KR102218925B1 - Milimeter wave communication estimating channel based on expectation-maximization apparatus and method - Google Patents

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강정완
김선우
오리쿰니 이그바페
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

According to embodiments, an apparatus for estimating a channel based on the maximization of a millimeter wave communication expectation value includes: a time varying signal function calculation part calculating a time varying signal function from a millimeter wave channel connected between a host vehicle and another vehicle through V2X; an expectation value maximization calculation part calculating an expectation value of log likelihood with an estimated value about at least one unknown parameter extracted based on the time varying signal function; and a channel estimation part calculating a time varying signal value by applying the calculated unknown parameter estimated value to the time varying signal function, and then, estimating a millimeter wave channel based on the calculated time varying signal value. The present invention is capable of improving a processing speed by estimating an optimal channel.

Description

밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치 및 방법{MILIMETER WAVE COMMUNICATION ESTIMATING CHANNEL BASED ON EXPECTATION-MAXIMIZATION APPARATUS AND METHOD}An apparatus and method for estimating a channel based on the maximization of the expected value of millimeter wave communication {MILIMETER WAVE COMMUNICATION ESTIMATING CHANNEL BASED ON EXPECTATION-MAXIMIZATION APPARATUS AND METHOD}

본 개시는 EM 알고리즘을 활용하여, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for estimating a channel based on an expected value maximization of millimeter wave communication using an EM algorithm.

5세대 이동통신 시스템은 단말에 대해 최대 20Gbps의 데이터 전송율을 지원해야 함은 물론, 단말이 셀 내 어느 위치에 있어도 100Mbps~1Gbps 수준의 데이터 전송율을 유지할 수 있어야 한다. 이외에도, 1ms 이내의 레이턴시 (Latency), 초다수 단말의 동시 접속 등을 지원해야 한다. 이와 같은 기술적 목표를 달성하기 위해 최근 밀리미터파 대역을 이동통신 시스템에 채택하는 것이 각광받고 있다.The fifth generation mobile communication system must support a data rate of up to 20 Gbps for a terminal, and must be able to maintain a data transmission rate of 100 Mbps to 1 Gbps no matter where the terminal is in the cell. In addition, it must support latency within 1ms and simultaneous access of a large number of terminals. In order to achieve this technical goal, the recent adoption of the millimeter wave band in mobile communication systems is in the spotlight.

밀리미터파 (Millimeter wave) 통신에서 massive MIMO(multiple input multiple output) 시스템은 5세대 이동 통신 시스템 (5G NR : new radio)에서 이동 데이터에 대한 예상 요구 사항을 충족시키는 데 필요한 처리량 향상을 제공할 수 있도록 하는 주요 후보 중 하나이다. 밀리미터 영역은 30GHz 이상의 기존 통신 대비 높은 주파수 영역이며, 이로 인해 더 심각한 예상 경로 손실은 큰 이슈이다.In millimeter wave communications, a massive multiple input multiple output (MIMO) system is designed to provide the throughput improvements needed to meet the expected requirements for mobile data in a 5th generation mobile communication system (5G NR: new radio). Is one of the main candidates. The millimeter region is a higher frequency region than the conventional communication of 30 GHz or higher, and thus, a more serious predicted path loss is a big issue.

밀리미터파 통신은 셀룰러 시스템, 차량 대 인프라(V2I) 및 차량 대 차량(V2V) 통신과 같은 다양한 모바일 어플리케이션에 활용될 수 있다. 이 상황에서 통신 링크를 유지하기 위한 지속적인 빔 정렬이 필수적이며, 이를 위해 실시간 빔 추적에 대한 연구가 진행되고 있다. Millimeter wave communication can be utilized in a variety of mobile applications such as cellular systems, vehicle-to-infrastructure (V2I) and vehicle-to-vehicle (V2V) communication. In this situation, continuous beam alignment is essential to maintain the communication link, and for this, research on real-time beam tracking is being conducted.

본 실시예에서는 밀리미터파 채널에서 시변 신호를 변화시키는 언노운(unknown) 파라미터에 대해 EM 알고리즘을 적용시킴으로써 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present embodiment is to provide an apparatus and method for estimating a channel based on maximization of expected millimeter-wave communication by applying an EM algorithm to an unknown parameter that changes a time-varying signal in a millimeter-wave channel.

전술한 과제를 해결하기 위해 안출된 일 실시예는 타차량과 자차량 사이에 V2X로 연결된 밀리미터파 채널에서 시변 신호 함수를 산출하는 시변 신호 함수 산출부, 시변 신호 함수를 기초로 추출된 적어도 하나의 언노운(unknown) 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 기댓값 최대화 산출부 및 산출된 언노운 파라미터 추정값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호 값을 산출하고, 산출된 시변 신호 값을 기초로 밀리미터파 채널을 추정하는 채널 추정부를 포함하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치를 제공한다.An embodiment devised to solve the above-described problem is a time-varying signal function calculating unit for calculating a time-varying signal function in a millimeter wave channel connected by V2X between another vehicle and an own vehicle, and at least one extracted based on the time-varying signal function. Time-varying by applying an expected value of log likelihood as an estimated value for an unknown parameter, an expected value maximization calculator that calculates the unknown parameter estimates that maximize the expected value, and applying the calculated unknown parameter estimate to a time-varying signal function It provides a channel estimation apparatus based on maximization of expected millimeter wave communication, including a channel estimator for calculating a signal value and estimating a millimeter wave channel based on the calculated time-varying signal value.

다른 일 실시예에서, 타차량과 자차량 사이에 V2X로 연결된 밀리미터파 채널에서 시변 신호 함수를 산출하는 시변 신호 함수 산출 단계, 시변 신호 함수에서 시변 신호를 결정하는 시변 신호 함수를 기초로 추출된 적어도 하나의 언노운(unknown) 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 기댓값 최대화 산출 단계 및 산출된 언노운 파라미터 추정값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호 값을 산출하고, 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정하는 채널 추정 단계를 포함하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법을 제공한다.In another embodiment, a time-varying signal function calculation step of calculating a time-varying signal function in a millimeter wave channel connected by V2X between the other vehicle and the own vehicle, at least extracted based on the time-varying signal function determining a time-varying signal from the time-varying signal function The expected value of log likelihood is calculated as an estimated value for one unknown parameter, the expected value maximization calculation step of calculating the estimated values of the unknown parameter that maximizes the expected value, and the calculated unknown parameter estimate is applied to a time-varying signal function Thus, it provides a channel estimation method based on maximization of expected millimeter-wave communication, including a channel estimation step of calculating a time-varying signal value and estimating a millimeter-wave channel based on the calculated time-varying signal.

본 발명을 통해 시변 신호에 적용되는 언노운 파라미터를 기댓값 최대화 단계를 거침으로써, 모든 송수신 빔을 순차적으로 전송하지 않아 오버헤드가 발생하지 않고, 최적의 채널을 추정하여 처리속도를 향상시키는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.Through the present invention, the unknown parameter applied to the time-varying signal undergoes an expected value maximization step, so that all the transmission and reception beams are not sequentially transmitted, so that overhead is not generated, and the processing speed is improved by estimating the optimal channel. It is possible to provide a maximized-based channel estimation apparatus and method.

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 무선 통신 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치가 타차량과 통신하여 밀리미터파 채널을 추정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9은 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법을 설명을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11는 일 실시예에 따른 언노운 파라미터를 기댓값 최대화하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a diagram schematically showing a structure of an NR wireless communication system to which this embodiment can be applied.
2 is a diagram for explaining a frame structure in an NR system to which the present embodiment can be applied.
3 is a diagram illustrating a resource grid supported by a radio access technology to which the present embodiment can be applied.
4 is a diagram for explaining a bandwidth part supported by a wireless access technology to which the present embodiment can be applied.
5 is a diagram illustrating a synchronization signal block in a wireless access technology to which the present embodiment can be applied.
6 is a diagram for explaining a random access procedure in a radio access technology to which the present embodiment can be applied.
7 is a diagram for explaining CORESET.
FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus according to the present embodiment to estimate a millimeter wave channel by communicating with another vehicle.
9 is a block diagram illustrating an apparatus for estimating a channel based on an expected value maximization of millimeter wave communication according to the present embodiment.
10 is a flowchart illustrating a method of estimating a channel based on maximization of an expected millimeter wave communication value according to the present embodiment.
11 is a flowchart illustrating a method of maximizing an expected value of an unknown parameter according to an exemplary embodiment.

이하, 본 기술사상의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 기술사상을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술적 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present technical idea will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, the same elements may have the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the technical idea, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the technical idea, the detailed description may be omitted.

또한, 본 실시 예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present embodiments. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but other components between each component It is to be understood that is "interposed", or that each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 기술적 명칭은 특정한 실시 예를 설명하기 위한 것으로, 해당 용어에 기술사상이 한정되는 것은 아니다. 이하에서 기재되는 용어는 별도의 정의가 없는 한 본 기술사상이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 의미로 해석될 수 있다. 해당 용어가 본 기술 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, terms and technical names used in the present specification are for describing specific embodiments, and the technical idea is not limited thereto. The terms described below may be interpreted as meanings generally understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present technical idea belongs unless otherwise defined. When the corresponding term is an incorrect technical term that does not accurately express the present technical idea, it will be replaced with a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art to be understood. In addition, general terms used in the present specification should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.

본 명세서에서의 무선 통신 시스템은 음성, 데이터 패킷 등과 같은 다양한 통신 서비스를 무선자원을 이용하여 제공하기 위한 시스템을 의미하며, 단말과 기지국, 코어 네트워크를 포함할 수 있다. The wireless communication system in the present specification refers to a system for providing various communication services such as voice and data packets using radio resources, and may include a terminal, a base station, and a core network.

이하에서 개시하는 본 실시 예들은 다양한 무선 접속 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예들은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(timedivision multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(singlecarrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 기술에 적용될 수 있다. CDMA는UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced datarates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical andelectronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTSterrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. 이와 같이 본 실시 예들은 현재 개시되거나 상용화된 무선 접속 기술에 적용될 수 있고, 현재 개발 중이거나 향후 개발될 무선 접속 기술에 적용될 수도 있다. The embodiments disclosed below can be applied to a wireless communication system using various wireless access technologies. For example, the present embodiments are CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (timedivision multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (singlecarrier frequency division multiple access) It can be applied to various wireless access technologies such as. CDMA may be implemented with a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000. TDMA may be implemented using a radio technology such as global system for mobile communications (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE). OFDMA may be implemented with a wireless technology such as IEEE (institute of electrical and electronics engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA (evolved UTRA), and the like. IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with a system based on IEEE 802.16e. UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS). 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using evolved-UMTSterrestrial radio access (E-UTRA), and employs OFDMA in downlink and SC- in uplink. Adopt FDMA. As described above, the present embodiments may be applied to a wireless access technology currently disclosed or commercialized, and may be applied to a wireless access technology currently being developed or to be developed in the future.

한편, 본 명세서에서의 단말은 무선 통신 시스템에서 기지국과 통신을 수행하는 무선 통신 모듈을 포함하는 장치를 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA, LTE, HSPA 및 IMT-2020(5G 또는 New Radio) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선 기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 단말은 사용 형태에 따라 스마트 폰과 같은 사용자 휴대 기기가 될 수도 있고, V2X 통신 시스템에서는 차량, 차량 내의 무선 통신 모듈을 포함하는 장치 등을 의미할 수도 있다. 또한, 기계 형태 통신(Machine Type Communication) 시스템의 경우에 기계 형태 통신이 수행되도록 통신 모듈을 탑재한 MTC 단말, M2M 단말 등을 의미할 수도 있다. Meanwhile, a terminal in the present specification is a generic concept that refers to a device including a wireless communication module that performs communication with a base station in a wireless communication system, and is a UE in WCDMA, LTE, HSPA, and IMT-2020 (5G or New Radio). In addition to (User Equipment), it should be interpreted as a concept that includes all of MS (Mobile Station), UT (User Terminal), SS (Subscriber Station), and wireless device in GSM. In addition, the terminal may be a user's portable device such as a smart phone according to the usage type, and in the V2X communication system, it may mean a vehicle, a device including a wireless communication module in the vehicle, and the like. In addition, in the case of a machine type communication system, it may mean an MTC terminal or an M2M terminal equipped with a communication module so that machine type communication is performed.

본 명세서의 기지국 또는 셀은 네트워크 측면에서 단말과 통신하는 종단을 지칭하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), gNB(gNode-B), LPN(Low Power Node), 섹터(Sector), 싸이트(Site), 다양한 형태의 안테나, BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 포인트(예를 들어, 송신포인트, 수신포인트, 송수신포인트), 릴레이 노드(Relay Node), 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.The base station or cell of the present specification refers to the end of communication with the terminal in terms of the network, and Node-B (Node-B), eNB (evolved Node-B), gNB (gNode-B), LPN (Low Power Node), Sector, Site, various types of antennas, BTS (Base Transceiver System), Access Point, Point (e.g., Transmit Point, Receiving Point, Transmitting Point), Relay Node ), a mega cell, a macro cell, a micro cell, a pico cell, a femto cell, a remote radio head (RRH), a radio unit (RU), and a small cell.

앞서 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 1) 무선 영역과 관련하여 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, 스몰 셀(small cell)을 제공하는 장치 그 자체이거나, 2) 무선 영역 그 자체를 지시할 수 있다. 1)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호 작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 포인트, 송수신 포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시 예가 된다. 2)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.In the various cells listed above, since there is a base station controlling each cell, the base station can be interpreted in two meanings. 1) In relation to the radio area, the device itself may provide a mega cell, a macro cell, a micro cell, a pico cell, a femto cell, and a small cell, or 2) the radio area itself may be indicated. In 1), all devices that are controlled by the same entity that provide a predetermined wireless area are controlled by the same entity, or all devices that interact to form a wireless area in collaboration are instructed to the base station. A point, a transmission/reception point, a transmission point, a reception point, etc. may be an embodiment of a base station according to the configuration method of the wireless area. In 2), it is possible to instruct the base station to the radio region itself that receives or transmits a signal from the viewpoint of the user terminal or the viewpoint of a neighboring base station.

본 명세서에서 셀(Cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.In the present specification, a cell refers to a component carrier having coverage of a signal transmitted from a transmission/reception point or a coverage of a signal transmitted from a transmission/reception point, and the transmission/reception point itself. I can.

상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있으며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있다. 이때, 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 또한, 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.Uplink (Uplink, UL, or uplink) refers to a method of transmitting and receiving data to a base station by a UE, and downlink (Downlink, DL, or downlink) refers to a method of transmitting and receiving data to a UE by a base station. The downlink may refer to a communication or communication path from multiple transmission/reception points to the terminal, and the uplink may refer to a communication or communication path from the terminal to multiple transmission/reception points. In this case, in the downlink, the transmitter may be a part of the multiple transmission/reception points, and the receiver may be a part of the terminal. In addition, in the uplink, the transmitter may be a part of the terminal, and the receiver may be a part of the multiple transmission/reception points.

상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 등과 같은 제어 채널을 통하여 제어 정보를 송수신하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터 채널을 구성하여 데이터를 송수신한다.이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.Uplink and downlink transmit and receive control information through a control channel such as Physical Downlink Control CHannel (PDCCH), Physical Uplink Control CHannel (PUCCH), and the like, and The same data channel is configured to transmit and receive data. Hereinafter, a situation in which signals are transmitted and received through channels such as PUCCH, PUSCH, PDCCH, and PDSCH is expressed in the form of'transmitting and receiving PUCCH, PUSCH, PDCCH and PDSCH'. do.

설명을 명확하게 하기 위해, 이하에서는 본 기술 사상을 3GPP LTE/LTE-A/NR(New RAT) 통신 시스템을 위주로 기술하지만 본 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.In order to clarify the description, hereinafter, the present technical idea is mainly described with respect to a 3GPP LTE/LTE-A/NR (New RAT) communication system, but the present technical feature is not limited thereto.

3GPP에서는 4G(4th-Generation) 통신 기술에 대한 연구 이후에 ITU-R의 차세대 무선 접속 기술의 요구사항에 맞추기 위한 5G(5th-Generation)통신 기술에 대한 연구를 진행하고 있다. 구체적으로, 3GPP는 5G 통신 기술로 LTE-Advanced 기술을 ITU-R의 요구사항에 맞추어 향상 시킨 LTE-A pro와 4G 통신 기술과는 별개의 새로운 NR 통신 기술에 대한 연구를 진행하고 있다. LTE-A pro와 NR은 모두 5G 통신 기술로 제출될 것으로 보이나, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 NR을 중심으로 본 실시예들을 설명한다. After research on 4G (4th-Generation) communication technology, 3GPP is conducting research on 5G (5th-Generation) communication technology to meet the requirements of ITU-R's next-generation wireless access technology. Specifically, 3GPP is conducting research on LTE-A pro, which has improved LTE-Advanced technology as a 5G communication technology in accordance with the requirements of ITU-R, and a new NR communication technology separate from 4G communication technology. It is expected that both LTE-A pro and NR will be submitted as 5G communication technology, but in the following, for convenience of explanation, these embodiments will be described focusing on NR.

NR에서의 운영 시나리오는 기존 4G LTE의 시나리오에서 위성, 자동차, 그리고 새로운 버티컬 등에 대한 고려를 추가하여 다양한 동작 시나리오를 정의하였으며, 서비스 측면에서 eMBB(Enhanced Mobile Broadband) 시나리오, 높은 단말 밀도를 가지되 넓은 범위에 전개되어 낮은 데이터 레이트(data rate)와 비동기식 접속이 요구되는 mMTC(Massive Machine Communication) 시나리오, 높은 응답성과 신뢰성이 요구되고 고속 이동성을 지원할 수 있는 URLLC(Ultra Reliability and Low Latency) 시나리오를 지원한다.The operation scenario in NR defined various operation scenarios by adding considerations to satellites, automobiles, and new verticals from the existing 4G LTE scenario.In terms of service, eMBB (Enhanced Mobile Broadband) scenario, high terminal density, but wide It is deployed in the range and supports the mMTC (Massive Machine Communication) scenario that requires a low data rate and asynchronous connection, and the URLLC (Ultra Reliability and Low Latency) scenario that requires high responsiveness and reliability and supports high-speed mobility. .

이러한 시나리오를 만족하기 위해서 NR은 새로운 waveform 및 프레임 구조 기술, 낮은 지연속도(Low latency) 기술, 초고주파 대역(mmWave) 지원 기술, 순방향 호환성(Forward compatible) 제공 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 개시한다. 특히, NR 시스템에서는 순방향 호환성을 제공하기 위해서 유연성 측면에서 다양한 기술적 변화를 제시하고 있다. 주요 기술적 특징은 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.In order to satisfy this scenario, NR discloses a wireless communication system to which a new waveform and frame structure technology, a low latency technology, a mmWave support technology, and a forward compatible provision technology are applied. In particular, in the NR system, various technical changes are proposed in terms of flexibility to provide forward compatibility. Main technical features will be described below with reference to the drawings.

<NR 시스템 일반><NR system general>

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically showing a structure of an NR system to which this embodiment can be applied.

도 1을 참조하면, NR 시스템은 5GC(5G Core Network)와 NR-RAN파트로 구분되며, NG-RAN은 사용자 평면(SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB와 ng-eNB들로 구성된다.gNB 상호 또는 gNB와 ng-eNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다. gNB와 ng-eNB는 각각 NG 인터페이스를 통해 5GC로 연결된다. 5GC는 단말 접속 및 이동성 제어 기능 등의 제어 평면을 담당하는 AMF (Access and Mobility Management Function)와 사용자 데이터에 제어 기능을 담당하는 UPF (User Plane Function)를 포함하여 구성될 수 있다. NR에서는 6GHz 이하 주파수 대역(FR1, Frequency Range 1)과 6GHz 이상 주파수 대역(FR2, Frequency Range 2)에 대한 지원을 모두 포함한다.1, the NR system is divided into 5GC (5G Core Network) and NR-RAN parts, and NG-RAN controls user plane (SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY) and UE (User Equipment). It is composed of gNB and ng-eNB that provide plane (RRC) protocol termination. The gNB or gNB and ng-eNB are interconnected through an Xn interface. The gNB and ng-eNB are each connected to 5GC through the NG interface. The 5GC may include an Access and Mobility Management Function (AMF) in charge of a control plane such as a terminal access and mobility control function, and a User Plane Function (UPF) in charge of a control function for user data. NR includes support for both frequency bands below 6GHz (FR1, Frequency Range 1) and frequencies above 6GHz (FR2, Frequency Range 2).

gNB는 단말로 NR 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미하고, ng-eNB는 단말로 E-UTRA 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미한다. 본 명세서에서 기재하는 기지국은 gNB및 ng-eNB를 포괄하는 의미로 이해되어야 하며, 필요에 따라 gNB 또는 ng-eNB를 구분하여 지칭하는 의미로 사용될 수도 있다. gNB means a base station that provides NR user plane and control plane protocol termination to a terminal, and ng-eNB means a base station that provides E-UTRA user plane and control plane protocol termination to a terminal. The base station described in the present specification should be understood in a sense encompassing gNB and ng-eNB, and may be used as a means to distinguish between gNB or ng-eNB as necessary.

<NR 웨이브 폼,뉴머롤러지 및 프레임 구조><NR wave form, numer roller and frame structure>

NR에서는 하향링크 전송을 위해서 Cyclic prefix를 사용하는 CP-OFDM 웨이브 폼을 사용하고, 상향링크 전송을 위해서 CP-OFDM 또는 DFT-s-OFDM을 사용한다. OFDM 기술은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 결합이 용이하며, 높은 주파수 효율과 함께 저 복잡도의 수신기를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. In NR, a CP-OFDM waveform using a cyclic prefix is used for downlink transmission, and CP-OFDM or DFT-s-OFDM is used for uplink transmission. OFDM technology is easy to combine with MIMO (Multiple Input Multiple Output), and has the advantage of being able to use a low complexity receiver with high frequency efficiency.

한편, NR에서는 전술한 3가지 시나리오 별로 데이터 속도, 지연속도, 커버리지 등에 대한 요구가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 시나리오 별 요구사항을 효율적으로 만족시킬 필요가 있다. 이를 위해서, 서로 다른 복수의 뉴머롤러지(numerology) 기반의 무선 자원을 효율적으로 멀티플렉싱(multiplexing)하기 위한 기술이 제안되었다. On the other hand, in NR, since the requirements for data rate, delay rate, and coverage are different for each of the three scenarios described above, it is necessary to efficiently satisfy the requirements for each scenario through a frequency band constituting an arbitrary NR system. . To this end, a technique for efficiently multiplexing a plurality of different numerology-based radio resources has been proposed.

구체적으로, NR 전송 뉴머롤러지는서브캐리어 간격(sub-carrier spacing)과 CP(Cyclic prefix)에 기초하여 결정되며, 아래 표 1과 같이 15khz를 기준으로

Figure 112019128994029-pat00001
값이 2의 지수 값으로 사용되어 지수적으로 변경된다.Specifically, the NR transmission neuron is determined based on sub-carrier spacing and CP (Cyclic prefix), and is based on 15khz as shown in Table 1 below.
Figure 112019128994029-pat00001
The value is used as an exponential value of 2 and changes exponentially.

Figure 112019128994029-pat00002
Figure 112019128994029-pat00002
서브캐리어 간격Subcarrier spacing Cyclic prefixCyclic prefix Supported for dataSupported for data Supported for synchSupported for synch 00 1515 NormalNormal YesYes YesYes 1One 3030 NormalNormal YesYes YesYes 22 6060 Normal, ExtendedNormal, Extended YesYes NoNo 33 120120 NormalNormal YesYes YesYes 44 240240 NormalNormal NoNo YesYes

위 표 1과 같이 NR의 뉴머롤러지는서브캐리어 간격에 따라 5가지로 구분될 수 있다. 이는 4G 통신 기술 중 하나인 LTE의 서브캐리어 간격이 15khz로 고정되는 것과는 차이가 있다. 구체적으로, NR에서 데이터 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 60, 120khz이고, 동기 신호 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 12, 240khz이다. 또한, 확장 CP는 60khz 서브캐리어 간격에만 적용된다. 한편, NR에서의 프레임 구조(frame structure)는 1ms의 동일한 길이를 가지는 10의 서브프레임(subframe)으로 구성되는 10ms의 길이를 가지는 프레임(frame)이 정의된다. 하나의 프레임은 5ms의 하프 프레임으로 나뉠 수 있으며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임을 포함한다. 15khz 서브캐리어 간격의 경우에 하나의 서브프레임은 1개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 각 슬롯은 14개의 OFDM 심볼(symbol)로 구성된다. 도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. As shown in Table 1 above, the NR numer rollers can be classified into 5 types according to the subcarrier interval. This is different from the fixed subcarrier spacing of 15khz of LTE, one of the 4G communication technologies. Specifically, subcarrier intervals used for data transmission in NR are 15, 30, 60, and 120khz, and subcarrier intervals used for synchronization signal transmission are 15, 30, 12, and 240khz. In addition, the extended CP is applied only to the 60khz subcarrier interval. Meanwhile, a frame structure in NR is defined as a frame having a length of 10 ms consisting of 10 subframes having the same length of 1 ms. One frame can be divided into 5 ms half frames, and each half frame includes 5 subframes. In the case of the 15khz subcarrier interval, one subframe consists of 1 slot, and each slot consists of 14 OFDM symbols. 2 is a diagram for explaining a frame structure in an NR system to which this embodiment can be applied.

도 2를 참조하면, 슬롯은 노멀 CP의 경우에 고정적으로 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 슬롯의 길이는 서브캐리어 간격에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 15khz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 1ms 길이로 서브프레임과 동일한 길이로 구성된다. 이와 달리, 30khz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 0.5ms의 길이로 하나의 서브프레임에 두 개의 슬롯이 포함될 수 있다. 즉, 서브프레임과 프레임은 고정된 시간 길이를 가지고 정의되며, 슬롯은 심볼의 개수로 정의되어 서브캐리어 간격에 따라 시간 길이가 달라질 수 있다. Referring to FIG. 2, in the case of a normal CP, a slot is fixedly composed of 14 OFDM symbols, but the length of the slot may vary according to the subcarrier interval. For example, in the case of a newer roller having a 15khz subcarrier interval, a slot is 1ms long and has the same length as the subframe. In contrast, in the case of a newer roller with a 30khz subcarrier spacing, a slot consists of 14 OFDM symbols, but two slots may be included in one subframe with a length of 0.5ms. That is, the subframe and the frame are defined with a fixed time length, and the slot is defined by the number of symbols, and the time length may vary according to the subcarrier interval.

한편, NR은 스케줄링의 기본 단위를 슬롯으로 정의하고, 무선 구간의 전송 지연을 감소시키기 위해서 미니 슬롯(또는 서브 슬롯 또는 non-slot based schedule)도 도입하였다. 넓은 서브캐리어 간격을 사용하면 하나의 슬롯의 길이가 반비례하여 짧아지기 때문에 무선 구간에서의 전송 지연을 줄일 수 있다. 미니 슬롯(또는 서브 슬롯)은 URLLC 시나리오에 대한 효율적인 지원을 위한 것으로 2, 4, 7개 심볼 단위로 스케줄링이 가능하다. Meanwhile, NR defines a basic unit of scheduling as a slot, and introduces a mini-slot (or sub-slot or non-slot based schedule) in order to reduce the transmission delay of the radio section. If a wide subcarrier spacing is used, the length of one slot is shortened in inverse proportion, so that transmission delay in the radio section can be reduced. The mini-slot (or sub-slot) is for efficient support for the URLLC scenario, and scheduling is possible in units of 2, 4, or 7 symbols.

또한, NR은 LTE와 달리 상향링크 및 하향링크 자원 할당을 하나의 슬롯 내에서 심볼 레벨로 정의하였다. HARQ 지연을 줄이기 위해 전송 슬롯 내에서 바로 HARQ ACK/NACK을 송신할 수 있는 슬롯 구조가 정의되었으며, 이러한 슬롯 구조를 자기 포함(self-contained) 구조로 명명하여 설명한다. In addition, unlike LTE, NR defines uplink and downlink resource allocation as a symbol level within one slot. In order to reduce HARQ delay, a slot structure capable of transmitting HARQ ACK/NACK directly within a transmission slot has been defined, and this slot structure is named and described as a self-contained structure.

NR에서는 총 256개의 슬롯 포맷을 지원할 수 있도록 설계되었으며, 이중 62개의 슬롯 포맷이 Rel-15에서 사용된다. 또한, 다양한 슬롯의 조합을 통해서 FDD 또는 TDD 프레임을 구성하는 공통 프레임 구조를 지원한다. 예를 들어, 슬롯의 심볼이 모두 하향링크로 설정되는 슬롯 구조와 심볼이 모두 상향링크로 설정되는 슬롯 구조 및 하향링크 심볼과 상향링크 심볼이 결합된 슬롯 구조를 지원한다. 또한, NR은 데이터 전송이 하나 이상의 슬롯에 분산되어 스케줄링됨을 지원한다. 따라서, 기지국은 슬롯 포맷 지시자(SFI, Slot Format Indicator)를 이용하여 단말에 슬롯이 하향링크 슬롯인지, 상향링크 슬롯인지 또는 플렉시블 슬롯인지를 알려줄 수 있다. 기지국은 단말 특정하게 RRC 시그널링을 통해서 구성된 테이블의 인덱스를 SFI를 이용하여 지시함으로써 슬롯 포맷을 지시할 수 있으며, DCI(Downlink Control Information)를 통해서 동적으로 지시하거나 RRC를 통해서 정적 또는 준정적으로 지시할 수도 있다. NR is designed to support a total of 256 slot formats, of which 62 slot formats are used in Rel-15. In addition, a common frame structure constituting an FDD or TDD frame is supported through a combination of various slots. For example, a slot structure in which all symbols of a slot are set to downlink, a slot structure in which all symbols are set to uplink, and a slot structure in which a downlink symbol and an uplink symbol are combined are supported. In addition, NR supports that data transmission is distributed and scheduled in one or more slots. Accordingly, the base station may inform the UE of whether the slot is a downlink slot, an uplink slot, or a flexible slot using a slot format indicator (SFI). The base station can indicate the slot format by indicating the index of the table configured through RRC signaling specifically through the UE, using SFI, and dynamically indicate through Downlink Control Information (DCI) or statically or semi-statically through RRC. May be.

<NR 물리 자원 ><NR physical resource>

NR에서의 물리 자원(physical resource)과 관련하여, 안테나 포트(antenna port), 자원 그리드(resource grid), 자원 요소(resource element), 자원 블록(resource block), 대역폭 파트(bandwidth part) 등이 고려될 수 있다.Regarding the physical resource in NR, the antenna port, resource grid, resource element, resource block, bandwidth part, etc. are considered. Can be.

안테나 포트는 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널이 동일한 안테나 포트 상의 다른 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있도록 정의된다. 하나의 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있는 경우, 2 개의 안테나 포트는 QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location) 관계에 있다고 할 수 있다. 여기에서, 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 주파수 시프트(Frequency shift), 평균 수신 파워(Average received power), 수신 타이밍(Received Timing) 중 하나 이상을 포함한다.The antenna port is defined so that a channel carrying a symbol on an antenna port can be inferred from a channel carrying another symbol on the same antenna port. When the large-scale property of a channel carrying a symbol on one antenna port can be inferred from a channel carrying a symbol on another antenna port, the two antenna ports are QC/QCL (quasi co-located or quasi co-location) relationship. Here, the wide-range characteristic includes one or more of delay spread, Doppler spread, frequency shift, average received power, and received timing.

도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a resource grid supported by a radio access technology to which the present embodiment can be applied.

도 3을 참조하면, 자원 그리드(Resource Grid)는 NR이 동일 캐리어에서 복수의 뉴머롤러지를 지원하기 때문에 각 뉴머롤러지에 따라 자원 그리드가 존재할 수 있다. 또한, 자원 그리드는 안테나 포트, 서브캐리어 간격, 전송 방향에 따라 존재할 수 있다. Referring to FIG. 3, since the NR supports a plurality of neurons in the same carrier, a resource grid may exist according to each neuron in the resource grid. In addition, the resource grid may exist according to an antenna port, a subcarrier interval, and a transmission direction.

자원 블록(resource block)은 12개의 서브캐리어로 구성되며, 주파수 도메인 상에서만 정의된다. 또한, 자원 요소(resource element)는 1개의 OFDM 심볼과 1개의 서브캐리어로 구성된다. 따라서, 도 3에서와 같이 하나의 자원 블록은 서브캐리어 간격에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 또한, NR에서는 자원 블록 그리드를 위한 공통 참조점 역할을 수행하는 "Point A"와 공통 자원 블록, 가상 자원 블록 등을 정의한다. A resource block consists of 12 subcarriers, and is defined only in the frequency domain. In addition, a resource element consists of one OFDM symbol and one subcarrier. Accordingly, as shown in FIG. 3, the size of one resource block may vary according to the subcarrier interval. In addition, NR defines “Point A” that serves as a common reference point for the resource block grid, a common resource block, and a virtual resource block.

도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a bandwidth part supported by a wireless access technology to which the present embodiment can be applied.

NR에서는 캐리어 대역폭이 20Mhz로 고정된 LTE와 달리 서브캐리어 간격 별로 최대 캐리어 대역폭이 50Mhz에서 400Mhz로 설정된다. 따라서, 모든 단말이 이러한 캐리어 대역폭을 모두 사용하는 것을 가정하지 않는다. 이에 따라서 NR에서는 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어 대역폭 내에서 대역폭 파트를 지정하여 단말이 사용할 수 있다. 또한, 대역폭 파트는 하나의 뉴머롤러지와 연계되며 연속적인 공통 자원 블록의 서브 셋으로 구성되고, 시간에 따라 동적으로 활성화 될 수 있다. 단말에는 상향링크 및 하향링크 각각 최대 4개의 대역폭 파트가 구성되고, 주어진 시간에 활성화된 대역폭 파트를 이용하여 데이터가 송수신된다. In NR, unlike LTE where the carrier bandwidth is fixed at 20Mhz, the maximum carrier bandwidth is set from 50Mhz to 400Mhz for each subcarrier interval. Therefore, it is not assumed that all terminals use all of these carrier bandwidths. Accordingly, in the NR, as shown in FIG. 4, the terminal can use the bandwidth part by designating the bandwidth part within the carrier bandwidth. In addition, the bandwidth part is associated with one neurology and is composed of a subset of consecutive common resource blocks, and can be dynamically activated over time. The UE is configured with up to four bandwidth parts, respectively, in uplink and downlink, and data is transmitted and received using the active bandwidth part at a given time.

페어드 스펙트럼(paired spectrum)의 경우 상향링크 및 하향링크 대역폭 파트가 독립적으로 설정되며, 언페어드 스펙트럼(unpaired spectrum)의 경우 하향링크와 상향링크 동작 간에 불필요한 주파수 리튜닝(re-tunning)을 방지하기 위해서 하향링크와 상향링크의 대역폭 파트가 중심 주파수를 공유할 수 있도록 쌍을 이루어 설정된다.In the case of a paired spectrum, uplink and downlink bandwidth parts are independently set, and in the case of an unpaired spectrum, unnecessary frequency re-tuning between downlink and uplink operations is prevented. For this purpose, the downlink and uplink bandwidth parts are set in pairs to share a center frequency.

<NR 초기 접속><NR initial connection>

NR에서 단말은 기지국에 접속하여 통신을 수행하기 위해서 셀 검색 및 랜덤 액세스 절차를 수행한다. In NR, the terminal accesses the base station and performs cell search and random access procedures to perform communication.

셀 검색은 기지국이 전송하는 동기 신호 블록(SSB, Synchronization Signal Block)를 이용하여 단말이 해당 기지국의 셀에 동기를 맞추고, 물리계층 셀 ID를 획득하며, 시스템 정보를 획득하는 절차이다. Cell search is a procedure in which a terminal synchronizes with a cell of a corresponding base station, obtains a physical layer cell ID, and obtains system information by using a synchronization signal block (SSB) transmitted by a base station.

도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a synchronization signal block in a wireless access technology to which the present embodiment can be applied.

도 5를 참조하면, SSB는 각각 1개 심볼 및 127개 서브 캐리어를 점유하는 PSS(primarysynchronization signal) 및 SSS(secondary synchronization signal) 및 3개의 OFDM 심볼 및 240 개의 서브캐리어에 걸쳐있는 PBCH로 구성된다. Referring to FIG. 5, an SSB consists of a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS) occupying 1 symbol and 127 subcarriers, respectively, and a PBCH spanning 3 OFDM symbols and 240 subcarriers.

단말은 시간 및 주파수 도메인에서 SSB를 모니터링하여 SSB를 수신한다. The terminal receives the SSB by monitoring the SSB in the time and frequency domain.

SSB는 5ms 동안 최대 64번 전송될 수 있다. 다수의 SSB는 5ms 시간 내에서 서로 다른 전송 빔으로 전송되며, 단말은 전송에 사용되는 특정 하나의 빔을 기준으로 볼 때에는 20ms의 주기마다 SSB가 전송된다고 가정하고 검출을 수행한다. 5ms 시간 내에서 SSB 전송에 사용할 수 있는 빔의 개수는 주파수 대역이 높을수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 3GHz 이하에서는 최대 4개의 SSB 빔 전송이 가능하며, 3~6GHz까지의 주파수 대역에서는 최대 8개, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 최대 64개의 서로 다른 빔을 사용하여 SSB를 전송할 수 있다. SSB can be transmitted up to 64 times in 5ms. A plurality of SSBs are transmitted in different transmission beams within 5 ms time, and the UE performs detection on the assumption that SSBs are transmitted every 20 ms period based on one specific beam used for transmission. The number of beams that can be used for SSB transmission within 5 ms time may increase as the frequency band increases. For example, under 3GHz, up to 4 SSB beams can be transmitted, in a frequency band of 3 to 6GHz, up to 8, and in a frequency band of 6GHz or higher, SSBs can be transmitted using up to 64 different beams.

SSB는 하나의 슬롯에 두 개가 포함되며, 서브캐리어 간격에 따라 아래와 같이 슬롯 내에서의 시작 심볼과 반복 횟수가 결정된다.Two SSBs are included in one slot, and the start symbol and the number of repetitions in the slot are determined according to the subcarrier interval as follows.

한편, SSB는 종래 LTE의 SS와 달리 캐리어 대역폭의 센터 주파수에서 전송되지 않는다. 즉, SSB는 시스템 대역의 중심이 아닌 곳에서도 전송될 수 있고, 광대역 운영을 지원하는 경우 주파수 도메인 상에서 복수의 SSB가 전송될 수 있다. 이에 따라서, 단말은 SSB를 모니터링 하는 후보 주파수 위치인 동기 래스터(synchronization raster)를 이용하여 SSB를 모니터링 한다. 초기 접속을 위한 채널의 중심 주파수 위치 정보인 캐리어래스터(carrier raster)와 동기 래스터는 NR에서 새롭게 정의되었으며, 동기 래스터는 캐리어래스터에 비해서, 주파수 간격이 넓게 설정되어 있어서, 단말의 빠른 SSB 검색을 지원할 수 있다. Meanwhile, the SSB is not transmitted at the center frequency of the carrier bandwidth, unlike the conventional LTE SS. That is, the SSB may be transmitted even in a place other than the center of the system band, and a plurality of SSBs may be transmitted in the frequency domain when broadband operation is supported. Accordingly, the UE monitors the SSB by using a synchronization raster, which is a candidate frequency location for monitoring the SSB. The carrier raster and synchronization raster, which are information on the center frequency of the channel for initial access, have been newly defined in NR, and the synchronization raster has a wider frequency interval than the carrier raster to support fast SSB search of the terminal. I can.

단말은 SSB의 PBCH를 통해서 MIB를 획득할 수 있다. MIB(Master Information Block)는 단말이 네트워크가 브로드캐스팅 하는 나머지 시스템 정보(RMSI, Remaining Minimum System Information)를 수신하기 위한 최소 정보를 포함한다. 또한, PBCH는 시간 도메인 상에서의 첫 번째 DM-RS 심볼의 위치에 대한 정보, SIB1을 단말이 모니터링하기 위한 정보(예를 들어, SIB1 뉴머롤러지 정보, SIB1 CORESET에 관련된 정보, 검색 공간 정보, PDCCH 관련 파라미터 정보 등), 공통 자원 블록과 SSB 사이의 오프셋 정보(캐리어 내에서의 절대 SSB의 위치는 SIB1을 통해서 전송) 등을 포함할 수 있다. 여기서, SIB1 뉴머롤러지 정보는 단말이 셀 검색 절차를 완료한 이후에 기지국에 접속하기 위한 랜덤 액세스 절차의 메시지 2와 메시지 4에서도 동일하게 적용된다. The UE can acquire the MIB through the PBCH of the SSB. The MIB (Master Information Block) includes minimum information for the terminal to receive remaining system information (RMSI, Remaining Minimum System Information) broadcast by the network. In addition, PBCH is information about the location of the first DM-RS symbol in the time domain, information for the UE to monitor SIB1 (e.g., SIB1 neurology information, information related to SIB1 CORESET, search space information, PDCCH Related parameter information, etc.), offset information between the common resource block and the SSB (the position of the absolute SSB in the carrier is transmitted through SIB1), and the like. Here, the SIB1 neurology information is equally applied to messages 2 and 4 of the random access procedure for accessing the base station after the terminal completes the cell search procedure.

전술한 RMSI는 SIB1(System Information Block 1)을 의미하며, SIB1은 셀에서 주기적으로(ex, 160ms) 브로드캐스팅 된다. SIB1은 단말이 초기 랜덤 액세스 절차를 수행하는데 필요한 정보를 포함하며, PDSCH를 통해서 주기적으로 전송된다. 단말이 SIB1을 수신하기 위해서는 PBCH를 통해서 SIB1 전송에 사용되는 뉴머롤러지 정보, SIB1의 스케줄링에 사용되는 CORESET(Control Resource Set) 정보를 수신해야 한다. 단말은 CORESET 내에서 SI-RNTI를 이용하여 SIB1에 대한 스케줄링 정보를 확인하고, 스케줄링 정보에 따라 SIB1을 PDSCH 상에서 획득한다. SIB1을 제외한 나머지 SIB들은 주기적으로 전송될 수도 있고, 단말의 요구에 따라 전송될 수도 있다. The aforementioned RMSI means SIB1 (System Information Block 1), and SIB1 is broadcast periodically (ex, 160 ms) in a cell. SIB1 includes information necessary for the UE to perform an initial random access procedure, and is periodically transmitted through the PDSCH. In order for the UE to receive SIB1, it is necessary to receive newer roller information used for SIB1 transmission and CORESET (Control Resource Set) information used for SIB1 scheduling through the PBCH. The UE checks scheduling information for SIB1 using SI-RNTI in CORESET, and acquires SIB1 on the PDSCH according to the scheduling information. SIBs other than SIB1 may be periodically transmitted or may be transmitted according to the request of the terminal.

도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining a random access procedure in a radio access technology to which the present embodiment can be applied.

도 6을 참조하면, 셀 검색이 완료되면 단말은 기지국으로 랜덤 액세스를 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블은 PRACH를 통해서 전송된다. 구체적으로, 랜덤 액세스 프리앰블은 주기적으로 반복되는 특정 슬롯에서 연속된 무선 자원으로 구성되는 PRACH를 통해서 기지국으로 전송된다. 일반적으로, 단말이 셀에 초기 접속하는 경우에 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 수행되며, 빔 실패 복구(BFR, Beam Failure Recovery)를 위해서 랜덤 액세스를 수행하는 경우에는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 수행된다. Referring to FIG. 6, when the cell search is completed, the UE transmits a random access preamble for random access to the base station. The random access preamble is transmitted through the PRACH. Specifically, the random access preamble is transmitted to the base station through a PRACH consisting of consecutive radio resources in a specific slot that is periodically repeated. In general, when a terminal initially accesses a cell, a contention-based random access procedure is performed, and when a random access is performed for beam failure recovery (BFR), a contention-free random access procedure is performed.

단말은 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블식별자(ID), UL Grant (상향링크 무선자원), 임시 C-RNTI(Temporary Cell - Radio Network Temporary Identifier) 그리고 TAC(Time Alignment Command) 이 포함될 수 있다. 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 포함된 UL Grant, 임시 C-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위하여 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 기지국이 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한식별자일 수 있다. TAC는 단말이 상향 링크 동기를 조정하기 위한 정보로서 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 PDCCH상의 랜덤 액세스 식별자, 즉 RA-RNTI(Random Access - Radio Network Temporary Identifier)에 의해지시될 수 있다.The terminal receives a random access response to the transmitted random access preamble. The random access response may include a random access preamble identifier (ID), a UL Grant (uplink radio resource), a temporary C-RNTI (Temporary Cell-Radio Network Temporary Identifier), and a TAC (Time Alignment Command). Since one random access response may include random access response information for one or more terminals, the random access preamble identifier may be included to inform which terminal the included UL Grant, temporary C-RNTI, and TAC are valid. The random access preamble identifier may be an identifier for the random access preamble received by the base station. TAC may be included as information for the UE to adjust uplink synchronization. The random access response may be indicated by a random access identifier on the PDCCH, that is, a Random Access-Radio Network Temporary Identifier (RA-RNTI).

유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보를 처리하고, 기지국으로스케줄링된 전송을 수행한다. 예를 들어, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 C-RNTI를 저장한다. 또한, UL Grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 이 경우 단말을 식별할 수 있는 정보가 포함되어야 한다.Upon receiving a valid random access response, the terminal processes information included in the random access response and performs scheduled transmission to the base station. For example, the UE applies TAC and stores a temporary C-RNTI. Also, by using UL Grant, data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station. In this case, information for identifying the terminal should be included.

마지막으로 단말은 경쟁 해소를 위한 하향링크 메시지를 수신한다.Finally, the terminal receives a downlink message for resolving contention.

<NR CORESET><NR CORESET>

NR에서의 하향링크 제어채널은 1~3 심볼의 길이를 가지는 CORESET(Control Resource Set)에서 전송되며, 상/하향 스케줄링 정보와 SFI(Slot format Index), TPC(Transmit Power Control) 정보 등을 전송한다. The downlink control channel in NR is transmitted in CORESET (Control Resource Set) having a length of 1 to 3 symbols, and transmits uplink/downlink scheduling information, SFI (Slot Format Index), and TPC (Transmit Power Control) information. .

이와 같이 NR에서는 시스템의 유연성을 확보하기 위해서, CORESET 개념을 도입하였다. CORESET(Control Resource Set)은 하향링크 제어 신호를 위한 시간-주파수 자원을 의미한다. 단말은 CORESET 시간-주파수 자원에서 하나 이상의 검색 공간을 사용하여 제어 채널 후보를 디코딩할 수 있다. CORESET 별 QCL(Quasi CoLocation) 가정을 설정하였으며, 이는 종래 QCL에 의해서 가정되는 특성인 지연 스프레드, 도플러 스프레드, 도플러 쉬프트, 평균 지연 외에 아날로그 빔 방향에 대한 특성을 알리기 위한 목적으로 사용된다. In this way, NR introduced the concept of CORESET to secure system flexibility. CORESET (Control Resource Set) means a time-frequency resource for a downlink control signal. The terminal may decode the control channel candidate using one or more search spaces in the CORESET time-frequency resource. A QCL (Quasi CoLocation) assumption for each CORESET is set, and this is used to inform the characteristics of the analog beam direction in addition to the delay spread, Doppler spread, Doppler shift, and average delay, which are characteristics assumed by conventional QCL.

도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining CORESET.

도 7을 참조하면, CORESET은 하나의 슬롯 내에서 캐리어 대역폭 내에서 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 시간 도메인 상에서 CORESET은 최대 3개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한, CORESET은 주파수 도메인 상에서 캐리어 대역폭까지 6개의 자원 블록의 배수로 정의된다. Referring to FIG. 7, CORESET may exist in various forms within a carrier bandwidth within one slot, and CORESET may consist of up to 3 OFDM symbols in the time domain. In addition, CORESET is defined as a multiple of 6 resource blocks up to the carrier bandwidth in the frequency domain.

첫 번째 CORESET은 네트워크로부터 추가 구성 정보 및 시스템 정보를 수신할 수 있도록 초기 대역폭 파트 구성의 일부로 MIB를 통해서 지시된다. 기지국과의 연결 설정 후에 단말은 RRC 시그널링을 통해서 하나 이상의 CORESET 정보를 수신하여 구성할 수 있다.The first CORESET is indicated through the MIB as part of the initial bandwidth part configuration so that additional configuration information and system information can be received from the network. After establishing the connection with the base station, the terminal may receive and configure one or more CORESET information through RRC signaling.

본 명세서에서 NR(New Radio)과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블럭, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호, 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.In this specification, frequencies, frames, subframes, resources, resource blocks, regions, bands, subbands, control channels, data channels, synchronization signals, various reference signals, various signals, and various messages related to NR (New Radio) Can be interpreted as a meaning used in the past or present, or in various meanings used in the future.

<NR MIMO 및 Beam 운영><NR MIMO and Beam operation>

NR에서는 아날로그 빔 포밍 진화 기술인 빔 운영(beam management) 관련 기술을 추가하였고 통상적인 디지털 빔 포밍 기술인 MIMO 코드북/피드백 기술을 발전시켰다. In NR, a technology related to beam management, which is an analog beamforming evolution technology, has been added, and the MIMO codebook/feedback technology, which is a conventional digital beamforming technology, has been developed.

아날로그 빔 포밍의 경우, 기지국/단말 빔 스위핑 전송과 빔 반복 전송 등을 통해 기지국과 단말 간에 최적의 빔 페어를 형성하는 빔 운영 관련 기술, 사용하는 서빙 빔의 품질 저하를 빠르게 극복하고 신규 빔 페어를 형성하기 위한 빔 실패 복구(Beam Failue Recovery) 기법 등으로 크게 구분할 수 있다. In the case of analog beamforming, a technology related to beam operation that forms an optimal beam pair between the base station and the terminal through beam sweeping transmission of the base station/terminal and beam repetition transmission, etc. It can be broadly classified into a beam failure recovery technique to form.

초기 빔 형성(initial beam establishment)Initial beam establishment

초기 기지국과 단말 간 최적의 빔 페어(best beam pair)를 형성하는 절차, 즉 초기 빔 형성(initial beam establishment)은 초기 접속 절차에서 진행된다. 초기 셀 검색 동안에 단말은 기지국으로부터 전송된 다른 하향링크 빔들로 각각 구성된 복수의 SSB들 중 일부를 시간 순서에 따라 획득할 수 있다.The procedure of forming an optimal beam pair between the initial base station and the terminal, that is, initial beam establishment, is performed in the initial access procedure. During the initial cell search, the UE may acquire some of the plurality of SSBs each composed of different downlink beams transmitted from the base station in time order.

단말은 획득한 SSB들을 기초로 최적의 빔을 선택하고, 이 최적의 빔과 연관(association)된 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 기지국으로 전송한다. 구체적으로, 다른 SSB 시간 인덱스들(SSB time indices)은 다른 랜덤 액세스 채널 시간/주파수 오케이션들(RACH time/frequency occasions) 및/또는 다른 프리앰블 시퀀스와 연관되어 있다.The terminal selects an optimal beam based on the acquired SSBs, and transmits a random access preamble associated with the optimal beam to the base station. Specifically, different SSB time indices are associated with different random access channel time/frequency occasions and/or different preamble sequences.

하나의 SSB가 둘 이상의 랜덤 액세스 시간/주파수 오케이션들과 연관된 경우의 우선 순위는, 우선순위로 주파수가 가장 우선되고 하나의 슬롯 내에서 시간이 다음으로 우선되고, 두개 슬롯들 사이에서는 시간이 우선된다.In the case where one SSB is associated with two or more random access time/frequency occasions, the frequency is the highest priority, the time is the next in one slot, and the time is the priority between the two slots. do.

따라서, 기지국은 최적의 빔과 연관된 랜덤 액세스 프리앰블을 통해 최적의 빔을 식별할 수 있다. 이 결과 기지국과 단말은 초기 최적의 빔 페어를 형성한다. Accordingly, the base station can identify the optimal beam through the random access preamble associated with the optimal beam. As a result, the base station and the terminal initially form an optimal beam pair.

빔 적응(beam adjustment)Beam adjustment

초기 빔 형성에서 상대적으로 넓은 빔들이 사용되었으므로, 초기 빔 형성 이후에 기지국과 단말이 상대적으로 좁은 빔으로 빔 적응을 수행한다. 또한, 단말의 이동이나 회전이 발생하는 경우에도 빔 적응을 수행한다.Since relatively wide beams were used in initial beam formation, the base station and the terminal perform beam adaptation with a relatively narrow beam after initial beam formation. In addition, beam adaptation is performed even when movement or rotation of the terminal occurs.

빔 적응은 하향링크 빔 적응과 상향링크 빔 적응으로 나눌 수 있다. Beam adaptation can be divided into downlink beam adaptation and uplink beam adaptation.

하향링크 빔 적응은 하향링크 송신측 빔 적응(downlink transmitter-side beam adjustment)과 하향링크 수신측 빔 적응(downlink receiver-side beam adjustment)으로 나눌 수 있다. The downlink beam adaptation can be divided into downlink transmitter-side beam adjustment and downlink receiver-side beam adjustment.

예를 들어, 하향링크 송신측 빔 적응을 예를 들어 설명한다. 기지국이 둘 이상의 하향링크 신호(예를 들어 CSI-RS 또는 SSB)를 전송하면 단말은 이들에 대한 측정을 수행하고 그 결과를 기지국에 보고한다. 기지국은 단말로부터의 보고 결과에 따라 최적의 빔을 결정하고, 기지국과 단말은 그 최적의 빔을 기초로 빔 페어를 형성한다. For example, the downlink transmission side beam adaptation will be described as an example. When the base station transmits two or more downlink signals (eg, CSI-RS or SSB), the terminal performs measurements on them and reports the result to the base station. The base station determines an optimal beam according to the report result from the terminal, and the base station and the terminal form a beam pair based on the optimal beam.

CSI-RS를 이용하여 기지국과 단말이 빔 페어를 형성하는 경우, 기지국은 서로 다른 빔들로 각각 구성된 2개 이상 최대 4개의 CSI-RS들을 순차적으로 단말에게 전송한다. 단말은 각 CSI-RS들의 측정, 예를 들어 L1-RSRP를 측정하고 그 결과를 기지국에 보고한다.When the base station and the terminal form a beam pair using the CSI-RS, the base station sequentially transmits two or more and up to four CSI-RSs each composed of different beams to the terminal. The UE measures each CSI-RS measurement, for example, L1-RSRP, and reports the result to the base station.

그 보고 결과는 최대 4개의 CSI-RS의 지시 정보, 가장 강한 빔의 측정된 L1-RSRP(measured L1-RSRP for the strong beam), 나머지 빔들의 L1-RSRP와 가장 강한 빔의 L1-RSRP의 차이값을 포함할 수 있다. The report result is the indication information of up to four CSI-RSs, the measured L1-RSRP for the strong beam, the difference between the L1-RSRP of the remaining beams and the L1-RSRP of the strongest beam. May contain values.

빔 지시 및 TCIBeam Directive and TCI

NR은 빔 지시(beam indication) 기능을 지원한다. 예를 들어, 기지국은 PDSCH와 PDCCH에서 사용되는 빔들을 구성정보(configuration information)와 TCI(Transmission Configuration Indicator)를 이용하여 단말에게 알려준다. NR supports a beam indication function. For example, the base station informs the UE of beams used in the PDSCH and PDCCH using configuration information and a Transmission Configuration Indicator (TCI).

예를 들어, 단말은 최대 64개의 후보 TCI 상태들(up to 64 candidate TCI state)로 구성될 수 있다. PDCCH 빔 지시를 위해, M개의 구성된 후보 TCI 상태들의 서브셋이 상위계층 시그널링, 예를 들어 RRC 시그널링에 의해 배당되고, MAC 시그널링에 의해 기지국은 동적으로 특정 TCI 상태를 알려준다.For example, the UE may be configured with up to 64 candidate TCI states. For PDCCH beam indication, a subset of M configured candidate TCI states is allocated by higher layer signaling, for example, RRC signaling, and the base station dynamically informs the specific TCI state by MAC signaling.

PDSCH 빔 지시를 위해, PDCCH에 포함된 PDCCH-PDSCH 타이밍 오프셋(scheduling 오프셋)이 N 심볼보다 큰 경우, 스케줄링 할당 DCI(예를 들어 3비트)은 PDSCH 전송을 위한 TCI 상태를 명시적으로 지시한다. PDCCH에 포함된 PDCCH-PDSCH 타이밍 오프셋(scheduling 오프셋)이 N 심볼과 같거나 작은 경우, 단말은 전술한 바와 같이 MAC 시그널링에 의해 지시된 PDCCH의 TCI 상태와 PDSCH 전송을 위한 TCI 상태가 동일한 것으로 가정한다.For PDSCH beam indication, when the PDCCH-PDSCH timing offset (scheduling offset) included in the PDCCH is greater than N symbols, the scheduling assignment DCI (eg, 3 bits) explicitly indicates the TCI state for PDSCH transmission. When the PDCCH-PDSCH timing offset (scheduling offset) included in the PDCCH is equal to or smaller than the N symbol, the UE assumes that the TCI state of the PDCCH indicated by MAC signaling and the TCI state for PDSCH transmission are the same as described above. .

빔 실패 복구(beam failure recovery)Beam failure recovery

단말은 PDCCH에 대한 에러 확률이 특정 설정치를 초과하는지 여부 또는, 특정 RS의 품질의 측정 결과에 기초하여 빔 실패를 감지할 수 있다.The UE may detect a beam failure based on whether the error probability for the PDCCH exceeds a specific set value or a measurement result of the quality of a specific RS.

빔 실패를 감지한 경우, 단말은 예를 들어 CSI-RS들 또는 SSB들의 측정, 예를 들어 L1-RSRP 측정에 따라 최적의 후보빔을 선택하고, 기지국에 빔 복구 요청(beam-recovery request)를 전송한다. When detecting a beam failure, the terminal selects an optimal candidate beam according to, for example, measurement of CSI-RSs or SSBs, for example, L1-RSRP measurement, and makes a beam-recovery request to the base station. send.

빔 복구 요청은 경합이 없는(contention-free) 랜덤 액세스 채널을 통해 수행된다. 먼저, 단말은 초기 빔 형성과 동일하게 최적 빔과 연관된 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 그리고 기지국은 이 요청에 대한 응답을 전송한다.The beam recovery request is performed through a contention-free random access channel. First, the UE transmits a random access preamble associated with an optimal beam in the same manner as initial beam formation. And the base station transmits a response to this request.

단말은 해당 응답을 모니터링하고, 해당 응답을 수신하게 되면 빔 복구가 완료된다.The terminal monitors the response, and upon receiving the response, beam recovery is completed.

5G 이동통신 시스템에서는 현재의 LTE 대비 1,000배 이상의 전송 속도가 요구되므로, 이러한 요구 조건을 충족시키기 위한 기술의 일환으로 밀리미터파 전송 시스템이 주목을 받고 있다. 밀리미터파 대역은 기존의 이동통신에서 사용하던 6 GHz 미만 대역과 구별되는 파장이 mm 단위인 30 ∼ 300 GHz 대역을 지칭한다. 밀리미터파는 높은 주파수로 인한 짧은 파장 때문에 신호의 감쇄 및 전달 거리 감소와 같은 단점이 존재하지만, 다수의 안테나를 작은 공간에 집적 시킬 수 있어 대규모 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에 적합하다. 이러한 특징을 바탕으로 고지향성 빔포밍(beamforming) 기술을 적용하여 밀리미터파 대역에서의 큰 경로 손실을 극복하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Since a 5G mobile communication system requires a transmission speed of 1,000 times or more compared to the current LTE, a millimeter wave transmission system is drawing attention as part of a technology to meet these requirements. The millimeter wave band refers to a 30 to 300 GHz band whose wavelength is in mm units that are distinguished from the less than 6 GHz band used in conventional mobile communication. Millimeter wave has shortcomings such as signal attenuation and transmission distance reduction due to its short wavelength due to high frequency, but it is suitable for large-scale MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) systems because it can integrate multiple antennas into a small space. Based on these characteristics, many studies are being conducted to overcome large path loss in the millimeter wave band by applying a high-directional beamforming technology.

이처럼 많은 안테나를 활용한 빔포밍을 위해서는 채널이 정확히 추정 되어야 한다. 밀리미터파 채널을 추정하기 위한 간단하고 효과적인 방법은 빔트레이닝 (beam trainging) 방식이다. 빔트레이닝 방식은 위상 천이기(phase shifter)만을 이용하여 아날로그 영역에서 빔 채널 추정이 가능하다. 이 방식은 송신기와 수신기가 순차적으로 지향성 아날로그 빔을 교체하면서 링크의 신호대잡음비를 최대화 하는 송수신 빔 짝 (beam pair)을 찾는 방식으로 IEEE 표준 802.11ad와 802.15.3c에서 사용되고 있다. 하지만, 이 방식은 모든 송수신 빔을 순차적으로 전송해야 하는 큰 오버헤드가 발생하는 단점을 갖는다. 또한, 기존의 연구들은 큰 오버헤드 및 시변 채널을 고려하지 않아 대규모 MIMO 시스템 및 고속으로 이동하는 환경에서는 적용하기 어려운 측면이 있다.For beamforming using many antennas, a channel must be accurately estimated. A simple and effective method for estimating the millimeter wave channel is the beam training method. In the beam training method, it is possible to estimate a beam channel in the analog domain using only a phase shifter. This method is used in IEEE standards 802.11ad and 802.15.3c as a method in which a transmitter and a receiver sequentially replace directional analog beams and find a transmission/reception beam pair that maximizes the signal-to-noise ratio of the link. However, this method has a disadvantage in that a large overhead is generated in order to sequentially transmit all transmit/receive beams. In addition, the existing studies do not take into account large overhead and time-varying channels, so they are difficult to apply in large-scale MIMO systems and environments that move at high speeds.

도 8은 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)가 타차량(12, 12-1, 12-2, 12-3)과 통신하여 밀리미터파 채널을 추정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.FIG. 8 is an exemplary diagram illustrating that the millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus 10 according to the present embodiment communicates with other vehicles 12, 12-1, 12-2, and 12-3 to estimate a millimeter wave channel. It is a drawing shown as.

도 8을 참조하면, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 타차량(12, 12-1, 12-2, 12-3)과 자차량(11) 사이에 V2X 통신으로 연결된 밀리미터파 채널에서 타차량(12, 12-1, 12-2, 12-3)으로부터 수신하고, 시변 신호 함수을 기초로 추출된 적어도 하나의 언노운(unknown) 파라미터에 대한 추정값을 EM 알고리즘을 통해 최대화된 기댓값을 산출할 수 있다. 그리고, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 산출된 기댓값을 시변 신호 함수에 적용하여 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정할 수 있다.8, the millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus 10 is a millimeter wave connected between another vehicle 12, 12-1, 12-2, 12-3 and an own vehicle 11 through V2X communication. The estimated value of at least one unknown parameter received from other vehicles (12, 12-1, 12-2, 12-3) in the channel and extracted based on the time-varying signal function is calculated through the EM algorithm. Can be calculated. In addition, the channel estimating apparatus 10 based on maximization of the expected millimeter wave communication may estimate the millimeter wave channel based on the calculated time-varying signal by applying the calculated expected value to a time-varying signal function.

여기서 자차량(11)은 복수 개의 안테나가 마운트될 수 있고, 주변의 타차량(12)과 V2X 통신을 수행할 수 있으며, 자차량(11)이 주행중인 셀을 관리하는 기지국과도 V2I 통신을 수행할 수 있다. 또한, 자차량(11)은 전술한 V2X 통신을 위해 차량간의(자차량-타차량 간의) 빔포밍을 수행할 수 있다.Here, the host vehicle 11 may be equipped with a plurality of antennas, may perform V2X communication with other vehicles 12 nearby, and V2I communication with a base station that manages the cell on which the host vehicle 11 is traveling. Can be done. In addition, the host vehicle 11 may perform beamforming between vehicles (between the host vehicle and another vehicle) for the aforementioned V2X communication.

자차량(11)은 일 예에 따라 자율주행차량일 수 있다. 여기서 자율주행차량이란 주행시 외부정보 감지 및 처리기능을 가지고 주변환경을 인식하여 주행경로를 자체적으로 결정하며 자체의 동력을 이용하여 독립적으로 주행하는 차량을 말한다. 자차량(11)은 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치를 구비할 수 있으며, 이를 통해 자차량(11)에 대한 제어 신호를 전송받을 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 이하에서 설명하는 내용은 자율주행차량 이외에 운전자 보조 시스템이 장착된 차량 등에도 적용될 수 있다.The own vehicle 11 may be an autonomous vehicle according to an example. Here, an autonomous vehicle refers to a vehicle that has a function of detecting and processing external information during driving, recognizing the surrounding environment, determining a driving route by itself, and running independently using its own power. The own vehicle 11 may be provided with a channel estimation device based on the maximization of the expected millimeter wave communication, and receive a control signal for the own vehicle 11 through this. However, this is only an example, and the description below may be applied to a vehicle equipped with a driver assistance system other than an autonomous vehicle.

타차량(12)은 복수의 안테나가 마운트되어 자차량(11)과 V2X 통신을 수행할 수 있으며, 타차량(12)이 주행중인 셀을 관리하는 기지국과도 V2I 통신을 수행할 수 있다. 또한, 자차량(11)과의 V2X 통신을 위해 빔포밍을 수행할 수 있다.The other vehicle 12 can perform V2X communication with the own vehicle 11 by mounting a plurality of antennas, and can also perform V2I communication with a base station that manages a cell in which the other vehicle 12 is running. In addition, beamforming may be performed for V2X communication with the own vehicle 11.

도 9는 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)를 설명하기 위한 블록도이다.9 is a block diagram illustrating an apparatus 10 for estimating a channel based on an expected value maximization of millimeter wave communication according to the present embodiment.

도 9를 참조하면, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 시변 신호 함수 산출부(910), 기댓값 최대화 산출부(920) 및 채널 추정부(930) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the channel estimation apparatus 10 based on the millimeter wave communication expected value maximization may include a time-varying signal function calculation unit 910, an expected value maximization calculation unit 920, a channel estimation unit 930, and the like.

시변 신호 함수 산출부(910)는 n번째 시간 슬롯의 k번째 타차량(12)과 자차량(11) 사이에 V2X 통신으로 연결된 밀리미터파 채널에서 상기 k번째 타차량(12)으로부터 수신하는 시변 신호 함수를 산출할 수 있다. The time-varying signal function calculation unit 910 is a time-varying signal received from the k-th other vehicle 12 in a millimeter wave channel connected by V2X communication between the k-th other vehicle 12 and the own vehicle 11 in the n-th time slot. You can calculate a function.

구체적으로, n번째 시간 슬롯에서 k번째 연결된 타차량과 자차량 사이의 밀리미터파 채널은 아래의 [수학식 1]과 같이 산출될 수 있다.Specifically, a millimeter-wave channel between the own vehicle and the k-th connected vehicle in the n-th time slot may be calculated as shown in [Equation 1] below.

Figure 112019128994029-pat00003
Figure 112019128994029-pat00003

여기서

Figure 112019128994029-pat00004
는 경로손실,
Figure 112019128994029-pat00005
는 복소 채널 이득일 수 있다.
Figure 112019128994029-pat00006
Figure 112019128994029-pat00007
는 각각 도래각 (Angle of Arrival, AoA)와 발사각(Angle of Departure, AoD)이고
Figure 112019128994029-pat00008
Figure 112019128994029-pat00009
는 각각 자차량(11) 및 타차량(12)의 조향 벡터일 수 있다.here
Figure 112019128994029-pat00004
Is the path loss,
Figure 112019128994029-pat00005
May be a complex channel gain.
Figure 112019128994029-pat00006
Wow
Figure 112019128994029-pat00007
Is the Angle of Arrival (AoA) and Angle of Departure (AoD) respectively
Figure 112019128994029-pat00008
Wow
Figure 112019128994029-pat00009
May be steering vectors of the own vehicle 11 and the other vehicle 12, respectively.

또한, k번째 타차량(12)으로부터 수신한 시변 신호 함수는 아래의 [수학식 2]와 같다.In addition, the time-varying signal function received from the k-th other vehicle 12 is as shown in [Equation 2] below.

Figure 112019128994029-pat00010
Figure 112019128994029-pat00010

여기서

Figure 112019128994029-pat00011
Figure 112019128994029-pat00012
는 각각 송수신단의 빔포밍 벡터,
Figure 112019128994029-pat00013
은 가우시안 잡음,
Figure 112019128994029-pat00014
는 각 블록마다 시간 프레임일 수 있다.
Figure 112019128994029-pat00015
는 송신 신호로 관찰되지 않는 잠재 변수(latent variable),
Figure 112019128994029-pat00016
은 전파 지연일 수 있다.here
Figure 112019128994029-pat00011
Wow
Figure 112019128994029-pat00012
Is a beamforming vector of each transmitting and receiving end,
Figure 112019128994029-pat00013
Silver Gaussian noise,
Figure 112019128994029-pat00014
May be a time frame for each block.
Figure 112019128994029-pat00015
Is a latent variable that is not observed as a transmitted signal,
Figure 112019128994029-pat00016
May be the propagation delay.

즉, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 전술한 시변 신호 함수의 변수 값을 기초로 밀리미터파 채널을 추정할 수 있다.That is, the channel estimating apparatus 10 based on maximization of the expected millimeter wave communication may estimate the millimeter wave channel based on the variable value of the time-varying signal function described above.

기댓값 최대화 산출부(920)는 시변 신호 함수에서 시변 신호를 결정하는 언노운 파라미터를 추출할 수 있고, 추출된 언노운 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 상기 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출할 수 있다.The expected value maximization calculation unit 920 may extract an unknown parameter for determining a time-varying signal from a time-varying signal function, calculate an expected value of log likelihood as an estimated value for the extracted unknown parameter, and maximize the expected value. It is possible to calculate the unknown parameter estimates.

구체적으로, 기댓값 최대화 산출부(920)는 시변 신호 함수에서 시변 신호를 결정하는 언노운 파라미터를 최대화함으로써, 신호대잡음비를 최대화 하는 송수신 빔 짝(beam pair)를 찾을 수 있다. 이를 위해, 기댓값 최대화 산출부(920)는 EM 기반 채널 추정을 위한 언노운 파라미터를 아래의 [수학식 3]과 같이 설정할 수 있다.Specifically, the expected value maximization calculator 920 may find a transmission/reception beam pair that maximizes a signal-to-noise ratio by maximizing an unknown parameter that determines a time-varying signal in a time-varying signal function. To this end, the expected value maximization calculator 920 may set an unknown parameter for EM-based channel estimation as shown in [Equation 3] below.

Figure 112019128994029-pat00017
Figure 112019128994029-pat00017

기댓값 최대화 산출부(920)는 언노운 파라미터 (

Figure 112019128994029-pat00018
)에 관한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하는 기댓값 (E)단계와 이 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 최대화 (M)단계로 설정할 수 있다. The expected value maximization calculation unit 920 is an unknown parameter (
Figure 112019128994029-pat00018
) Can be set as an expected value (E) step, which calculates an expected value of log likelihood, and a maximization (M) step, which calculates unknown parameter estimates that maximize the expected value.

각 단계의 자세한 수식은 아래의 [수학식 4]와 같다.The detailed formula for each step is as shown in [Equation 4] below.

Figure 112019128994029-pat00019
Figure 112019128994029-pat00019

기댓값 (E)단계에서는

Figure 112019128994029-pat00020
가 주어지고 새로운
Figure 112019128994029-pat00021
를 사용할 때 가능도의 기댓값 Q를 정의할 수 있다. 이 때 기댓값을 취하는 확률 분포는
Figure 112019128994029-pat00022
Figure 112019128994029-pat00023
가 주어졌을 때 s의 조건부 분포일 수 있다.In the expected value (E) step
Figure 112019128994029-pat00020
Is given and new
Figure 112019128994029-pat00021
When using, we can define the expected value Q of likelihood. In this case, the probability distribution taking the expected value is
Figure 112019128994029-pat00022
Wow
Figure 112019128994029-pat00023
Given is, it can be a conditional distribution of s.

최대화 (M) 단계에서는 아래의 [수학식 5]와 같이 Q를 최대화하는 언노운 파라미터를 산출할 수 있다.In the maximization (M) step, an unknown parameter for maximizing Q can be calculated as shown in [Equation 5] below.

Figure 112019128994029-pat00024
Figure 112019128994029-pat00024

채널 추정부(930)는 산출된 언노운 파라미터 추정값들로부터 시변 신호를 산출하고, 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정할 수 있다. 구체적으로, 전술한 기대값 (E)단계와 최대화(M)단계를 수행하여 Q값을 최대화하는 언노운 파라미터를 산출하고, 산출된 언노운 파라미터 값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호를 산출하고 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정할 수 있다.The channel estimating unit 930 may calculate a time-varying signal from the calculated unknown parameter estimate values, and estimate a millimeter wave channel based on the calculated time-varying signal. Specifically, the above-described expected value (E) and maximization (M) steps are performed to calculate an unknown parameter that maximizes the Q value, and a time-varying signal is calculated by applying the calculated unknown parameter value to a time-varying signal function. The millimeter wave channel can be estimated based on the time-varying signal.

채널 추정부(930)는 최대화된 기댓값이 미리 설정된 값 미만인 경우, 로그 가능도의 기댓값을 재산출하고 재산출된 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값을 산출할 수 있다. 채널 추정부는 전술한 Q 값이 미리 설정된 값 미만인 경우, Q 값을 최대화하는 (E)단계와 (M)단계를 Q 값이 미리 설정된 값 이상일 때까지 반복할 수 있다. [수학식 5]에서

Figure 112019128994029-pat00025
의 l은 반복 횟수일 수 있다.When the maximized expected value is less than a preset value, the channel estimating unit 930 may recalculate the expected value of the log likelihood and calculate an unknown parameter estimate value for maximizing the recalculated expected value. When the above-described Q value is less than a preset value, the channel estimator may repeat steps (E) and (M) of maximizing the Q value until the Q value is greater than or equal to the preset value. In [Equation 5]
Figure 112019128994029-pat00025
L of may be the number of repetitions.

전술한 바에 의하면, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 언노운 파라미터 값을 기댓값 최대화 단계를 거침으로써, 신호대잡음비가 최대가 되는 밀리미터파 채널을 신속하게 추정할 수 있다.As described above, the channel estimating apparatus 10 based on maximizing the expected value of millimeter-wave communication may quickly estimate a millimeter-wave channel in which the signal-to-noise ratio is maximized by maximizing the expected value of the unknown parameter value.

이상에서는 EM 알고리즘을 통해 밀리미터파 채널을 추정하는 방법을 설명하였으나, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것이 아니다. 또한, 밀리미터파 채널을 추정하는 것이라면, 공지기술도 적용할 수 있음은 물론이다.In the above, the method of estimating the millimeter wave channel through the EM algorithm has been described, but this is an example and is not limited thereto. In addition, as long as the millimeter wave channel is estimated, a known technique can be applied.

일 실시예에서, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 추정된 밀리미터파 채널을 통해 자차량(11) 및 타차량(12)의 빔포밍 벡터를 산출하고, 밀리미터파 채널 추정의 정확도와 오류를 산출하는 채널 추정 정확도 판단부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the channel estimation apparatus 10 based on the expected millimeter wave communication maximization calculates beamforming vectors of the own vehicle 11 and the other vehicle 12 through the estimated millimeter wave channel, and the accuracy of millimeter wave channel estimation It may further include a channel estimation accuracy determiner for calculating the error and.

채널 추정 정확도 판단부는 추정된 채널 통해 자차량(11) 및 타차량(12)의 빔포밍 벡터를 아래의 [수학식 6]을 통해 산출할 수 있다. 또한, 채널 추정 정확도 판단부는 [수학식 6]을 통해 채널 추정의 정확도와 오류를 판단할 수 있다.The channel estimation accuracy determination unit may calculate beamforming vectors of the own vehicle 11 and the other vehicle 12 through the estimated channel through [Equation 6] below. Also, the channel estimation accuracy determination unit may determine the accuracy and error of channel estimation through [Equation 6].

Figure 112019128994029-pat00026
Figure 112019128994029-pat00026

이하에서는 전술한 본 개시를 모두 수행할 수 있는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)를 이용하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for estimating a channel based on maximization of an expected millimeter-wave communication using the channel estimation apparatus 10 based on an expected millimeter-wave communication maximization capable of performing all of the above-described present disclosure will be described.

도 10은 본 실시예와 관련된 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법을 설명을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of estimating a channel based on maximization of an expected millimeter wave communication value according to the present embodiment.

도 10을 참조하면, 본 개시에 따른 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법은 타차량(12)과 자차량(11) 사이에 V2X로 연결된 밀리미터파 채널에서 시변 신호 함수를 산출하는 시변 신호 함수 산출 단계(S1010)와, 시변 신호 함수에서 시변 신호를 결정하는 언노운 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 기댓값 최대화 산출 단계(S1020) 및 산출된 언노운 파라미터 추정값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호 값을 산출하고, 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정하는 채널 추정 단계(S1030)를 포함할 수 있다. 여기서 언노운 파라미터는 전파 지연, 도래각, 발사각 및 복소 채널 이득 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, in the method for estimating a channel based on an expected value of millimeter wave communication according to the present disclosure, a time-varying signal function is calculated for calculating a time-varying signal function in a millimeter-wave channel connected by V2X between the other vehicle 12 and the own vehicle 11 Step S1010 and an expected value maximization calculation step of calculating an expected value of log likelihood as an estimate of an unknown parameter that determines a time-varying signal in a time-varying signal function, and calculating estimates of an unknown parameter that maximizes the expected value (S1020) ) And calculating a time-varying signal value by applying the calculated unknown parameter estimation value to a time-varying signal function, and estimating a millimeter-wave channel based on the calculated time-varying signal (S1030). Here, the unknown parameter may include at least one of a propagation delay, an angle of arrival, an emission angle, and a complex channel gain.

또한, 본 개시에 따른 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법은 추정된 밀리미터파 채널을 통해 자차량(11) 및 타차량(12)의 빔포밍 벡터를 산출하고, 밀리미터파 채널 추정의 정확도를 산출하는 채널 추정 정확도 판단 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the channel estimation method based on the expected millimeter wave communication value maximization according to the present disclosure calculates beamforming vectors of the own vehicle 11 and the other vehicle 12 through the estimated millimeter wave channel, and calculates the accuracy of millimeter wave channel estimation. It may further include determining the accuracy of the channel estimation.

기댓값 최대화 산출 단계(S1020)에서 언노운 파라미터는 전파 지연, 도래각, 발사각 및 복소 채널 이득 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the expected value maximization calculation step S1020, the unknown parameter may include at least one of a propagation delay, an angle of arrival, an angle of emission, and a complex channel gain.

기댓값 최대화 산출 단계(S1020)는 최대화된 기댓값이 미리 설정된 값 미만인 경우, 로그 가능도의 기댓값을 재산출하고 재산출된 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값을 산출할 수 있다.In the expected value maximization calculation step S1020, when the maximized expected value is less than a preset value, an expected value of the log likelihood may be recalculated and an unknown parameter estimate value for maximizing the recalculated expected value may be calculated.

도 11은 일 실시예에 따른 언노운 파라미터를 기댓값 최대화하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a method of maximizing an expected value of an unknown parameter according to an exemplary embodiment.

도 11을 참조하면, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치는 언노운 파라미터에 관한 추정값으로 로그 가능도의 기댓값을 산출할 수 있다(S1110). 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 시변 신호 함수로부터 시변 신호 함수를 결정할 수 있는 언노운 파라미터를 추출할 수 있다.Referring to FIG. 11, an apparatus for estimating a channel based on an expected value for millimeter wave communication may calculate an expected value of a log likelihood as an estimated value for an unknown parameter (S1110). The channel estimation apparatus 10 based on the millimeter wave communication expected value maximization may extract an unknown parameter capable of determining the time-varying signal function from the time-varying signal function.

밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 전술한 [수학식 4]를 적용하여 산출된 기댓값을 최대화할 수 있다(S1120). 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 기댓값을 최대화하는 단계를 수행함으로써 [수학식 4]에서

Figure 112019128994029-pat00027
를 사용할 때 가능도의 기댓값 Q를 최대화하는 언노운 파라미터를 산출할 수 있다.The channel estimation apparatus 10 based on millimeter wave communication expected value maximization may maximize the expected value calculated by applying the above-described [Equation 4] (S1120). The millimeter-wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus 10 performs the step of maximizing the expected value, thereby in [Equation 4]
Figure 112019128994029-pat00027
When using, we can calculate an unknown parameter that maximizes the expected value Q of likelihood.

밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 산출된 Q 값이 미리 설정된 값 이상인지 판단할 수 있다(S1130). 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치(10)는 산출된 Q 값이 미리 설정된 값 이상이면, 기댓값 최대화 단계를 종료하고 산출된 언노운 파라미터를 시변 신호 함수에 적용할 수 있다(S1130의 Yes). 또한, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치는 산출된 Q 값이 미리 설정된 값 미만이면, Q 값을 최대화하는 기댓값 산출 단계와 기댓값 최대화 단계를 재수행할 수 있다(S1130의 No).The channel estimation apparatus 10 based on the millimeter wave communication expected value maximization may determine whether the calculated Q value is equal to or greater than a preset value (S1130). If the calculated Q value is greater than or equal to a preset value, the millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus 10 may terminate the expected value maximization step and apply the calculated unknown parameter to the time-varying signal function (Yes in S1130). In addition, when the calculated Q value is less than a preset value, the millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus may re-perform the expected value calculation step of maximizing the Q value and the expected value maximization step (No in S1130).

전술한 바에 따르면, 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치 및 방법은 시변 신호에 적용되는 언노운 파라미터를 기댓값 최대화 단계를 거침으로써, 모든 송수신 빔을 순차적으로 전송하지 않아 오버헤드가 발생하지 않고, 최적의 채널을 추정하여 처리속도를 향상시킬 수 있다. According to the foregoing, the apparatus and method for estimating a channel based on an expected value maximization of millimeter wave communication undergoes a step of maximizing an expected value of an unknown parameter applied to a time-varying signal, so that all transmission and reception beams are not sequentially transmitted, so that overhead is not generated, and is optimal. The processing speed can be improved by estimating the channel.

전술한 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 실시 예들 중 본 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계, 구성, 부분들은 전술한 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 위에서 개시한 표준 문서들에 의해 설명될 수 있다.The above-described embodiments may be supported by standard documents disclosed in at least one of IEEE 802, 3GPP, and 3GPP2 wireless access systems. That is, steps, configurations, and parts not described in order to clearly reveal the present technical idea among the embodiments may be supported by the aforementioned standard documents. In addition, all terms disclosed in this specification may be described by the standard documents disclosed above.

상술한 본 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.The above-described embodiments can be implemented through various means. For example, the present embodiments may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of implementation by hardware, the method according to the embodiments includes one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), and FPGAs. (Field Programmable Gate Arrays), can be implemented by a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to the embodiments may be implemented in the form of an apparatus, procedure, or function that performs the functions or operations described above. The software code may be stored in a memory unit and driven by a processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.

또한, 위에서 설명한 "시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있습니다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며 구성 요소는 한 시스템에 위치하거나 두 대 이상의 시스템에 배포될 수 있습니다.In addition, terms such as "system", "processor", "controller", "component", "module", "interface", "model", and "unit" described above are generally used for computer-related entity hardware, hardware and software. It can mean a combination, software, or running software. For example, the above-described components may be, but are not limited to, a process driven by a processor, a processor, a controller, a control processor, an object, an execution thread, a program, and/or a computer. For example, components can be both a controller or processor and an application running on a controller or processor. One or more components can reside within a process and/or thread of execution, and components can reside on one machine or be deployed on more than one machine.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 기술 사상의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The description above and the accompanying drawings are merely illustrative of the spirit of the present technology, and those of ordinary skill in the art can combine, separate, replace, and configure configurations within the range not departing from the essential characteristics of the present technology. Various modifications and variations such as changes will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the present technical idea, but to describe it, and the scope of the present technical idea is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present technical idea should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present specification.

10: 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치
910: 시변 신호 함수 산출부 920: 기댓값 최대화 산출부
930: 채널 추정부
10: millimeter wave communication expected value maximization based channel estimation device
910: time-varying signal function calculation unit 920: expected value maximization calculation unit
930: channel estimation unit

Claims (8)

타차량과 자차량 사이에 V2X로 연결된 밀리미터파 채널에서 시변 신호 함수를 산출하는 시변 신호 함수 산출부;
상기 시변 신호 함수를 기초로 추출된 적어도 하나의 언노운(unknown) 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 상기 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 기댓값 최대화 산출부; 및
상기 산출된 언노운 파라미터 추정값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호 값을 산출하고, 상기 산출된 시변 신호 값을 기초로 밀리미터파 채널을 추정하는 채널 추정부를 포함하고,
상기 기댓값 최대화 산출부는,
상기 최대화된 기댓값이 미리 설정된 값 미만인 경우, 상기 로그 가능도의 기댓값을 재산출하고 상기 재산출된 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값을 산출하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치.
A time-varying signal function calculating unit for calculating a time-varying signal function in a millimeter wave channel connected by V2X between the other vehicle and the own vehicle;
An expected value maximization calculation unit that calculates an expected value of log likelihood as an estimate value for at least one unknown parameter extracted based on the time-varying signal function, and calculates estimated values of unknown parameters that maximize the expected value; And
A channel estimating unit for calculating a time-varying signal value by applying the calculated unknown parameter estimate value to a time-varying signal function, and estimating a millimeter wave channel based on the calculated time-varying signal value,
The expected value maximization calculation unit,
When the maximized expected value is less than a preset value, the expected value of the log likelihood is recalculated and an estimated unknown parameter for maximizing the recalculated expected value is calculated.
제1항에 있어서,
상기 언노운 파라미터는,
전파 지연, 도래각, 발사각 및 복소 채널 이득 중 적어도 하나를 포함하는 것인 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치.
The method of claim 1,
The unknown parameter is,
A millimeter wave communication expected value maximization-based channel estimation apparatus comprising at least one of a propagation delay, an angle of arrival, an emission angle, and a complex channel gain.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 추정된 밀리미터파 채널을 통해 자차량 및 타차량의 빔포밍 벡터를 산출하고, 상기 밀리미터파 채널 추정의 정확도를 산출하는 채널 추정 정확도 판단부를 더 포함하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 장치.
The method of claim 1,
A channel estimation apparatus based on an expected millimeter wave communication, further comprising a channel estimation accuracy determination unit that calculates beamforming vectors of the own vehicle and the other vehicle through the estimated millimeter wave channel, and calculates the accuracy of the millimeter wave channel estimation.
타차량과 자차량 사이에 V2X로 연결된 밀리미터파 채널에서 시변 신호 함수를 산출하는 시변 신호 함수 산출 단계;
상기 시변 신호 함수를 기초로 추출된 적어도 하나의 언노운(unknown) 파라미터에 대한 추정값으로 로그 가능도(log likelihood)의 기댓값을 산출하고, 상기 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값들을 산출하는 기댓값 최대화 산출 단계; 및
상기 산출된 언노운 파라미터 추정값을 시변 신호 함수에 적용하여 시변 신호 값을 산출하고, 상기 산출된 시변 신호를 기초로 밀리미터파 채널을 추정하는 채널 추정 단계를 포함하고,
상기 기댓값 최대화 산출 단계는,
상기 최대화된 기댓값이 미리 설정된 값 미만인 경우, 상기 로그 가능도의 기댓값을 재산출하고 상기 재산출된 기댓값을 최대화하는 언노운 파라미터 추정값을 산출하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법.
A time-varying signal function calculating step of calculating a time-varying signal function in a millimeter-wave channel connected by V2X between the other vehicle and the own vehicle;
An expected value maximization calculation step of calculating an expected value of log likelihood as an estimate value for at least one unknown parameter extracted based on the time-varying signal function, and calculating unknown parameter estimate values that maximize the expected value; And
Comprising a channel estimation step of calculating a time-varying signal value by applying the calculated unknown parameter estimate value to a time-varying signal function, and estimating a millimeter wave channel based on the calculated time-varying signal,
The expected value maximization calculation step,
When the maximized expected value is less than a preset value, the expected value of the log likelihood is recalculated and an unknown parameter estimation value for maximizing the recalculated expected value is calculated.
제5항에 있어서,
상기 언노운 파라미터는,
전파 지연, 도래각, 발사각 및 복소 채널 이득 중 적어도 하나를 포함하는 것인 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법.
The method of claim 5,
The unknown parameter is,
A method of estimating a channel based on an expected value maximization of millimeter-wave communication including at least one of a propagation delay, an angle of arrival, an emission angle, and a complex channel gain.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 추정된 밀리미터파 채널을 통해 자차량 및 타차량의 빔포밍 벡터를 산출하고, 상기 밀리미터파 채널 추정의 정확도를 산출하는 채널 추정 정확도 판단 단계를 더 포함하는 밀리미터파 통신 기댓값 최대화 기반 채널 추정 방법.
The method of claim 5,
A channel estimation method based on the maximization of an expected millimeter wave communication, further comprising: calculating a beamforming vector of the own vehicle and the other vehicle through the estimated millimeter wave channel, and calculating the accuracy of the millimeter wave channel estimation.
KR1020190166574A 2019-11-28 2019-12-13 Milimeter wave communication estimating channel based on expectation-maximization apparatus and method KR102218925B1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080050205A (en) * 2006-12-01 2008-06-05 한국전자통신연구원 Iterative reception method and iterative receiver
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KR20190033557A (en) * 2016-08-12 2019-03-29 퀄컴 인코포레이티드 Demodulation Reference Signal Design for Vehicle-to-Vehicle Communication

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