KR101745402B1 - 안테나 배열에서 채널 상태 정보 획득 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

안테나 배열에서 채널 상태 정보 획득 방법 및 장치가 개시되어 있다. 단말의 채널 상태 정보 전송 방법은 단말이 기지국으로부터 CSI-RS와 물리적 안테나에 대한 관계 정보를 수신하는 단계, 관계 정보는 제1 CSI-RS 및 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 정보 및 제2 CSI-RS 및 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 정보를 포함하고, 단말이 관계 정보를 기반으로 제1 채널 상태 정보 및 제2 채널 상태 정보를 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 제1 물리적 안테나와 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열에 포함되고, 제1 채널 상태 정보는 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 제1 물리적 안테나와 단말 사이의 채널 상태 정보이고, 제2 채널 상태 정보는 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 제2 물리적 안테나와 단말 사이의 채널 상태 정보일 수 있다.

Description

안테나 배열에서 채널 상태 정보 획득 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING CHANNEL STATE INFORMATION IN ANTENNA ARRAY}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나 배열(antenna array)에 관한 것이다.
최근 차세대 이동 통신 및 대용량 데이터 통신에 대한 요구가 증가하면서 고품질의 고속 멀티미디어 통신 서비스가 점차 요구되고 있다. 특히 차세대 이동 통신 시스템에서는 기지국과 다수의 사용자 간의 고속의 링크 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 또한, 디지털 영상 미디어 기술의 발전과 고속 무선 전송에 대한 요구가 증가함에 따라 실내 외 근거리 고속 무선 데이터 통신에서 수 Gbps(giga bit per second) 급의 무선 전송을 현실화하려는 시도가 세계적인 기술 선진국들을 중심으로 진행되고 있다. 이는 원하는 신호를 고속으로 추적하고, 통신 간 높은 이득을 가지는 빔 포밍(beam forming)시스템이 점차 요구되고 있다는 것을 의미한다.
빔포밍이란 안테나에서 방사된 에너지가 공간에서 특정한 방향으로 집중되는 안테나 기술이다. 빔포밍의 목적은 원하는 방향으로부터 보다 세기가 강한 신호를 수신하거나 원하는 방향으로 보다 집중된 에너지를 가지는 신호를 전달하는 것이다. 특히, 빔 포밍 시스템은 무선 통신 시스템의 고속화 및 대용량화를 위해 높은 이득의 다양한 형태의 빔을 구현하는 것이 요구된다.
예를 들어, 빔 포밍 시스템은 다수 사용자에 대한 대용량 데이터의 고속 송수신 통신, 위성, 항공 등 스마트 안테나를 사용하는 각종 위성 항공 통신 등과 같은 높은 패스 로스(path loss) 대역에서의 통신 등에 사용될 수 있다. 따라서, 빔포밍 통신은 차세대 이동 통신 및 각종 레이더, 군사 및 항공 우주 통신, 실내 및 건물 간 고속 데이터 통신, WLAN(wireless local area network), WPAN(wireless personal area network) 등의 다양한 분야에서 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 안테나 배열(antenna array)에서 채널 상태 정보 획득 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안테나 배열에서 채널 상태 정보 획득하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 단말의 채널 상태 정보 전송 방법은 상기 단말이 기지국으로부터 CSI(channel state information)-RS(reference signal)와 물리적 안테나에 대한 관계 정보를 수신하는 단계, 상기 관계 정보는 제1 CSI-RS 및 상기 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 정보 및 제2 CSI-RS 및 상기 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 정보를 포함하고, 상기 단말이 상기 관계 정보를 기반으로 제1 채널 상태 정보 및 제2 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 제1 물리적 안테나와 상기 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열(antenna array)에 포함되고, 상기 제1 채널 상태 정보는 상기 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제1 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보이고, 상기 제2 채널 상태 정보는 상기 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제2 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보일 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 네트워크에서 동작하는 단말에 있어서, 상기 단말은 무선 신호를 송신 및 수신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부와 상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 기지국으로부터 CSI(channel state information)-RS(reference signal)와 물리적 안테나에 대한 관계 정보를 수신하고, 상기 관계 정보는 제1 CSI-RS 및 상기 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 정보 및 제2 CSI-RS 및 상기 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 관계 정보를 기반으로 제1 채널 상태 정보 및 제2 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 구현될 수 있되, 상기 제1 물리적 안테나와 상기 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열(antenna array)에 포함되고, 상기 제1 채널 상태 정보는 상기 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제1 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보이고, 상기 제2 채널 상태 정보는 상기 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제2 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보일 수 있다.
매시브 MIMO(multiple input multiple output)와 같은 복수의 물리적 안테나를 포함하는 안테나 배열에서 각 물리적 안테나의 채널 상태 정보를 효과적으로 획득할 수 있다.
도 1은 eICIC(enhanced inter-cell interference cancellation) 기법을 나타낸 개념도이다.
도 2는 안테나 틸팅 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 기존의 전기적 틸딩을 고려하였을 경우 기지국에서 생성되는 빔의 패턴을 나타낸다.
도 4는 능동 안테나 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 5는 능동 안테나 기반의 단말 특정 빔을 전송하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 자원 블록 페어(resource block pair)에서 CRS에 대응되는 자원 요소를 할당한 개념도이다.
도 7은 하나의 자원 블록 페어에서 CSI-RS에 대응되는 자원 요소를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부분 안테나 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 가상화 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 가상화 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CSI 프로세스를 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 CSI-RS 안테나 포트와 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 사이의 관계 정보를 비트맵 정보를 기반으로 전송하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 배열의 채널 상태 정보를 추정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
단말(User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), 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.
기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 1은 eICIC(enhanced inter-cell interference cancellation) 기법을 나타낸 개념도이다.
도 1에서는 eICIC (inter-cell interference cancellation) 기법 중에 셀 별로 전송 전력을 시간 영역에서 다르게 할당함으로써 간섭을 분산/회피하는 방법에 대해 개시한다. 이러한 eICIC 기법은 3GPP LTE-A Rel-10 적용된 기법이다.
도 1을 참조하면 시간 영역에서의 셀 간 간섭을 제거하기 위해 방법으로 간섭셀의 전송 전력을 시간 영역에서 서로 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 간섭 셀은 피 간섭 셀에 대하여 간섭 영향을 줄이고자 특정한 서브프레임의 전송 전력을 낮추어 전송할 수 있다. 이와 같이 일반적인 서브프레임에 비하여 낮은 전송 전력을 갖는 서브프레임을 ABS(almost blank subframe)라는 용어로 정의한다. 3GPP LTE에서는 이와 같은 ABS에 대한 구성을 일정 시간 영역에 대하여 규정하여 전송하는 방법을 통해 간섭을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 40ms 전송 주기로 40 비트의 비트맵 전송하여 ABS의 구성에 대한 정보를 기지국에서 단말로 전송할 수 있다.
단말은 상위 계층으로부터 서로 다른 2가지의 CSI 측정 서브프레임 집합(예를 들어,
Figure 112015091404457-pct00001
및
Figure 112015091404457-pct00002
)를 할당 받아, CSI 측정 서브프레임 별로 서로 다른 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.
도 1의 상단은 피 간섭 셀과 간섭 셀이 인접 셀인 경우, 피 간섭 셀이 서브프레임을 전송하는 t1 시간에서 간섭 셀이 전송 전력을 감소시킴으로써 인접 셀 간 간섭을 완화시키는 경우를 나타낸다.
도 1의 하단은 간섭 셀과 피 간섭 셀이 이종 네트워크(heterogeneous network, HetNet)인 경우이다. 이종 네트워크는 매크로 기지국 내에 마이크로/피코/펨토 셀 등 작은 커버리지를 가지는 소형 기지국이 중첩되어 존재할 수 있다. 피 간섭 셀인 마이크로/피코/펨토 셀 등이 전송을 수행하는 시간 t1에서는 매크로 기지국에서 전송시 사용하는 전력을 감소시킴으로써 피 간섭 셀에 발생하는 간섭량을 감소시킬 수 있다. 도 1의 하단과 같은 이종 네트워크의 경우, 매크로 기지국은 네트워크 부하에 따라 핸드오버 또는 셀 (재)선택(cell (re-)selection)을 기반으로 단말을 인접한 소형 기지국으로 옮김으로써 네트워크의 부하를 조절할 수 있다.
하지만, 이러한 시간 영역을 기반으로 수행하는 eICIC 방법은 간섭 기지국 입장에서는 네트워크 부하가 아닌 다른 이유로 단말의 스케쥴링에 제약을 받을 수 있다. 즉, 간섭 기지국은 네트워크 부하 이유가 아닌 다른 이유(예를 들어, 이종 네트워크 환경에서의 피 간섭 기지국의 단말 보호 또는 동일 네트워크 환경에서의 셀 영역 확대 (Cell Range Extension) 등을 위해 전송 전력을 제한하는 경우)로 특정한 서브프레임에 단말을 스케쥴링시 제약을 받을 수 있다.
또한, 도 1의 상단 및 도 1의 하단에서 간섭 셀이 전송하는 빔은 시간 영역 t1, t2에서 전송 전력으로 구분됨을 의미하는 것으로 빔 방향의 변동을 의미하는 것은 아니다. 또한, 단말의 피드백 정보 역시
Figure 112015091404457-pct00003
및
Figure 112015091404457-pct00004
에 대하여 명시적으로 구분되어 피드백되거나, 동시에 이루어 지는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에서는 시간 영역뿐만 아니라 특정한 서브프레임을 전송하기 위해 사용되는 빔 서브셋을 제약함으로써 인접 셀 및 이동 셀 간에 발생하는 간섭을 방지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 후술한다.
도 2는 안테나 틸팅 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 기존 셀룰러 시스템에서 기지국은 기계적 틸팅(mechanical tilting) 또는 전기적 틸팅(electrical tilting)을 기반으로 셀 간 간섭을 줄이고, 셀 내 단말들의 SINR(signal to interference-plus-noise ratio)을 향상시키는 방법을 사용해 왔다. 하지만, 기계적 틸팅의 경우, 초기 설치시 빔의 방향이 고정되는 단점이 있고, 기지국을 설치하는 건물의 높이, 지지대의 높이에 따라서 기계적 틸팅각(mechanical tilting angle)이 결정 되기 때문에 방사 빔 폭(radiation beam width)을 넓게 형성해야 한다. 전기적 틸팅(electrical tilting)의 경우 내부 위상 쉬프트(phase shift) 모듈을 이용하여 틸팅 각(tilting angle)을 변경할 수 있으나, 사실상 셀 고정적 틸팅으로 인하여 매우 제약적인 수직 빔 포밍(vertical beamforming)만 가능한 단점이 있다. 능동 안테나 시스템(active antenna system, AAS)을 사용하는 경우, 기존의 틸팅에 대비하여 자유로운 수평 빔포밍 및/또는 수평 빔 포밍을 구현할 수 있다.
도 3은 기존의 전기적 틸딩을 고려하였을 경우 기지국에서 생성되는 빔의 패턴을 나타낸다.
도 3의 좌측에서는 일반적인 수평 빔 패턴을 나타내고, 도 3의 우측에서는 전기적 틸팅각을 15도로 가정하였을 경우, 수직 빔 패턴을 나타낸다.
3GPP에서 고려하거나 일반적으로 알려져 있는 안테나의 빔 특성은 아래와 같은 값을 가질 수 있다. 수직 빔 폭(vertival beamwidth)은 HPBW(half power beam width)을 기준으로 10도 내지 15도를 가질 수 있고, 수평 빔 폭은 HPBW를 기준으로 65도 내지 70도를 가질 수 있다. 여기서 HPBW(half power beam width)는 3dB 이득 감쇠를 고려한 빔을 의미한다. HPBW는 반차각으로써 지향성의 정도를 나타내는 물리량으로 주엽의 날카로운 정도(첨예도)를 나타낼 수 있다. HPBW이 작을수록 예리한 지향성을 의미할 수 있다. 능동 안테나를 사용하는 경우, 전기적 틸팅을 사용할 경우 기지국에서 생성되는 빔의 패턴보다 넓음 빔 폭을 가질 수 있다. 이에 대해서는 구체적으로 후술한다.
도 4는 능동 안테나 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 능동 안테나 시스템(active antenna system, AAS)은 기존 수동 안테나 시스템과 달리 수동 소자인 안테나 각각에 RF(radio frequency) 모듈이 결합되는 형태로 구현된 안테나 시스템이다. 능동 안테나 시스템은 안테나 각각에 RF 모듈, 즉 능동 소자를 포함하고 있어, 안테나 모듈 각각에 대한 전력 및 위상을 조절할 수 있다. 능동 안테나 시스템은 안테나 성능들과 관련된 사항들(소형 아테나 유효 길이 증가, 대역폭 증가, 배열 소자들 사이의 상호 커플링 감소 및 잡음 성분 개선, 송신 전력 효율 증대 등)을 개선시켜 줄 뿐만 아니라, MIC(microwave Integrated Circuit) 및 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 기술과 연관되어 고집적화가 가능하고 특히, 밀리미터파 대역 통신 시스템들에 응용할 경우 전송선에 의한 높은 손실, 제한된 소스 전력, 안테나 효율 감소 및 우수한 성능의 위상 변위기 결여 등으로 인한 단점을 극복 할 수 있다. 각 안테나 별로 RF 모듈이 결합되어 있는 형태이기 때문에 안테나를 포트 별로 제어가 가능하여 안테나를 통신 환경 및 상황에 맞도록 위상 및 출력을 조절 할 수 있는 특징이 있다.
도 4의 하단은 능동 안테나를 기반으로 단말 특정 빔을 전송하는 방법에 대해 개시한다. 도 3의 하단을 참조하면, 능동 안테나를 사용하는 경우, 특정한 타겟에 대해 해당 방향으로 빔의 방향을 조절하여 해당 타겟의 위치를 기반으로 전력을 조절하여 타겟으로 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 5는 능동 안테나 기반의 단말 특정 빔을 전송하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 2차원 능동 안테나 배열을 기반으로 단말 특정 빔을 전송하는 방법에 대해 개시한다.
능동 안테나 기반의 2차원 안테나 배열을 이용한 전송 환경으로는 외부 기지국에서 실내 단말에 대하여 전송하는 환경 (O2I, Outdoor to Indoor) 및 실외의 작은 셀 환경 (Urban Micro) 정도를 주로 고려하고 있다.
도 5를 참조하면, 능동 안테나 기반의 2차원 안테나 배열을 사용하여 빔을 전송하는 경우, 기지국이 단말 특정 수평 빔 조향 뿐만 아니라 건물 높이에 따른 다양한 단말 높이를 고려한 수직 빔 조향까지 가능하여 셀 내 다양한 다수의 건물들이 존재하는 실제 셀 환경에서 사용할 수 있다.
셀 내에 다양한 높이를 가진 다수의 건물들이 존재하는 셀 환경을 고려할 수 있다. 이러한 경우, 기존 무선 채널 환경과는 많이 다른 채널 특성 등을 고려할 수 있다. 예를 들어, 높이 차이에 따른 음영/경로 손실 변화, LoS(line of sight)/NLoS(non line of sight), DoA(direction of arrival) 등을 포함한 페이딩 특성 변화 등을 고려하여 빔을 조향할 수 있다.
LTE 시스템에서 하향링크 파일럿 또는 RS(reference signal)의 용도는 크게 아래와 같이 분류할 수 있다. 측정 참조 신호(measurement reference signal)로 채널 상태를 측정하기 위한 참조 신호가 사용될 수 있다. 측정 참조 신호는 짧은 기간 동안 측정을 수행하여 CSI 측정 또는 리포팅을 하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 측정 참조 신호는 링크 적응(link adaptation), 랭크 적응(rank adaptation), 폐루프 MIMO 프리코딩을 수행하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
또한, 측정 참조 신호는 긴 기간 측정 또는 리포팅을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정 참조 신호를 기반으로 핸드오버, 셀 선택/재선택 등을 수행할 수 있다.
또한 하향링크 RS는 물리 채널을 디모듈레이션하기 위한 용도로 사용되는 디모듈레이션 RS, 단말의 위치를 추정하기 위한 PRS(positioning reference signal) 및 멀티캐스트 및/또는 브로드캐스트 서비스를 위한 참조신호인 MBSFN(multicast broadcast single frequency network) RS가 사용될 수 있다.
LTE 릴리즈 8에서는 대부분의 하향링크 물리 채널에 대한 측정(용도 1A/B) 및 디모듈레이션(용도 2)을 위해 CRS(Cell-specific RS)를 사용하였으나, 안테나 수가 많아짐에 따른 RS 오버헤드 문제를 해결하기 위해 LTE Advanced (Rel-10) 부터는 CSI 측정(용도 1A) 전용으로 CSI-RS가 사용되고 하향링크 데이터 채널(PDSCH)를 디모듈레이션하기 위한 용도(용도 2)로 URS(UE-specific RS)가 사용될 수 있다.
CSI-RS는 CSI 측정 및 피드백 전용으로 설계된 RS로 CRS에 비해 매우 낮은 RS 오버헤드를 가지는 것이 특징이며, CRS는 4개의 다중 안테나 포트까지 지원하는데 반해, CSI-RS는 8개의 다중 안테나 포트까지 지원 가능하도록 설계되었다. URS는 데이터 채널의 디모듈레이션 전용으로 설계되어 CRS와 달리 해당 단말에게 데이터 전송시 적용된 MIMO 프리코딩 기법이 동일하게 적용된 RS (precoded RS)이다. 따라서 URS는 CRS, CSI-RS처럼 안테나 포트의 개수만큼 전송될 필요가 없고, 전송 레이어(layer)의 개수 또는 전송 랭크(rank)의 개수만큼만 전송되면 된다. 또한, URS는 기지국의 스케쥴러를 통해 각 단말에게 할당된 데이터 채널 자원 영역과 동일한 자원 영역에 해당 단말의 데이터 채널 수신 용도로 전송되므로, 단말 특정적인 RS라는 특징이 있다. CRS는 셀 내의 모든 단말이 측정 및 디모듈레이션 용도로 사용할 수 있도록 시스템 대역폭 내에서 동일한 패턴으로 항상 전송되므로 셀 특정적인 참조 신호이다.
이하에서는 LTE 하향링크 참조 신호 중 측정 및 디모듈레이션에 관련된 CRS, CSI-RS, URS에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 자원 블록 페어(resource block pair)에서 CRS에 대응되는 자원 요소를 할당한 개념도이다.
도 6에서는 설명의 편의상 하나의 안테나 포트에서 정의된 CRS 자원에 대해 개시한다.
CRS는 3GPP TS 36.211 V11.1.0의 섹션 6.10.1에 개시되어 있다. CRS는 PDSCH 전송을 지원하는 셀의 모든 하향링크 서브프레임에서 안테나 포트 0~3으로 전송되며,
Figure 112015091404457-pct00005
만 지원한다.
셀 식별자(Cell ID)를 기반으로 한 시드(Seed) 값에서 생성된 슈도-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)
Figure 112015091404457-pct00006
를 복소값으로 변조된 심볼(complex-valued modulation symbol)
Figure 112015091404457-pct00007
로 자원 매핑을 할 수 있다. 여기서,
Figure 112015091404457-pct00008
는 하나의 무선 프레임 내의 슬롯 번호(slot number)이고
Figure 112015091404457-pct00009
는 안테나 포트(antenna port)이다.
Figure 112015091404457-pct00010
은 그 슬롯 내의 OFDM 심볼 번호(OFDM symbol number)로 아래의 수학식 1과 같이 안테나 포트에 따라 결정되며,
Figure 112015091404457-pct00011
는 서브캐리어 인덱스(subcarrier index)로 수학식 2와 같이 셀 식별자에 따라 6개의 변화된 인덱스를 가진다.
<수학식 1>
Figure 112015091404457-pct00012
<수학식 2>
Figure 112015091404457-pct00013
하나의 안테나 포트의 CRS에 할당된 자원 요소(resource elements, RE)는 다른 안테나 포트의 전송에 사용될 수 없고, 영(zero)으로 설정되어야 한다. MBSFN 서브프레임에서는, CRS는 MBSFN 서브프레임의 non-MBSFN 영역에서만 전송된다.
도 7은 하나의 자원 블록 페어에서 CSI-RS에 대응되는 자원 요소를 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 CSI-RS 설정 0에 대한 자원 매핑을 나타낸다. 도7에서는 안테나 포트 번호15~18에서 정의된 CSI-RS의 매핑에 대해 나타낸다. 안테나 포트 번호 19~22에 정의된 CSI-RS는 안테나 포트 번호 15~18에서 시간 축 상 위치는 동일하되, 주파수 축 상으로는 하나의 서브캐리어의 위치만큼 아래에 매핑될 수 있다.
도 7을 참조하면, CSI-RS는 안테나 포트 번호(p=15~22)를 기반으로 1, 2, 4, 8개의 안테나 포트를 지원하며,
Figure 112015091404457-pct00014
에서만 정의된다.
CSI-RS는 셀 식별자를 기반으로 한 시드(seed)값에서 생성된 슈도-랜덤 시퀀스
Figure 112015091404457-pct00015
를 복소값으로 변조된 심볼
Figure 112015091404457-pct00016
로 자원 매핑할 수 있다. 여기서,
Figure 112015091404457-pct00017
는 하나의 무선 프레임 내의 슬롯 번호이고
Figure 112015091404457-pct00018
는 안테나 포트이다.
Figure 112015091404457-pct00019
은 그 슬롯 내의 OFDM 심볼 번호로 아래의 표 1의 설정 인덱스(configuration index)에 따라 아래의 수학식 4와 같이 결정되며,
Figure 112015091404457-pct00020
는 서브캐리어 인덱스(subcarrier index)로 안테나 포트(antenna port)에 따라 수학식 3과 같이 결정된다. 설명의 편의상 노말 CP를 사용하는 경우에 대해서만 개시한다.
<수학식 3>
Figure 112015091404457-pct00021
<수학식 4>
Figure 112015091404457-pct00022
<표 1>
Figure 112015091404457-pct00023
하나의 셀은 여러 개의 CSI-RS 설정이 사용될 수 있다. 즉, NZP(non-zero power) CSI-RS는 0 또는 1개의 설정을 사용할 수 있고, ZP(zero-power) CSI-RS는 0 또는 복수개의 설정을 사용할 수 있다.
ZP CSI-RS의 경우, 표 1에서 4개의 안테나 포트에 대응되는 16가지를 16 비트의 비트맵으로 나타내고, 각 비트를 ‘1’로 설정하여 여러가지 설정을 수행할 수 있다. 그 비트맵은 상위 계층의 ZeroPowerCSI-RS에서 지시된다. 단, NZP CSI-RS로 설정이 된 자원 요소는 제외된다. MSB(most significant bit)이 최저 CSI-RS 설정 인덱스(lowest CSI-RS configuration index)이고 비트의 순서대로 오름차순의 설정 인덱스를 나타낸다.
아래와 같은 경우에는 단말은 CSI-RS가 전송되지 않은 것으로 가정한다.
프레임 구조 타입 2에서 특별 서브프레임(special subframe)인 경우, CSI-RS가 동기화 신호(synchronization signals), PBCH(physical broadcast channel), SystemInformationBlockType1 messages들과 충돌이 일어나는 서브프레임인 경우, 페이징 메시지(paging message)가 전송되는 서브프레임 내에서 단말은 CSI-RS가 전송되지 않은 것으로 가정할 수 있다.
Figure 112015091404457-pct00024
,
Figure 112015091404457-pct00025
,
Figure 112015091404457-pct00026
,
Figure 112015091404457-pct00027
또는
Figure 112015091404457-pct00028
인 집합
Figure 112015091404457-pct00029
에서 하나의 안테나 포트(antenna port)의 CSI-RS가 전송되는 자원 요소(resource element)는 PDSCH나 다른 안테나 포트의 CSI-RS의 전송에 사용되지 않는다.
CSI-RS의 서브프레임 설정(subframe configuration)
Figure 112015091404457-pct00030
는 상위 레이어에서 지시되며 아래의 표 2와 같이 CSI-RS의 서브프레임 설정과 서브프레임 오프셋 값을 알려준다. 아래의 표 2는 CSI 서브프레임 설정을 위한 CSI-RS의 서브프레임 설정, CSI-RS 주기, CSI-RS 서브프레임 오프셋 값에 대한 정보를 나타낸다.
<표 2>
Figure 112015091404457-pct00031
아래의 표 3은 CSI-RS 설정에 대한 상위 계층의 메시지 구성을 나타낸다.
<표 3>
Figure 112015091404457-pct00032
Figure 112015091404457-pct00033
CoMP(coordinated multi-point)는 노드(point)간 협력 통신 기법을 의미한다. 다중 셀 다중 분산 노드 시스템에서는 CoMP를 적용하여 셀 간 간섭(Inter-cell interference)을 줄일 수 있고, 단일 셀 다중 분산 노드 시스템에서는 셀 내의 다중 노드간 간섭(Intra-cell inter-point interference)을 줄일 수 있다. CoMP를 사용하면 단말은 다중 노드로부터 공동으로 데이터를 지원받을 수 있다. 또한, 각각의 기지국은 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 동일한 주파수 자원(Same Radio Frequency Resource)을 이용하여 하나 이상의 단말을 동시에 지원할 수 있다.
또한, 기지국은 기지국과 단말 간의 채널에 대한 상태 정보를 기초로 하여 공간 분할 다중접속(SDMA: Space Division Multiple Access) 방법을 수행할 수도 있다.
CoMP의 주요 목적은 셀 경계 또는 노드 경계 단말들의 통신 성능 개선이다. LTE에서는 CoMP 방법을 크게 조인트 프로세싱(joint processing, JP)과 코디네이트된 스케쥴링 방법 및/또는 코디네이트된 빔포밍 방법(coordinated scheduling/coordinated beamforming, CS/CB)로 분류할 수 있다.
조인트 프로세싱은 단말에 대한 데이터를 하나 이상의 노드에서 쉐어링(sharing)하면서 전송할 수 있다. CS/CB 방법은 한정된 백홀 용량(limited backhaul capacity) 등의 문제로 데이터가 하나의 노드(serving point)에서만 전송이 가능하나 다른 노드(들)에서 스케쥴링 또는 전송 빔의 간섭을 줄이는 방향으로 서빙 포인트에 협력해주는 방법이다.
조인트 프로세싱 방법은 아래와 같이 조인트 전송(joint transmission, JT), 동적 포인트 선택 (dynamic point selection) 등이 포함될 수 있다.
조인트 전송은 시간-주파수 자원에서 복수의 포인트()로부터 동일한 데이터 전송이 단일한 단말 또는 복수의 단말로 전송될 수 있다. 단말로 전송되는 데이터는 복수의 포인트로부터 동시에 전송되어 수신된 신호의 품질과 데이터 처리량을 향상 시킬 수 있다.
동적 포인트 선택 또는 뮤팅(muting)은 시간-주파수 자원에서 CoMP 협력 집합 내에서 하나의 포인트로부터의 데이터 전송일 수 있다. 전송/뮤팅 포인트는 하나의 서브프레임에서 다른 서브프레임으로 변할 수 있고, 하나의 서브프레임 내의 RBP(resource block pair)에서 변할 수도 있다. 데이터는 복수의 포인트에서 동시에 가용하다. 동적 포인트 선택은 DCS(dynamic cell selection)을 포함할 수 있다.
또한, CS/CB기법은 SSPS(semi-static point selection) 기법도 포함한다
SSPS는 특정 시간에 하나의 포인트로부터 특정한 단말로의 전송이다. 전송 포인트는 반정적인(semi-static) 방식으로만 변할 수 있다.
CoMP 동작 관련하여 다음과 같이 CoMP 협동 집합(CoMP cooperating set), CoMP 전송 포인트(CoMP transmission point(s)), CoMP 측정 집합(CoMP measurement set)이 정의될 수 있다.
CoMP 협동 집합은 포인트의 집합으로 시간-주파수 자원에서 단말로 데이터 전송에 직접적 및/또는 간접적으로 참여하는 집합일 수 있다. 직접 참여는 실제로 데이터를 전송하는 것이고, 간접 참여는 데이터 전송을 위한 후보 포인트로써 데이터를 전송하지는 않지만, 사용자 스케쥴링/빔포밍을 결정하기 위해 참여하는 것이다.
CoMP 전송 포인트는 단말로 데이터를 전송하기 위한 포인트 또는 포인트의 집합일 수 있다. CoMP 전송 포인트는 CoMP 협동 집합의 서브셋이다. 조인트 전송에서 CoMP 전송 포인트는 CoMP 협동 집합에서 복수의 포인트를 포함할 수 있다. CS/CB, DPS에서 CoMP 협동 집합에서 하나의 포인트는 CoMP 전송 포인트이다.
CoMP 측정 집합은 단말과의 링크에서 채널 상태 정보가 측정 및/또는 리포트되는 집합일 수 있다.
CoMP를 사용하여 복수의 기지국에서 데이터를 전송할 경우, 복수의 CSI-RS 패턴(자원, 프로세스)가 설정될 수 있다.
LTE 릴리즈 11부터는 CoMP 동작을 지원하기 위해 상위 계층 메시지를 통해 단일 단말에게 다수의 CSI-RS 패턴(자원, 프로세스)을 설정할 수 있다. 아래 PhysicalConfigDedicated IE를 살펴보면, non-zero-power(NZP) CSI-RS, ZP CSI-RS, CSI-IM(interference measurement) 자원, CSI 프로세스가 각각 다수 설정될 수 있다. 이러한 설정 정보를 기반으로 릴리즈 11 단말에게 다수의 CSI 프로세스(하나의 CSI 프로세스는 NZP CSI-RS와 CSI-IM 자원으로 구성)를 설정할 수 있다. 일반적으로 하나의 CSI 프로세스는 하나의 CoMP 전송 모드(예를 들어, 포인트 A 전송, 포인트 B 전송, 포인트 A 및 포인트 B의 조인트 전송)에 해당하므로 다수의 CSI 프로세스 설정에 의해 CoMP 동작이 지원될 수 있다.
아래의 표 4는 3GPP TS 36.331 V11.2.0에 개시된 PhysicalConfigDedicated IE(information element), 표 5는 3GPP TS 36.331 V11.2.0에 개시된 CSI-process IE(information element), 표 6은 3GPP TS 36.331 V11.2.0에 개시된 CSI-RS-ConfigNZP IE(information element)를 나타낸다.
<표 4>
Figure 112015091404457-pct00034
Figure 112015091404457-pct00035
<표 5>
Figure 112015091404457-pct00036
<표 6>
Figure 112015091404457-pct00037
LTE 시스템을 포함한 대부분의 셀룰러 시스템에서 단말은 채널 추정을 위한 참조 신호 (reference signal)를 기지국으로부터 수신하여 CSI(channel state information)를 결정한다. 결정된 CSI는 기지국에게 리포팅될 수 있다. 기지국은 단말로부터 피드백 받은 CSI 정보를 토대로 데이터 신호를 전송한다. LTE 시스템에서 단말이 피드백하는 CSI 정보는 CQI(channel quality information), PMI(precoding matrix index), RI(rank indicator)를 포함할 수 있다.
CQI 피드백은 기지국이 데이터를 전송할 때 어떤 MCS(modulation and coding scheme)을 적용할 지에 대한 가이드를 제공하려는 목적(예를 들어, 링크 적응(link adaptation) 용도)으로 기지국에게 제공하는 무선 채널 품질 정보이다. 기지국과 단말 사이에 무선 품질이 높으면 단말은 높은 CQI 값을 피드백하여 기지국은 상대적으로 높은 변조 차수(modulation order)와 낮은 채널 코딩 레이트(channel coding rate)를 적용하여 데이터를 전송할 것이고, 반대의 경우 단말은 낮은 CQI 값을 피드백하여 기지국은 상대적으로 낮은 변조 차수(modulation order)와 높은 채널 코딩 레이트(channel coding rate)를 적용하여 데이터를 전송할 수 있다.
PMI 피드백은 기지국이 다중 안테나를 설치한 경우, 어떠한 MIMO 프리코딩 방법을 적용할 지에 대한 가이드를 제공하려는 목적으로 기지국에게 제공하는 프리코딩 매트릭스에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말은 참조 신호로부터 기지국과 단말간의 하향링크 MIMO 채널을 추정하여 기지국이 어떠한 프리코딩 매트릭스를 적용하면 좋을지에 대한 정보를 PMI 피드백을 기반으로 전송할 수 있다. LTE시스템에서는 PMI 구성에 있어 행렬 형태로 표현 가능한 선형 MIMO 프리코딩(linear MIMO precoding)만 고려한다. 기지국과 단말은 다수의 프리코딩 행렬들로 구성된 코드북을 공유하고 있고, 코드북 내에 각각의 MIMO 프리코딩 행렬은 고유의 인덱스를 갖고 있다. 따라서, 단말은 코드북 내에서 가장 선호하는 MIMO 프리코딩 행렬에 해당하는 인덱스를 PMI로 피드백함으로써 단말의 피드백 정보량을 최소화한다. PMI 값이 꼭 하나의 인덱스로만 이루어져야 하는 것은 아니다. 예를 들어, LTE 시스템에서 송신안테나 포트 수가 8개인 경우, 두 개의 인덱스들(제1 PMI 및 제2 PMI)을 결합하여야만 최종적인 8tx MIMO 프리코딩 행렬을 도출할 수 있도록 구성될 수 있다.
RI 피드백은 기지국과 단말이 다중안테나를 설치하여 공간적 멀티플렉싱(spatial multiplexing)을 통한 다중-계층(multi-layer) 전송이 가능한 경우, 단말이 선호하는 전송 레이어(layer)의 수에 대한 가이드를 제공하려는 목적으로 기지국에게 제공하는 선호하는 전송 계층 개수에 대한 정보이다. RI는 PMI와 매우 밀접한 관계를 지닌다. 그것은 전송 레이어 수에 따라 기지국은 각각의 레이어에 어떠한 프리코딩을 적용해야 하는지 알 수 있어야 하기 때문이다. PMI/RI 피드백 구성에 있어 단일 레이어 전송을 기준으로 PMI 코드북을 구성한 뒤 레이어 별로 PMI를 정의하여 피드백 할 수 있으나, 이러한 방식은 전송 레이어의 수의 증가에 따라 PMI/RI 피드백 정보량이 크게 증가하는 단점이 있다. 따라서, LTE 시스템에서는 각각의 전송 레이어의 수에 따른 PMI 코드북을 정의하였다. 즉, R-계층 전송을 위해서 크기 NtxR 행렬 N개를 코드북 내에 정의한다(여기서, R은 레이어의 수, Nt는 송신안테나 포트 수, N은 코드북의 크기). 따라서 LTE에서는 전송 레이어의 수에 무관하게 PMI 코드북의 크기가 정의된다. 결국 이러한 구조로 PMI/RI를 정의하다 보니 전송 레이어 수(R)는 결국 프리코딩 행렬(Nt x R 행렬)의 랭크(rank) 값과 일치하게 되므로 랭크 지시자(rank indicator, RI)라는 용어를 사용하게 되었다.
이하, 본 발명의 실시예에서 사용되는 PMI/RI는 반드시 LTE시스템에서의 PMI/RI처럼 Nt x R 행렬로 표현되는 프리코딩 행렬의 인덱스 값과 프리코딩 행렬의 랭크값을 의미하는 것으로 제한되지는 않는다. 본 명세서에게 기술되는 PMI는 전송단에서 적용 가능한 MIMO 프리코더 중에서 선호하는 MIMO 프리코더 정보를 나타내는 것으로, 그 프리코더의 형태가 LTE 시스템에서처럼 행렬로 표현 가능한 선형 프리코더(linear precoder)만으로 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 RI는 LTE의 RI보다 더 넓은 의미로 선호하는 전송 레이어 수를 나타내는 피드백 정보를 모두 포함한다.
CSI 정보는 전체 시스템 주파수 영역에서 구해질 수도 있고, 일부 주파수 영역에서 구해질 수도 있다. 특히, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기술을 사용하는 시스템에서는 단말 별로 선호하는 일부 주파수 영역(예를 들어, 서브밴드)에 대한 CSI 정보를 구해서 피드백하는 것이 유용할 수 있다.
LTE 시스템에서 CSI 피드백은 상향링크 채널을 통해 전송된다. 일반적으로 주기적인 CSI 피드백은 PUCCH(physical uplink control channel)를 통해 전송되고, 비주기적인 CSI 피드백은 상향링크 데이터 채널인 PUSCH(physical uplink shared channel)을 통해 전송된다. 비주기적 CSI 피드백은 기지국이 CSI 피드백 정보를 원할 때에만 일시적으로 피드백하는 것이다. 비주기적 CSI 피드백의 경우, 기지국이 PDCCH/EPDCCH와 같은 하향링크 제어 채널을 통해 CSI 피드백을 트리거한다. LTE 시스템에서는 CSI 피드백이 트리거되었을 때, 단말이 어떠한 정보를 피드백해야 하는지가 아래의 표 7과 같이 PUSCH CSI 리포팅 모드로 구분되어 있다. 기지국은 단말이 어떠한 PUSCH CSI 리포팅 모드로 CSI 피드백을 수행해야 할지에 대해 상위 계층 메시지를 기반으로 단말에게 미리 알려줄 수 있다.
<표 7>
Figure 112015091404457-pct00038
표 8은 PUCCH를 통한 CSI 피드백를 나타낸다.
<표 8>
Figure 112015091404457-pct00039
본 발명의 실시예에서는 매시브 MIMO(Massive MIMO(multiple input multiple output)) 전송 기술을 사용하기 위하여 요구되는 채널 추정용 참조 신호의 전송 방법 및 채널 보고 방법에 대해 개시한다.
매시브 MIMO를 수행시 CSI 피드백은 CSI-RS를 기반으로 확장될 수 있다. 기존 LTE-A 전송 모드 9의 경우, 셀에 공통적인 속성을 가지고 전송 모드 10의 경우, 단말 특정한 속성을 가질 수 있다.
5G(generation) 대표 기술로 예상되는 매시브 MIMO 전송 기술을 적용하기 위해서는 기존 8Tx 이상의 물리적 안테나를 운용해야 하며, 안테나 포트 관점에서도 이에 상응하는 수의 안테나 포트를 운용해야 한다.
이를 위하여, 기존 전송 모드 10의 다수의 단말-특정 CSI-RS를 운용하되, CoMP(coordinated multi point)와 같이 서로 다른 기지국에서 전송되는 CSI-RS가 아닌, 즉, 하나의 기지국에서 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS 전송을 지원해야 한다. 단말은 안테나 배열을 통해 수신한 서로 다른 안테나 포트에 대응되는 CSI-RS에 대한 CSI 피드백을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 채널 상태 정보를 결정하기 위한 참조 신호를 전송함에 있어서 전체 안테나 전송 방법(full antenna transmission scheme), 부분 안테나 전송 방법(partial antenna transmission scheme) 및 안테나 가상화 전송 방법(virtualization antenna transmission scheme)을 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 채널 상태 정보를 결정하기 위해 안테나 배열(antenna array)에서 전송되는 참조 신호를 CSI-RS라고 가정하여 설명하나, CSI-RS가 아닌 다른 참조 신호를 기반으로 단말이 채널 상태 측정하여 CSI 피드백을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 안테나 배열을 4x4로 가정하여 설명한다. 하지만, 안테나 배열은 nxm(n은 2 이상의 자연수, m은 2 이상의 자연수)의 크기를 가질 수 있다. 즉, 안테나 배열은 n개의 수직 안테나 집합 및 m개의 수평 안테나 집합으로 구분될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 참조 신호 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8에서는 안테나 배열(antenna array)에서 참조 신호를 전송하는 방법 중 전체 안테나 전송 방법에 대해 개시한다. 안테나 배열은 복수개의 물리적 안테나를 포함할 수 있다.
전체 안테나 전송 방법은 단말이 안테나 배열에 포함된 모든 물리적 안테나(physical antenna)에 대한 채널 상태 정보를 알 수 있도록 참조 신호를 전송하는 방법이다.
예를 들어, 전체 안테나 전송 방법은 동일 시간에 다수의 참조 신호(예를 들어, CSI-RS)를 전송하여 단말로 하여금 안테나 배열에 포함된 모든 물리적 안테나에 대한 채널 정보를 한번에 알 수 있도록 할 수 있다. 각각의 물리적 안테나에서 전송되는 CSI-RS는 물리적 안테나마다 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS가 설정되어 전송될 수 있다. 물리적 안테나가 참조 신호를 전송하는 시간은 설정된 주기 및 전송 프레임 오프셋과 같은 정보를 기반으로 물리적 안테나에서 동기화될 수 있다. 안테나 포트는 서로 다른 자원으로 정의된 CSI-RS를 구분하기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 전체 안테나 전송 방법으로 서로 다른 시간(서로 다른 주기 또는 전송 프레임 오프셋)에 안테나 배열에 포함되는 물리적 안테나가 참조 신호를 전송하여 단말로 하여금 안테나 배열에 포함된 모든 물리적 안테나에 대한 채널 정보를 일정한 시간 구간에 걸쳐 알 수 있도록 구현될 수 있다.
도 8의 상단은 동일 시간에 다수의 참조 신호를 전송하기 위해 각각의 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 안테나 배열의 각각의 물리적 안테나에 할당하여 전송하는 방법을 나타낸다.
안테나 배열이 4x4의 배열을 가진 16개의 물리적 안테나(제1 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나)를 포함하고 CSI-RS의 안테나 포트가 제1 안테나 포트 내지 제8안테나 포트로 정의된 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우, 안테나 배열에 포함된 각각의 물리적 안테나에 제1 안테나 포트 내지 제8 안테나 포트에 각각 정의된 CSI-RS를 제1 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나로 매핑할 수 있다. 예를 들어, 제1 물리적 안테나 내지 제8 물리적 안테나에 제1 안테나 포트 내지 제8 안테나 포트에 대응되는 CSI-RS를 매핑하고, 제9 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나 각각에 제1 안테나 포트 내지 제8 안테나 포트에 대응되는 CSI-RS를 매핑할 수 있다. 이러한 매핑을 기반으로 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 각각은 CSI-RS를 전송할 수 있다. 단말은 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나로부터 CSI-RS를 수신하고 CSI-RS에 기반하여 결정된 CSI를 기지국으로 피드백할 수 있다.
또는 CSI-RS가 제1 안테나 포트 내지 제16 안테나 포트에 정의되었다고 가정하는 경우, 제1 안테나 포트 내지 제16 안테나 포트에 각각 정의된 CSI-RS를 제1 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나에 각각 매핑하여 전송할 수 있다. 단말은 안테나 배열에 포함된 전체 물리적 안테나로부터 서로 다른 포트로 정의된 CSI-RS를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 CSI-RS에 기반하여 결정된 CSI를 기지국으로 피드백할 수 있다.
도 8의 하단은 서로 다른 시간에 각각의 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 서로 다른 시간에 안테나 배열에 포함된 각각의 물리적 안테나에 할당하여 전송하는 방법에 대해 개시한다.
예를 들어, 제1 시간에 제1 안테나 포트 내지 제8 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS를 제1 물리적 안테나 내지 제8 물리적 안테나로 매핑할 수 있다. 제2 시간에는 제1 안테나 포트 내지 제8 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 제9 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나로 매핑할 수 있다. 이러한 매핑을 기반으로 안테나 배열에 포함된 전체 물리적 안테나 각각은 서로 다른 시간에 서로 다른 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 전송할 수 있다. 단말은 제1 시간에 수신한 CSI-RS를 기반으로 제1 물리적 안테나 내지 제8 물리적 안테나에 대한 채널 상태 정보인 제1 채널 상태 정보를 결정하고, 제2 시간에 수신한 CSI-RS를 기반으로 제9 물리적 안테나 내지 제16 물리적 안테나의 채널 상태 정보인 제2 채널 상태 정보를 결정할 수 있다. 제1 시간에 결정된 제1 채널 상태 정보와 제2 시간에 결정된 제2 채널 상태 정보는 전체 물리적 안테나에 대한 채널 상태 정보로써 기지국으로 피드백될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부분 안테나 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 9에서는 부분 안테나 전송 방법으로 단말이 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 중 일부의 물리적 안테나를 통해 참조 신호를 전송하는 방법을 통해 채널 정보를 획득할 수 있다.
도 9의 상단을 참조하면, 안테나 배열에서 특정 안테나 간격으로 떨어진 일부의 물리적 안테나를 통해 참조 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 4x4 플래너(planar) 안테나 배열에 포함된 16개의 물리적 안테나 중 8개의 선택된 물리적 안테나만을 이용하여 8개의 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS를 전송할 수 있다. 단말은 8개의 선택된 물리적 안테나를 통해 전송된 CSI-RS를 기반으로 채널 상태 정보를 결정하고 결정된 채널 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 즉, 단말은 안테나 배열에 포함되는 물리적 안테나 중 CSI-RS를 전송하는 물리적 안테나에 대한 채널 상태 정보만을 알 수 있다. 단말은 CSI-RS를 전송하는 물리적 안테나에 대한 채널 상태 정보만을 피드백할 수 있다.
도 9의 하단을 참조하면, 공간상으로 안테나 집합을 구분하고 구분된 안테나 집합 중 일부의 하위 안테나 집합에서 CSI-RS를 전송할 수 있다.
예를 들어, 4x4의 안테나 배열은 안테나의 배열 방향에 따라 4개의 수직 안테나 집합 및 4개의 수평 안테나 집합으로 구분될 수 있다. 부분 안테나 전송을 수행하기 위해 4개의 수직 안테나 집합 중 1개의 수직 안테나 집합에 포함되는 4개의 물리적 안테나(900, 905, 910, 915)에서 각각 4개의 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다. 예를 들어, 4개의 물리적 안테나(900, 905, 910, 915) 중 제1 물리적 안테나(900)에는 제1 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제2 물리적 안테나(905)에는 제2 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제3 물리적 안테나(910)에는 제3 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제4 물리적 안테나(915)에는 제4 안테나 포트로 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다. 또한, 수직 안테나 집합과 마찬가지로 4개의 수평 안테나 집합 중 1개의 수평 안테나 집합에 포함되는 4개의 물리적 안테나(950, 955, 960, 965)에서 각각 4개의 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다.
이러한 방법을 사용하는 경우, 단말은 1개의 수직 안테나 집합에 포함된 4개의 물리적 안테나(900, 905, 910, 915)로부터 4개의 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 수신하고, 1개의 수평 안테나 집합에 포함된 4개의 물리적 안테나(950, 955, 960, 965)으로부터 4개의 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 CSI-RS를 기반으로 수직 안테나 집합에 포함된 4개의 물리적 안테나 및 수평 안테나 집합에 포함된 4개의 물리적 안테나에 대해 피드백을 수행할 채널 상태 정보를 결정할 수 있다.
단말은 결정한 채널 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국에서는 수신한 채널 상태 정보를 기반으로 4x4 안테나 배열에 포함된 안테나의 전송 채널 상태 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 수신한 채널 상태 정보를 보간하여 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나들의 채널 상태 정보에 대해 예측할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 가상화 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, 기지국은 단말로 하여금 부정확하고 제약적이지만 전체 안테나에 대한 채널 정보를 알 수 있도록 하기 위한 방법으로 안테나 가상화 전송 방법을 사용할 수 있다.
안테나 가상화 전송 방법에서는 공간상으로 구분이 가능한 두 개의 안테나 집합에 대하여, 수직 안테나 집합을 나타낼 수 있는 일부 물리적 안테나들과 수평 안테나 집합을 나타낼 수 있는 일부 물리적 안테나들에 대하여 각각 참조 신호를 전송할 수 있다. 수평 안테나 집합 또는 수직 안테나 집합 중 하나의 안테나 집합에서 획득된 정보(예를 들어, 프리코딩 가중치)는 다른 물리적 안테나를 기만으로 한 CSI-RS의 전송에 적용될 수 있다. 단말은 수평 안테나 집합 또는 수직 안테나 집합 중 하나의 안테나 집합에서 획득된 정보(예를 들어, 프리코딩 가중치)를 기반으로 전송된 참조 신호를 기반으로 기지국으로 피드백할 채널 상태 정보를 결정할 수 있다.
도 10의 좌측을 참조하면, 제1 물리적 안테나(1000)에서는 제1 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제2 안테나(1005)에서는 제2 물리적 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제3 물리적 안테나(1010)에서는 제3 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제4 물리적 안테나(1015)에서는 제4 안테나 포트로 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다.
도 10의 우측을 참조하면, 각각의 수평 안테나 집합에는 4개의 수직 안테나가 할당될 수 있다. 제1 수평 안테나 집합(1050)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에는 제1 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제2 수평 안테나 집합(1055)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에는 제2 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제3 수평 안테나 집합(1060)에 포함된 4개의 수직 방향의 물리적 안테나에는 제3 안테나 포트로 정의된 CSI-RS, 제4 수평 안테나 집합(1065)에 포함된 4개의 수직 방향의 물리적 안테나에는 제4 안테나 포트로 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다. 즉, 수평 안테나 집합에 대한 참조 신호 전송시 수평 안테나 집합에 포함된 물리적 안테나에 대해 하나의 안테나 포트에서 정의된 참조 신호를 할당하여 전송할 수 있다.
도 10의 좌측과 같이 제1 내지 제4 물리적 안테나(1000, 1005, 1010, 1015)에서 전송된 CSI-RS를 기반으로 획득한 정보(예를 들어, 프리코딩 가중치 정보)는 도 10의 우측과 같이 제1 수평 안테나 집합(1050) 내지 제4 수평 안테나 집합(1065)을 기반으로 데이터를 전송시 적용되어 사용될 수 있다.
도 10은 하나의 예로써 반대로 4개의 수평 방향에 위치한 물리적 안테나를 기반으로 전송한 참조 신호를 기반으로 프리코딩 가중치 정보를 획득할 수 있다. 획득한 프리코딩 가중치 정보는 수직 안테나 집합에 대한 참조 신호를 전송시 수직 안테나 집합에 포함된 4개의 수평 방향의 물리적 안테나에 각각 적용되어 사용될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 가상화 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11의 좌측은 4x4 안테나 배열에서 4개의 수직 안테나 그룹(1100, 1105, 1110, 1115)을 설정하여 각각의 수직 안테나 그룹(1100, 1105, 1110, 1115)에 서로 다른 안테나 포트에서 정의되는 CSI-RS를 전송하는 방법을 나타낸다. 예를 들어, 제1 수직 안테나 그룹(1100)에 포함된 수평 방향의 4개의 물리적 안테나에 제1 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제2 수직 안테나 그룹(1105)에 포함된 수평 방향의 4개의 물리적 안테나에 제2 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제3 수직 안테나 그룹(1110)에 포함된 수평 방향의 4개의 물리적 안테나에 제3 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제4 수직 안테나 그룹(1115)에 포함된 수평 방향의 4개의 물리적 안테나에 제4 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다.
도 11의 우측은 4x4 안테나 배열에서 4개의 수평 안테나 그룹을 설정하여 각각의 수평 안테나 그룹에 서로 다른 안테나 포트에서 정의되는 CSI-RS를 전송하는 방법을 나타낸다. 예를 들어, 제1 수평 안테나 그룹(1150)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에 제1 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제2 수평 안테나 그룹(1155)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에 제2 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제3 수평 안테나 그룹(1160)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에 제3 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS, 제4 수평 안테나 그룹(1165)에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에 제4 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS가 전송될 수 있다.
안테나 가상화 전송 방법에서는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹에서 획득한 정보(예를 들어, 프리코딩 가중치 정보)는 다른 안테나 그룹(수평 안테나 그룹 또는 수직 안테나 그룹)에서 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 도 11의 좌측과 같이 수직 안테나 그룹에서 전송된 CSI-RS를 기반으로 단말로부터 획득한 채널 상태 정보로부터 수직 방향의 프리코딩 가중치 정보를 획득할 수 있다. 기지국은 도 11의 우측과 같이 수평 안테나 그룹을 기반으로 CSI-RS를 전송시 수평 안테나 그룹에 포함된 수직 방향의 4개의 물리적 안테나에 프리코딩 가중치를 부여하여 전송할 수 있다. 반대로 수평 안테나 그룹을 기반으로 획득한 프리코딩 가중치 정보를 수직 안테나 그룹에서 데이터를 전송시 적용할 수도 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 CSI 프로세스를 확장하여 안테나 배열에 대한 CSI 피드백을 수행할 수 있다. CSI 프로세스는 CoMP와 같이 다수의 셀이 단말로 데이터를 전송시 각 셀에 대한 다수의 CSI-RS 할당 및 CSI 보고를 지원하기 위해 도입되었다. CSI 프로세스 정보는 RRC(radio resource control)를 통해 전송되고, NZP(non-zero power) CSI-RS 구성, IM(interference measurement) CSI-RS 구성, CSI 리포팅 구성 정보 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단말은 최대 4개의 CSI 프로세스를 수신할 수 있고, 최대 3개의 NZP CSI-RS를 수신할 수 있다.
기존의 경우 다수의 CSI 프로세스가 구성되더라도 각 CSI 프로세스는 독립적으로 구성되어 CSI-RS 전송과 CSI 보고가 개별적으로 이루질 수 있다. 하지만, 매시브(massive) MIMO 시스템에서는 다수의 안테나에 대하여 다수개의 CSI 프로세스가 요구될 수 있다. 따라서, 매시브 MIMO 시스템에서는 CSI 프로세스 간에는 관계가 형성될 수 있다. 즉, 특정 CSI 프로세스에서 다른 여러 CSI 프로세스를 기반으로 추정한 채널 정보를 이용하여 CSI 추정을 수행하고 이를 보고할 수 있다. 이러한 경우, CSI 보고를 수행하는 CSI 프로세스의 CSI 참조 자원 (CSI reference resource)는 그 CSI 프로세스에서 구성된 자원이 아닐 수 있다. 즉, 매시브 MIMO에서 다중 CSI 프로세스를 지원하기 위해서는 다른 CSI 프로세스의 CSI 참조 자원을 이용할 수 있다. 단말은 각 프로세스에 대한 동작을 수행함에 있어 다른 어떤 프로세스 정보를 참조해야 하는지에 대한 정보를 상위 레이어 정보를 통해 수신할 수 있다. 예를 들어, 단말이 상위 레이어로부터 참조 CSI 프로세스 정보를 수신할 수 있고, 참조 CSI 프로세스는 하나의 CSI 프로세스를 기반으로 복수개의 CSI 프로세스를 기반으로 획득한 채널 상태 정보를 보고하기 위해 참조하는 다른 CSI 프로세스일 수 있다.
굉장히 많은 수의 물리적 안테나를 이용하는 매시브 안테나 시스템(massive antenna system) 및 이를 통해 신호를 전송하기 위한 매시브 MIMO(massive MIMO) 기술을 효과적으로 지원하기 위해서는 CSI 프로세스를 확장할 필요가 있다. 매시브 안테나 시스템에는 많은 수의 물리적 안테나가 포함될 수 있다. 따라서, 현재 정의된 CSI-RS를 사용하여 매시브 안테나 시스템에 포함된 물리적 안테나의 채널 상태 정보를 획득하려고 하는 경우, 지원 가능한 CSI 프로세스의 수 및 NZP CSI-RS의 수가 부족할 수 있다. 또한, 매시브 안테나 시스템에서는 각 CSI 프로세스에 대한 추가적인 정보가 요구될 수 있고, 각 CSI 프로세스 간의 관계에 대한 추가적인 정보가 필요할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CSI 프로세스를 나타낸 개념도이다.
도 12에서는 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나들을 4개의 수직 안테나 집합으로 설정하고 각각의 수직 안테나 집합에서 CSI-RS를 전송하는 것을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면, 4개의 수직 안테나 집합(제1 수직 안테나 집합, 제2 수직 안테나 집합, 제3 수직 안테나 집합 및 제4 수직 안테나 집합)에서는 각각 제1 CSI 프로세스(1210) 내지 제4 CSI 프로세스(1240)를 수행할 수 있으나, 하나의 CSI 프로세스(예를 들어, 마지막으로 수행되는 제4 CSI 프로세스(1240))에서 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나들의 채널 상태 정보에 대해 단말이 기지국으로 리포팅할 수 있다. 즉, 제1 CSI 프로세스(1210) 내지 제3 CSI 프로세스(1230)에서는 채널 상태 정보를 리포팅하지 않고, 제4 CSI 프로세스(1240)에서만 제1 CSI 프로세스(1210) 내지 제3 CSI 프로세스(1230)를 통해 측정된 채널 상태 정보 및 제4 CSI 프로세스(1240)를 통해 측정된 채널 상태 정보를 기반으로 한 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나들의 채널 상태 정보를 피드백할 수 있다.
예를 들어, 제1 수직 안테나 집합은 4개의 수평 방향의 물리적 안테나를 포함할 수 있고, 제1 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 전송할 수 있다. 단말은 제1 수직 안테나 집합으로부터 전송된 CSI-RS를 기반으로 채널 상태 정보를 측정하고 측정된 채널 상태 정보에 대한 리포팅을 수행하지 않는 제1 CSI 프로세스(1210)를 수행할 수 있다. 동일한 방법으로 제2 수직 안테나 집합 내지 제3 수직 안테나 집합에서 전송되는 CSI-RS를 기반으로 각 안테나 집합에 포함되는 물리적 안테나의 채널 상태 정보를 측정하고 측정된 채널 상태 정보에 대한 리포팅을 수행하지 않는 제2 CSI 프로세스(1220) 및 제3 CSI 프로세스(1230)를 수행할 수 있다.
단말은 제4 수직 안테나 집합으로부터 전송되는 CSI-RS 정보를 기반으로 채널 상태 정보를 측정하는 제4 CSI 프로세스(1240)를 수행할 수 있다. 제4 CSI 프로세스(1240)에서는 제1 CSI 프로세스(1210) 내지 제3 CSI 프로세스(1230)를 기반으로 획득한 채널 상태 정보를 결합하여 4x4 안테나 배열에 포함된 모든 물리적 안테나에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다. 즉, 제4 CSI 프로세스(1240)에서는 이전 CSI 프로세스를 기반으로 획득한 채널 상태 정보를 집합하여 단말로 전송할 수 있다.
특정 하나의 CSI 프로세스(예를 들어, 제4 CSI 프로세스(1240))를 제외하면 단말은 수신한 참조 신호를 통해 채널 추정을 하지만, 기지국으로의 CSI 보고는 필요하지 않게 된다. 대신, 특정 하나의 CSI 프로세스(제4 CSI 프로세스(1240))에서는 전체 안테나 채널 정보를 통해 추정한 CSI 보고를 위한 정보를 포함할 수 있다. 이를 위해선 기지국으로 안테나 배열의 채널 상태 정보를 보고하는 CSI 프로세스 정보에는 다른 CSI 프로세스의 CSI-RS 정보를 참조하여 CSI를 리포트하라는 정보가 포함될 수 있다.
예를 들어, RRC로부터 전송되는 CSI 프로세스 정보는 특정 CSI 프로세스와 연관된 다른 CSI 프로세스들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 전술한 실시예에서는 제4 CSI 프로세스의 설정 정보는 채널 상태 정보를 보고하는 연관된 CSI 프로세스인 제1 CSI 프로세스 내지 제3 CSI 프로세스의 식별자 정보를 포함할 수 있다. 채널 상태 정보를 보고하기 위해 사용되는 나머지 CSI 프로세스는 비트맵 정보(예를 들어, 8비트의 비트맵 정보)로 표현될 수 있다. 8비트의 비트맵 정보로 표현되는 경우, 8 포트의 안테나 포트로 정의된 CSI-RS를 기반으로 최대 64개의 안테나와 관련된 CSI 프로세스 정보를 표현할 수 있다.
또한, 각 CSI 프로세스에 포함되는 NZP CSI-RS 구성 정보는 CSI-RS의 안테나 포트 정보와 특정 안테나 포트로 정의된 CSI가 전송되는 물리적 안테나 사이의 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다. 만약 CSI-RS의 안테나 포트 정보와 특정 안테나 포트에서 정의된 CSI를 전송하는 물리적 안테나 사이의 관계 정보가 없을 경우, 단말은 각 CSI 프로세스에 포함된 NZP CSI-RS를 수신시 CSI-RS의 안테나 포트 정보만 알 수 있을 뿐, NZP-CSI-RS가 어떤 물리적 안테나로부터 전송된 것인지를 알 수 없게 되어 최종적으로 채널 정보를 결합하는데 모호함이 발생하게 된다. 따라서 각 NZP CSI-RS 구성 정보는 안테나 배열에 포함되는 물리적 안테나와 CSI-RS 안테나 포트와의 매핑 관계에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 CSI-RS 안테나 포트와 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 사이의 관계 정보를 비트맵 정보를 기반으로 전송하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 13에서는 단말이 비트맵 정보(1300)를 수신하고 수신한 비트맵 정보를 기반으로 NZP CSI-RS를 전송한 물리적 안테나에 대한 정보(1350)를 획득하는 방법에 대해 개시한다.
도 13을 참조하면, CSI-RS 안테나 포트와 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 사이의 관계 정보(1350)는 비트맵 정보(1300)를 사용하여 표현될 수 있다. 예를 들어, 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나와 제1 CSI-RS 안테나 포트의 관련성은 {0000 0000 0000 0001, 0000 0000 0001 0000, 0000 0001 0000 0000, 0001 0000 0000 0000}라는 비트맵 정보(1300)로 표현될 수 있다. 또 다른 예로, 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나와 제2 CSI-RS 안테나 포트 사이의 관련성은 {0001 0001 0001 0001, 0010 0010 0010 0010, 0100 0100 0100 0100, 1000 1000 1000 1000}로 표현될 수 있다. 2진수가 아닌 16진수로도 CSI-RS 안테나 포트와 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 사이의 관계 정보가 표현될 수 있다. 예를 들어, 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나와 제1 CSI-RS 안테나 포트의 관련성은 {0x0001, 0x0010, 0x0100, 0x1000}로 표현될 수 있다. 또 다른 예로 4x4 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나와 제2 CSI-RS 안테나 포트의 관련성은 {0x1111, 0x2222, 0x4444, 0x8888}로 표현될 수 있다.
또한 안테나 배열에 포함된 안테나와 CSI-RS 안테나 포트 사이의 관련성에 대한 정보(1350)는 비트맵이 아닌 행렬로도 표현될 수 있다. 예를 들어, 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 인덱스와 CSI-RS 안테나 포트에 대해 미리 정의된 행렬을 구할 수 있다. 정의된 행렬은 다양한 형태를 인덱스로 지시되어 단말과 기지국이 모두 알 수 있도록 구현될 수 있다. 이와 같이 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 인덱스와 CSI-RS 안테나 포트에 대해 미리 정의된 행렬을 사용할 수도 있으나, 물리적 안테나 형태 및 구성 방법이 매우 다양할 수 있기 때문에 기지국으로부터 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 인덱스와 CSI-RS 안테나 포트에 대한 행렬을 지시하는 인덱스 정보를 단말이 수신하여 적응적으로 기지국과 단말 사이에서 행렬에 대한 정보를 공유할 수도 있다.
또한, 전술한 참조 신호 전송 방법과 같이 안테나 배열에서 채널 상관도가 높지 않은 안테나들만을 이용하여 참조 신호를 전송하는 경우, 단말이 전체 안테나에 대한 채널 정보를 추정할 수 있도록 추가 정보를 전송할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 배열의 채널 상태 정보를 추정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 14에서는 단말이 추가 정보를 수신하고 안테나 배열에 포함되는 전체 물리적 안테나에 대한 채널 정보를 추정하는 방법에 대해 개시한다.
예를 들어, 추가 정보(1400)는 참조 신호를 전송하는 물리적 안테나 사이의 참조 신호를 비전송하는 물리적 안테나 수에 대한 정보 및 물리적 안테나 간 간격에 대한 정보 등 단말이 안테나 배열에 포함되는 전체 물리적 안테나에 대한 채널 정보(1450)를 추정하기 위한 정보일 수 있다.
예를 들어, RRC를 통해 전송되는 NZP CSI-RS 구성 정보에 참조 신호를 전송하는 물리적 안테나 사이에서 참조 신호를 비전송하는 물리적 안테나 수에 대한 정보 및 물리적 안테나 사이의 간격 정보 등이 포함될 수 있다. 이러한 추가 정보는 아래와 같이 미리 정의한 제한된 벡터 형태 또는 이에 대한 인덱스 형태로 제공될 수 있다. 이들 벡터들은 하나 이상의 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 1 안테나 간격은 [1 expjθ1], 2 안테나 간격은 [1 expjθ1 expjθ2], 4 안테나 간격은 [1 expjθ1 expjθ2 expjθ3 expjθ4]로 표현될 수 있다. 각 위상 값은 실제 물리적 안테나 간격 및 주파수와 무관하게 고정된 상수로 정의될 수 있다. 즉, 각 위상 값은 후보 채널 상관도 값에 의해 결정될 수 있다.
또 다른 추가 정보(1400)로 물리적 안테나가 2차원 플래너 어레이 안테나와 같이 공간적으로 구분 가능한 안테나 배열 구성인 경우, 수직 공간에 대한 안테나 그룹과 수평 공간에 대한 안테나 그룹에 대하여 각각 다른 벡터 또는 이에 대한 인덱스 형태가 미리 정의되어 추가 정보(1400)로써 단말로 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 단말이 CSI를 기지국으로 보고하는 방법에 대해 개시한다.
전술한 바와 같이 안테나 배열에서 참조 신호를 전송하는 방법에 따라 복수개의 CSI 프로세스가 요구될 수 있다. 또한, 참조 신호 전송 방법에 따라 특정 CSI 프로세스를 기반으로 안테나 배열에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수가 없어, 특정 CSI 프로세스에서는 CSI를 보고하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 복수개의 CSI 프로세스를 통해 전송되는 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS를 통해 전체 물리적 안테나에 대한 채널 정보가 확보되는 경우, 특정 하나의 CSI 프로세스에서만 단말이 전체 물리적 안테나에 대한 채널 정보를 보고할 수 있다.
또한, 각 CSI 프로세스에서 모두 CSI 보고 정보를 포함하여 기지국으로 전송할 수도 있다. 이러한 경우, 각 CSI 프로세스에서 단말이 피드백 정보로 채널 상태 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 채널 상태 정보는 단말이 피드백을 수행함에 있어서 피드백 정보의 오버헤드를 고려하여 하나의 CSI 프로세스에서는 기준 CSI를 전송하고 나머지 CSI 프로세스에서 전송되는 CSI는 기준 CSI를 기반으로 획득될 수 있는 CSI일 수 있다. 예를 들어, 특정 CSI 프로세스(예를 들어, CSI 프로세스 식별자 0인 CSI 프로세스)를 기준 CSI 프로세스로 설정할 수 있다. 기준 CSI 프로세스를 제외한 나머지 CSI 프로세스는 기준 CSI 프로세스에서 전송한 CSI를 기준으로 차등 값의 형태로 결정된 CSI를 기지국으로 보고할 수 있다. 예를 들어, PMI와 같은 채널 상태 정보는 기준 CSI 프로세스를 통해 획득한 기준 PMI를 기준으로 한 차등 값이 기지국으로 전송될 수 있다.
또 다른 예로, 전술한 안테나 가상화 전송 방법의 경우 수직 공간에 대한 안테나로부터 전송되는 CSI-RS의 정보는 랭크가 제한될 수 있다. 이러한 경우, 단말은 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나 중 일부 물리적 안테나에 대한 채널 정보만을 획득할 수 있기 때문에 특정 CSI 정보를 제외하면 의미없는 CSI를 보고하게 될 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 도 10의 좌측과 같이 기지국이 4개의 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS를 수직 공간에 위치한 4개의 물리적 안테나를 통해 전송할 수 있다. 또한, 도 10의 우측과 같이 4개의 안테나 포트에 정의된 CSI-RS를 제1 수평 안테나 그룹 내지 제4 수평 안테나 그룹에서 각각 전송할 수 있다.
단말이 도 10의 좌측과 같이 수직 방향의 4개의 물리적 안테나를 통해 전송한 4개의 안테나 포트에 정의된 CSI-RS를 통해 추정하여 보고하는 정보 중 PMI만이 수직 빔 방향을 포함하여 유용하게 사용될 수 있다. 안테나 배열에 포함된 전체 물리적 안테나의 관점에서는 도 10의 우측과 같이 제1 수평 안테나 그룹 내지 제4 수평 안테나 그룹에서 전송된 4개의 안테나 포트에서 정의된 CSI-RS가 RI, PMI 및 CQI 관점에서 의미가 있는 값이 될 수 있다.
즉, 특정 CSI 프로세스를 통해 보고되는 CSI 중 일부 또는 전체 정보는 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 채널 상태 정보를 획득하기 위해 부정확하거나 부적절한 CSI일 수 있다. 즉, 단말은 특정 CSI 프로세스에서 측정되는 CSI를 계산하고 보고하는 경우, 불필요한 계산 및 자원 낭비가 발생할 수 있으므로, 이를 선별적으로 계산 및 보고할 수 있다. 예를 들어, 특정한 CSI 프로세스에서는 랭크 1의 PMI에 대한 정보만을 포함하여 기지국으로 리포팅할 수 있다. CSI 프로세스에 따라 해당 CSI 프로세스를 기반으로 리포팅되어야 할 CSI 정보 또는 보고 모드가 추가적으로 설정될 수 있다.
기존 방식의 경우 다수의 CSI 프로세스가 구성되더라도 각 CSI 프로세스는 독립적으로 구성되어 CSI-RS 전송과 CSI 보고가 개별적으로 이루어진다. 하지만 본 발명의 실시예와 같은 매시브 MIMO 시스템에서는 다수의 안테나에 대하여 다수 개의 CSI 프로세스가 요구될 수 있으므로, CSI 프로세스 간에는 관계가 형성될 수 있다.
즉, 특정 CSI 프로세스에서 다른 여러 CSI 프로세스를 통해 구성된 CSI-RS를 통해 추정한 채널 정보를 이용한 CSI 추정을 수행하고 이를 보고해야 할 수 있다. 이러한 경우, CSI 보고를 수행하는 CSI 프로세스의 CSI 참조 자원(CSI reference resource)는 그 CSI 프로세스에서 구성된 자원이 아니게 된다. 매시브 MIMO에서 다중 CSI 프로세스를 지원하기 위해서는 다른 CSI 프로세스의 CSI 참조 자원을 이용할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 15을 참조하면, 기지국(1500)은 프로세서(processor, 1510), 메모리(memory, 1520) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 1530)을 포함한다. 메모리(1520)는 프로세서(1510)와 연결되어, 프로세서(1510)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1520)는 프로세서(1510)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1510)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(1510)에 의해 구현될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1510)는 무선기기(1550)는 프로세서(1560), 메모리(1570) 및 RF부(1580)을 포함한다. 메모리(1570)는 프로세서(1560)와 연결되어, 프로세서(1560)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1580)는 프로세서(1560)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1560)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 무선기기의 동작은 프로세서(1560)에 의해 구현될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1560)는 기지국으로부터 CSI(channel state information)-RS(reference signal)와 물리적 안테나에 대한 관계 정보를 수신하고, 관계 정보는 제1 CSI-RS 및 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 정보 및 제2 CSI-RS 및 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1560)는 관계 정보를 기반으로 제1 채널 상태 정보 및 제2 채널 상태 정보를 기지국으로 전송하도록 구현되되, 제1 물리적 안테나와 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열(antenna array)에 포함되고, 제1 채널 상태 정보는 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 제1 물리적 안테나와 단말 사이의 채널 상태 정보이고, 제2 채널 상태 정보는 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 제2 물리적 안테나와 단말 사이의 채널 상태 정보일 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 단말의 채널 상태 정보 전송 방법에 있어서,
    상기 단말이 기지국으로부터 제1 CSI-RS (channel state information reference signal) 및 상기 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 제1정보, 제2 CSI-RS 및 상기 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 제2정보, 및 제3 CSI-RS 및 상기 제3 CSI-RS를 전송하는 제3물리적 안테나에 대한 제3정보를 수신하는 단계;
    상기 단말이 상기 제1정보에 기초하여 제1채널 상태 정보를 측정하는 제1프로세스를 실행하고, 상기 제1채널 상태 정보를 제2프로세스로 전송하는 단계;
    상기 단말이 상기 제2정보 및 상기 제1프로세스로부터 수신한 상기 제1채널 상태 정보를 이용하여 제2채널 상태 정보를 측정하는 상기 제2프로세스를 실행하고, 상기 제2채널 상태 정보를 제3프로세스로 전송하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 제3정보 및 상기 제2프로세스로부터 수신한 제2채널 상태 정보를 이용하여 제3채널 상태 정보를 측정하는 상기 제3프로세스를 실행하고, 상기 제3채널 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 제3채널 상태 정보는 상기 제1채널 상태 정보 및 상기 제2채널 상태 정보를 포함하는 모든 채널 상태 정보를 결합하여 생성되고,
    상기 제2채널 상태 정보는 랭크 1의 PMI(Precoding Matrix Index)에 대한 정보만을 포함하고,
    상기 제1 물리적 안테나와 상기 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열(antenna array)에 포함되고,
    상기 제1 채널 상태 정보는 상기 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제1 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보이고,
    상기 제2 채널 상태 정보는 상기 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제2 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보인 단말의 채널 상태 정보 전송 방법.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 제1정보 및 상기 제2정보 각각은 상기 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 개수를 기반으로 생성된 비트맵 정보를 포함하는 단말의 채널 상태 정보 전송 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    단말이 상위 레이어로부터 참조 CSI 프로세스 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 참조 CSI 프로세스 정보는 상기 제2채널 상태 정보에 참조될 상기 제1채널 상태 정보와 관련된 정보를 포함하는 단말의 채널 상태 정보 전송 방법.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 안테나 배열은 nxm(n은 2 이상의 자연수, m은 2 이상의 자연수)의 크기로 n개의 수직 안테나 집합 및 m개의 수평 안테나 집합으로 구분되고,
    상기 수직 안테나 집합은 상기 안테나 배열에서 행 단위로 구분되는 물리적 안테나의 집합이고,
    상기 수평 안테나 집합은 상기 안테나 배열에서 열 단위로 구분되는 상기 물리적 안테나의 집합이고,
    상기 제1 물리적 안테나는 상기 n개의 수직 안테나 집합 중 하나의 수직 안테나 집합에 포함된 안테나를 지시하고,
    상기 제2 물리적 안테나는 상기 m개의 수평 안테나 집합 중 하나의 수평 안테나 집합에 포함된 안테나를 지시하는 단말의 채널 상태 정보 전송 방법.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 제2 CSI-RS는 상기 제1 채널 상태 정보로부터 획득된 프리코딩 가중치를 적용하여 생성되는 단말의 채널 상태 정보 전송 방법.
  7. 무선 통신 네트워크에서 동작하는 단말에 있어서, 상기 단말은,
    무선 신호를 송신 및 수신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    기지국으로부터 제1 CSI-RS(channel state information reference signal) 및 상기 제1 CSI-RS를 전송하는 제1 물리적 안테나에 대한 제1정보, 제2 CSI-RS 및 상기 제2 CSI-RS를 전송하는 제2 물리적 안테나에 대한 제2정보, 및 제3 CSI-RS 및 제3 CSI-RS를 전송하는 제3물리적 안테나에 대한 제3정보를 수신하고,
    상기 제1정보에 기초하여 제1채널 상태 정보를 측정하는 제1프로세스를 실행하고, 상기 제1채널 상태 정보를 제2프로세스로 전송하고,
    상기 제2정보 및 상기 제1프로세스로부터 수신한 상기 제1채널 상태 정보를 이용하여 제2채널 상태 정보를 측정하는 상기 제2프로세스를 실행하고, 상기 제2채널 상태 정보를 제3프로세스로 전송하고,
    상기 제3정보 및 상기 제2프로세스로부터 수신한 제2채널 상태 정보를 이용하여 제3채널 상태 정보를 측정하는 상기 제3프로세스를 실행하고, 상기 제3채널 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 구현되되,
    상기 제3채널 상태 정보는 상기 제1채널 상태 정보 및 상기 제2채널 상태 정보를 포함하는 모든 채널 상태 정보를 결합하여 생성되고,
    상기 제2채널 상태 정보는 랭크 1의 PMI(Precoding Matrix Index)에 대한 정보만을 포함하고,
    상기 제1 물리적 안테나와 상기 제2 물리적 안테나는 하나의 안테나 배열(antenna array)에 포함되고,
    상기 제1 채널 상태 정보는 상기 제1 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제1 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보이고,
    상기 제2 채널 상태 정보는 상기 제2 CSI-RS를 기반으로 결정된 상기 제2 물리적 안테나와 상기 단말 사이의 채널 상태 정보인 단말.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 제1정보 및 상기 제2정보 각각은 상기 안테나 배열에 포함된 물리적 안테나의 개수를 기반으로 생성된 비트맵 정보를 포함하는 단말.
  9. 삭제
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상위 레이어로부터 참조 CSI 프로세스 정보를 수신하도록 구현되되,
    상기 참조 CSI 프로세스 정보는 상기 제2채널 상태 정보에 참조될 상기 제1채널 상태 정보와 관련된 정보를 포함하는 단말.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 안테나 배열은 nxm(n은 2 이상의 자연수, m은 2 이상의 자연수)의 크기로 n개의 수직 안테나 집합 및 m개의 수평 안테나 집합으로 구분되고,
    상기 수직 안테나 집합은 상기 안테나 배열에서 행 단위로 구분되는 물리적 안테나의 집합이고,
    상기 수평 안테나 집합은 상기 안테나 배열에서 열 단위로 구분되는 상기 물리적 안테나의 집합이고,
    상기 제1 물리적 안테나는 상기 n개의 수직 안테나 집합 중 하나의 수직 안테나 집합에 포함된 안테나를 지시하고,
    상기 제2 물리적 안테나는 상기 m개의 수평 안테나 집합 중 하나의 수평 안테나 집합에 포함된 안테나를 지시하는 단말.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 제2 CSI-RS는 상기 제1 채널 상태 정보로부터 획득된 프리코딩 가중치를 적용하여 생성되는 단말.
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