KR102304192B1 - 분산 안테나 구조의 통신 장치가 자기간섭 제거를 수행하는 방법 - Google Patents

Abstract

단말이 자기간섭 제거를 수행하는 방법은 기지국으로부터 자기간섭의 위상 추정을 위한 RS 설정 정보를 수신하는 단계; 상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD(Space division duplex) 모드로 동작하거나 또는 FDR(Full Duplex Radio) 모드로 동작하는 경우에는 상기 RS 설정 정보에 기초하여 RS를 전송하는 단계; 및 상기 RS에 기초하여 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

분산 안테나 구조의 통신 장치가 자기간섭 제거를 수행하는 방법

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분산 안테나 구조의 통신 장치가 자기간섭 제거를 수행하는 방법에 관한 것이다.

FDR (Full Duplex Radio) 기술은 한 노드에서 송신과 수신을 동시에 수행함으로써 시간 자원 또는 주파수 자원을 직교하도록 분할하여 사용하는 기존의 반이중 통신 (Half-duplex communication) 에 비해서 시스템의 용량(capacity)를 이론적으로 2배 향상시킬 수 있는 기술이다.

도 1은 FDR 을 지원하는 단말과 기지국의 개념도를 나타낸다.

도 1과 같은 FDR 상황에서는 다음과 같은 총 3종류의 간섭이 존재하게 된다.

Intra-device self-interference: 동일한 시간 및 주파수 자원으로 송/수신을 수행하기 때문에, desired signal 뿐만 아니라 자신이 송신한 신호가 동시에 수신된다. 이때, 자신이 송신한 신호는 감쇄가 거의 없이 자신의 수신 안테나로 수신 되므로 desired signal 보다 매우 큰 파워로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.

UE to UE inter-link interference: 단말이 송신한 상향링크 신호가 인접하게 위치한 단말에게 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.

BS to BS inter-link interference: 기지국간 혹은 HetNet 상황에서의 이종 기지국간(Picocell, femtocell, relay node) 송신하는 신호가 다른 기지국의 수신 안테나로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.

이와 같은 3가지 간섭 중 Intra-device self-interference (이하 Self-interference (SI))는 FDR 시스템에서만 발생 하는 간섭으로 FDR 시스템의 성능을 크게 열화 시키며, FDR 시스템을 운용하기 위해서 가장 먼저 해결해야 할 문제이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 분산 안테나 구조의 단말이 자기간섭 제거를 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 자기간섭 제거를 수행하기 위한 분산 안테나 배치의 단말을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 단말이 자기간섭 제거를 수행하는 방법은, 기지국으로부터 자기간섭의 위상 추정을 위한 참조신호(Reference Signal, RS) 설정 정보를 수신하는 단계; 상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD(Space division duplex) 모드로 동작하거나 또는 FDR(Full Duplex Radio) 모드로 동작하는 경우에는 상기 RS 설정 정보에 기초하여 RS를 전송하는 단계; 및 상기 RS에 기초하여 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD 모드로 동작하거나 또는 FDR 모드로 동작하며 상기 단말의 스케줄링된 MCS 레벨이 상기 RS와 관련된 MCS 레벨 임계값 미만이거나 스케줄링된 대역폭이 사전에 정의된 대역폭 미만일 경우에 상기 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 위한 상기 RS를 전송할 수 있다.

상기 방법은 상기 기지국으로 상기 단말이 상기 RS를 전송하기 위한 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 RS 설정 정보가 유효함을 지시하는 제어 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 RS는 상기 RS 설정 정보와 상기 제어 정보에 기초하여 전송될 수 있다.

상기 제어 정보는 상기 RS 설정 정보가 유효한 시간 또는 유효한 주파수 위치에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 제어 정보는 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 또는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)를 통해 수신될 수 있다.

상기 방법은 상기 위상 추정을 수행하는 단계는 위상 잡음 및 위상 계수 중 적어도 어느 하나를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 위상 잡음은 상기 RS가 전송되는 서로 인접한 시간 영역들 간의 위상 변화에 기초하여 산출되고, 상기 위상 계수는 상기 RS가 전송되는 서로 인접한 주파수 영역들 간의 위상 변화에 기초하여 산출될 수 있다.

상기 방법은 상기 위상 추정에 기초하여 자기간섭 제거를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 자기간섭 제거는 상기 단말의 베이스밴드(Baseband) 단에서 수행되며, 상기 자기간섭 제거는 디지털 자기간섭 제거에 해당할 수 있다.

상기 RS 설정 정보는 RRC 시그널링을 통해 수신될 수 있다. 상기 RS는 DMRS(DeModualtion RS), SRS(Sounding Reference Signal), 또는 PT-RS(Phase Tracking-Reference Signal)를 포함할 수 있다. 상기 단말은 차량을 포함하는 개념일 수 있다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 자기간섭 제거를 수행하기 위한 단말은, 기지국으로부터 자기간섭의 위상 추정을 위한 참조신호(Reference Signal, RS) 설정 정보를 수신하도록 구성된(configured) 수신기; 상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD(Space division duplex) 모드로 동작하거나 또는 FDR(Full Duplex Radio) 모드로 동작하는 경우에는 상기 RS 설정 정보에 기초하여 RS를 전송하도록 구성된 송신기; 및 상기 RS에 기초하여 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 송신기는, 상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD 모드로 동작하거나 또는 FDR 모드로 동작하며 상기 단말의 스케줄링된 MCS 레벨이 상기 RS와 관련된 MCS 레벨 임계값 미만이거나 스케줄링된 대역폭이 사전에 정의된 대역폭 미만일 경우에 상기 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 위한 상기 RS를 전송하도록 제어할 수 있다.

상기 송신기는 상기 기지국으로 상기 단말이 상기 RS를 전송하기 위한 요청 메시지를 전송하도록 구성되고, 상기 수신기는 상기 기지국으로부터 상기 RS 설정 정보가 유효함을 지시하는 제어 정보를 수신하도록 구성되며, 상기 송신기는 상기 RS를 상기 RS 설정 정보와 상기 제어 정보에 기초하여 전송하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 분산 안테나 구조의 단말(차량 포함)에서 수신 모드로 동작하는 패널의 유휴 송신 모듈을 활용하여 자기간섭 제거를 수행하기 위한 본 발명의 시그널링을 이용하여 보다 효율적으로 자기간섭 제거를 수행할 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제안하고자 하는 단말의 전이중/반이중 통신 동작 방식을 지원하는 네트워크를 예시적인 도면이다.
도 2는 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.
도 4는 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4를 바탕으로 하여 OFDM을 이용한 통신 시스템 환경에서 제안하는 통신 장치에서 자기간섭 제거(Self-IC)를 위한 장치의 블럭도를 도식화 한 도면이다.
도 6은 분산 안타나 안테나 적용 차량에서 공간 분할 통신(SDD)의 적용을 예시한 도면이다.
도 7은 SDD를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우를 비교한 일 예를 나타내고 있다.
도 8은 아날로그 자기간섭 제거를 위한 통신 장치의 RF front-end 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 시간 지연기(true time delay)를 활용하여 RF 자기간섭 제거 수행의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 RF 자기간섭 제거(SIC) 에서의 3가지 요소(component)와 효과를 나타낸 도면이다.
도 11은 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 베이스밴드(baseband) 에서의 위상 보상을 활용하여 RF 자기간섭 제거를 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 baseband 에서의 위상 보상 및 디지털 지연 소자를 활용하여 RF 자기간섭 제거를 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도 13은 아날로그 빔포밍(Analog Beamforming)이 고려된 패널 간 간섭의 일 예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

이동 통신 시스템에서 단말 혹은 사용자 기기(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 데이터 Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 2는 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.

무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)(D2D 단말을 포함)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.

하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.

심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.

송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.

단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.

또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서 (150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.

단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.

기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.

한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.

단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.

본 명세서에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능 등을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.

도 3은 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.

도 3에서처럼 자기간섭(SI)는 송신 안테나로부터 송신된 신호가 경로 감쇄 없이 자신의 수신 안테나로 바로 들어오는 다이렉트 간섭(direct interference)과 주변의 지형에 의해 반사된 간섭(reflected interference)로 구분될 수 있으며, 그 크기는 물리적인 거리 차이에 의해 원하는 신호(desired signal) 보다 극단적으로 클 수 밖에 없다. 이렇게 극단적으로 큰 간섭의 세기 때문에 FDR 시스템의 구동을 위해서는 자기간섭의 효과적인 제거가 필요하다.

효과적으로 FDR 시스템이 구동되기 위해서는 장치의 최대 송신 파워에 따른 자기간섭 제거(Self-IC)의 요구 사항을 다음 표 1(이동통신 시스템에서의 FDR 적용 시 Self-IC 요구사항 (BW=20MHz))과 같이 결정할 수 있다.

Node Type	Max. Tx Power (PA)	Thermal Noise. (BW=20MHz)	Receiver NF	Receiver Thermal Noise Level	Self-IC Target (PA- TN-NF)
Macro eNB	46dBm	-101dBm	5dB (for eNB)	-96dBm	142 dB
Pico eNB	30dBm				126 dB
Femto eNB,WLAN AP	23dBm				119 dB
UE	23dBm		9dB(for UE)	-92dBm	115 dB

상기 표 1을 참조하면, 단말(UE)이 20MHz 의 대역폭(BW)에서 효과적으로 FDR 시스템을 구동시키기 위해서는 119dBm 의 자기간섭 제거(Self-IC) 성능이 필요함을 알 수 있다. 이동통신 시스템의 대역폭에 따라서 Thermal noise 값이

식과 같이 바뀔 수 있으며, 표 1은 20MHz 의 대역폭을 가정하고 구하였다. 표 1과 관련하여 Receiver Noise Figure (NF) 는 3GPP 표준 요구사항(specification requirement)를 참조하여 worst case를 고려하였다. Receiver thermal noise level 은 특정 BW 에서의 thermal noise 와 receiver NF의 합으로 결정된다.

자기간섭 제거(Self-IC) 기법의 종류 및 적용 방법

도 4는 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다. 도 4에서는 3가지 Self-IC 기법의 적용 위치를 도시하고 있다. 이하 3가지 Self-IC 기법에 대해 간략히 설명한다.

Antenna Self-IC: 모든 Self-IC 기법 중 가장 우선적으로 실행되어야 할 자기간섭 제거 기법이 안테나 자기간섭 제거 기법이다. 안테나 단에서 SI 제거가 수행된다. 가장 간단하게는 송신 안테나 및 수신 안테나 사이에 신호를 차단할 수 있는 물체를 설치하여 SI 신호의 전달을 물리적으로 차단하거나, 다중 안테나를 활용하여 안테나 간의 거리를 인위적으로 조절하거나, 특정 송신 신호에 위상 반전을 주어 SI 신호를 일부 제거할 수 있다. 또한, 다중 편파 안테나 또는 지향성 안테나를 활용하여 SI 신호의 일부를 제거할 수 있다.

Analog Self-IC: 수신 신호가 ADC (Analog-to-Digital Convertor) 를 통과하기 이전에 Analog 단에서 간섭을 제거하는 기법으로 복제된 Analog 신호를 이용하여 SI 신호를 제거하는 기법이다. 이는 RF영역 혹은 IF 영역에서 수행될 수 있다. SI 신호를 제거하는 방법은 구체적으로 기술하면 다음과 같다. 우선 송신되는 Analog 신호를 시간지연 시킨 후 크기와 위상을 조절하여 실제로 수신되는 SI 신호의 복제 신호를 만들어 수신 안테나로 수신되는 신호에서 차감하는 방식으로 이루어진다. 그러나, Analog 신호를 이용하여 처리하기 때문에 구현 복잡도와 회로특성으로 인하여 추가적인 왜곡이 발생할 수도 있으며 이로 인하여 간섭제거 성능이 크게 달라질 수 있다는 단점이 있다.

Digital Self-IC: 수신 신호가 ADC를 통과한 이후에 간섭을 제거하는 기법으로 Baseband 영역에서 이루어지는 모든 간섭제거 기법들을 포함한다. 가장 간단하게는 송신되는 Digital 신호를 활용하여 SI 의 복제 신호를 만들어 수신된 Digital 신호에서 차감하는 방법으로 구현 가능하다. 혹은 다중 안테나를 이용하여 Baseband에서의 Precoding/Postcoding을 수행 함으로써 단말 혹은 기지국에의 송신 신호가 수신안테나로 수신되지 않게끔 하기 위한 기법들 또한 Digital Self-IC로 분류 할 수 있다. 그러나 Digital Self-IC는 Digital로 변조된 신호가 원하는 신호에 대한 정보를 복원 할 수 있을 정도로 양자화가 이루어져가 가능하기 때문에 Digital Self-IC를 수행하기 위해서는 상기의 기법들 중 하나 이상의 기법을 활용하여 간섭을 제거하고 난 이후의 남아있는 간섭 신호와 원하는 신호간의 신호 파워의 크기 차가 ADC range안에 들어와야 하는 전제조건이 필요하다.

도 5는 도 4를 바탕으로 하여 OFDM을 이용한 통신 시스템 환경에서 제안하는 통신 장치에서 자기간섭 제거(Self-IC)를 위한 장치의 블럭도를 도식화 한 도면이다.

디지털 자기간섭 블록(Digital Self-IC block)의 위치는 도 5에서는 DAC 전과 ADC 통과후의 디지털 자기간섭 신호(digital SI) 정보를 바로 이용하여 수행하는 것으로 도시하고 있으나, IFFT 통과 후 및 FFT 통과 전의 디지털 자기간섭 신호를 이용하여 수행될 수도 있다. 또한 도 5는 송신 안테나와 수신 안테나를 분리하여 자기간섭 신호를 제거하는 개념도이지만, 하나의 안테나를 이용한 안테나 간섭 제거 기법 사용시에는 도 5와는 다른 안테나의 구성법이 될 수 있다. 도 5에 도시된 RF 송신단 및 수신단에서 목적에 맞는 기능 block이 추가되거나 삭제될 수도 있다.

이하 본 발명에서는 단말(특히, 차량)에서의 자기간섭 제거를 위한 것으로, 보다 상세하게는 분산 안테나(distributed antenna) 구조에서 수신 모드로 동작하는 패널의 유휴 송신 모듈을 활용하여 자기간섭 제거를 수행하는 방법을 제안한다.

본 발명에서 고려하는 공간 분할 통신(space division duplex)은 단말의 각 안테나를 공간적으로 분할(space division)하여 각 안테나의 통신 링크를 독립적으로 운영하는 기법이다. 안테나 별로 통신 링크를 독립적으로 운영하기 위해서는 단말이 보유한 안테나 간의 자기간섭이 제거되어야 하고 통신 링크에 포함된 단말 간의 간섭이 감소되어야 한다.

단말이 보유한 안테나 간의 자기간섭을 제거하기 위한 기법으로는 아날로그 및 디지털 자기간섭 제거 기법을 적용하거나 안테나 간의 거리를 확보하여 자기간섭을 감소시키는 기법이 있다. 아날로그 및 디지털 자기간섭 제거 기법보다는 안테나 간의 거리를 확보하여 자기간섭을 감소시키는 기법이 낮은 복잡도를 가지므로 실제 시스템에 적용하기 용이하다. 안테나 간의 거리를 확보하여 자기간섭을 감소시키는 기법은 기존의 통신 단말보다 크기가 큰 차량 단말에서 안테나간의 거리를 확보하여 적용할 수 있다. 단말 간의 간섭을 감소시키기 위한 기법에는 기존 셀룰러 통신 시스템의 셀 간 간섭 감소 기법을 적용할 수 있다. 현재 6GHz 이상의 고주파 대역에서의 셀룰러 통신에서는 통신 거리 확보를 위해 빔 폭이 작게 형성되므로 인접 셀의 빔이 겹쳐서 간섭이 발생할 확률은 낮은 것으로 간주되고 있다. 또한, 신호의 직진성으로 인해 신호가 사물에 의해서 블록이 될 확률이 크다. 차량은 표면이 철로 되어 있고 크기가 크기 때문에 인접 단말의 고주파 신호를 블록할 확률이 크다.

상기의 특성으로 인해 공간 분할 통신은 분산 안테나를 갖는 차량간 고주파 통신에서 적용하기 용이하다. 공간 분할 통신을 적용하면 안테나의 링크들이 서로 고립(isolation)되어 있으므로, 각 통신 링크의 송수신 시점을 서로 다르게 할당하고 각 통신링크에서 주파수 자원을 재사용하는 것이 가능하다.

도 6은 분산 안타나 안테나 적용 차량에서 공간 분할 통신(SDD)의 적용을 예시한 도면이다.

도 6에서, 링크 1과 링크 2는 서로 다른 장치(단말 또는 기지국)와 연결된 통신 링크이다. 각 통신 링크의 상황에 따라서 Tx 자원과 Rx 자원의 양을 변경할 수 있고, Tx 시점과 Rx 시점을 변경할 수 있다. 도 6에 도시된 Radio Unit (RU)은 다수 개의 안테나가 모인 안테나 모듈로서 단말이 4개의 RU를 분산하여 보유한 경우이다. 4개의 RU중 2개의 RU는 링크 1을 형성하기 위해 사용되고 나머지 2개는 링크 2를 형성하기 위해 사용된다.

SDD를 다수의 단말에 적용하면 그렇지 않은 경우보다 목표 시간 내에 보다 많은 자원을 이용하여 보다 많은 횟수의 전송을 수행할 수 있는 장점이 있다. 도 7은 SDD를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우를 비교한 일 예를 나타내고 있다.

도 7을 참조하면, 좌측 도면은 SDD 미적용 차량간 통신을 예시하고, 우측 도면은 SDD적용 차량간 통신을 예시하고 있다. SDD를 적용하지 않은 경우 단말은 서로 다른 단말에게 다중화(multiplexing) 방식으로 신호를 동시에 전송한다. 만약 3 개의 단말이 도 7과 같이 각각의 인접 단말과 통신 링크를 형성하고자 하는 경우 각 단말은 1개의 송신 자원과 2개의 수신 자원을 할당받아야 한다. 만약 SDD를 적용한다면 단말은 각 통신 링크 별로 1개의 송신 자원과 1개의 수신 자원을 형성하면 되므로 SDD 미적용의 경우보다 단위 시간에 보다 많은 횟수의 신호 전송을 수행할 수 있다. SDD를 적용하는 경우 단말과 동시에 신호를 전송하는 인접 단말에게 주파수 자원이 나누어져 할당된다. 만약 SDD를 적용한다면 각 단말의 송신 신호가 공간적으로 분할되어 있으므로 동일한 주파수 자원을 사용할 수 있으므로, 각 통신 링크가 사용하는 주파수 자원이 증가한다.

상술한 장점 이외에도 공간 분할을 위해 각 통신 링크의 수신 단말이 좁은 수신 빔을 사용하여 신호를 수신하므로 재밍(Jamming)의 영향을 받을 확률이 낮아진다. 또한, 인접 차량이 신호를 블록할 확률이 높으므로 멀리서 재밍(Jamming)을 하기는 어렵다. 추가적인 장점으로는, 통신 그룹 간 자원과 통신 그룹 내 자원이 서로 직교하는 자원이 되도록 기지국이 관리할 필요가 없으므로 기지국의 자원 관리 복잡도가 감소하는 장점이 있다.

3GPP TR 22.886에서 1 마일당 15840대의 차량이 존재하는 시나리오가 포함되었는데, 이 경우 기지국이 차량 간의 통신 링크를 각각 관리하기에는 기지국의 복잡도가 지나치게 증가하게 된다. SDD가 적용되면 통신 링크에 포함된 단말끼리 송신 시점과 수신 시점만 결정하면 되므로 기지국 복잡도가 감소하는 장점이 있다.

도 8은 아날로그 자기간섭 제거를 위한 통신 장치의 RF front-end 구조의 일 예를 도시한 도면이다.

아날로그 도메인에서의 기본 원리는 송신 신호의 일부 전력을 분기해 온 후 이를 변형하여 실제로 수신되는 자기간섭 신호의 복제 신호를 만들어 수신 안테나로 수신되는 신호에서 차감하는 방식이다. 여기서, 수신된 자기간섭 신호와 비슷한 신호를 분기된 송신 신호로부터 제작하기 위해 시간 지연기(true time delay), 위상 쉬프터(phase shifter) 및 감쇠기(attenuator)의 여러 조합이 이용될 수 있다.

그러나, 분산 안테나를 기본으로 하는 차량에서의 패널간 SDD 구성 시(차량은 FDR 모드로 동작함) 송신 패널에서 신호를 분기하여 멀리 떨어져 있는 송신 패널로 왜곡을 최소화하면서 신호를 전송하는 것은 물리적으로 힘든 일이다. 물리적으로 떨어져 있는 패널 간에 RF 신호를 전송할 때 전송에 따른 시간 지연 및 신호의 감쇄가 발생하게 되며, 이로 인해 신호의 왜곡이 발생하게 되는 것은 자명하다. 따라서, 분산 안테나를 기본으로 하는 차량에서의 패널 간 SDD 또는 패널 내부의 FDR 구성 시에는 기존의 단말 또는 기지국에서의 아날로그 도메인의 자기간섭 제거 기법과는 상이한 접근 방법이 필요하다.

본 발명은 분산 안테나의 구조에서 특정 패널이 수신 모드로 동작하는 경우 해당 패널 내부에 존재하는 유휴 송신 및 수신 RF chain을 활용하여 패널 간 자기 간섭 제거를 수행하는 방법을 제안한다. 분산 안테나의 패널 내부에는 송신 및 수신 RF chain이 pair-wise로 존재하고 있으며 switch를 이용하여 송신 RF chain 또는 수신 RF chain 하나의 RF chain을 선택한 후 switch 로 안테나와 연결하여 사용할 수 있다. 특정 패널이 송신/수신 모드로 동작하는 경우에는 해당 패널에는 사용하지 않는 유휴 수신/송신 RF chain이 존재하게 되며, 이 유휴 수신/송신 RF chain를 활성화(active) 시켜 수신된 패널 간 간섭을 분기하여 ADC 의 dynamic range 이내로 들어오게 하거나 (수신 RF chain 활용의 경우) 패널 간 간섭을 모델링할 수 있는 RF 신호를 제작(송신 RF chain 활용의 경우)하여 아날로그 도메인에서 패널 간 자기간섭 제거를 수행할 수 있다. 본 특허는 송신 RF chain을 활용하는 경우로 target 하여 작성되어 있다.

제안 1

baseband unit으로부터 전송된 신호를 수신 패널의 유휴 송신 RF chain을 이용하여 RF 신호를 생성하고 아날로그 도메인에서 분산 패널 간 자기간섭 제거를 수행할 수 있다. 유휴 송신 RF chain을 이용하게 되면 분산 안테나 환경에서도 자기간섭 제거를 위한 RF 신호를 제작할 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 9의 실시 예와 같이 2개의 분산 유닛(distributed unit) 이 존재하는 환경을 가정한다.

도 9는 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 시간 지연기(true time delay)를 활용하여 RF 자기간섭 제거 수행의 일 예를 도시한 도면이다.

도 9에서 baseband unit은 차량 내부에 위치한다고 가정할 수 있고, 분산 RU (distributed radio unit)는 차량의 여러 위치에 존재한다고 가정할 수 있으며, 각각의 분산 RU는 baseband unit과 연결되어 있다고 가정할 수 있다. SDD 개념을 위해, 분산 RU 1( distributed radio unit 1)은 Tx mode로 설정되어 있고, 분산 RU 2(distributed radio unit 2)는 Rx mode로 설정되어 있다고 가정할 수 있다. 분산 RU 1로부터의 발생하는 자기간섭을 분산 RU 2에서 제거가 필요하며 이를 위해 분산 RU 2의 유휴 송신 RF chain 은 분산 RU 1에서의 baseband 신호를 받은 이후 분산 RU 1에서와 같이 Tx chain의 여러 블록(block) 들을 거치게 된다. 그 이후에는 자연스럽게 분산 RU 2는 분산 RU에서 발생된 RF 신호와 비슷한 신호를 제작할 수 있다.

분산 RU에는 아날로그 빔포밍(analog BF)을 위해 각각의 안테나에 위상 쉬프터(Phase shifter) 와 감쇠기(attenuator)가 이미 존재하고 있다. 따라서 아날로그 자기간섭 제거를 위해 필요한 3가지 중 2가지는 이미 존재하고 있으며, 분산 RU에서 Tx chain 과 Rx chain 간의 시간 지연만을 아날로그 자기간섭 제거 회로에 추가하면 된다. 아날로그 자기간섭 제거의 위상 쉬프터(phase shifter) 와 감쇠기(attenuator) 각각을 조절하는 메커니즘은 다양한 형태의 적응적 알고리즘을 사용할 수 있다.

도 10은 RF 자기간섭 제거(SIC) 에서의 3가지 요소(component)와 효과를 나타낸 도면이다.

도 10에 RF 자기간섭 제거(SIC) 에서의 3가지 요소(component)는 자기간섭 제거 효과를 나타내고 있다. 감쇠기(attenuator)는 신호의 크기(magnitude)를 수직이동하고, 위상 쉬프터(phase shifter)는 신호의 위상(phase)을 수직 이동한다. 마지막으로, 시간 지연기(true time delay) 는 신호의 위상의 기울기를 변화시킨다.

상기 제안 1에서는 mmWave 대역에 시간 지연기(true time delay)의 회로가 포함되어 있다. 그러나, 아직 mmWave 대역에서 제대로 동작하는 시간 지연기는 제작이 어려울 뿐만 아니라 상용 소자가 아니기 때문에 가격이 비쌀 수 있다. 따라서 하기의 제안 2에서는 시간 지연기를 거친 이후에 발생하는 위상 변화의 효과를 baseband 에서 구현할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.

제안 2

Baseband 에서 전송되는 송신 데이터의 각 톤마다 특정 위상값을 패턴 간 간섭의 채널 추정값을 기반으로 사전 보상함으로써 시간 지연기를 거친 이후에 발생하는 위상 변화와 같은 효과를 자기간섭 신호 제작 시 효과를 낼 수 있으며, 수신 패널의 유휴 송신 RF chain을 이용하여 RF 신호를 제작하고 아날로그 도메인에서 분산 패널 간 자기 간섭 제거를 수행할 수 있다.

도 11은 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 베이스밴드(baseband) 에서의 위상 보상을 활용하여 RF 자기간섭 제거를 수행하는 예를 나타낸 도면이다.

Rx 로 정의된 패널의 유휴 송신 chain을 이용하기 때문에 기존 Tx chain의 RF로부터의 신호 취득 및 이를 변형하는 것이 아니라 baseband로부터의 자기간섭 제거를 위한 변형이 가능하다.

도 11을 참조하면, 통신 장치는 베이스 밴드 유닛(1110), 제 1 분산 RU(1120) 및 제 2 분산 RU(1130)을 포함할 수 있다. 베이스밴드 유닛(1110)은 제 1 송신 체인 (1140) 및 제 2 송신 체인(1150)을 포함할 수 있다. 프로세서는 시간 지연기를 거친 이후에 발생하는 위상 변화의 파일럿을 통해 추정하고, 도 11과 같이 베이스밴드 유닛에서 위상 보정부(1160) 에서 상기 추정된 각 톤 별 위상 계수(phase coefficient) 값을 baseband 의 디지털 신호에 사전 보상할 수 있으며, 시간 지연기를 거친 이후에 발생하는 위상 변화와 같은 위상 왜곡 효과를 내기 위하여 송신되는 데이터의 각 톤 마다 사전에 추정되고 계산된 위상 값을 곱해줄 수 있다. 해당 식은 다음 수학식 1과 같다.

즉, 각 tone 마다 사전에 계산된 위상 값인

를 곱해 줌으로써 상기 명시한 true time delay의 효과를 나타낼 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 다음과 같은 절차를 가지고

를 계산할 수 있다.

1.

: 유휴(idle) Tx chain 과 coupler 까지의 fixed delay를 가지고 계산된 각 tone 별 위상 값

2.

: 측정된 자기간섭의 그룹 지연(group delay)을 가지고 계산된 각 tone 별 위상 값

3.

상술한 바와 같이 소자에서 가지고 있는 fixed delay 인

는 사전에 calibration 및 계산이 가능하기 때문에

를 알게 되면

를 자동적으로 계산할 수 있으며, 이를 baseband 에서 사전 보상하여 자기간섭 신호를 제작하게 되면 상기 제안 1과 같이 true time delay 와 같은 효과를 낼 수 있으며, RF 도메인에서 제 2 분산 RU(1130)의 자기간섭 제거부(1170)는 자기간섭을 제거할 수 있다. 위상 보정부(1160)를 통해 위상 보정된 신호는 제 2 송신 체인(1150)으로 연결되고, 제 2 송신 체인(1150)으로부터 제 2 분산 RU(1130)로 전달된다.

자기간섭 제거부(1170)는 커플러(coupler) 타입일 수 있으며, 제 2 분산 RU(1130)가 수신한 자기간섭 신호에서 상기 위상 보상(혹은 보정)된 신호로 상기 제 2 송신 체인(1150)으로부터 제 2 분산 RU(1130)으로 전달된 신호를 차감하는 방식 등으로 자기간섭을 제거할 수 있다.

제안 2-1

각 톤의 위상 옵셋 값은 미리 정의된 파일럿의 복소(complex) 값의 위상 정보를 기반으로 보간(interpolation) 하여 추정하고 보상할 수 있다.

보상할 위상 옵셋 값은 신호의 모든 톤에 걸쳐야 한다. 그러나, 상용에서는 이 위상 옵셋 값을 모든 톤에 걸쳐서 추정하는 것은 오버헤드가 커서 거의 불가능하기 때문에 특정 파일럿으로 추정된 위상 값으로 나머지 톤에 해당하는 위상값을 추정해야 한다. 이를 위해, 위상 옵셋을 위한 파일럿 (혹은 톤, 참조신호)을 균등하게 배치하고, 나머지 값을 다양한 방법(일 예로, 선형 보간 방법 또는 다양한 형태의 보간 방법)으로 추정하여 모든 톤의 계수 값을 보상할 수 있다.

제안 3

Baseband 에서 위상을 보상과 더불어 true time delay 에서의 물리적 delay와 효과를 내기 위해 디지털 지연 소자를 활용하여 자기간섭 신호를 제작할 수 있으며, 수신 패널의 유휴 송신 RF chain을 이용하여 RF 신호를 제작하고 아날로그 도메인 에서 분산 패널 간 자기 간섭 제거를 수행할 수 있다.

도 12는 2개의 분산 안테나 패널이 존재할 때 baseband 에서의 위상 보상 및 디지털 지연 소자를 활용하여 RF 자기간섭 제거를 수행하는 예를 도시한 도면이다.

baseband 의 신호를 추정된 자기간섭의 위상 값들에 맞춰 위상을 보상하였더라도 실제 물리적인 시간 지연에 의해 시간 동기가 맞지 않을 수 있다. 만약 OFDM 신호의 경우에는 CP(Cyclic Prefix) 이내로 시간 동기의 오차가 들어오게 된다면 동기 오차를 보상하지 않은 환경에서도 충분히 신호의 복원이 가능하지만 CP를 벗어나 자기간섭 신호가 제작된 경우에는 심볼 간 간섭(ISI)가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해, 디지털 지연 소자를 활용하여 물리적으로 신호의 제작 시간을 지연시킬 수 있으며, 이는 CP 이내로 신호가 복원되고 제거될 수 있도록 해준다. 상기 제안 2와 병행하여 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 제안들은 기지국 또는 단말이 FDR 모드로 동작할 때에만 선택적으로 동작할 수도 있다. 기지국이 FDR 모드로 동작하기 위해서는 FDR 모드로 동작하는 단말이 접속해 있거나 하향링크 수신을 원하는 단말과 상향링크 송신을 원하는 단말이 동시에 통신을 원할 때이며, 이때 상기 방식은 선택적으로 동작이 가능하다. 통상적으로 하향링크의 트래픽이 상향링크 트래픽 보다는 많기 때문에 단말이 FDR 모드로 동작하기 위해서는 상향링크 송신을 원하는 단말 중 일부가 FDR 모드로 동작 가능하며, 이때에도 선택적으로 동작이 가능하다.

일 예로서, 단말의 버퍼 상태 보고(buffer status report, BSR)를 통해 기지국은 단말의 FDR 동작에 대한 지속 시간을 예측하여, 필요한 시점에 물리계층 혹은 상위계층 신호를 통해 단말로부터 필요한 정보를 원하는 시점에 받을 수 있도록 단말의 제어 신호 전송을 트리거링 할 수 있다.

상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (혹은 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예를 들어, 물리계층 시그널 또는 상위계층 시그널 등)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수가 있다.

이하에서, 단말(차량 포함)에서의 RF를 활용한 자기 간섭 제거를 위한 것으로, 분산 안테나 구조에서 수신 모드로 동작하는 패널의 유휴 송신 모듈을 활용하여 자기 간섭 제거를 수행함에 있어 필요한 위상 추정과 관련된 시그널링 방법에 대해 기술한다.

도 13은 아날로그 빔포밍(Analog Beamforming)이 고려된 패널 간 간섭의 일 예를 도시한 도면이다.

차량에서 분산 안테나를 활용하여 차량 간 통신을 수행할 때 동일 차량에서 송신 패널과 수신 패널 간의 간섭이 발생하는 경우에 대한 것으로, 각 패널은 아날로그 빔포밍이 적용될 수 있으며, 아날로그 빔포밍 인덱스에 따라 패널 간 간섭이 발생함을 알 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 차량의 오른쪽 전면 A 필러 쪽 패널이 Tx로 정해져 있고 이 패널에 아날로그 Tx beam 이 5개(index #0, #1, #2, #3, #4) 존재하고, 왼쪽 전면 A 필러 쪽 패널이 Rx로 정해져 있고 이 패널에 아날로그 Rx beam 이 5개(index #0, #1, #2, #3, #4) 존재하는 경우 각 패널의 빔 인덱스에 의한 패널간 간섭은 아래와 같이 총 25개의 pair 가 나올 수 있다.

(Tx beam index, Rx beam index) = {(#0,#0),(#0,#1),(#0,#2),(#0,#3)(#0,#4), (#1,#0),(#1,#1),(#1,#2),(#1,#3)(#1,#4), (#2,#0),(#2,#1),(#2,#2),(#2,#3)(#2,#4), (#3,#0),(#3,#1),(#3,#2),(#3,#3)(#3,#4),(#4,#0),(#4,#1),(#4,#2),(#4,#3)(#4,#4)}

도 13에서는 차량에 하나의 송신 패널과 하나의 수신 패널이 분산적으로 배치된 것으로 예시되었으나 복수의 송신 패널들과 복수의 수신 패널들이 분산적으로 배치될 수 있다. 이 경우에는, 각 송신 패널의 송신 빔들과 각 수신 패널의 수신 빔들간의 자기간섭을 고려하여 패널과 빔을 페어링하여 설정할 수 있다.

분산 안테나 환경에서 reflector로 인해 발생하는 패널 간 간섭 신호는 신호의 그룹 지연(group delay)로 인해 위상 기울기(slope)가 변경될 수 있으며, 이를 아날로그 도메인에서 제거하기 위해서는 지연 (위상 기울기) 를 보상하는 것이 필요하다. 기존 sub-6GHz 에서는 true time delay 소자를 사용하여 지연을 보상하였다. 그러나, mmWave 대역에서는 true time delay를 제작하기 어려울 수 있으며, 이를 베이스밴드(baseband)의 위상 보상과 유휴 Tx chain을 활용한 RF 신호 제작으로 대체하여 추가 하드웨어의 부담 없이 아날로그 도메인에서 RF 자기간섭 제거(SIC) 를 수행할 수 있다.

분산 안테나 환경에서 패널 간 간섭 신호의 위상 기울기를 보상하기 위해서는 우선 베이스밴드에서 위상 기울기를 추정할 필요가 있다. 즉, 분산 안테나를 활용하여 RF 도메인에서의 자기간섭 제거를 위해 베이스 밴드에서 위상 계수를 보상하기 위해서는 그룹 지연에 의한 위상의 기울기 또는 위상의 왜곡 정도를 추정하는 것이 필요하다. 이하에서는 베이스밴드에서의 위상 계수 보상을 위해 위상 추정 및 보상을 위한 시그널링 방법에 대해 기술한다.

reflector로부터 반사된 간섭에 의해 reflected interference 에 의해 큰 전력으로 수신된 패널간 간섭으로 인한 RF chain 에서의 ADC 포화를 방지하기 위해서는 AGC 제어가 수반되어야 한다. 즉, 신호의 복호가 아닌 간섭의 추정 시에는 간섭의 수신 전력에 맞추어 AGC 세팅(setting)하여 간섭의 추정이 수행되어야 한다. 그러나, AGC는 기본적으로 큰 신호에 맞추어 이득(gain) 값이 설정되기 때문에 별다른 설정이 필요하지는 않다. 이후에 간섭 제거를 수행할 시점에는 통신 장치의 아날로그 단에서의 간섭 제거가 수행되기 때문에 간섭 제거가 제대로 수행되었다면 반사된 패널 간 간섭의 전력이 줄어들어 AGC의 이득 값 역시 변경되고 ADC 포화의 범위 안에 들어가게 된다.

뿐만 아니라, 분산 안테나환경에서 Tx RF chain 과 Rx RF chain 간에 동일 오실레이터(oscillator)를 공유하지만 상이한 송수신 시간에 의해 위상 잡음이 발생하며, 통신 장치는 상기 위상 잡음을 PT-RS(Phase Tracking-Reference Signal) 를 통해 추정할 필요가 있다. 즉, 통신 장치에서 Tx 신호가 Rx RF chain으로 들어가는 시점에서의 위상 잡음 값과 Tx RF chain 에서 신호가 생성된 시점에서의 위상 잡음 값이 다르기 때문에 오실레이터를 공유하더라도 위상 잡음이 존재할 수밖에 없으며, 이러한 위상 잡음은 간섭 제거 시 성능 열화의 원인이 된다.

5G NR에서, 기지국이 PT-RS 를 단말에게 설정(configure) 할 때 RRC 시그널링을 이용할 수 있다. 이때, PT-RS는 단말/차량의 scheduled MCS level (I_MCS) 이 ptrs-MCS₁를 초과할 경우 또는 scheduling bandwidth (N_RB) (RB의 개수)가 N_RB0를 초과하는 경우에만 인에이블(enable) 되도록 암시적으로 설정해 놓은 상태에 있을 수 있다.

여기서 N_RB0 값은 기지국이 사전에 정해놓은 threshold 값이며, 이 값은 향후 RRC 를 통해 overwrite 될 수 있는 값이다. N_RB0 값은 분산 안테나 배치 구조를 가지는 않는 단말에 대한 PT-RS의 인에이블 여부가 결정되는 소정 개수의 RB 임계값 일 수 있다. 그리고, 여기서 ptrs-MCS1는 PT-RS 와 관련된 MCS 레벨의 소정의 임계값일 수 있다. 즉, ptrs-MCS1 는 분산 안테나 배치 구조를 가지는 않는 단말에 대한 PT-RS의 인에이블 여부가 결정되는 MCS 레벨 임계값일 수 있다.

분산 안테나가 탑재된 차량에서 SDD capability (또는 FDR capability)가 있는 경우에는 단말/차량의 scheduled MCS level (I_MCS)이 ptrs-MCS₁ 미만일 경우 또는 scheduling bandwidth (N_RB)가 N_RB0의 미만일 경우에도 PT-RS 의 인에이블(예를 들어, higher layer parameter 인 UL-PTRS-present field를 ‘ON’으로 설정하여 인에이블 시킴)이 필요하기 때문에, 차량이 기지국에게 PT-RS를 요청하고 기지국은 PT-RS를 명시적으로 차량에게 설정해 주는 것도 필요할 수 있다.

또는, 단말(차량 포함)이 FDR/SDD mode로 동작할 경우(일 예로, 기지국이 단말에게 DL과 UL를 동시에 또는 DL과 SL(Side Link)을 동시에 또는 UL과 SL을 동시에 또는 SL과 SL를 동시에 자원을 할당하는 경우) 또는 단말이 FDR/SDD로 동작하기를 희망하여 PT-RS 설정을 기지국에 요청하는 경우 또는 단말/차량의 FDR/SDD mode의 enable field 와 coupling 되어, PT-RS의 ON/OFF 동작이 가능할 수도 있다.

하기의 절차는 위상 추정, 계산, 보상과 관련한 절차이다. 구체적인 방법은 다음과 같다.

단말이 기지국에게 자기간섭의 위상 추정을 위한 RS 자원 할당을 요청한다. 이때 위상 추정을 위한 RS는 하기와 같이 DM-RS, SRS, 또는 PT-RS 등이 될 수 있다.

DM-RS: 단말이 데이터를 전송하기 위한 DM-RS를 활용하여 위상 값을 추정할 수 있다. 뿐만 아니라, 단말이 보다 정확한 위상 추정을 위해 추가적인 DM-RS를 기지국에 요청할 수도 있다.

SRS: 단말은 사운딩을 위한 SRS 를 활용하여 위상 값을 추정할 수 있다. 뿐만 아니라, 단말은 필요한 시점에서의 위상 추정을 위해 SRS 전송의 요청을 기지국에 전송할 수 있다.

PT-RS: 단말은 high order modulation 일 경우에는 위상 잡음 추정을 위한 PT-RS를 이용할 수 있다. 그러나, low order modulation 일 경우 단말은 위상 잡음 추정을 위해 PT-RS 를 기지국에 요청할 수 있다.

RS를 위한 시그널링(Signaling for RS)

단말이 위상 계수를 추정하기 위한 추가적인(additional) DM-RS, SRS 또는 PT-RS 등의 RS 설정(configuration) 정보를 사전에 정의된 시그널링(RRC(Radio Resource Control) 시그널링, DCI(Downlink Control Information), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등)을 통해 단말에게 알려줄 수 있다. 여기서 RS 설정 정보는 RS의 위치를 가리키는 정보를 포함할 수 있으며, 일 예로서, RS의 주기 정보, RS가 위치한 슬롯(또는 서브프레임)의 위치 옵셋 정보, RS가 위치한 심볼의 위치 또는 옵셋 정보, RS가 위치한 주파수 위치 또는 옵셋 정보 등이 RS 설정 정보에 포함될 수 있다.

기지국은 사전에 정의된 RS 설정 정보를 단말이 알 수 있도록 사전에 정의된 시그널링을 통해 단말에게 알려줄 수 있다. 이 RS 설정 정보는 셀-특정, 그룹-특정, 또는 단말-특정하게 설정될 수 있다. 또한, 그룹-특정인 경우 여러 단말을 그룹핑한 것을 의미하여 동일 서빙 셀에 있는 단말의 집합일 수 있고, 상이한 셀의 단말의 집합일 수도 있다. 단말을 그룹핑하는 방법은 단말 의 위치 기반, 단말 간 채널 기반, 단말의 capability (예를 들어 FDR 가능, SDD 가능 등)기반 일 수 있다.

단말이 패널 간 간섭에서의 위상 추정을 위해 DM-RS, SRS, 또는 PT-RS 등의 전송을 기지국에게 요청하는 경우에는 하기와 같은 암시적인 방법 또는 명시적인 방법이 가능할 수 있다.

암시적인 방법:

기지국이 사전에 정의된 시그널링으로 RS 설정(configuration) 정보를 단말에게 전송한다. 단말은 특정 조건이 만족하면 해당 RS 설정 정보(혹은 해당 RS 설정)가 유효(valid) 하다는 것을 암시적으로 알 수 있다. 이러한 특정 조건이 만족되면, 단말은 실제 패널 간 간섭의 위상 측정을 수행한다. 여기서 특정 조건은 차량 또는 단말의 FDR 또는 SDD 의 capability 정보를 포함할 수 있다. 또한, 특정 조건은 RX chain의 간섭 제거가 제대로 수행되지 않는다는 정보를 포함하는데, 이는 ADC 포화 여부를 통해 알 수 있다.

명시적인 방법

기지국이 사전에 정의된 시그널링(예를 들어, 기존의 DCI 또는 새로운 DCI)를 통해서 RS 설정 정보가 유효함을 단말에게 알려주고, 해당 RS 자원에서 위상 측정을 수행하도록 지시할 수 있다. 기존의 DCI 또는 새로운 DCI는 RS 설정 정보가 유효한 시간 및/또는 주파수 위치 정보를 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 복수 개의 RS 중에서 유효한 RS를 구분하여 알려줄 수 있다는 것을 의미한다. 기지국은 상기 지시들을 PDCCH 또는 PDSCH 를 통해 단말에게 알려줄 수도 있다.

실시 예로서, 기존의 DCI에 상기 RS 설정 정보가 유효하다는 필드를 추가될 수 있다. 다음 표 2는 DCI에 포함된 RS 설정 정보 필드의 값과 해당되는 설명을 나타낸 표이다.

RS 설정 정보 필드	설명
'0'	위상 계수 및 위상 잡음 추정을 위한 모든 설정 정보(혹은 RS)가 유효하지 않음
'1'	위상 계수 및 위상 잡음 추정을 위한 모든 설정 정보(혹은 RS)가 유효함

다른 실시예로서, 기존의 DCI에 특정 RS 설정 정보의 유효 여부를 가리키는 필드와 이와 커플링된 주파수 위치 정보를 추가적으로 지시하는 RS 설정 정보 필드가 추가될 수 있다. 다음 표 3은 DCI에 포함된 RS 설정 정보 필드의 값과 해당되는 설명을 나타낸 표이다.

RS 설정 정보 필드	설명
'00'	위상 계수 및 위상 잡음 추정을 위한 모든 RS 설정 정보(혹은 RS)가 유효하지 않음
'01'	위상 계수 추정을 위한 설정 정보(혹은 RS)가 유효하고 위상 잡음 추정을 위한 나머지 설정 정보(혹은 RS)는 이용가능하지 않음(unavailable)
'10'	위상 잡음 추정을 위한 설정 정보(혹은 RS)가 유효하고 위상 계수 추정을 위한 나머지 설정 정보(혹은 RS)는 이용가능하지 않음(unavailable)
'11'	위상 계수 및 위상 잡음 추정을 위한 모든 설정 정보(혹은 RS)가 유효함

표 2 및 표 3에서는 기존 DCI에 추가된 필드 이름을 RS 설정 정보 필드로 지칭하였으나, 그 외 다양한 형태로 호칭될 수 있다.

위상 계수 계산

단말은 채널 추정 시에 상기 RS가 전송되는 주파수 영역(예를 들어, 서브캐리어(들) 또는 PRB(Physical Resource Block) 단위)들에서 서로 인접한 주파수 영역(예를 들어, 서브캐리어(들) 또는 PRB(Physical Resource Block) 단위)들 간의 위상의 차이를 가지고 자기간섭의 위상 기울기를 추정할 수 있다. 그러나, 위상 기울기 추정의 정확도를 높이기 위해 (예를 들어 mobility 에 의해 슬롯 내에서 복수 번의 추정이 필요한 경우), 단말이 기지국에게 추가적인 DM-RS의 설정/전송을 요청할 수도 있다.

위상 잡음 계산

단말은 상기 RS가 전송되는 시간 영역(예를 들어, 심볼 (혹은 샘플링 시간) 단위)들에서 서로 인접한 시간 영역(예를 들어, 인접 심볼(또는 샘플링 시간) 단위)들 간의 위상 변화에 기초하여 자기간섭의 위상 잡음을 추정(혹은 계산)할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

분산 안테나 구조의 단말이 자기간섭 제거를 수행하는 방법은 5G 통신 시스템 등과 같은 다양한 무선통신 시스템에서 산업상으로 이용이 가능하다.

Claims (15)

1. 단말이 자기간섭 제거를 수행하는 방법에 있어서,
   기지국으로부터 자기간섭의 위상 추정을 위한 참조신호(Reference Signal, RS) 설정 정보를 수신하는 단계;
   상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD(Space division duplex) 모드로 동작하거나 또는 FDR(Full Duplex Radio) 모드로 동작하는 경우에는 상기 RS 설정 정보에 기초하여 RS를 전송하는 단계; 및
   상기 RS에 기초하여 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 수행하는 단계
   를 포함하고, 상기 단말에 스케줄링된 MCS (Modulation Coding Scheme) 레벨이 상기 RS와 관련된 MCS 레벨 임계값 미만이거나 상기 단말에 스케줄링된 대역폭이 사전에 정의된 대역폭 미만인 것에 기반하여 상기 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 위한 상기 RS가 전송되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 위해 상기 단말의 상기 RS 전송을 상기 기지국으로 요청하는 단계; 및
   상기 기지국으로부터 상기 RS 설정 정보가 유효함을 지시하는 제어 정보를 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 RS는 상기 RS 설정 정보와 상기 제어 정보에 기초하여 전송되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어 정보는 상기 RS 설정 정보가 유효한 시간 또는 유효한 주파수 위치에 대한 정보를 더 포함하는, 자기간섭 제거 수행 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 위상 추정을 수행하는 단계는 위상 잡음 및 위상 계수 중 적어도 어느 하나를 산출하는 단계를 더 포함하는, 자기간섭 제거 수행 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 위상 잡음은 상기 RS가 전송되는 서로 인접한 시간 영역들 간의 위상 변화에 기초하여 산출되고,
   상기 위상 계수는 상기 RS가 전송되는 서로 인접한 주파수 영역들 간의 위상 변화에 기초하여 산출되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 위상 추정에 기초하여 자기간섭 제거를 수행하는 단계를 더 포함하는, 자기간섭 제거 수행 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 자기간섭 제거는 상기 단말의 베이스밴드(Baseband) 단에서 수행되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
9. 제 3항에 있어서,
   상기 제어 정보는 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 또는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)를 통해 수신되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 RS 설정 정보는 RRC 시그널링을 통해 수신되는, 자기간섭 제거 수행 방법.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 RS는 DMRS(DeModualtion RS), SRS(Sounding Reference Signal), 또는 PT-RS(Phase Tracking-Reference Signal)를 포함하는, 자기간섭 제거 수행 방법.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 단말은 차량을 포함하는, 자기간섭 제거 수행 방법.
13. 자기간섭 제거를 수행하기 위한 단말에 있어서,
    기지국으로부터 자기간섭의 위상 추정을 위한 참조신호(Reference Signal, RS) 설정 정보를 수신하도록 구성된(configured) 수신기;
    상기 단말이 분산 안테나 구조를 가지고 패널 간 SDD(Space division duplex) 모드로 동작하거나 또는 FDR(Full Duplex Radio) 모드로 동작하는 경우에는 상기 RS 설정 정보에 기초하여 RS를 전송하도록 구성된 송신기; 및
    상기 RS에 기초하여 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 단말에 스케줄링된 MCS (Modulation Coding Scheme) 레벨이 상기 RS와 관련된 MCS 레벨 임계값 미만이거나 상기 단말에 스케줄링된 대역폭이 사전에 정의된 대역폭 미만인 것에 기반하여 상기 패널 간의 자기간섭에 대한 위상 추정을 위한 상기 RS가 전송되는, 단말.
14. 삭제
15. 제 13항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 기지국으로 상기 RS를 전송하기 위한 요청 메시지를 전송하도록 구성되고,
    상기 수신기는 상기 기지국으로부터 상기 RS 설정 정보가 유효함을 지시하는 제어 정보를 수신하도록 구성되며,
    상기 송신기는 상기 RS를 상기 RS 설정 정보와 상기 제어 정보에 기초하여 전송하도록 구성되는, 단말.

Images