KR102332474B1 - 직교주파수분할다중 시스템에서 기준심볼 전송을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

직교주파수분할다중 시스템에서 기준심볼 전송을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

기지국은 서로 다른 시간 인스턴스들(time instances)에서 빔들을 가변시키는 빔포밍 기법을 사용하여 다수의 가입자 단말과 통신할 수 있다. 상기 기지국은 N개의 공간 빔들을 송신하고, 특정 공간 빔들에 대응하는 기준 심볼들을 전달하도록 구성된 다수의 안테나 어레이들을 포함한다. 상기 기지국은 또한 상기 다수의 안테나 어레이들중에서 각 어레이들에 연결된 NRF개의 무선주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들을 포함하는데, 여기서 공간 빔들의 수 N은 RF 처리 체인들의 수 NRF보다 크다(N>>NRF). 가입자 단말은 기지국으로부터 M개의 빔들을 수신하도록 구성된 MRF개의 처리 수신 경로들을 포함한다.

Description

직교주파수분할다중 시스템에서 기준심볼 전송을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REFERENCE SYMBOL TRANSMISSION IN AN OFDM SYSTEM}
본 출원은 일반적으로 기준심볼들의 송신에 관한 것으로, 더 구체적으로는 OFDM 시스템에서 기준심볼 전송을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이동 통신은 현대 역사상 가장 성공적인 기술 혁신중의 하나이다. 최근에, 이동 통신 서비스들에 대한 가입자들의 수는 50억 명을 초과하였고 더 빠르게 증가하고 있다. 이와 동시에, 새로운 이동 통신 기술들은 증가하는 요구를 만족시키기 위하여, 그리고 더 많고 더 나은 이동 통신 애플리케이션들 및 서비스들을 제공하기 위해 발전되고 있다. 이러한 시스템들의 몇몇 예들은 3GPP2에 의해 개발된 cdma2000 1xEV-DO 시스템들, 3GPP에 의해 개발된 WCDMA, HSPA 및 LTE 시스템들, 그리고 IEEE에 의해 개발된 이동 WiMAX 시스템들이다.
따라서 본 발명의 실시예들은 OFDM 시스템에서 기준심볼을 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
빔포밍 기법을 사용하여 다수의 가입자 단말과 통신할 수 있는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 N개의 공간 빔들을 송신하도록 구성된 다수의 안테나 어레이들을 포함한다. 상기 기지국은 또한 상기 다수의 안테나 어레이들중에서 각 어레이들에 연결된 NRF개의 무선주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들을 포함한다. 이때 공간 빔들의 수 N은 RF 처리 체인들의 수 NRF보다 크다.
빔포밍을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 NRF개의 무선주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들에 의해 N개의 공간 빔들을 송신하는 과정을 포함한다. 이때 공간 빔들의 수 N은 RF 처리 체인들의 수 NRF보다 크다.
빔포밍 기법을 사용하여 적어도 하나의 기지국과 통신할 수 있는 가입자 단말이 제공된다. 상기 가입자 단말은 M개의 공간 빔들을 수신하도록 구성된 다수의 안테나 어레이들을 포함한다. 상기 가입자 단말은 또한 상기 다수의 안테나 어레이들중에서 각 어레이들에 연결된 MRF개의 무선주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들을 포함한다. 이때 공간 빔들의 수 M은 RF 처리 체인들의 수 MRF보다 크다.
이러한 본 발명의 실시예들은 OFDM 시스템에서 기준심볼을 전송할 때 기준심볼들을 전달하는 OFDM 심볼의 구간을 데이터 전송을 위해 사용된 OFDM 심볼의 구간보다 감소시킴으로써 적은 FFT/IFFT 크기를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기준심볼들에 대한 OFDM 심볼은 데이터 전송을 위해 사용된 OFDM 심볼들과 대비하여 더 적은 부반송파들을 가질 수 있도록 한다.
하기에서 발명의 구체적인 설명을 기재하기에 앞서, 이 특허 문서 전반에 걸쳐 사용된 워드들(words) 및 구들(phrases)에 대하여 정의하는 것이 효과적일 수 있을 것이다: 용어들 "포함한다(include)" 및 "포함한다(comprise,)" 뿐만 아니라 그들의 파생어들은 제한없이 포함(inclusion without limitation)하는 것을 의미한다; 용어 "또는(or),"은 포함하거나 의미한다(inclusive, meaning) 및/또는; 구들 "와 관련된(associated with)" 및 "그것과 함께 관련된(associated therewith)" 뿐만 아니라 그들의 파생어들은 포함하거나(include), 어디의 내부에 포함되거나(be included within), 어떠한 것에 상호접속되거나(interconnect with), 포함하거나(contain), 어디의 내부에 포함되거나(be contained within), 어느 것에 또는 어느 것과 접속되거나(connect to or with), 어느 것에 또는 어느 것과 결합되거나(couple to or with), 어떠한 것과 통신가능하거나(be communicable with), 어떠한 것과 협력하거나(cooperate with), 끼워지거나(interleave), 에 함께 배치되거나(juxtapose), 어느 것에 인접하거나(be proximate to), 어느 것에 또는 어느 것과 경계하거나(be bound to or with), 가지거나(have), 어떠한 특성을 가지거나(have a property of) 또는 그와 유사한 것을 의미할 수 있다; 그리고, 용어 "제어기(controller)"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 어떠한 장치(device), 시스템 또는 그의 부분을(system or part thereof)을 의미하며, 그러한 장치는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어로(hardware, firmware of software), 또는 그들중 적어도 2개의 조합으로 구현되어질 수도 있다. 어떠한 특정 제어기와 관련된 기능들은 지역적 또는 원격이냐(locally or remotely)에 따라 집중화되거나 분산화되어질 수(be centralized or distributed)도 있다. 어떠한 워드들 및 구들에 대한 정의들은 이 특허문서 전반에 걸쳐 제공되며, 당해 분야 통상의 지식을 가진 자들은 그러한 정의들이 대부분은 아니지만 많은 경우에, 그렇게 정의된 워드들 및 구들에 대한 종래의 사용 뿐만 아니라 미래의 사용에도 적용됨을 이해하여야 한다.
본 개시 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다:
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 5G 시스템에 대한 프레임 구조를 도시한다;
도 2 및 도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 기지국을 도시한다;
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 전송 인스턴스(instance)에서 4개의 공간 빔들에 대응하는 다중화된 채널상태정보-기준신호(Channel State Information - Reference Signal, CSI-RS) 심볼을 도시한다;
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 짧은 길이의 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 도시한다;
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 순환 전치부호 형식(scheme) 600을 도시한다;
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 수퍼프레임(super-frame), 프레임, 서브프레임(sub-frame) 및 슬롯 구간이 유지되는 프레임에서의 짧은 길이의 OFDM 심볼들을 도시한다;
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 채널상태정보-기준신호(CSI-RS) 전송을 위한 짧은 길이의 OFDM 심볼들에서의 기준심볼 배치를 도시한다;
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼을 부호화하여 전송할 수 있는 송신기를 도시한다;
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼들의 전력 및 대역폭을 가변시킬 수 있는 송신기를 도시한다;
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 짧은 OFDM에서의 채널상태정보를 위한 기준심볼들의 순환 동작을 도시한다;
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 CSI-RS를 전달하는 짧은 OFDM 심볼들의 비인접 배치를 도시한다;
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 파일럿 다중화를 위한 로직을 포함하는 송신기를 도시한다;
도 14는 본 개시의 실시예들에 따른 기지국에서 CSI-RS 심볼들을 송신하기 위한 프로세스를 도시한다;
도 15는 본 개시의 실시예들에 따른 샘플링 주파수의 증가에 의해 OFDM 심볼을 짧게 하는 동작을 도시한다;
도 16은 본 개시의 실시예들에 따른 이동 단말을 도시한다;
도 17은 본 개시의 실시예들에 따른 기지국과 이동 단말 사이의 신호 전송 동작을 도시한다;
도 18은 본 개시의 실시예들에 따른 이동 단말에 의한, CSI-RS 처리를 위한 프로세스를 도시한다;
도 19는 본 개시의 실시예들에 따른 기지국으로부터 이동 단말로의 다중경로 채널을 도시한다;
도 20은 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼들을 이용한 기준 방향들의 제1 전송 인스턴스를 도시한다.
도 21은 본 개시의 실시예들에 따른 기지국과 이동 단말에서의 공간적으로 차이(staggered)를 가지는 서로 다른 기준 심볼들의 빔들을 도시한다;
도 22는 본 개시의 실시예들에 따른 공간 차이(spatial staggering)를 가지는 스캔된 각도들의 해상도를 도시한다;
도 23은 본 개시의 실시예들에 따른 주파수, 시간 및 공간 차이를 이용한 채널 파라미터 추정 및 미세조정 프로세스를 도시한다;
도 24는 본 개시의 실시예들에 따른 공간적으로 차이를 가지는 파일럿들에 대해 공유된 시간-주파수 위치들을 도시한다;
도 25는 본 개시의 실시예들에 따른 차이를 가지는 송신 및 수신을 위한 빔 폭을 가지고 기준심볼을 전송하는 동작을 도시한다; 및
도 26은 본 개시의 실시예들에 따른 채널 추정 프로세스를 도시한다.
이 특허문서에서 본 개시의 원리들을 기술하기 위해 사용되어지는, 하기에서 논의되는 도 1 내지 도 26과 다양한 실시예들은 단지 실례를 보여주기 위한 것이지, 개시의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되어져서는 아니된다. 당해 분야에서 숙련된 자는 본 개시의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 무선 통신 시스템에서 구현되어질 수도 있음을 이해할 것이다.
밀리미터파들(millimeter waves)은 30GHz - 300GHz의 무선 주파수에 대응하는 1mm - 10mm 범위의 파장을 가지는 무선 파들을 말하는 것이다. 이러한 무선 주파수들은 여기에서 참조로서 그 내용들이 포함되는(the contents of which are hereby incorporated by reference), "Millimeter wave propagation: Spectrum management implications", Federal Communication Commission, Office of Engineering and Technology, Bulletin Number 70, July, 1997에서 논의된 바와 같이 독특한 전파 특성을 나타낸다. 예를 들면, 낮은 주파수의 무선 파들과 비교하여, 밀리미터파들은 커다란 전파 손실을 겪게 되고, 빌딩들, 벽들, 나뭇잎과 같은 물체들을 통과함에 있어서 저조한 능력을 가지며, 공기중에서의 입자들(예를 들어 빗방울)에 기인하여 대기중의 흡수, 굴절 및 흡수에 더 영향을 받기 쉽다. 반면에, 밀리미터파들은 작은 파장을 가지기 때문에, 더 많은 안테나들이 상대적으로 적은 영역에 구성되어질 수 있고(can be packed), 그에 따라 높은 이득의 안테나들을 작은 폼 팩터(small form factor)로 구현할 수 있다. 그러나, 위에서 언급한 것으로 간주되는 불리한 점 때문에, 밀리미터파의 무선 파들은 낮은 주파수의 무선 파들보다 덜 사용되어져 왔다. 이는 적은 비용으로 밀리미터파 대역에서 스펙트럼을 획득하기 위한 새로운 사업을 위한 독특한 기회가 있음을 또한 나타낸다. 3GHz - 30GHz에서의 주파수들은 초고주파(Super High Frequency, SHF)로서 정의된다. SHF 대역에서 몇몇 고주파수들은 커다란 전파 손실 및 높은 이득의 안테나들을 작은 폼 팩터로 구현할 가능성과 같이, EHF 대역(즉, 밀리미터 파들)에서의 무선 파들과 유사한 방식을 또한 나타낸다.
방대한 양의 스펙트럼이 밀리미터파 대역에서 사용가능하다. 예를 들면, 전형적으로는 60GHz 대역으로서 불리우는 약 60GHz에서의 주파수들이 대부분의 국가들에서 허가되지 않은 스펙트럼으로 사용가능하다. 미국에서, 60GHz 주변 스펙트럼의 7GHz(57GHz - 64GHz)는 미허가 사용 영역으로 할당되어졌다. 2003년 10월 16일, 연방통신위원회(Federal Communications Commission, FCC)는 미국에서 고밀도 고정형 무선 서비스들은 위한 스펙트럼으로 12.9GHz(71-76 GHz, 81-86 GHz 및 연방정부 사용을 위한 94.0-94.1 GHz를 제외한 92-95 GHz)를 할당했다. 71-76 GHz, 81-86 GHz 및 92-95 GHz에서의 주파수 할당은 총괄하여 E-대역으로 불리운다. E-대역은 FCC에 의해 가장 큰 스펙트럼 할당으로, 전체 셀룰라 스펙트럼 보다 50배나 더 크다.
특정 시스템들은 콤포넌트 전자장치(component electronics)를 이용한 밀리미터파 무선 통신을 사용한다. 여러 시스템들은 기가(giga)-bps의 데이터 레이트를 달성할 수도 있다. 예를 들면, 특정 시스템들(시스템 1)은 수 킬로미터의 거리상에서 10 Gbps 데이터 전달을 가능하게 하는 밀리미터파 통신 시스템을 포함한다. 이러한 시스템들에서, 송수신기는 140 GHz (F-band), 94 GHz (W-band), 70/80 GHz (E-band), 및 35 GHz (Ka-band)와 같은 다양한 밀리미터파 대역들에서의 동작의 유연성을 제공하는 광학기술(photonics)에 기반을 둔다. 다른 예로서, 제2 시스템(시스템 2)은 70GHz 및 80GHz 대역에 대한 멀티-기가비트 무선 기술들을 포함한다. 그러나, 이러한 기술들은 비용, 복잡도 및 폼 팩터와 같은 이슈들 때문에 상용의 이동 통신에는 적합하지 않다. 예를 들면, 점대점 링크 품질을 위해 요구되는 안테나 이득을 달성하기 위해서는, 시스템 2에서 2번째 무선 고주파수를 사용하는 경우 1.25 기가비트 데이터 송신을 위해서는 2피트 길이의 안테나(2-foot antenna)를 필요로 한다. 이러한 시스템들에서 사용되는, 전력 증폭기들, 저잡음 증폭기들, 혼합기들, 발진기들, 주파수 합성기들, 도파관들을 포함하는 콤포넌트 전자장치들은 크기가 너무 크고, 많은 전력을 소비하기 때문에 이동 통신에 적용하기가 쉽지 않다.
최근에, 단거리(short-range)의 무선 통신을 위한 밀리미터파들을 사용하기 위한 많은 공학 기술 및 사업의 노력들이 있어 왔고, 또 투자되고 있다. 특정 시스템들에서, 기가-bps 레이트에서 데이터를 송신하기 위하여 수 미터 내(최대 10 미터)에서 미허가의 60GHz 대역을 이용하는 기술들 및 표준들이 사용되고 있다. Zhouyue Pi, Farooq Khan, "An introduction to millimeter-wave mobile broadband systems", IEEE Communications Magazine, June 2011(그 내용은 전체적으로 참조로서 포함되어진다)에서 언급되어지는 바와 같은 무선HD 기술(WirelessHD technology), 3GPP TS 36.201: "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer - General Description"(그 내용은 전체적으로 참조로서 포함되어진다)에서 언급되어지는 바와 같은 ECMA-387, 그리고 3GPP TS 36.211: "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation"(그 내용은 전체적으로 참조로서 포함되어진다)에서 언급되어지는 바와 같은 IEEE 802.15.3c와 같은 여러 산업 표준들이, Wireless Gigabit Alliance (WGA) 및 IEEE 802.11 task group ad (TGad)와 같은 경쟁의 단거리 60GHz 기가-bps 연결 기술을 또한 활발하게 발전시키고 있는 다수의 기구들과 함께, 발전하고 있다. 집적회로(Integrated circuit, IC) 기반의 송수신기들은 이러한 기술들의 몇몇을 위해 또한 사용가능하다. 통설은 단거리 60GHz 연결 기술의 가장 큰 도전은 RFIC라는 것이다. 전력 측면에서 보다 효율적인 60GHz RFIC들을 발전시키기 위하여 많은 공학 기술의 노력들이 투자되어져 왔다. 많은 수의 설계들 및 기술들은 70-80-90 GHz 대역과 같은 밀리미터파 대역들에 대한 RFIC 설계로 이동되어질 수 있다. 비록 오늘날 60GHz RFIC가 저효율 및 고비용의 단점이 있지만, 밀리미터파 RFIC 기술은 고효율 및 저비용의 방향으로 발전하고 있기 때문에, 이러한 발전의 추이는 궁극적으로는 밀리미터파 RFIC들을 이용하여 넓은 거리에서의 통신을 가능하게 할 것이다.
본 개시의 실시예들은 무선 통신을 위해 밀리미터 전자기파들을 사용하는 통신 시스템들 및 관련된 장치와 방법들을 보여준다. 비록 실시예들은 밀리미터파들을 사용하는 통신의 측면에서 도시되어 있지만, 실시예들은 밀리미터파들과 유사한 특성을 나타내는, 예를 들어 10GHz - 30GHz의 주파수를 가지는 무선 전파들과 같은 다른 통신 매체들에도 확실하게 적용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 실시예들은 또한 테라헤르쯔(terahertz) 주파수를 갖는 전자기파들, 적외선, 가시광선 및 다른 광매체에 적용될 수도 있다. 예시의 목적상, 용어 "셀룰라 대역(cellular band)"은 수백 메가헤르쯔에서 수 기가헤르쯔 주변의 주파수들을 언급하는 것이고, "밀리미터파 대역(millimeter wave band)"은 수십 기가헤르쯔에서 수백 기가헤르쯔 주변의 주파수들을 언급하는 것이다. 셀룰라 대역들에서 무선 전파들은 적은 전파손실을 가지며, 보다 나은 커버리지 목적을 위해 사용되어질 수 있지만, 커다란 안테나를 필요로 한다. 대안으로, 밀리미터파 대역들에서의 무선 전파들은 커다란 전파손실을 겪지만, 그러나 적은 폼 팩터로 고이득 안테나 또는 안테나 어레이의 설계에는 아주 적합하도록 한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 5G 시스템에 대한 프레임 구조를 도시한다. 도 1에 도시된 5G 프레임 100의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 숫자의 값들은 단지 예시를 위해 제공되어지는 것으로, 다른 숫자의 값들이 사용되어질 수 있다.
직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 심볼들 105는 스케줄링의 단위화(scheduling granularity)를 위해 슬롯 110으로 그룹화된다. 예를 들면, 5G 시스템에서 30개의 OFDM 심볼들 105가 슬롯 110을 형성한다. 8개의 슬롯들은 서브프레임 115를 형성하고, 5개의 서브프레임들이 프레임 100을 형성한다. 이와 같이 심볼 105, 슬롯 110, 서브프레임 115 및 프레임 100의 상이한 단위화는 데이터, 제어 및 기준 심볼들을 송신하기 위한 단위화를 나타낸다. 도시된 예에서, 각 OFDM 심볼 105는 4.16마이크로초(㎲) 길이를 갖는다. 30개의 OFDM 심볼들로 구성된 슬롯 110은 125㎲ 길이를 갖는다; 서브프레임 115는 1밀리초(ms) 길이를 가지며, 프레임 100은 5ms 길이를 갖는다. 빔포밍은 5G 시스템의 중심이 될 것으로 기대되는데, 이는 제어 및 데이터 모두의 전송 시, 지향적인 특성을 갖게 됨을 나타낸다. 지향성(directivity)은 다른 여러 특성들 중에서 기지국(base station, BS)에 대한 이동 단말(mobile station, MS)(여기에서 또한 "가입자 단말(subscriber station)"으로서 언급되는)의 위치와, 새도윙(shadowing)의 양, 그리고 인근의 반사기들의 존재에 영향을 받는다. 그러므로 이동 단말과 기지국 사이의 전송을 위한 최적의 방향을 확인(identify)하기 위하여, 몇몇 트레이닝(training)의 형태가 요구된다. 전송들을 위한 서로 다른 방향들은 빔들로 불리운다. 이동 단말들은 이동 단말과 기지국 사이의 전송을 지원하는 최적의 빔(best beam)을 확인하여야 한다. 본 개시의 실시예들은 최적의 빔포밍 방향에 대한 트레이닝을 나타낸다. 기준심볼들은 특정 방향들에서 빔포밍을 사용하여 전송된다. 이동 단말은 기준심볼들을 수신하고, 기준심볼들을 처리하여 만약 상기 송신기가 최적의 빔/방향으로 송신된다면 송신기가 사용하여야 하는 최적의 빔/방향을 확인한다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 기지국을 도시한다. 도 2의 BS 200은 RF 체인들의 수가 지원되는 공간 빔들의 수보다 상당히 작고 그에 따라 RF가 제한되는 전송 방식을 사용하도록 구성된다. 비록 특정 상세들이 도 2의 BS 200의 구성요소들을 참조하여 제공될 것이지만, 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 구성요소들을 포함하는 다른 실시예들이 구현될 수 있음이 이해되어져야 할 것이다. BS 200은 이 논의에서 RF 체인들 또는 디지털 체인들로 불리우는 다수의 디지털 처리 (NRF) 체인들 205를 포함한다. 각 RF 체인 205는 각 기저대역 + RF 처리 블록 210, 빔포밍부 215 및 안테나 어레이 220을 포함한다. 각 기저대역 + RF 처리 블록 210은 전송을 위한 신호들을 처리하기 위한 처리 회로를 포함한다. 전송될 데이터는 블록 210에서 채널 부호화, 변조 성상(constellation) 매핑, MIMO 처리 방식들, 디지털 아날로그 변환 등을 위한 서로 다른 모듈들을 이용하여 처리된다. 각 기저대역 + RF 처리 블록 210은 빔포밍부 215에 결합되는데, 빔포밍부 215는 안테나 어레이들 220에 더 결합된다. 각 빔포밍부 215는 각 기저대역 + RF 처리 블록 210으로부터 정보를 수신하도록 구성되고, 안테나 어레이 220을 통한 빔포밍 전송을 위한 정보를 구성한다.
실시예 1: 제한적인 RF 밀리미터파 이동 광대역(Millimeter-wave Mobile Broadband, MMB) 시스템을 위한 기준심볼 전송
특정 실시예들에서, 기준심볼들은 BS 200에서 주파수 및 시간 모두에서 다중화되는데, 이 BS 200은 무선주파수 처리 체인들 205의 수보다 많은 안테나들 220을 구비하는 OFDM 송수신기 시스템을 포함한다. 기저대역 및 무선주파수(RF) 처리 체인들 205의 수는 BS 200에서의 송수신기 시스템의 처리 능력들을 나타낸다. RF 체인들 205의 수보다 많은 송신 안테나들 220 및/또는 지원되는 공간 방향들을 소유하는 송수신기 시스템에서, 다중 심볼들은 수신기에서의 채널상태정보(channel state information, CSI) 측정을 위해 사용되는 기준심볼들을 송신하도록 사용된다. CSI는 송신기(예를 들어 BS 200)로부터 수신기(예를 들어 가입자 단말)로의 채널 품질을 나타내며, 송신기에서의 송신 안테나 220 또는 공간 빔으로부터 수신기에서의 수신 안테나 또는 공간 빔으로의 채널을 특정한 것이다. 특정 공간 빔상의 또는 특정 송신 안테나 220으로부터 수신기로의 채널 품질은 수신기에 알려졌고, 송신기 BS 200과 수신기 사이에서 암묵적으로 동의된 미리 정의된 시간 구간에서 송신된 기준심볼들을 이용하여 측정된다. NRF개의 송신 RF 체인들 205와 N개의 공간 빔들 225를 구비하는 시스템에서, 최대 NRF개의 기준심볼들은 하나의 전송 인스턴스(transmission instance)에서 송신되고, NRF개보다 큰 기준심볼들은 하나의 전송 인스턴스에서 송신되지 않는다. 그러므로, N개의 모든 공간 빔들에 대한 기준심볼들을 송신하기 위하여, 적어도 N/NRF번의 송신 동작들이 필요하다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 기지국을 도시한다. 비록 특정 상세들이 도 3의 BS 200의 구성요소들을 참조하여 제공될 것이지만, 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 구성요소들을 포함하는 다른 실시예들이 구현될 수 있음이 이해되어져야 할 것이다. BS 200은 다수(NRF)의 체인들 205a-205d를 포함한다. 각 체인 205a-205d는 각 기저대역 + RF 처리 블록 210, 빔포밍부 215 및 안테나 어레이 220을 포함한다. 각 기저대역 + RF 처리 블록 210은 빔포밍부 215에 결합되는데, 빔포밍부 215는 안테나 어레이들 220에 더 결합된다. 도 3의 BS 200은 4개의 공간 빔들에 대응하는 기준심볼들을 다중화하도록 구성된다. 각 RF 체인 205a-205d는 다른 RF 체인들 205a-205d에 의해 사용되지 않는 부반송파 자원들을 통해 특정 공간 빔 310a-310d에 대응하는 기준심볼 305a-305d를 전달한다.
OFDM 송수신기 시스템들은 NRF = 4개의 RF 처리 체인들 205a-205d를 구비하고, 상기 시스템은 최대 N = 12개의 빔들 310을 지원한다. 주어진 전송 인스턴트(instant)에서, RF 체인 1 205a는 다른 RF 체인들에 의해 사용될 수도 있고 사용되지 않을 수도 있는 몇몇 OFDM 심볼의 주파수 부반송파들을 이용하여 하나의 공간 빔 310a에 대응하는 기준심볼 305a를 송신한다. 동일한 전송 인스턴트에서, RF 체인 2 205b는 제1 RF 체인 205a 또는 다른 RF 체인들 205c 및 205d에 의해 사용될 수도 있고 사용되지 않을 수도 있는 몇몇 OFDM 심볼의 주파수 부반송파들을 이용하여 다른 공간 빔 310b에 대응하는 기준심볼 305b를 송신한다. 유사하게, 다른 RF 체인들 205c 및 205d는 다른 RF 체인들 205a 및 205b에 의해 사용되지 않는 상이한 공간 빔들 310c 및 310d에 대응하는 기준심볼들 305c 및 305d를 송신한다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 전송 인스턴스에서 4개의 공간 빔들에 대응하는 다중화된 채널상태정보-기준신호(Channel State Information - Reference Signal, CSI-RS) 심볼을 도시한다. 도 4에 도시된 다중화된 CSI-RS 심볼 400의 예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
12개의 공간 빔들 310은 각 OFDM 심볼이 4개의 공간 빔들 310에 대한 CSI-RS 심볼들 425를 전달하는 슬롯 420의 3개의 OFDM 심볼들 405, 410, 415에서 송신된다. 대체적인 구성에서, NRF개의 RF 체인들 205중에서 단지의 2개의 체인들을 이용하는 6개의 OFDM 심볼들을 통해 12개의 공간 빔들 310이 송신된다. CSI-RS 심볼들의 구성에 관한 정보는 지원되는 빔들의 수와 송신된 CSI-RS 심볼들의 수를 포함한다. 이러한 구성 메시지는 시스템 구성 브로드캐스트 메시지의 일부로서 또는 독립적인 브로드캐스트 메시지로서 BS 200에 의해 모든 MS들로 송신된다. 시스템은 다수의 구성들을 지원할 수 있으나, 허용된 구성들중에서 단지 하나의 구성만을 사용할 수 있다. 그러므로, 구성이 주어질 때, MS는 송신된 CSI-RS 심볼의 특성(property)(확산 부호, 등)과, 수신된 CSI-RS 심볼들과 송신된 빔 방향들 사이의 매핑 규칙을 결정한다. 특정 실시예들에서, 이러한 정보는 수신기로 송신되지 않고, 그러나 사전에 협의되거나 암묵적으로 사용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 짧은 길이의 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 도시한다. 도 5에 도시된 짧아진 길이의 OFDM 심볼들의 실시예들은 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
특정 실시예들에서, 기준심볼들을 전달하는 OFDM 심볼의 구간(duration)은 데이터 전송을 위해 사용된 FFT/IFFT 크기와 다르고 적은 FFT/IFFT 크기를 이용함으로써 감소될 수 있다. 기준심볼들에 대한 OFDM 심볼은 데이터 전송을 위해 사용된 OFDM 심볼들과 대비하여 더 적은 부반송파들을 갖는다. 기준심볼들을 송신하기 위해 사용된 OFDM 심볼들 510 및 515는 데이터 전송을 위해 사용된 보통의 OFDM 심볼들 505보다 짧은 구간을 갖는다. 이후로는 이러한 짧은 구간을 가지는 OFDM 심볼들을 짧은 길이의 OFDM 심볼들로서 언급되어질 것이다. 짧은 길이의 OFDM 심볼들 505, 515의 부반송파들 520과 보통의 OFDM 심볼들 505의 부반송파들은 동일한 대역폭 525의 구간을 갖는다. 짧은 길이의 OFDM 심볼들 510, 515는 데이터 전송을 위해 사용된 보통의 OFDM 심볼 505에 대하여 사용된 FFT 크기보다 적은 FFT 크기를 이용하여 얻어질 수 있다. 짧은 길이의 OFDM 심볼들 510, 515에서의 시간 구간 단축의 직접적인 효과는 도 5에 도시된 바와 같이 부반송파 대역폭을 증가시킨다는 것이다. 예를 들면, 짧은 길이의 OFDM 심볼-1 510의 경우, FFT 크기를 절반으로 줄임으로써, 만약 동일한 샘플링 구간 TS (샘플링 주파수 FS = 1/TS)가 유지된다면, OFDM 심볼 구간 530은 (보통의 OFDM 심볼 구간 540과 대비할 때) 절반으로 감소된다. 짧은 길이의 OFDM 심볼-2 515의 경우, FFT 크기 (N)를 1/4로(N/4) 줄임으로써 OFDM 심볼 구간 535는 (보통의 OFDM 심볼 구간 540과 대비할 때) 1/4으로 감소된다. 짧은 길이의 심볼 510, 515에 대한 2가지 예들은 단지 실제적인 예이고, FFT 크기를 다르게 줄임으로써 짧은 길이의 OFDM 심볼을 위해 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 순환 전치부호 형식(scheme) 600을 도시한다. 도 6에 도시된 순환 전치부호 600의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 3: 보통의 OFDM 심볼과 동일한 순환 전치부호를 짧은 길이의 OFDM 심볼을 위하여 유지
특정 실시예들에서, 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 순환 전치부호 605는 보통의 OFDM 심볼 505과 동일한 구간을 갖는다. 즉, 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 순환 전치부호 605는 보통의 OFDM 심볼 505의 순환 전치부호 610과 동일한 구간을 갖는다. 순환 전치부호 605는 채널의 지연 확산보다 더 길도록 설계된다. 지연 확산은 채널을 통해 이동하는 송신기로부터의 다중 경로들이 수신기에 도착하고 수 초내에서 측정되는 시간 구간이다. 짧은 길이의 OFDM 심볼 515는 보통의 OFDM 심볼 505와 동일한 채널에서 동작하기 때문에, 짧은 길이의 OFDM 심볼 505의 순환 전치부호 505는 보통의 OFDM 심볼 505의 순환 전치부호 610과 동일한 구간을 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 보통의 OFDM 심볼 505의 순환 전치부호 구간은 짧은 길이의 OFDM 심볼 515에서 동일하게 유지된다. 본 예에서 FFT/IFFT 크기는 보통의 OFDM 심볼 505에 비하여 짧은 길이의 OFDM 심볼 515 사이에서 4배로 감소되고, 이는 OFDM 심볼 515의 길이 내에서 반영된다. 그러나, 도 5에 도시된 예에서 보여지는 바와 같이, 0.46㎲의 순환 전치부호 구간을 구성하는 심볼들의 수는 보통의 OFDM 심볼 505와 짧은 길이의 OFDM 심볼 515 사이에서 동일하게 유지된다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 수퍼프레임(super-frame), 프레임, 서브프레임(sub-frame) 및 슬롯 구간이 유지되는 프레임에서의 짧은 길이의 OFDM 심볼들을 도시한다. 도 7에 도시된 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 4: CSI-RS 전송을 위한 프레임에서의 짧은 길이의 OFDM 심볼의 배치
특정 실시예들에서, 슬롯 705, 서브프레임 710, 프레임 715 및 수퍼프레임 720의 구간들이 유지되도록 하기 위하여, CSI 추정을 위한 기준심볼들(CSI-RS)을 전달하는 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 보통의 OFDM 심볼들 505의 구간 또는 보통의 OFDM 심볼 구간의 다수의 총합(integral multiple)에 부합되도록 위치될 수 있다. 기준심볼들은 사용자들이 채널의 주파수 선택도를 추정하는 것이 가능하도록 하기 위하여 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515의 전체 대역폭상에서 위치된다. 보통의 OFDM 심볼 505의 구간내에서 위치할 수 있는 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 수는 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 길이에 의존하여 결정될 수 있다. 만약 슬롯 705내에 포함된 다수의 OFDM 심볼들 전체의 구간에 해당하는 전체 구간을 가지는, 다수의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 505가 사용된다면, 이들은 슬롯 705, 서브프레임 710 또는 프레임 715의 경계를 침범하지 않고 배치된다. 추가적으로, 만약 슬롯 705에서의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515의 배치가 슬롯 705의 구간에 부합하고 슬롯 705의 경계를 침범하지 않는다면, 서브프레임 710, 프레임 715 및 수퍼프레임 715의 경계는 침범되지 않을 것이다. 짧은 길이의 OFDM 심볼 515는 보통의 OFDM 심볼 505의 크기의 약 1/4, 즉 짧은 길이의 OFDM 심볼 505의 구간은 0.926㎲인데, 이것은 3.77㎲인 보통의 OFDM 심볼 505의 크기의 약 1/4이다. 0.46㎲인 보통의 순환 전치부호의 구간이 짧은 길이의 OFDM 심볼 515에 추가될 때, 3개의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 순환 전치부호 725를 포함하는 보통의 OFDM 심볼 505의 구간에 부합한다. 달리 정해지지 않는다면 30개의 보통의 OFDM 심볼들 505를 가지는 슬롯 725는 29개의 보통의 OFDM 심볼들 505와 3개의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515를 포함하는 32개의 OFDM 심볼들을 포함한다. OFDM 심볼들 505, 515는 동일한 순환 전치부호 구간을 갖는다. 특정 실시예들에서, 서로 다른 대역폭들을 가지는 보통의 OFDM 심볼 505와 짧은 길이의 OFDM 심볼 515 모두는 각 부반송파에 대하여 동일한 대역폭을 갖는다. 도 7에 도시된 예에서, 동일한 샘플링 주파수에서 동작될 때, 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 부반송파 대역폭은 보통의 OFDM 심볼 505의 부반송파 대역폭의 4배이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 채널상태정보-기준신호(CSI-RS) 전송을 위한 짧은 길이의 OFDM 심볼들에서의 기준심볼 배치를 도시한다. 도 8에 도시된 기준심볼 배치 800의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 5: 짧은 길이의 OFDM 심볼에서의 CSI-RS 심볼들의 배치
특정 실시예들에서, 짧은 길이의 심볼들 515의 부반송파들은 송신기와 수신기 모두에게 알려진 기준심볼들 810을 전달하여 송신기와 수신기 사이의 무선 채널의 추정을 가능하게 한다. 다중 안테나 송신기에서, 송신 안테나들의 수와 같은 수의 기준심볼들 810이 있다. 서로 다른 안테나들 220에 대응하는 기준심볼들 810은 기준심볼들을 전달하기 위한 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 서로 다른 부반송파들 805상에 위치한다. 즉, 각 부반송파 805는 특정 안테나 220에 대한 기준심볼 810을 전달한다. 많은 수의 송신 안테나들을 가지는 다른 무선 통신시스템들에서; 안테나들의 수는 너무 크기 때문에 CSI-RS 심볼들에서 그들을 수용할 수 없다. 이러한 대규모의 다중 안테나 송신기들에서, 송신기들은 협력하여 동작하여 특정 방향의 빔을 형성한다. 송신기가 지원할 수 있는 빔들의 수는 중대한 특징이고 각 부반송파는 특정 공간 방향을 지향하는 특정 빔에 대한 기준심볼을 전달한다. 도 8에 도시된 예에서, 3개의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 12개의 안테나들에 대응하는 기준심볼들을 전달하거나, 또는 4개의 안테나들 220을 가지고 12개의 공간 빔들 310에 대응하는 기준심볼들을 전달하거나, 또는 OFDM 심볼당 공간 빔들 310에 대응하는 기준심볼들을 전달한다. 주어진 안테나 220 또는 공간 빔 310에 대응하는 기준심볼 810은 MS가 채널의 주파수 선택도를 추정할 수 있도록 하는 전송 대역폭의 범위내에서 반복된다. 다른 예는 하나의 송신 안테나 220 또는 공간 빔 310 방향에 대응하는 다수의 기준심볼들이 전체의 전송 대역폭의 범위를 가지도록 적절한 부반송파들에서 위치되도록 배치된다. CSI-RS 심볼들의 구성에 관한 정보는 지원되는 빔들의 수와 송신된 CSI-RS 심볼들의 수를 포함한다. 이러한 구성 메시지는 시스템 구성 브로드캐스트 메시지의 일부로서 또는 독립적인 브로드캐스트 메시지로서 BS 200에 의해 모든 MS들로 송신된다. 시스템은 다수의 구성들을 지원할 수 있으나, 허용된 구성들중에서 단지 하나의 구성을 사용할 수 있다. 그러므로, 구성이 주어질 때, MS는 송신된 CSI-RS 심볼의 특성(확산 부호 등)과, 수신된 CSI-RS 심볼들과 송신된 빔 방향들 사이의 매핑 규칙을 결정한다. 특정 실시예들에서, 이러한 정보는 수신기로 송신되지 않지만, 사전에 협의되거나 암묵적으로 사용될 수 있다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼을 부호화하여 전송할 수 있는 송신기를 도시한다. 도 9에 도시된 송신기 900의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 6: 짧은 길이의 OFDM 심볼에서의 CSI-RS의 부호화
특정 실시예들에서, 서로 다른 안테나들 또는 서로 다른 공간 방향들에 대응하는 기준심볼들은 송신된 기준심볼들의 특성에 의해 수신기에 의해 구별되어질 수 있다. 특정 공간 빔 또는 송신 안테나에 대응하는 기준심볼들은 부호들의 패밀리(a family of codes)에 속할 수도 있다. 부호는 실수 또는 복소수의 시퀀스이고, 부호들의 패밀리는 특정 특성을 가지는 부호들의 집합이다. 기준심볼들을 송신하기 위해 사용될 부호 패밀리의 품질은 낮은 상호 상관(low cross correlation), 낮은 최대대평균 비율(low peak-to-average ratio) 및 일정한 모듈로 값(constant modulus)을 갖는 것이 바람직하다. 위에서 언급한 특성들은 다른 바람직한 품질들에 의해 확대되어질 수 있다. 부호 패밀리에 속하는 부호는 특정 빔 또는 송신 안테나를 지시하도록 사용되고, 기준심볼 전송에 사용된 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515중에서 하나에서의 기준심볼로서 송신된다. 수신기는 최대 우도(maximum likelihood), 역상관기(de-correlator), 및 기타 등등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 수신기 알고리즘을 이용함으로써 수신된 신호를 복호화함으로써 부호 패밀리의 구성원들을 확인한다. 기준신호에서의 부호는 송신된 공간 빔 또는 공간 빔이 송신된 송신 안테나를 지시하기 때문에, 기준심볼들은 부호 패밀리의 구성원들을 확인하도록 사용될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 시간 t에서, 짧은 길이의 OFDM CSI-RS 심볼 905는 모든 부반송파들에서 전달되는 4개의 빔들에 대한 기준심볼들과 함께 송신되고, 기준심볼로서 송신된 부호의 특성에 의해 구별되어진다. 시간 t에서 RF 체인 #1 915a로부터의 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 모든 부반송파들상의 부호 시퀀스 u1은 공간 빔 #1 910a에서 송신된다. 동일한 t에서, 부호 시퀀스 u1에 비하여 낮은 상관 특성을 가지는, 다른 3개의 RF 체인들 915b, 915c 및 915d로부터의 서로 다른 부호들 u2, u3 및 u4를 이용하여, 각각 #2 910b, #3 910c 및 #4 910d으로 색인되는 3개의 서로 다른 공간 빔들은 각각 서로 다른 방향으로 지향되어 송신된다. 전송의 무선 특성 때문에, 3개의 모든 부호들은 공중으로 송신되고(add up over the air) 합산된 신호로서 수신기에 도달한다. 부호들 사이의 낮은 상호 상관 특성을 이용하여, 수신기는 개별적인 기준심볼들을 분리하고 4개의 공간 방향들 각각에서의 채널 상태를 측정한다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼들의 전력(파워) 및 대역폭을 가변시킬 수 있는 송신기를 도시한다. 도 10에 도시된 송신기 1000의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 7: 짧은 길이의 OFDM 심볼에 대한 CSI-RS 기준심볼들의 전력 및 대역폭 변이
특정 실시예들에서, 서로 다른 전력을 가지는 대역폭의 서로 다른 부분들을 점유하도록 하기 위하여 서로 다른 공간 방향들 또는 서로 다른 송신 안테나들에 대응하는 기준심볼들은 짧은 길이의 OFDM 심볼 515에서 송신된다. 송신기는 활성화된 부반송파들을 지시하기 위하여 전력 및 대역폭을 가변하는데, 이 전력 및 대역폭상에서의 채널은 채널 상태를 추정하기 위하여 측정되어야 한다. 대역폭의 가변은 기준심볼들이 전달되지 않는 부반송파들을 무효화(nulling)함에 의해 수행된다. 즉, 제로(zero)의 송신 전력은 기준심볼들이 전달되지 않는 부반송파들에 할당되어진다. 기준심볼들이 전달되는 부반송파상에서의, 부반송파들에 할당된 전력은 서로 다를 수 있다. 특정 실시예들에서, 기준심볼들을 전달하는 모든 부반송파들에 동일하지 않은 전력을 적용하는 특별한 경우로서, 기준심볼들을 전달하는 모든 부반송파들에 동일한 전력이 적용된다. 특정 실시예들에서, 부반송파들에 대한 전력 할당을 조절함으로써 서로 다른 공간 빔들에 대응하는 기준심볼들은 서로 다른 부반송파들상에서 전달된다. 기준심볼들이 도 9에 도시된 짧은 길이의 OFDM 심볼 515에서의 모든 부반송파들에서 송신될 때, 부반송파당 전력은 조절될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 시간 t에서, 짧은 길이의 OFDM CSI-RS 심볼 1005는 대역폭의 서로 다른 부분들에서 전달된 4개의 빔들에 대한 기준심볼과 함께 송신된다. 공간 빔 방향 #1 1010a에 대응하는 기준심볼들은 대역폭의 부분에서 전달된다. 비-제로(nonzero) 전력 할당에 의해 지시되는, 기준심볼들 1005가 전달되는 부반송파들상의, 부호 u1로부터 기준심볼들 1005가 얻어진다(be drawn). 동일한 시간 t에서, 다른 RF 체인들 1015는 부호들 u2, u3 및 u4의 각각으로부터 얻어진 기준심볼들을 이용하여 공간 방향들 #2 1010b, #3 1010c 및 #4 1010d에 대응하는 기준심볼들을 송신한다. 이러한 기준심볼들 1005는 음영으로 처리된 부반송파들(shaded subcarriers)에 의해 지시되는 각 대역폭의 서로 다른 부분들 1020, 또는 부집합들을 통해 또한 전달된다. 예를 들면, 기준심볼들 1005는 대역폭에서의 부반송파들의 부집합 1020a상에서 전달될 수 있다. 추가적으로, 기준심볼들 1005는 대역폭에서의 부반송파들의 다수의 부집합들 1020a 및 1020b상에서 전달될 수 있다. 공간 빔 방향들 1010 각각에 대하여, 기준심볼들이 전달되는 부반송파들의 전력은 변화되고, 서로 다른 RF 체인 1015를 이용하여 송신된다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 짧은 길이의 직교주파수분할다중(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 심볼에서의 채널상태정보를 위한 기준심볼들의 순환 동작을 도시한다. 도 11에 도시된 기준심볼들의 순환의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 8: 짧은 길이의 OFDM 심볼에서 CSI-RS 심볼들의 주파수 순환
특정 실시예들에서, 특별한 공간 방향 또는 송신안테나에 대응하는 기준심볼들은 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 서로 다른 자원들(예를 들어, 전력 및 대역폭)을 이용하여 전달된다. 서로 다른 전송 인스턴스들에서 서로 다른 자원들의 사용은 미리 결정된 규칙에 기반하여 결정된다. 이 규칙은 공간 방향에 대응하는 RS 심볼을 전달하는 자원을 결정함에 있어서 서브프레임 번호 또는 프레임 번호 또는 수퍼프레임 번호를 고려한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 공간 빔들에 대응하는 기준심볼들은 매 전송 인스턴스에서의 서로 다른 부반송파들에서 전달된다. 전송 인스턴스(transmission instance)는 특정 공간 방향 또는 특정 안테나에 대응하는 하나의 기준심볼이 전송되는 시간 구간(time duration)으로서 정의된다. 전송 인스턴스 1110은 슬롯 또는 서브프레임 또는 프레임 또는 수퍼프레임에 의해 분리될 수 있다. 이는 서로 다른 시스템 및 배치 파라미터들을 이용하여 최적화된다. 서로 다른 공간 빔들에 대응하는 기준심볼들 1105는 매 전송 인스턴스 1110에서 인접 부반송파들 사이에서 시프트된다. 특정 경우로서, 제1 전송 인스턴스 1110a에서의 짧은 길이의 OFDM 심볼의 제1 CSI-RS 부반송파 1115a에서 송신되는 빔 #1에 대응하는 기준심볼 1105를 고려한다. 다음의 전송 인스턴스 1110b에서, 기준심볼 1105는 제2 CSI-RS 부반송파 1115b에서 송신되고, 세번째로, 기준심볼 1105는 제3 CSI-RS 부반송파 1115c에서 송신되고, 네번째 전송 인스턴스에서, 기준심볼 1105는 제4 CSI-RS 부반송파 1115d에서 송신된다. 다섯번째 전송 인스턴스에서, 빔 #1에 대응하는 기준심볼 1105는 제1 CSI-RS 부반송파에서 전달되고, 이러한 서로 다른 부반송파들을 통한 순환이 계속된다.
실시예 9: CSI-RS 추정을 통한(with some flooring of the CSI-RS estimate) 의 짧은 길이의 OFDM 심볼에 대한 순환 전치부호의 감소
특정 실시예들에서, 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 순환 전치부호 1205는 보통의 OFDM 심볼 505의 순환 전치부호 725보다 작도록 만들어질 수 있다. 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 순환 전치부호 1205를 감소시킴으로써 심볼 구간을 더 작게 할 수 있다. 이는 더 많은 CSI-RS 심볼들이 슬롯내에 포함되어 구성되도록 하는 것을 가능하게 한다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 CSI-RS를 전달하는 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 비-인접 배치(non-contiguous arrangement)를 도시한다. 도 12에 도시된 비-인접 배치의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 10: RS 전송을 위한 프레임에서 짧은 길이의 OFDM 심볼의 서로 다른 배치들
특정 실시예들에서, 슬롯에서 CSI-RS를 송신하기 위해 사용된 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 보통의 구간의 OFDM 심볼들과 비-인접하도록 배치되도록(non-contiguously - interspersed) 위치되어질 수 있다. 슬롯, 서브프레임, 프레임 및 수퍼프레임의 구간들이 유지되도록 하기 위하여, 기준심볼들을 전달하는 다수의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 보통의 OFDM 심볼들 505의 구간 또는 보통의 OFDM 심볼 505의 다수의 총합에 부합하도록 위치된다. 슬롯에서 짧은 OFDM 심볼들의 비인접 배치의 예가 도 12에 도시되어 있다. 짧은 길이의 OFDM 심볼 515는 보통의 OFDM 심볼 505의 크기의 약 1/4, 즉 짧은 OFDM 심볼 515의 구간은 0.926㎲인데, 이것은 3.77㎲인 보통의 OFDM 심볼 505의 크기의 약 1/4이다. 0.46㎲인 보통의 순환 전치부호 1205의 구간이 짧은 길이의 OFDM 심볼 515에 추가될 때, 단지 3개의 짧은 ㄱ길이의 DM 심볼들 515는 순환 전치부호 1205를 포함하는 보통의 OFDM 심볼 505의 구간에 부합한다. 달리 정해지지 않는다면 30개의 보통의 구간의 OFDM 심볼들 505를 가지는 슬롯 1210은 29개의 보통의 OFDM 심볼들 505와 3개의 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515를 포함하는 32개의 OFDM 심볼들을 포함한다. 모든 OFDM 심볼들은 동일한 순환 전치부호 구간을 갖는다. 서로 다른 부반송파 대역폭들을 가지는 보통의 OFDM 심볼과 짧은 길이의 OFDM 심볼은 모두 동일한 대역폭을 갖는다. 도 12에 도시된 예에서, 동일한 샘플링 주파수에서 동작될 때, 짧은 길이의 OFDM 심볼 515의 부반송파 구간은 보통의 OFDM 심볼 505의 부반송파 구간의 4배이다.
실시예 10.1 슬롯/프레임 경계를 유지하지 않는 짧은 길이의 OFDM 심볼의 서로 다른 배치들
특정 실시예들에서, 슬롯에서 CSI-RS를 송신하기 위해 사용된 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 보통의 구간의 OFDM 심볼들과 비인접하도록 배치되도록(non-contiguously - interspersed) 위치되어질 수 있다. 기준심볼들을 전달하는 짧은 OFDM 심볼들 515의 수는 시스템 구간에 기반하여 결정되고, CSI-RS 심볼들의 구간은 슬롯, 서브프레임, 프레임 및 수퍼프레임의 구간들을 유지할 필요가 없다.
실시예 11: 데이터 전송의 위상을 트레이닝하기 위한 짧은 길이의 OFDM 심볼의 RS 전송
특정 실시예들에서, 슬롯에서 CSI-RS를 송신하기 위해 사용된 짧은 길이의 OFDM 심볼들 515는 수신기로 송신하기 위해 이용되는 송신기에 대한 최적의 전송 방식을 확인하기 위해 사용되는 채널을 추정하기 위해 사용된다. 대규모의 송신 안테나들의 어레이가 특정 공간 방향을 향한 빔 형성을 위해 사용되는 경우, CSI-RS는 송신기가 지원할 수 있는 모든 공간 방향들에 대해 전달된다. 각 공간 방향은 빔에 의해 확인된다. 이 빔은 주어진 수신기 쪽 방향으로 데이터를 빔 형성하기 위해 사용된다. 기준심볼들이 데이터를 전달하기 위해 설계된 각 빔들에 대해 전달된다. 특정 실시예들에서, 특징적인 기준심볼들의 수는 송신기가 지원하는 빔들의 수와 동일하다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 파일럿 다중화를 위한 로직을 포함하는 송신기를 도시한다. 도 13에 송신기 1300의 실시예예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
송신기 1300은 기지국 200에 도시된 바와 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 요소(functionality)을 포함한다. 추가적으로, BS 200은 송신기 1300을 포함할 수 있다. 각 기저대역 + RF 처리 블록 210은 각 빔포밍부 215에 결합된 송신 경로 1305를 포함한다. 송신 경로 1305는 N/m IFFT 블록 1315, 스위치 1320 및 순환 전치부호 블록 1325에 결합된 CSI-RS 전송 로직 1310을 포함한다. 송신 경로 1305는 소스로부터 데이터 비트들을 수신하도록 구성되고 직병렬 변환기 1335 및 N IFFT 블록 1340에 결합된 변조 및 부호화 블록 1330를 또한 포함한다. 송신 경로 1305는 파일럿 시퀀스들을 수신하도록 구성되고, N/m IFFT 블록 1315에 결합된 제2 직병렬 변환기 1345를 더 포함한다. 순환 전치부호 블록 1325는 병직렬 변환기 1350, 디지털 아날로그 변환기(digital to analog converter, DAC) 1355 및 RF 처리부 1360에 결합된다.
실시예 12: 감소된 심볼 구간을 가지는 CSI-RS 심볼들에 대한 서로 다른 크기들을 제어하기 위한 로직
특정 실시예들에서, CSI-RS 심볼들의 크기는 전송 시점에서 CSI-RS 전송 로직 1310에 의해 유연하게 결정된다. CSI-RS 전송 로직 1310은 CSI-RS 심볼들에 대해 사용된 IFFT의 크기 뿐만 아니라 CSI-RS 심볼들을 다중화하기 위한 스위칭 시간을 결정한다. CSI-RS 전송시에, CSI-RS 전송 로직 1310은 CSI-RS 심볼들을 송신하기 위해 사용되어지는 IFFT의 크기를 지시하고, 스위치 1320을 동작시키고, 송수신기 체인에서의 추가적 처리를 위한 파일럿 시퀀스들을 다중화하고, CSI-RS 심볼에서의 순환 전치부호 1325의 크기를 지시하기 위한 CSI-RS 순환 전치부호 파라미터를 설정한다. CSI-RS 전송 로직 1310은 CSI-RS OFDM 심볼의 크기를 결정한다; CSI-RS OFDM 심볼들의 크기는 시그널링에 의해 수신기에 지시되거나 또는 CSI-RS 전송의 시간 인스턴스에 의존하여 암묵적일 수 있다.
도 14는 본 개시의 실시예들에 따른 기지국에서 CSI-RS 심볼들을 송신하기 위한 프로세스를 도시한다. 도 14에 도시된 프로세스 1400은 CSI-RS 전송을 위한 처리 로직을 구체화한다. CSI-RS 구성(configuration) 정보들을 포함하는 BS 200을 위한 구성 정보 1405가 메모리에 저장된다. 블록 1410에서, BS 200에서의 처리 로직 1310은 CSI-RS를 위한 구성 정보를 결정하기 위하여 메모리를 리드(read)한다. CSI-RS를 위한 하나 이상의 구성 정보가 존재할 수 있는데, 이러한 경우에 로직은 구성 정보 옵션들 중에서 하나를 선택하도록 설정된다. 블록 1415에서 BS 200은 메시지로 CSI-RS 구성 정보를 MS로 송신한다. 이 메시지는 브로드캐스트 제어 채널, 멀티캐스트 제어 채널 또는 유니캐스트 제어 채널 중 적어도 하나 이상을 이용하여 브로드캐스트된다. 블록 1420에서 구성 정보는 MS에 의해 CSI-RS 심볼의 특성, CSI-RS 심볼에서 송신되는 CSI-RS에 대한 빔 인덱스들 뿐만 아니라 CSI-RS 심볼의 길이를 결정하기 위해 사용된다. 블록 1425에서 매핑이 하나의 OFDM 심볼에서 송신된 다수의 빔 방향들 사이의 규칙에 따라 수행되고, CSI-RS 심볼이 생성된다. 이러한 규칙은 송신기와 수신기의 사이에서 사전에(a priori) 동의된 단일의 규칙이거나, 또는 조정되어질 수 있고 구성 정보 메시지를 이용하여 수신기로 명시적으로 신호 전송되어질 수 있다. 상기 구성 정보를 이용하여, BS는 선택된 빔 방향들에 대응하는 CSI-RS OFDM 심볼을 모아서(assembles) 송신한다. 모든 지원되는 빔 방향들에 대응하는 CSI-RS 전송이 송신될 때까지 이 로직은 수행된다.
도 15는 본 개시의 실시예들에 따른 샘플링 주파수의 증가에 의해 OFDM 심볼을 짧게 하는 동작을 도시한다. 도 15에 도시된 짧은 OFDM 심볼 1500의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
실시예 13: CSI RS 전송을 위한 샘플링 주파수를 증가시키기 위한 감소된 심볼 구간
특정 실시예들에서, 기준심볼들을 전달하는 OFDM 심볼의 구간은 데이터 전송을 전달하는 OFDM 심볼을 위해 사용되는 것과 다르고 더 높은 샘플링 주파수를 사용함으로써 감소된다. 기준심볼들에 대한 OFDM 심볼은 데이터 전송을 위해 사용된 보통의 OFDM 심볼들 1505과 동일한 수의 부반송파들을 갖는다. 만약 샘플링 주파수가 증가된다면, 기준심볼들을 송신하기 위해 사용된 OFDM 심볼들 1510, 1515는 데이터 전송을 위해 사용된 보통의 OFDM 심볼들 1505보다 짧은 구간이며, 이후로 짧은 길이의 OFDM 심볼들로서 언급되어질 것이다. 짧은 길이의 OFDM 심볼들 1510, 1515의 부반송파들과 보통의 OFDM 심볼들의 부반송파들은 동일한 대역폭 1520의 기간을 갖는다(span). 이러한 실시예의 목적을 위해, 짧은 길이의 OFDM 심볼들 1510은 데이터 전송을 위해 사용된 보통의 OFDM 심볼 1505에 대하여 사용된 것보다 더 큰 샘플링 주파수를 이용하여 파생될 수 있다. 짧은 길이의 OFDM 심볼들 1510에서의 시간 구간 단축의 직접적인 효과는 증가된 부반송파 대역폭이다. 만약 샘플링 구간 TS가 절반으로 된다면(또는 등가적으로 샘플링 주파수 FS = 1/TS가 2배 된다면), 샘플링 주파수에 의해, OFDM 심볼 기간 1510은 절반으로 감소된다. 추가적으로, 샘플링 주기를 1/4로(TS/4) 줄임으로써 OFDM 심볼 1515 구간은 1/4으로 감소된다. 짧은 길이의 심볼에 대한 2가지 예들은 단지 실제적인 예이고, 샘플링 주파수를 증가시키기 위한 임의의 다른 요소(factor)가 짧은 길이의 OFDM 심볼을 위해 사용될 수 있다.
실시예 14: CSI-RS 전송을 위한 사용자 위치 기반 심볼 구간 감소
특정 실시예들에서, 특정한 공간 빔 방향을 위해 송신된 CSI-RS는 셀에서의 수신기 위치에 기반하여 선택될 수 있다. 이는 수신기 위치에 기반하여 데이터를 전달하기 위해 사용될 단지 그러한 공간 빔들을 기회적으로(opportunistically) 트레이닝시키는 것을 허용한다. 예를 들면, 셀 중심으로부터 멀리 떨어져 있는 사용자들은 빔 대역폭들이 보다 넓은, 지원되는 빔들의 부집합을 사용한다. 많은 사용자들이 보다 넓은 빔들을 선호하는 상황에서, 그러한 빔들은 사용자들에 의해 선호되지 않았던 빔들에 우선적으로 보다 빈번하게 송신되어질 수 있다.
실시예 15: 사용자 이동성 기반의 적응적 CSI-RS 전송
특정 실시예들에서, CSI-RS 전송은 사용자 이동성에 기반하여 적응적이다.
공간 빔의 빔 폭은 수신기의 이동성에 기반하여 조정된다. 그러므로, 조정될 수 있는 빔 폭을 가지는 빔을 통해 CSI-RS가 전달된다. 낮은 이동성의 사용자를 위한 빔은 좁아질 수 있고, CSI-RS는 좁은 빔들 통해 전달될 수 있다. 높은 이동성의 사용자를 위한 빔은 넓어질 수 있고, CSI-RS는 넓은 빔들 통해 전달될 수 있다. 예를 들면, 셀에서 만약 모든 사용자들이 거의 움직이지 않거나 매우 낮은 이동성을 갖는다면, CSI-RS는 좁은 빔을 통해 전달될 수 있다.
특정 실시예들에서, CSI-RS를 전달하는 OFDM 심볼의 길이는 또한 사용자 이동성에 기반한다. 예를 들면, 셀에서 만약 모든 사용자들이 거의 움직이지 않거나 매우 낮은 이동성을 갖는다면, CSI-RS는 긴 빔을 사용할 수 있다. 만약 모든 사용자들이 보통의 또는 빠른 속도를 갖는다면, CSI-RS에 대한 짧은 심볼이 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서 기술은 사용자 위치 기반의 적응적인 CSI-RS 전송과 결합되어질 수 있다.
실시예 16: CSI-RS의 코드북 기반 다중화
특정 실시예들에서, 서로 다른 코드북들에 대응하는 CSI-RS는 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 서로 다른 전송 인스턴스들에서 짧은 길이의 OFDM 심볼들을 이용하여 송신된다. 서로 다른 코드북들은 각 코드북이 서로 다른 빔 폭들에 대응하는 멀티-해상도(multi-resolution) 빔들에 대응할 수 있다. 주어진 코드북의 서로 다른 빔들에 대응하는 CSI-RS는 짧은 길이의 OFDM 심볼 기반의 CSI-RS 전송의 단일의 전송 인스턴스에서 송신된다. 다음의 전송 인스턴스에서, 서로 다른 코드북으로부터의 빔들에 대응하는 CSI-RS가 송신된다. 모든 코드북들로부터의 빔들에 대응하는 CSI-RS가 송신되는 경우, 모든 코드북들에 대한 빔들의 전송 시퀀스는 후속하는 CSI-RS의 전송 인스턴스들에서 반복된다. 예를 들면, 만약 각각이 Bi개(i = 1, 2, ... N)의 빔들을 가지는 N개의 코드북들이 있다면, CSI-RS의 제1 전송 인스턴스는 코드북 B1에서의 빔들에 대응하는 CSI-RS의 송신과 관련할 것이다. CSI-RS의 제2 전송 인스턴스에서, 코드북 B2에서의 빔들에 대응하는 CSI-RS가 송신될 것이고, CSI-RS의 N번째 전송 인스턴스에서, 코드북 BN에서의 빔들에 대응하는 CSI-RS가 송신될 것이다. (N+1)번째 전송 인스턴스에서, 코드북 B1에서의 빔들에 대한 CSI-RS 전송이 송신되고, 전송 사이클은 반복된다. 멀티-해상도 코드북들이 예로서 보여지고, 다른 멀티-코드북 기반의 빔포밍은 코드북들에 대응하는 시간 다중화 CSI-RS 짧은 길이의 OFDM 심볼들에 의해 지지될 것이다.
실시예 17: 서로 다른 전송 주파수를 가지는 CSI-RS의 코드북 기반 다중화
특정 실시예들에서, 서로 다른 코드북들에 대응하는 CSI-RS는 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 서로 다른 전송 인스턴스들에서 짧은 OFDM 심볼들을 이용하여 송신된다. 특정한 코드북에 대응하는 CSI-RS 심볼들의 전송 주파수는 각 코드북에 대해 독립적으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 만약 각각이 Bi개(i = 1, 2, ... N)의 빔들을 가지는 N개의 코드북들이 있다면, 코드북 Bj는 Mi번 송신될 것이고, 반면에 코드북 Bk는 Mk번(j≠k; j, k = 1, 2, ... N) 송신될 수도 있다. 특정한 코드북으로부터의 빔들에 대응하는 CSI-RS는 규정된 수만큼 송신되고, 모든 코드북들에 대응하는 모든 CSI-RS가 송신된 직후에 새로운 전송 사이클이 시작된다. 각 코드북에 대한 전송 주파수는 코드북 이용 통계들에 기반하여 또는 요구되는 성능 또는 다른 메트릭에 기반하여 결정되어질 수 있다. 전송 주파수를 결정하기 위한 메트릭은 본 발명의 범위 밖이다.
실시예 17.1: 서로 다른 코드북들을 위한 서로 다른 동적인 전송 주파수
특정 실시예들에서, 서로 다른 코드북들에 대응하는 CSI-RS는 짧은 길이의 OFDM 심볼들의 서로 다른 전송 인스턴스들에서 짧은 길이의 OFDM 심볼들을 이용하여 송신된다. 특정한 코드북에 대응하는 CSI-RS 심볼들의 전송 주파수는 각 코드북에 대해 독립적으로 설정될 수 있다. 이러한 전송 주파수는 동적으로 결정되어질 수 있다. 예를 들면, 전송의 제1 사이클에서, 서로 다른 코드북들에 대응하는 CSI-RS는 전송 사이클에서 한번 전송될 수 있다. 사용자들로부터의 수신된 피드백에 기반하여, BS는 몇몇 코드북들이 다른 것들보다 빈번하게 송신되어질 수도 있고, 후속하는 전송 사이클들에서 이러한 코드북들에 대한 새로운 전송 주파수가 CSI-RS 심볼들의 송신에 사용되어질 것으로 결정할 수도 있다.
실시예 18: 서로 다른 코드북들을 다중화하기 위한 서로 다른 심볼 길이들
특정 실시예들에서, 서로 다른 코드북들에 대응하는 CSI-RS는 서로 다른 길이들을 가지는 짧은 OFDM 심볼들상에서 송신된다. 예를 들면, 가장 넓은 빔 폭을 가지는 코드북에 대응하는 CSI-RS는 N 포인트 FFT를 사용하는 보통의 OFDM 심볼을 이용하여 송신되고, 가장 좁은 코드북에 대응하는 CSI-RS는 N/8 포인트 FFT를 사용하는 보통의 OFDM 심볼을 이용하여 송신되고, N/4, N/2 FFT의 짧은 OFDM 심볼들은 가장 넓은 빔 폭과 가장 좁은 빔 폭 사이의 지원되는 빔 폭들을 가지는 코드북들에 대응하는 CSI-RS 심볼들을 송신하기 위해 사용된다. 그러므로, 서로 다른 심볼 구간들을 가지는 OFDM 심볼들을 이용하는 멀티-빔 해상도 코드북에 대한 CSI-RS가 지원된다.
실시예 19: BS로부터 MS로의 CSI-RS 심볼 길이에 대한 시그널링
특정 실시예들에서, CSI-RS 심볼의 심볼 길이는 구성 정보 메시지를 이용하여 기지국으로부터 이동 단말로 지시된다. CSI-RS 심볼의 길이는 구성 정보 메시지의 특정 위치의 비트들의 열에 의해 지시된다.
도 16은 본 개시의 실시예들에 따른 이동 단말(MS)을 도시한다. 도 16에 도시된 이동 단말 1600의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 이동 단말 1600은 기저대역+RF 처리블록 1605, 빔포밍부 1610 및 안테나 어레이 1615를 포함한다. 기저대역+RF 처리블록 1605은 DAC 1625, 직병렬 변환기 1630 및 순환 전치부호 제어 블록 1635에 결합된 RF 처리블록 1620을 포함한다. CSI-RS 복호화를 위한 로직 1640은 순환 전치부호 제거 블록 1635, 스위치 1645 및 N/m FFT 1650에 결합된다. CSI-RS 복호화를 위한 로직 1640은 N/m FFT 1650에 대한 "m"의 값을 지시하도록 구성된다. 예를 들면, CSI-RS 복호화를 위한 로직 1640은 m =1, 2, 3, ... 등등을 지시한다. N/m FFT 1650은 채널추정 블록 1655에 결합된다. 스위치는 순환 전치부호 제거 블록 1635와 N/m FFT 1650 및 N FFT 1660 사이의 연결을 변경하도록 구성된다. N FFT 1660은 다른 채널추정 블록 1665, 병직렬 변환기 1670 및 복조 및 복호 블록 1675에 결합되는데, 복조 및 복호 블록 1675는 데이터 비트들을 출력한다.
CSI 심볼들의 위치 및 구성 정보는 단일의 규칙에 기반할 수 있으며, 송신기와 수신기의 사이에서 명시적으로 신호 전송될 필요는 없다. 서로 다른 규칙들을 수용하기 위해 가능한 많은 구성 정보들이 있는 경우, 이러한 구성 정보는 구성 정보 메시지를 이용하여 수신기로 명시적으로 신호 전송되어져야 한다. 슬롯 또는 서브프레임에서의 CSI-RS의 위치 및 CSI-RS 전송 주파수는 구성 정보 메시지 1680의 많은 필드들을 사용하여 지시된다. 구성 정보 메시지 1680을 복호화하게 되면, MS 1600은 서브프레임과 슬롯에서의 CSI-RS 심볼의 길이 및 위치를 확인한다. MS 1600은 스위칭 로직을 설정하기 위하여 구성 정보 메시지 1680을 복호화하는데, 이는 수신기 체인에서 순환 전치부호 제거 1635, CSI-RS 스위치 1645 및 FFT 크기 블록들에서의 파라미터들을 설정한다. BS 200과 MS 1600의 사이에서 구성 정보 메시지 1680 교환은 기지국 200으로부터 구성 정보 메시지 1680을 이동 단말 1600으로 송신함으로써 시작되는데, 이는 CSI-RS 특정 파라미터들을 포함한다. MS 1600은 구성 정보 메시지 1680을 복호화하고, CSI-RS 복호 로직 1640을 설정한다. CSI-RS는 BS 200으로부터 수신된다. MS 1600은 CSI-RS를 사용하여 데이터 수신에 대한 채널 품질 및 선호하는 빔 인덱스를 추정한다. MS 1600은 업링크 피드백 채널을 이용하여 선호하는 빔 인덱스와 함께 채널 품질 지시를 BS 200으로 송신한다. BS 200은 데이터 전송을 위한 전략을 결정함에 있어서 MS 1600으로부터 수신된 피드백을 사용한다.
도 17은 본 개시의 실시예들에 따른 기지국과 이동 단말 사이의 신호 전송 동작을 도시한다. 단계 1705에서, BS 200은 구성 정보 메시지 1680을 MS 1600으로 송신한다. 구성 정보 메시지 1680은 CSI-RS 심볼 길이, 전송 시간 및 전송 주파수를 지시한다. 단계 1710에서, MS 1600은 구성 정보 메시지 1680을 복호화하고, CSI-RS 로직 1640을 설정한다. 단계 1715에서, BS 200은 CSI-RS 전송을 수행한다. MS 1600은 단계 1720에서 CSI-RS 전송을 복호화한다. 응답으로, 단계 1725에서, MS 1600은 피드백 채널을 통해 채널상태 정보 및 선호하는 빔 지시자를 송신한다. 단계 1730에서, BS 200은 데이터 전송을 수행한다.
표 1은 BS로부터 송신된 구성 정보 메시지 1680에서의 CSI-RS 구성 정보에 대한 서로 다른 필드들의 예를 포함한다.

Attribute/Array of
Attributes
Size (bits)
Value/Notes
Conditions

CSI-RS Symbol length
3
0x000->m=1;
0x001->m=4;
0x011->m=8;
0x100-0x111-reserved

Number of spatial beams supported
variable
Depends upon the
codebook used

Number of CSI-RS
symbols
Variable
Depends upon the
codebook used

CSI-RS sub-frame index
4
Last 4 LSBs of the
subframe index in
which the CSI-RS is
first transmitted

CSI-RS transmission
frequency
4
Frequency in units of subframes of CSI-RS transmission
예를 들면, 만약 시스템이 12개의 지원가능한 빔 방향들을 가지는 경우, 구성 정보 메시지 1680은 4비트를 사용하여 12개의 빔 방향들이 지원됨을 지시한다. CSI-RS 심볼들의 수에 대한 필드(the number of CSI-RS symbols field)는 CSI-RS 전송 전용의 서브프레임에서의 전체 OFDM 심볼들을 지시한다. 만약 BS 200이 3개의 OFDM 심볼들을 사용하도록 구성된다면, CSI-RS 심볼들의 수에 대한 필드는 3개의 비트들을 사용하여 3개의 OFDM 심볼들이 사용되었음을 지시한다. 지원되는 공간 빔들의 수(the number of spatial beams supported)와 사용된 CSI-RS 심볼들의 수(the number of CSI-RS symbols used)에 대한 각 구성 정보의 경우, CSI-RS 심볼들의 위치, 그 심볼들에의 CSI-RS의 배치 및 CSI-RS 심볼들을 가지는 빔들의 매핑은 암묵적으로 규정된다. 구성 정보의 상세는 BS 200 및 MS 1600의 메모리에 저장되고, CSI-RS 처리 로직 1320, 1640에 의해 사용된다. 이러한 파라미터들을 가지는 MS 600은 도 18에 도시된 바와 같이 CSI-RS 전송 모드를 결정하고, CSI-RS 심볼들을 복호화한다.
도 18은 본 개시의 실시예들에 따른 이동 단말에 의한, CSI-RS 처리를 위한 프로세스를 도시한다. 블록 1805에서 만약 MS 600이 현재의 심볼 번호에 대응하는 OFDM 심볼이 CSI-RS 심볼인 것으로 결정하는 경우, 단계 1810에서 MS 1600은 구성 정보 메시지 1680을 사용하여, 심볼에서 CSI-RS를 전달하기 위한 부반송파들을 분리하기 위한 로직을 구성한다. 블록 1815에서 MS 1600은 채널 추정을 위한 CSI-RS 심볼들을 사용하는데, 이는 결과적으로 채널 품질 지시자(CQI)를 계산하기 위해 사용된다. 블록 1820에서의 CSI-RS 구성 정보에 규정된 매핑 규칙은 블록 1825에서 CQI를 CSI-RS의 전송에 사용된 공간 빔의 인덱스와 연관시키기 위해 사용된다. 블록 1830에서 모든 지원되는 공간 방향들에 대한 CQI가 수신되는 경우, 블록 1835에서 MS 1600은 업링크 피드백 채널을 사용하여 현재 CQI와 선호하는 빔(들)을 BS 200에 지시한다. 현재의 OFDM 심볼이 CSI-RS 심볼이 아닌 것으로 결정될 때, 블록 1840에서 MS 1600은 데이터를 처리하고, 블록 1845에서 제어 채널 처리를 수행하고, 블록 1850에서 CSI-RS 구성 정보 메시지 1640을 추출한다.
실시예 20: MS 1600으로부터 BS 200으로 CSI-RS 구성 정보 시그널링
특정 실시예들에서, CSI-RS 심볼의 크기는 MS 1600에 의해 피드백 메시지를 이용하여 기지국으로 지시된다. MS 1600은 다음의 하나 또는 그 이상을 사용한다: 그의 속도, 위치 및 다른 파라미터들을 사용하여 BS 200으로부터 CSI-RS 수신을 위한 최적의 구성 정보를 결정한다. 이 구성 정보는 BS 200으로 송신된다. BS 200은 MS 1600 및 그의 범위하에 있는 다른 MS들로부터 수신된 피드백들을 누적하고, 모든 MS 1600 및 그의 범위하에 있는 다른 MS들에서 강인한 채널 품질 추정을 지원하는 최상의 구성 정보를 결정한다.
본 개시의 실시예들은 안테나 어레이들을 사용하여 지향성의 빔들을 형성하는 시스템을 포함한다. 송신기는 수신기에서 송신 빔포밍 이득이라 불리우는 최대 파워 이득을 제공하는 다수의 지향성의 빔들중의 하나를 이용하여 송신한다. 수신기는 또한 안테나 어레이에 적용된 적절한 가중치를 이용하여 생성된 지향 빔을 사용하여 송신기에 의해 송신된 신호를 수신한다. 수신기에서의 파워 이득은 수신 빔포밍 이득이라 불리운다. 지향성의 빔들은 안테나 어레이들의 개별적인 안테나들에서 송신/수신된 신호에 적절한 가중치들을 적용함에 의해 생성된다. 가중치들은 특정 공간 방향에서 형성된 빔에 대응한다. 2개의 파라미터들은 안테나 어레이에 의해 생성된 지향성의 빔을 정의한다; 안테나들이 배열된 평면에 대하여 측정된 지향성의 빔의 각도, 그리고 가중치들 및 어레이에서 안테나들의 수에 의해 결정된 빔 폭이라 불리우는 지향성 빔의 폭. 비록 본 개시에서는 초점이 평면형의 어레이들에 맞추어지지만, 본 개시에서 기술된 기법들은 비평면형의 안테나 어레이들에 적용가능하다.
다운링크에서, BS 200은 송신 빔포밍을 이용하여 MS 1600으로 데이터를 송신하는 한편, MS 1600은 수신 빔포밍을 이용하여 BS 200으로부터 데이터를 수신한다. 업링크에서, 이 관계는 역인데, MS 1600은 공간 빔들을 이용하여 송신하고, BS 200은 수신 빔포밍을 이용하여 데이터를 수신한다. 다운링크에서 BS 200과 MS 1600 사이의 채널은 개별적인 광선 경로들(discrete ray paths)의 합으로 나타내어질 수 있다:
Figure 112012105596687-pat00001
여기서 Φk 및 Θk는 각각 송신 어레이로부터 수신 어레이까지의 채널에서의 k번째 광선에 대한 출발각(departure angle) 및 도달각(arrival angle)이다. Φk, Θk, βk, ψk의 값들은 기지의 분포들(distributions)로 모델화된 랜덤 변수들이다.
도 19는 본 개시의 실시예들에 따른 기지국으로부터 이동 단말로의 다중경로 채널을 도시한다. 도 19에 도시된 다중결로 채널의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
기지국 200과 이동 단말 1600 사이의 채널은 각각이 특정 출발각 Φk 및 특정 도달각 Θk를 가지는 3개의 경로 채널 1905에 의해 식별되어진다. BS 200에서 안테나 어레이 220은 공간 빔 1910을 형성하는 한편, MS 1600에서 안테나 어레이 1615는 공간 빔 1915를 형성한다. MS 1600으로의 직접 경로가 없는 경우, 송신된 전자기파는 수신기에 도달하기 전에 적어도 한번은 물체들 1920, 1925 및 1930에 의해 반사된다.
특정 실시예들에서, BS 200은 하나의 전송 인스턴스에서 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00002
}을 가지는 빔들을 이용하여 기준 심볼들의 하나의 집합을 송신하고, 다른 전송 인스턴스에서 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00003
}을 가지는 빔들을 이용하여 기준 심볼들의 다른 집합을 송신하는데, 여기서,
Figure 112012105596687-pat00004
, {
Figure 112012105596687-pat00005
}이고, 기준 심볼들의 p번째 전송 인스턴스들이 송신될 때까지 다른 전송 인스턴스에서
Figure 112012105596687-pat00006
이다.
도 20은 본 개시의 실시예들에 따른 기준심볼들을 이용한 기준 방향들의 제1 전송 인스턴스(instance)를 도시한다. 도 20에 도시된 제1 전송 인스턴스의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
P번째 전송 인스턴스에서, 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00007
}을 가지는 빔들 2005가 송신되는데, 여기서 빔 방향
Figure 112012105596687-pat00008
이다. (P+1)번째 전송 인스턴스에서, 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00009
}을 가지는 빔들 2005가 송신되고, 다시 빔 방향들의 이러한 변경 사이클이 반복된다. 스태거링(staggering) 파라미터들로 불리우는 파라미터들
Figure 112012105596687-pat00010
는 제로들(zeros) 및 실질적인 각(angular in nature)보다 같거나 크다. 하나의 동작 모드에서, BS 200에서의 빔 방향은 BS 섹터의 최대 각도 커버리지를 제공하기 위하여 매 전송 인스턴스에서 미약하게 변경된다.
MS 1600은 BS 200으로부터 전송된 기준 심볼들의 한 집합을 한 인스턴스에 수신 빔포밍 빔들 2010 {
Figure 112012105596687-pat00011
}과, 기준 심볼들의 제2 집합을 수신하기 위한 {
Figure 112012105596687-pat00012
}(여기서
Figure 112012105596687-pat00013
)과, 기준 심볼들의 제3 집합을 수신하기 위한 {
Figure 112012105596687-pat00014
}(여기서
Figure 112012105596687-pat00015
)를 이용하여 수신한다. 기준 심볼들의 P번째 집합의 경우, 수신기는 그의 빔포밍 가중치를 {
Figure 112012105596687-pat00016
}에 설정하는데, 여기서 빔 방항은
Figure 112012105596687-pat00017
이다. (P+1)번째 송신된 기준 심볼을 수신하기 위하여, 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00018
}을 가지는 빔들 2010은 MS 1600에 의해 사용된다. 스태거링(staggering) 파라미터들로 불리우는 파라미터들
Figure 112012105596687-pat00019
는 제로 및 실질적인 각(angular in nature)보다 크거나 같다. MS 1600에서의 빔 방향은 모든 방향들이 커버될 수 있도록 보증하기 위하여 매 전송 인스턴스에서 변경된다. P=2인 경우 BS 및 MS에서의 공간적으로 시차를 가지는(staggering) 서로 다른 기준 심볼들의 빔들에 대한 바람직한 예의 도시가 도 21에 도시되어 있다. 공간적으로 시차를 가지는 스캔된 각도들의 해상도에서의 개선이 도 22에 도시된 2-D 플롯(plot)에 도시되어 있다. 예를 들면, 도 22에 도시된 x들은 하나의 송신 인스턴스를 나타내고, o들은 다른 송신 인스턴스를 나타내고, 사각형들은 제3 송신 인스턴스를 나타낸다.
그러므로, BS 200 및 MS 1600은 (P+1) 전송 인스턴스들에서 송신된 (P+1) 시차를 가지는 지향 집합들(staggered orientation sets)을 가지며, 매 (P+1) 전송 인스턴스들을 반복한다. MS 200은 시차를 가지는 빔들을 이용하여 송신 및 수신된 기준 심볼들 모두 또는 몇몇을 이용하여 k 경로들 각각에 대한 도달각 Θk, 출발각 Φk 및 복소 채널 이득
Figure 112012105596687-pat00020
를 추정하기 위하여, 추정 프로세스를 사용한다.
도 23은 본 개시의 실시예들에 따른 주파수, 시간 및 공간 차이를 이용한 채널 파라미터 추정 및 미세조정 프로세스를 도시한다. 도 23에 채널 파라미터 추정 및 미세조정 프로세스의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
단계 2305에서 BS 200은 주파수, 시간 및 공간 스태거링을 가지는 파일럿들을 송신한다. 단계 2310에서 MS 1600은 채널 파라미터들 도달각(angle of arrival, AoA), 출발각(angle of departure, AoD) 및 복소 채널 이득을 추정한다. 단계 2315에서, MS 1600은 업링크 피드백 채널을 이용하여 AoD, AoA 및 복소 채널 이득을 BS로 송신한다. 이러한 피드백은 2개의 서로 다른 방식들을 취할 수 있다. 예를 들어, 선호하는 송신 및 수신 빔 지향이 코드북으로부터 선택되는 암묵적인 방식 또는 AoD, AoA 및 복소 채널 이득들에 대한 값들이 양자화되고 업링크 피드백 채널상에서 송신되는 명시적인 방식이 사용될 수 있다.
추가적으로, 단계 2315에서, 하나 또는 그 이상의 MS(들) 1600은 AoA 및 AoD 방향들 및 채널 이득들을 더 분석하기 위하여 타겟의 공간 방향들에서 추가적인 트레이닝을 요청할 수 있다. 이 기준 심볼들의 집합은 요청하는 MS(들)에 대해 독점적으로 송신된다. 개선된 AoA, AoD 및 채널 이득 추정들을 송신하기 위한 피드백 채널이 MS에 할당되어질 것이다.
단계 2320에서, BS 200은 또한 AoA, AoD 방향들을 더 분석하기 위하여 MS(들) 1600에 특정한 트레이닝 빔들의 다른 집합을 송신함에 의해 하나 또는 그 이상의 MS들에 대한 MS 특정 트레이닝을 초기화할 수 있다. 단계 2325에서, MS 1600은 AoA, AoD 및 채널 이득을 미세 조정한다. 단계 2330에서 MS 1600은 미세 조정된 AoA, AoD 및 채널 이득을 피드백한다. 그러한 이후에, 단계 2335에서 BS 200은 채널에 민감한 데이터 전송을 수행한다.
특정 실시예들에서, 채널 파라미터들 AoA 및 AoD가 추정되고, 시차를 가지는 파일럿들을 이용하여 단지 매 Q 서브프레임들에서 송신된다. 채널 이득들
Figure 112012105596687-pat00021
가 추정되고, 매 Q' 서브프레임들에서 송신된다. 전형적인 구성 정보는 Q' < Q 인데, 이는 채널 이득이 추정되고 AoA 및 AoD 추정값들보다 더 빈번하게 송신됨을 의미한다.
도 24는 본 개시의 실시예들에 따른 공간적으로 차이를 가지는 파일럿들에 대해 공유된 시간-주파수 위치들을 도시한다. 도 24에 공유된 시간-주파수 위치들의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
특정 실시예들에서, 서로 다른 공간 지향들 및 최소의 빔 오버랩을 가지는 공간적으로 시차를 가지는 파일럿들은 OFDM 심볼에서 동일한 시간, 주파수 자원에서 송신된다. 서로 다른 지향들을 가지는 빔들 2410을 이용하여 CSI 추정을 위한 기준 심볼들을 전달하는 OFDM 심볼 2405는 주어진 시간-주파수 자원 위치를 공유하도록 도시될 수 있다. 그러므로, CSI-RS에 대한 주어진 자원 위치에서, 서로 다른 공간 지향들을 가지는 2개의 CSI-RS는 2개의 서로 다른 RF 체인들을 이용하여 다중화된다. 공간 지향들은 그 지향들에서의 빔들 사이의 간섭이 최소가 되도록 선택된다. 이는 공간 스태거링의 서로 다른 인스턴스들이 시간-주파수 위치들을 공유하도록, 즉 공간 지향들
Figure 112012105596687-pat00022
및
Figure 112012105596687-pat00023
및 기타 등등을 가지는 빔들에 대한 시간 주파수 위치들을 공유하도록 더 확장되어질 수 있다.
특정 실시예들에서, 빔들의 충돌에 기인하는 인접 셀 간섭이 감소하고, 채널 이득들 및 각도 정보의 강인한(robust) 추정들이 도출될 수 있도록, 다중 셀들에 걸친 공간 스태거링 배치가 조정될 수 있다.
도 25는 본 개시의 실시예들에 따른 차이를 가지는 송신 및 수신을 위한 빔 폭들을 가지고 기준심볼을 전송하는 동작을 도시한다. 도 25에 도시된 가변적인 빔 폭들을 가지는 공간 스태거링의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
특정 실시예들에서, BS 200은 하나의 전송 인스턴스에서는 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00024
을 가지는 빔 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00025
}을 이용하여, 다른 하나의 전송 인스턴스에서는 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00026
을 가지는 빔 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00027
}을 이용하여, 다른 하나의 전송 인스턴스에서는 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00028
를 가지는 빔 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00029
}을 이용하여, 기준 심볼들의 한 집합을 송신한다. P번째 전송 인스턴스에서, 빔들은 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00030
를 가지는 동일한 방향 {
Figure 112012105596687-pat00031
}에서 송신된다. (P+1)번째 전송 인스턴스로부터, 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00032
을 가지는 동일한 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00033
}을 가지는 기준 심볼들이 송신되고, 이 사이클이 다시 반복된다. 빔 폭들은 기준 심볼 전송의 매 인스턴스에서 변경되는 반면, 빔의 공간 지향은 동일하게 유지된다. 하나의 동작 모드에서의, 연속되는 매 전송 인스턴스에서, 대역폭은 미세 조정, 즉
Figure 112012105596687-pat00034
로 조정된다. MS 1600은 하나의 인스턴스에서 {
Figure 112012105596687-pat00035
}에서는 고정되지만 그의 3-dB 빔 폭이
Figure 112012105596687-pat00036
인 수신 빔 포밍 빔들을 이용하여 BS 200으로부터 송신된 기준 심볼들의 하나의 집합을 수신하는데, 위 빔들은 기준 심볼들의 제2 집합을 수신하는 경우에는 빔 폭이
Figure 112012105596687-pat00037
이고, 기준 심볼들의 제3 집합을 수신하는 경우에는 빔 폭이
Figure 112012105596687-pat00038
이다. P번째 기준 심볼들의 집합의 경우, 수신기는 그의 빔포밍 가중치를 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00039
을 가지는 {
Figure 112012105596687-pat00040
}에 설정한다. (P+1)번째 송신된 기준 심볼을 수신하기 위하여, 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00041
을 가지는 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00042
}의 빔들이 MS 1600에 의해 사용된다. 빔 폭들은 기준심볼 수신의 매 인스턴스에서 변경되는 한편, 빔의 공간 지향은 동일하게 유지된다.
특정 실시예들에서, BS 200은 하나의 전송 인스턴스에서 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00043
을 가지는 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00044
}의 빔들을 이용하여 기준 심볼들의 한 집합을 송신하는데, 다른 하나의 전송 인스턴스에서는 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00045
을 가지는 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00046
}(여기서,
Figure 112012105596687-pat00047
)의 빔들을 이용하여 송신하고, 다른 하나의 전송 인스턴스에서는 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00048
를 가지는 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00049
}(여기서,
Figure 112012105596687-pat00050
)의 빔들을 이용하여 송신하는데, 기준 심볼들의 P 전송 인스턴스들이 송신될 때까지 송신된다. P번째 전송 인스턴스에서, 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00051
}을 가지는 빔들이 송신되는데, 여기서 빔 방향은
Figure 112012105596687-pat00052
이고, 빔폭은
Figure 112012105596687-pat00053
이다. (P+1)번째 전송 인스턴스에서, 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00054
}을 가지며 빔폭이
Figure 112012105596687-pat00055
인 빔들이 송신되고, 빔 방향들과 3-dB 빔폭을 변경하는 이 사이클은 다시 반복된다. 스태거링 파라미터들로 불리우는 파라미터들
Figure 112012105596687-pat00056
는 제로가 아니고 실질적인 각(angular in nature)이다; 3-dB 빔폭들은 매 전송 인스턴스들에서 미세 조정 또는 확장하도록 변경될 수 있으며, 그러면
Figure 112012105596687-pat00057
이다. BS 200에서 빔 방향 및 빔 폭은 매 전송 인스턴스에서 미약하게 변경되어 BS 섹터의 최대 각도 커버리지 및 빔포밍 이득을 제공한다.
MS 1600은 하나의 인스턴스에서 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00058
를 가지는 수신 빔포밍 빔들 {
Figure 112012105596687-pat00059
}을 이용하여 BS 200으로부터의 송신된 기준 심볼들의 하나의 집합을 수신하는데, 기준 심볼들의 제2 집합의 수신에는 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00060
를 가지는 수신 빔포밍 빔들 {
Figure 112012105596687-pat00061
}(여기서,
Figure 112012105596687-pat00062
)을 이용하고, 기준 심볼들의 제3 집합의 수신에는 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00063
를 가지는 수신 빔포밍 빔들 {
Figure 112012105596687-pat00064
}(여기서,
Figure 112012105596687-pat00065
)을 이용한다. 기준 심볼들의 P번째 집합의 경우, 수신기는 그의 빔포밍 가중치를 {
Figure 112012105596687-pat00066
}에 설정하는데, 여기서 빔 방항은
Figure 112012105596687-pat00067
이고, 3-dB 빔 폭은
Figure 112012105596687-pat00068
이다. (P+1)번째 송신된 기준 심볼을 수신하기 위하여, 3-dB 빔 폭
Figure 112012105596687-pat00069
을 가지는 방향들 {
Figure 112012105596687-pat00070
}의 빔들은 MS 1600에 의해 사용된다. 스태거링(staggering) 파라미터들로 불리우는 파라미터들
Figure 112012105596687-pat00071
는 제로가 아니고 실질적인 각(angular in nature)이다; 3-dB 빔 폭들은 매 기준 심볼 수신의 인스턴스에서 변경될 수 있다. MS 1600에서의 빔 방향 및 3-dB 빔 폭들은 모든 방향들이 커버될 수 있도록 보증하기 위하여 매 전송 인스턴스에서 변경된다.
특정 실시예들에서, MS 1600은 기준 심볼들이 BS 200에 의해 송신되고 MS 1600에서 수신된 방향에서 조사된 측정들을 이용하여 채널을 추정한다. 기준 심볼들이 송신된, 매 조사된 빔 방향들
Figure 112012105596687-pat00072
및
Figure 112012105596687-pat00073
의 경우, 수신기에서 수신된 신호는 다음의 수학식에서 기술하는 바와 같은 좁은 대역의 채널 응답으로부터 기여분(contributions)을 포함한다:
Figure 112012105596687-pat00074
여기서,
Figure 112012105596687-pat00075
및
Figure 112012105596687-pat00076
는 각각 각도
Figure 112012105596687-pat00077
및
Figure 112012105596687-pat00078
에서의 BS 및 MS 빔 응답들이고,
Figure 112012105596687-pat00079
는 시스템 잡음이다.
Figure 112012105596687-pat00080
= 0 및
Figure 112012105596687-pat00081
= 0은 주요한 로브 피크들(lobe peaks)에 대응한다. 수신기는 반복적인 빔 감산 프로세스를 사용하여, CLEAN 알고리즘에 유사한 기지의 빔 방향들에 대하여 관측된 채널 측정 결과들에 기반하여 도달각, 출발각, 채널 이득들을 추정한다. CLEAN 알고리즘은 B. Jeffs, et al., "A wireless MIMO channel probing approach for arbitrary antenna arrays", Proc. Of ICASSP, 2001, March 2001에 기재되어 있는데, 이것의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에 포함되며, 이는 이산 광선 각도 맵(discrete ray angle map)과 같은 디컨벌빙 블러드 포인트 소스 이미지들(de-convolving blurred point source images)에 대해 보다 적합하다.
도 26은 본 개시의 실시예들에 따른 채널 추정 프로세스를 도시한다. 도 26에 도시된 채널 추정 프로세스 2600의 실시예는 단지 예시적인 것이다. 다른 실시예들이 이러한 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
단계 2605에서, MS 1600은 채널 잔여 매트릭스(Channel Residue Matrix)를 초기화한다; 채널 잔여 매트릭스는 k=1,
Figure 112012105596687-pat00082
이고, 여기서
Figure 112012105596687-pat00083
⊆ {
Figure 112012105596687-pat00084
,
Figure 112012105596687-pat00085
, ... ,
Figure 112012105596687-pat00086
}이고, 서
Figure 112012105596687-pat00087
⊆ {
Figure 112012105596687-pat00088
,
Figure 112012105596687-pat00089
, ... ,
Figure 112012105596687-pat00090
}이다. 단계 2610에서, MS 1600은 공간적으로 시차를 가지는 기준심볼들의 P개의 송신된 인스턴스들의 모두 또는 몇몇을 통한 채널 관측값들을 수집함으로써 채널 잔여 매트릭스를 구성한다. - 만약 단계 2615에서 채널 잔여 매트릭스가 기준심볼들의 연속적인 전송 인스턴스들을 통해 진화하지 않는다면(does not evolve), 추정 프로세스는 단계 2620으로 진행한다.
단계 2620에서, MS 1600은 다음의 수학식 2와 같이
Figure 112012105596687-pat00091
에서의 피크값을 추정하고, 피크값에 대응하는 N,M을 분리한다(isolate).
Figure 112012105596687-pat00092
단계 2625에서, MS 1600은 N,M의 근처에 있는 속도 범위를 가지는 기준심볼들로부터 측정값들을 추출한다. MS 1600은 다음의 수학식 3을 이용하여 피크의 근처 주변의 잔여 벡터를 형성한다.
Figure 112012105596687-pat00093
단계2630에서, MS 1600은 N,M의 근처에 있는 기준심볼로부터 측정값들에 대한 최상의 최소 제곱법(least squares fit)의 파라미터들을 추정한다. MS 1600은 다음의 수학식 4 내지 수학식 6과 같이, 시프트되고, 복소 스케일된, 2-D 탐색 빔 응답을 위한 잔여 피크에 대한 최소 제곱법을 검색한다.
Figure 112012105596687-pat00094
Figure 112012105596687-pat00095
Figure 112012105596687-pat00096
단계 2635에서, MS 1600은 AoA, AoD 및 채널 이득에 대한 추정값들을 분리한다. 그러면, 단계 2640에서, MS 1600은 추정된 채널 파라미터들을 이용하여 채널 매트릭스를 구성함으로써 잔여 매트릭스를 업데이트하고; 잔여 매트릭스로부터 채널 매트릭스를 삭제하고; 채널 매트릭스가 삭제된 잔여 매트릭스를
Figure 112012105596687-pat00097
로서 저장한다. 예를 들면, MS 1600은 다음의 수학식 7과 같이 광선 파라미터들을 모델에 추가하고, 다음의 수학식 8과 같이 잔여값으로부터 광선 피크로부터 제거한다.
Figure 112012105596687-pat00098
Figure 112012105596687-pat00099
첨자 (360)은 모듈로 360도(degree)의 주기적인 각도의 추가를 나타내고, N{(N,M)은 (N,M) 근처에서의 2-D 샘플들 (n,m)의 집합이다. 전형적인 근처 값은 gBS 및 gMS의 주요한 돌출부(lobes)를 포함한다. T는 터미네이션을 위해 결정된 임계값이다.
단계 2645에서, 만약
Figure 112012105596687-pat00100
> T, k = k+1인 경우, MS 1600은 단계 2650에서 k를 1만큼 증가시키고, 단계 2615로 되돌아간다. 만약 그렇지 않은 경우에는, 단계 2655에서 프로세스는 종료한다.
비록 전술한 도면들은 다양한 실시예들을 도시하였지만, 이러한 도면들에 많은 수의 어떠한 변형들이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 임의의 적절한 시스템의 유형이 사용되어질 수 있다. 또한, 도면들 14, 17, 23 및 26은 다양한 일련의 단계들을 도시하고 있는데, 도면들 14, 17, 23 및 26에서 다양한 단계들은 중첩되거나, 병렬적으로 수행되거나, 다수 번에 걸쳐 수행되거나, 서로 다른 순서로 수행될 수도 있다. 추가적으로, 장치 또는 시스템에서의 각 구성요소는 기술된 기능(들)을수행하기에 적절한 임의의 구조를 사용하여 구현되어질 수도 있다.
비록 본 개시는 바람직한 예를 가지고 기술되었지만, 당해 분야 숙련된 자에게 다양한 변경들 및 변형들이 제안되어질 수도 있다. 본 개시는 첨부하는 클레임들에서의 보호범위 내에 속하는 바와 같은 변경들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된 것이다.
200: 기지국 205: RF 체인
210: 기저대역+RF 처리 블록 215: 빔포밍부
220: 안테나 어레이 225: 공간 빔들
1600: 이동 단말 1605: 기저대역+RF 처리 블록
1610: 빔포밍부 1615: 안테나 어레이

Claims (28)

  1. 무선 통신 시스템에서, 빔포밍 기법을 사용하는 기지국에 있어서:
    공간 빔들을 이용하여 신호를 송신하도록 구성된 복수의 안테나 어레이들; 및
    복수의 무선 주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들, 상기 복수의 RF 처리 체인들 각각은 상기 복수의 안테나 어레이들 중에서 안테나 어레이에 연결되고,
    상기 공간 빔들의 개수(N)는 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수(NRF)보다 크고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 기준 심볼 전송을 위한 시간 구간에 대응하는 전송 인스턴스들에서, 상기 공간 빔들에 대응하는 복수의 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 전송 인스턴스들의 개수는 상기 공간 빔들의 개수(N) 및 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수(NRF)에 기반하여 결정되고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들 중에서 제1 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제1 RF 처리 체인과 상기 공간 빔들 중에서 제2 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제2 RF 처리 체인을 포함하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들 중 각 RF 처리 체인은, 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 특정 서브셋 중에서 특정 공간 빔에 대응하는 기준 심볼을, 다른 RF 처리 체인이 사용하는 서브-캐리어와 다른 서브 캐리어를 통해 전송하도록 구성되고,
    상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 특정 서브셋은, 상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 제1 공간 빔들 중 하나 및 상기 제2 공간 빔들 중 하나를 포함하고,
    상기 특정 공간 빔은, 상기 특정 서브셋 중에서 다른 RF 처리 체인에 특정되는 공간 빔과 다르고,
    상기 기준 심볼이 전달되는 제1 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼 구간의 길이는, 데이터 전송을 위한 심볼의 제2 OFDM 심볼 구간의 길이보다 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수인 NRF배 짧도록 구성되는 기지국.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 각 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 서로 다른 서브셋의 공간 빔들의 기준 심볼들을 송신하도록 구성되고,
    상기 전송 인스턴스들은 제1 전송 인스턴스 및 제2 전송 인스턴스를 포함하고,
    상기 제1 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제1 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 제2 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제2 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되는 기지국.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RF 처리 체인들 중 적어도 하나의 RF 처리 체인은 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키도록 구성된, 기지국.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 적어도 하나의 RF 처리 체인은, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키기 위해,
    상기 데이터 전송을 위한 샘플링 주파수보다 큰 샘플링 주파수를 이용함으로써, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키도록 구성되는 기지국.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 적어도 하나의 RF 처리 체인은, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키기 위해,
    상기 데이터 전송을 위한 IFFT(inverse fast Fourier transform)의 크기보다 작은 크기로 IFFT를 수행함으로써, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키도록 구성되는, 기지국.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 기준 심볼들을 전달하기 위한 OFDM 심볼들 각각의 구간의 합은 데이터 전송을 위한 OFDM 심볼의 구간에 일치하는 기지국.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 기준 심볼들은 주파수 자원, 시간 자원, 및 RF 처리 체인에 기반하여 다중화되고(multiplexed),
    상기 하나의 전송 인스턴스는 슬롯(slot)에 대응하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 다른 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 다른 특정 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 다른 특정 서브셋은 상기 다른 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 기지국.
  10. 무선 통신 시스템에서, 빔포밍을 위한 방법에 있어서:
    복수의 무선 주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들을 이용함으로써, 기준 심볼 전송을 위한 시간 구간에 대응하는 전송 인스턴스들에서, 공간 빔들에 대응하는 복수의 기준 심볼들을 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 공간 빔들의 개수(N)는 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수(NRF)보다 크고,
    상기 전송 인스턴스들의 개수는, 상기 공간 빔들의 개수(N) 및 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수(NRF)에 기반하여 결정되고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들 중에서 제1 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제1 RF 처리 체인과 상기 공간 빔들 중에서 제2 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제2 RF 처리 체인을 포함하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들 중 각 RF 처리 체인은, 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 특정 서브셋 중에서 특정 공간 빔에 대응하는 기준 심볼을 다른 RF 처리 체인이 사용하는 서브-캐리어와 다른 서브 캐리어를 통해 전송하도록 구성되고,
    상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 특정 서브셋은, 상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 제1 공간 빔들 중 하나 및 상기 제2 공간 빔들 중 하나를 포함하고,
    상기 특정 공간 빔은, 상기 특정 서브셋 중에서 다른 RF 처리 체인에 특정되는 공간 빔과 다르고,
    상기 기준 심볼이 전달되는 제1 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼 구간의 길이는, 데이터 전송을 위한 심볼의 제2 OFDM 심볼 구간의 길이보다 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수인 NRF배 짧은 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 복수의 기준 심볼들을 송신하는 과정은
    상기 복수의 RF 처리 체인들을 이용하여, 각 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 서로 다른 서브셋의 공간 빔들의 기준 심볼을 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 전송 인스턴스들은 제1 전송 인스턴스 및 제2 전송 인스턴스를 포함하고,
    상기 제1 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제1 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 제2 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제2 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되는 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키는 과정을 더 포함하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키는 과정은,
    상기 데이터 전송을 위한 샘플링 주파수보다 큰 샘플링 주파수를 이용함으로써, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키는 과정을 포함하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키는 과정은,
    상기 데이터 전송을 위한 IFFT(inverse fast Fourier transform)의 크기보다 작은 크기로 IFFT를 수행함으로써, 상기 제1 OFDM 심볼 구간을 감소시키는 과정을 포함하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 복수의 기준 심볼들을 전달하기 위한 OFDM 심볼들 각각의 구간의 합은 데이터 전송을 위한 OFDM 심볼의 구간에서 일치하는 방법.
  18. 청구항 14에 있어서, 상기 복수의 기준 심볼들은 주파수 자원, 시간 자원, 및 RF 처리 체인에 기반하여 다중화되고(multiplexed),
    상기 하나의 전송 인스턴스는 슬롯(slot)에 대응하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 다른 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 다른 특정 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 다른 특정 서브셋은 상기 다른 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 방법.
  19. 무선 통신 시스템에서, 빔포밍 기법을 사용하여 적어도 하나의 기지국과 통신할 수 있는 가입자 단말에 있어서:
    공간 빔들을 이용하여 신호를 수신하도록 구성된 복수의 안테나 어레이들; 및
    복수의 무선 주파수(radio frequency, RF) 처리 체인들, 상기 복수의 RF 처리 체인들 각각은 상기 복수의 안테나 어레이들 중에서 안테나 어레이에 연결되고,
    상기 공간 빔들의 개수(M)는 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수 (MRF)보다 크고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 기준 심볼 수신을 위한 시간 구간에 대응하는 전송 인스턴스들에서, 상기 공간 빔들에 대응하는 복수의 기준 심볼들을 수신하도록 구성되고,
    상기 전송 인스턴스들의 개수는, 상기 공간 빔들의 개수(M) 및 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수(MRF)에 기반하여 결정되고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들 중에서 제1 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제1 RF 처리 체인과 상기 공간 빔들 중에서 제2 공간 빔들을 제공하도록 특정되는 제2 RF 처리 체인을 포함하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들 중 각 RF 처리 체인은, 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 특정 서브셋 중에서 특정 공간 빔에 대응하는 기준 심볼을 다른 RF 처리 체인이 사용하는 서브-캐리어와 다른 서브 캐리어를 통해 수신하도록 구성되고,
    상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 특정 서브셋은, 상기 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는 상기 제1 공간 빔들 중 하나 및 상기 제2 공간 빔들 중 하나를 포함하고,
    상기 특정 공간 빔은, 상기 특정 서브셋 중에서 다른 RF 처리 체인에 특정되는 공간 빔과 다르고,
    상기 기준 심볼이 전달되는 제1 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼 구간의 길이는, 데이터 전송을 위한 심볼의 제2 OFDM 심볼 구간의 길이보다 상기 복수의 RF 처리 체인들의 개수인 NRF배 짧도록 구성되는 단말.
  20. 삭제
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은, 각 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들 중에서 서로 다른 서브셋의 공간 빔들의 기준 심볼들을 수신하도록 구성되고,
    상기 전송 인스턴스들은 제1 전송 인스턴스 및 제2 전송 인스턴스를 포함하고,
    상기 제1 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제1 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 수신하도록 구성되고,
    상기 제2 전송 인스턴스에서, 상기 복수의 RF 처리 체인들은 상기 공간 빔들의 제2 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 수신하도록 구성되는 가입자 단말.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 RF 처리 체인들은 상기 가입자 단말과 상기 적어도 하나의 기지국 사이의 무선 채널을 추정하기 위하여 상이한 공간 빔들을 통해 수신된 상기 복수의 기준 심볼들을 사용하도록 구성된, 가입자 단말.
  23. 삭제
  24. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼 구간은 데이터 전송을 위한 제2 OFDM 심볼 구간보다 짧은 구간을 가지는, 가입자 단말.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼 구간은, 상기 데이터 전송을 위한 샘플링 주파수보다 큰 샘플링 주파수에 기반하여, 상기 제2 OFDM 심볼 구간보다 짧은, 가입자 단말.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼 구간은, 상기 데이터 전송을 위한 IFFT(inverse fast Fourier transform)의 크기보다 작은 크기로 IFFT에 기반하여, 상기 제2 OFDM 심볼 구간보다 짧은, 가입자 단말.
  27. 청구항 24에 있어서, 상기 복수의 기준 심볼들이 전달되는 OFDM 심볼들 각각의 구간의 합은 데이터 전송을 위한 OFDM 심볼의 구간에서 일치하는, 가입자 단말.
  28. 청구항 24에 있어서,
    상기 복수의 기준 심볼들은 주파수 자원, 시간 자원, 및 RF 처리 체인에 기반하여 다중화되고(multiplexed),
    상기 하나의 전송 인스턴스는 슬롯(slot)에 대응하고,
    상기 복수의 RF 처리 체인들은, 다른 하나의 전송 인스턴스에서, 상기 공간 빔들의 다른 특정 서브셋에 대응하는 기준 심볼들을 전송하도록 구성되고,
    상기 다른 특정 서브셋은 상기 다른 하나의 전송 인스턴스에 따라 특정되는, 가입자 단말.
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