms, 20ms 또는 40ms 중 어느 하나로 설정되고, 상기 제1 오프셋과 제2 오프셋은 개별적으로 설정되는, 단계
    를 포함하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 CSI-RS는 제1 개수의 송신 안테나에 관련되고, 상기 제2 CSI-RS는 제2 개수의 송신 안테나에 관련되는
    방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클에 관련된 정보는 RRC(Radio Resource Control) 신호를 통해 전송되는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 CSI-RS는 상기 제1 CSI-RS가 송신되는 위치로부터 오프셋 값에 따라 천이되어 송신되는
    방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    변조를 위한 참조신호를 송신하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 변조를 위한 참조신호는 매 서브프레임마다 송신되고,
    상기 변조를 위한 참조신호는 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클과 상이한
    방법.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    제1 참조신호 패턴이 상기 제1 CSI-RS에 적용되고, 제2 참조신호 패턴이 상기 제2 CSI-RS에 적용되는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 참조신호 패턴은 상기 제1 참조신호 패턴이 시간 축 또는 주파수 축에 따라 천이되는 방식으로 정해지는
    방법.
  8. PDCCH 및 PDSCH를 포함하는 하향링크 채널을 통해 참조신호를 송신하는 송신 장치에 있어서,
    N 개의 안테나; 및
    상기 N 개의 안테나에 연결되고, 제1 CSI-RS(channel state information reference signal) 및 제2 CSI-RS를 포함하는 채널 측정을 위한 참조신호를 생성하도록 설정되고, 상기 제1 CSI-RS를 제1 듀티 싸이클(duty cycle) 및 제1 오프셋(offset)에 기초하여 송신하도록 설정되고, 상기 제2 CSI-RS를 제2 듀티 싸이클 및 제2 오프셋에 기초하여 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 사이클은 개별적으로 설정되고, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클 각각은 5m, 10ms, 20ms 또는 40ms 중 어느 하나로 설정되고, 상기 제1 오프셋과 제2 오프셋은 개별적으로 설정되는 프로세서
    를 포함하는
    송신 장치.

  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 변조를 위한 참조신호를 송신하도록 설정되고,
    상기 변조를 위한 참조신호는 매 서브프레임마다 송신되고,
    상기 변조를 위한 참조신호는 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클과 상이한
    송신 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제1 참조신호 패턴이 상기 제1 CSI-RS에 적용되고, 제2 참조신호 패턴이 상기 제2 CSI-RS에 적용되는
    송신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 참조신호 패턴은 상기 제1 참조신호 패턴이 시간 축 또는 주파수 축에 따라 천이되는 방식으로 정해지는
    송신 장치.
  12. PDCCH 및 PDSCH를 포함하는 하향링크 채널을 통해 참조신호를 송신하는 기지국에 의해 수행되는 송신 방법에 있어서,
    제1 CSI-RS(channel state information reference signal) 및 제2 CSI-RS를 포함하는 채널 측정을 위한 참조신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 CSI-RS를 위한 제1 듀티 싸이클(duty cycle) 및 상기 제2 CSI-RS를 위한 제2 듀티 싸이클(duty cycle)을 결정하되, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 사이클은 개별적으로 설정되고, 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클 각각은 5m, 10ms, 20ms 또는 40ms 중 어느 하나로 설정되는, 단계; 및
    상기 제1 CSI-RS 중 적어도 어느 하나를 위한 자원이 상기 제2 CSI-RS 중 적어도 어느 하나를 위한 자원과 중첩되는 경우, 상기 제1 CSI-RS 중 적어도 어느 하나를 송신하되, 상기 제2 CSI-RS 중 적어도 어느 하나는 송신하지 않는 단계
    를 포함하는
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    변조를 위한 참조신호를 송신하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 변조를 위한 참조신호는 매 서브프레임마다 송신되고,
    상기 변조를 위한 참조신호는 상기 제1 듀티 싸이클 및 제2 듀티 싸이클과 상이한
    방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    제1 참조신호 패턴이 상기 제1 CSI-RS에 적용되고, 제2 참조신호 패턴이 상기 제2 CSI-RS에 적용되는
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 참조신호 패턴은 상기 제1 참조신호 패턴이 시간 축 또는 주파수 축에 따라 천이되는 방식으로 정해지는
    방법.
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