KR102369775B1 - 다중 안테나를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중 안테나를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다중 안테나를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 통신 노드의 동작 방법은, 정보 비트들에 대한 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계, 상기 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t ), 동일한 주파수 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L ), 및 하나의 공간-주파수 그리드에 속하는 변조 심볼들의 개수(N SSF )에 기초하여 심볼 매핑 패턴을 결정하는 단계, 및 상기 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계를 포함한다.

Description

다중 안테나를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL USING MULTIPLE ANTENNA}
본 발명은 통신 시스템에서 신호의 송수신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SSF-BICM(sparse space frequency-bit interleaved coded modulation) 방식을 이용하여 신호를 송수신하기 위한 기술에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.
4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)을 지원할 수 있다.
URLLC를 위한 목표 신뢰도(reliability)는 10-5 이하의 BLER(block error rate)일 수 있고, URLLC를 위한 목표 지연은 1ms(millisecond) 이하의 사용자 평면 지연(user plane latency)일 수 있다. URLLC는 공장 자동화를 위한 통신 시스템(이하, "공장 자동화 통신 시스템"라 함), 차량 통신 시스템(예를 들어, V2X(vehicle to everything) 통신 시스템) 등에 적용될 수 있다. 공장 자동화 통신 시스템에서 목표 신뢰도는 10-9 이하의 BLER일 수 있고, 공장 자동화 통신 시스템에서 목표 지연은 1ms 이하의 E2E(end-to-end) 통신 지연일 수 있다.
URLLC 요구사항들을 만족시키기 위해, 기지국과 단말 간의 통신은 높은 품질을 가지는 무선 채널을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 많은 무선 자원들을 이용하는 통신 기법 및 높은 수신 전력을 보장하기 위한 통신 기법이 이용될 수 있다. 관심 영역에 위치한 모든 단말들의 요구사항들(예를 들어, URLLC 요구사항들)을 만족시키기 위한 채널 품질을 제공하기 위해, 다중 안테나 시스템이 사용될 수 있다. 다중 안테나 시스템에서 송신기는 복수의 안테나들을 이용하여 신호를 전송할 수 있고, 수신기는 복수의 안테나들을 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 채널 품질은 향상될 수 있다. 다중 안테나 시스템에서 코딩 방식(예를 들어, 시-공간 코드(time-space code) 방식)이 이용되면, 무선 채널의 신뢰성이 향상될 수 있다. 시-공간 코드 방식은 STTC(space-time trellis code) 방식 및 STBC(space-time block code) 방식으로 분류될 수 있다.
또한, 분산형 안테나 시스템(distributed antenna system; DAS)이 사용될 수 있다. 분산형 안테나 시스템에서 하나의 기지국에 연결된 복수의 안테나들은 서로 다른 지리적 영역들에 배치될 수 있다. 복수의 안테나들은 무선 품질(예를 들어, 채널 품질)이 저하되는 영역이 발생하지 않도록 적절히 배치될 수 있다. 분산형 안테나 시스템이 공장 자동화 통신 시스템에 적용되는 경우, 단말들의 위치에 관계없이 충분한 세기를 가지는 신호가 제공될 수 있다. 분산형 안테나 시스템이 사용되는 경우, 하나의 단말로의 전송을 위해 사용되는 안테나들의 개수는 2개 이상일 수 있다. 분산형 안테나 시스템을 이용한 다중점 전송(multi point transmission)에서 신호는 단말의 주변에 위치한 하나 이상의 안테나들을 이용하여 해당 단말에 전송될 수 있다.
STTC 방식 또는 STBC 방식을 이용하는 통신 시스템에서 복수의 안테나들이 사용되는 경우, 송신기는 공간-시간 도메인 자원들 또는 공간-주파수 도메인 자원들을 사용하여 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 모든 시간 도메인 자원들 또는 모든 주파수 도메인 자원들에서 안테나 성분들에 대한 신호들의 합이 수신기에서 수신될 수 있다. 여기서, 중첩된 신호들은 송신기의 안테나들의 개수에 비례하여 증가할 수 있다.
STBC 방식을 이용하는 통신 시스템에서 송신 안테나 개수(N t )가 많을수록 중첩된 신호들은 증가할 수 있다. 여기서, 수신 안테나 개수(N r )는 송신 안테나 개수(N t )보다 작을 수 있다. 수신기에서 처리되어야 할 중첩된 신호들이 많을수록 수신기의 복잡도는 지수적(exponential)으로 증가할 수 있고, 수신기의 복조 성능은 저하될 수 있다. 송신기는 많은 안테나들을 이용할 수 있으나, 수신기에서 사용 가능한 안테나들의 개수는 제한될 수 있다. 이 경우, 중첩된 신호들의 분리 동작 및 분리된 신호들의 복조 동작을 위한 수신 복잡도는 높을 수 있고, 수신 안테나 개수가 적을수록 수신기의 성능은 저하될 수 있다.
송신기가 복수의 안테나들을 이용하는 경우(예를 들어, 매시브(massive) 안테나 방식이 이용되는 경우), 무선 채널의 신뢰도는 향상될 수 있고, 전송 공간 다이버시티(diversity) 이득은 향상될 수 있다. 즉, 무선 채널의 품질은 향상될 수 있다. 그러나 이 경우에 수신기의 성능은 저하될 수 있다. 특히, 시-공간 코드 방식을 이용하는 통신 시스템에서 수신 안테나 개수(N r )가 송신 안테나 개수(N t )보다 작은 경우, URLLC 시나리오에서 수신기의 성능은 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 다중 안테나들을 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 통신 노드의 동작 방법은, 정보 비트들에 대한 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계, 상기 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t ), 동일한 주파수 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L ), 및 하나의 공간-주파수 그리드에 속하는 변조 심볼들의 개수(N SSF )에 기초하여 심볼 매핑 패턴을 결정하는 단계, 상기 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계, 및 상기 공간-주파수 도메인에 매핑된 복수의 변조 심볼들을 상기 안테나들을 이용하여 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들은 직렬-병렬 변환에 의해 변환된 벡터 형태의 심볼들일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계는, 상기 정보 비트들에 대한 하나의 코드워드를 생성하는 단계, 상기 하나의 코드워드를 복사함으로써 복수의 코드워드들을 생성하는 단계, 상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하는 단계, 및 인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계는, 상기 정보 비트들에 대한 직렬-병렬 변환을 수행함으로써 복수의 정보 비트 스트림들을 생성하는 단계, 상기 복수의 정보 비트 스트림들 각각에 대한 코딩 동작을 수행함으로써 복수의 코드워드들을 생성하는 단계, 상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하는 단계, 및 인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 공간-주파수 도메인 내에 하나 이상의 공간-주파수 그리드들이 존재할 수 있고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드에서 공간 자원들의 개수는 N t 일 수 있고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드에서 주파수 자원들의 개수는 N SSF /N L 일 수 있고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드의 N SSF /N L 개의 주파수 자원들에서 상기 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계는, 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i를 주파수 자원 #k에서 공간 자원 #m에 매핑하는 단계, 및 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i+1을 상기 주파수 자원 #k에서 공간 자원 #m+N t /N L 에 매핑하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계는, 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 N L 개의 변조 심볼들을 주파수 자원 #k의 공간 도메인에 매핑하는 단계, 및 상기 N L 개의 변조 심볼들이 상기 주파수 자원 #k의 상기 공간 도메인에 매핑된 경우, 주파수 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 매핑 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 k는 0 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드의 동작 방법은 상기 N t , 상기 N L , 및 상기 N SSF 중에서 하나 이상을 포함하는 메시지를 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 통신 노드의 동작 방법은, 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t )를 지시하는 정보, 동일한 주파수 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L )를 지시하는 정보, 및 하나의 공간-주파수 그리드에 속하는 심볼들의 개수(N SSF )를 지시하는 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 통신 노드로부터 수신하는 단계, 상기 제1 통신 노드로부터 데이터를 포함하는 신호를 수신하는 단계, 상기 N t , 상기 N L , 및 상기 N SSF 에 기초하여 결정된 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 신호로부터 복수의 심볼들을 획득하는 단계, 및 상기 복수의 심볼들에 대한 복조 및 디코딩 동작들을 수행함으로써 상기 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 심볼들을 획득하는 단계는, 상기 복수의 심볼들 중에서 심볼 #i를 주파수 자원 #k의 공간 자원 #m에서 획득하는 단계, 및 상기 복수의 심볼들 중에서 심볼 #i+1을 상기 주파수 자원 #k의 공간 자원 #m+N t /N L 에서 획득하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 심볼들을 획득하는 단계는, 상기 복수의 심볼들 중에서 N L 개의 심볼들을 주파수 자원 #k의 공간 도메인에서 획득하는 단계, 및 상기 N L 개의 심볼들이 상기 주파수 자원 #k의 상기 공간 도메인에서 획득된 경우, 주파수 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 획득 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 k는 0 이상의 정수일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 통신 노드는 프로세서, 상기 프로세서와 전자적으로 통신하는 메모리, 및 상기 메모리에 저장되는 명령들을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 정보 비트들에 대한 복수의 변조 심볼들을 생성하고, 상기 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t ), 동일한 시간 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L ), 및 하나의 공간-시간 그리드에 속하는 변조 심볼들의 개수(N SSF )에 기초하여 심볼 매핑 패턴을 결정하고, 상기 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하고, 그리고 상기 공간-시간 도메인에 매핑된 복수의 변조 심볼들을 상기 안테나들을 이용하여 제2 통신 노드에 전송하는 것을 야기하도록 동작한다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들은 직렬-병렬 변환에 의해 변환된 벡터 형태의 심볼들일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 정보 비트들에 대한 하나의 코드워드를 생성하고, 상기 하나의 코드워드를 복사함으로써 복수의 코드워드들을 생성하고, 상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하고, 그리고 인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 정보 비트들에 대한 직렬-병렬 변환을 수행함으로써 복수의 정보 비트 스트림들을 생성하고, 상기 복수의 정보 비트 스트림들 각각에 대한 코딩 동작을 수행함으로써 복수의 코드워드들을 생성하고, 상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하고, 그리고 인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 공간-시간 도메인 내에 하나 이상의 공간-시간 그리드들이 존재할 수 있고, 상기 하나의 공간-시간 그리드에서 공간 자원들의 개수는 N t 일 수 있고, 상기 하나의 공간-시간 그리드에서 시간 자원들의 개수는 N SSF /N L 일 수 있고, 상기 하나의 공간-시간 그리드의 N SSF /N L 개의 시간 자원들에서 상기 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i를 시간 자원 #k에서 공간 자원 #m에 매핑하고, 그리고 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i+1을 상기 시간 자원 #k에서 공간 자원 #m+N t /N L 에 매핑하는 것을 야기하도록 동작할 수 있으며, 상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 복수의 변조 심볼들 중에서 N L 개의 변조 심볼들을 시간 자원 #k의 공간 도메인에 매핑하고, 그리고 상기 N L 개의 변조 심볼들이 상기 시간 자원 #k의 상기 공간 도메인에 매핑된 경우, 시간 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 매핑 동작을 수행하는 것을 야기하도록 동작할 수 있으며, 상기 k는 0 이상의 정수일 수 있다.
본 발명에 의하면, 송신기는 복수의 안테나들을 이용하여 신호를 전송할 수 있다. 따라서 공간 다이버시티(diversity) 이득은 획득될 수 있다. 송신기는 심볼 매핑 패턴의 결정하기 위해 사용되는 파라미터들을 조절함으로써 전송 품질 및/또는 수신 복잡도를 조절할 수 있다. 송신기는 수신기로부터 채널 추정 정보의 수신 없이 상술한 파라미터들을 조절할 수 있다. 이 경우, 저지연 요구사항들은 만족될 수 있다. 또한, 송신 안테나별 프리코딩 컨볼루션 벡터(precoding convolution vector)를 적용함으로써 주파수 다이버시티 이득이 획득될 수 있고, 이에 따라 전송 신뢰도가 향상될 수 있다. 즉, URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 요구사항들이 만족될 수 있고, 통신 시스템의 성능은 향상될 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 송신기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 비트 레벨 인터리빙 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5는 심볼 매핑 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 심볼 매핑 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 통신 시스템에서 송신기의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8은 통신 시스템에서 송신기의 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9는 통신 시스템에서 송신기의 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 10은 통신 시스템에서 다중 안테나들을 이용한 통신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 통신 시스템은 4G 통신 시스템(예를 들어, LTE(long-term evolution) 통신 시스템, LTE-A 통신 시스템), 5G 통신 시스템(예를 들어, NR(new radio) 통신 시스템) 등일 수 있다. 4G 통신 시스템은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 통신을 지원할 수 있고, 5G 통신 시스템은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 통신을 지원할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있고, "LTE"는 "4G 통신 시스템", "LTE 통신 시스템" 또는 "LTE-A 통신 시스템"을 지시할 수 있고, "NR"은 "5G 통신 시스템" 또는 "NR 통신 시스템"을 지시할 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)(예를 들어, S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity))를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신 시스템(예를 들어, NR(new radio) 시스템)인 경우, 코어 네트워크는 AMF(access and mobility management function), UPF(user plane function), SMF(session management function) 등을 포함할 수 있다.
복수의 통신 노드들(110 내지 130)은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 통신 프로토콜(예를 들어, LTE 통신 프로토콜, LTE-A 통신 프로토콜, NR 통신 프로토콜 등)을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들(110 내지 130)은 CDMA(code division multiple access) 기술, WCDMA(wideband CDMA) 기술, TDMA(time division multiple access) 기술, FDMA(frequency division multiple access) 기술, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기술, Filtered OFDM 기술, CP(cyclic prefix)-OFDM 기술, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기술, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기술, SC(single carrier)-FDMA 기술, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access) 기술, GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기술, FBMC(filter bank multi-carrier) 기술, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기술, SDMA(Space Division Multiple Access) 기술 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 NB(NodeB), eNB(evolved NodeB), gNB, ABS(advanced base station), HR-BS(high reliability-base station), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RAS(radio access station), MMR-BS(mobile multihop relay-base station), RS(relay station), ARS(advanced relay station), HR-RS(high reliability-relay station), HNB(home NodeB), HeNB(home eNodeB), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), TE(terminal equipment), AMS(advanced mobile station), HR-MS(high reliability-mobile station), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), OBU(on board unit) 등으로 지칭될 수 있다.
한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 집성(carrier aggregation, CA) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(또는, ProSe(proximity services)), IoT(Internet of Things) 통신, 이중 연결성(dual connectivity, DC) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다.
제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.
다음으로, 통신 시스템에서 복수의 안테나들을 이용하여 신호를 송수신하는 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
통신 시스템에서 시-공간 코드(time-space code) 방식이 이용될 수 있다. 시-공간 코드 방식은 STTC(space-time trellis code) 방식 및 STBC(space-time block code) 방식으로 분류될 수 있다. 아래 실시예들은 STTC 방식 또는 STBC 방식에 기초하여 실행될 수 있다. 또한, 아래 실시예들은 SFTC(space-frequency trellis code) 방식 또는 SFBC(space-frequency block code) 방식에 기초하여 실행될 수 있다. 아래 실시예들에서 신호 처리 방식은 종래(conventional) STBC 방식을 지원하는 통신 노드에서 신호 처리 방식과 다를 수 있다.
아래 실시예들은 아래 방법(들)에 기초하여 구현될 수 있다.
- 방법 1: 코드워드(codeword)는 복수의 송신 안테나들(예를 들어, 복수의 RF(radio frequency) 체인(chain))을 통해 전송될 수 있고, 수신기는 복수의 수신 안테나들을 이용하여 코드워드를 수신할 수 있음. 송신 안테나 개수(N t )는 수신 안테나 개수(N r )보다 많을 수 있음. 상술한 방법 1에 의해 송신 다이버시티(diversity) 이득은 향상될 수 있음.
- 방법 2: 코드워드는 희소(sparse) 형태로 복수의 송신 안테나들(예를 들어, 복수의 RF 체인들)에 매핑될 수 있음. 이 경우, 코드워드는 단일 공간 계층(single spatial layer) 또는 다중 공간 계층(multi spatial layer)을 통해 전송될 수 있음. 상술한 방법 2에 의해 송신 다이버시티 이득은 향상될 수 있음.
- 방법 3: 코드워드는 공간 계층 개수보다 많은 송신 안테나들을 이용하여 전송될 수 있음. 이 경우, 수신기에서 복잡도는 공간 계층 개수만큼 억제될 수 있음.
- 방법 4: 비트 레벨 인터리빙(bit level interleaving) 또는 심볼 레벨 인터리빙은 전송 대역폭에 맞게 코드워드에 적용될 수 있음. 비트 레벨 스크램블링(scrambling) 또는 심볼 레벨 스크램블링은 전송 대역폭에 맞게 코드워드에 적용될 수 있음.
- 방법 5: 상술한 방법들(예를 들어, 방법 1~4)은 복수의 코드워드들에 적용될 수 있음.
- 방법 6: 프리코딩 벡터(pre-coding vector)는 전송 대역폭에 맞게 코드워드에 적용될 수 있음. 여기서, 코드워드는 주파수 도메인 또는 시간 도메인에서 생성된 심볼 레벨 코드워드일 수 있음.
한편, 통신 시스템(예를 들어, 공장 자동화 통신 시스템)은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication), 및/또는 mMTC(massive Machine Type Communication)를 지원할 수 있다. 특히, 공장 자동화 통신 시스템에서 기계의 제어 동작 및/또는 알람(alarm) 동작을 위해, 목표 신뢰도(예를 들어, URLLC 요구사항들)는 10-9 이하의 BLER(block error rate)일 수 있고, 목표 지연은 0.3~0.1ms(millisecond)의 통신 지연일 수 있다. URLLC 요구사항들을 무선 페이딩(fading) 채널에서 만족시키기 위해, 부호화된 정보 비트(예를 들어, 코드워드)는 복수의 안테나들을 이용하여 전송될 수 있다. 이 경우, 주파수 다이버시티 이득은 향상될 수 있다.
송신 성능의 향상(예를 들어, 전송 다이버시티 이득의 향상)과 수신 복잡도의 최소화를 위해, SSF-BICM(sparse space frequency-bit interleaved coded modulation) 방식(예를 들어, 일반화된(generalized) SSF-BICM 방식)이 사용될 수 있다. 이 경우, 하나의 코드워드는 분산된 형태로 모든 송신 안테나들을 이용하여 전송될 수 있다. 많은 송신 안테나들이 이용되는 경우에도 코드워드는 분산될 수 있다.
수신 복잡도가 줄어들면 디코딩 지연(decoding latency)도 감소하기 때문에, URLLC 요구사항들이 만족될 수 있다. 통신 시스템에서 빔포밍만으로 딥 페이딩(deep fading)에 대처하기 위해, closed-loop 피드백 방식이 사용될 수 있다. closed-loop 피드백 방식이 사용되는 경우, 높은 신뢰도가 보장될 수 있으나, 전송 지연이 발생할 수 있다. 따라서 SSF-BICM 방식을 지원하는 통신 시스템에서 피드백 없는 open-loop 방식이 사용될 수 있다.
1) 단일 코드워드 기반의 전송 방법
URLLC 요구사항들을 만족시키기 위해, SSF-BICM 방식이 사용될 수 있다. SSF-BICM 방식이 사용되는 경우, 공간 다이버시티 이득 및/또는 주파수 다이버시티 이득은 최대화될 수 있다. 후술되는 도 3, 도 7, 도 8, 및 도 9에 도시된 송신기에서 정보 비트(information bit)(예를 들어, 데이터)는 베이스밴드에서 OFDM 파형(waveform)으로 변조될 수 있고, RF 체인과 안테나를 통해 무선으로 전송될 수 있다. 실시예들에서 송신기 및 수신기 각각은 기지국 또는 단말일 수 있다. 예를 들어, 송신기가 기지국인 경우, 수신기는 단말일 수 있다. 송신기가 단말인 경우, 수신기는 기지국 또는 다른 단말일 수 있다.
도 3은 통신 시스템에서 송신기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 송신기는 코딩 수단(coding means)(310), RM(rate matching) 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)를 포함할 수 있다. 여기서, RM 수단(320), 인터리빙 수단(330), 및/또는 스크램블링 수단(330)은 선택적 수단일 수 있다. 코딩 수단(310), RM 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)의 동작은 도 2에 도시된 프로세서(210)에 의해 제어될 수 있다.
정보 비트(예를 들어, 데이터)는 코딩 수단(310)으로 입력될 수 있다. 정보 비트는 b(.)로 지칭될 수 있다. 정보 비트는 "정보 비트 스트림"을 의미할 수 있다. 코딩 수단(310)은 FEC(forward error correction) 기능을 수행하는 채널 인코더(encoder)일 수 있다. 코딩 수단(310)은 정보 비트에 대한 코딩 동작을 수행함으로써 코드워드를 출력할 수 있다. 여기서, 정보 비트에 CRC(cyclic redundancy check) 값(value)이 추가될 수 있다. CRC 값의 길이는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, CRC 값의 길이는 6비트, 11비트, 16비트, 또는 24비트일 수 있다.
코딩 수단(310)의 출력(예를 들어, 코드워드)은 RM 수단(302)으로 입력될 수 있다. RM 수단(320)은 코드워드에 대한 레이트 매칭(rate matching) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, RM 수단(320)은 코드워드를 물리 자원에 매핑시키기 위해 해당 코드워드의 길이를 조절할 수 있다. RM 수단(320)은 평처링(puncturing) 동작 또는 쇼트닝(shortening) 동작을 수행함으로써 레이트 매칭된 코드워드(rate matched codeword)를 생성할 수 있다. 레이트 매칭된 코드워드는 c(.)로 지칭될 수 있다. 레이트 매칭 동작이 생략되는 경우, 코딩 수단(310)의 출력은 c(.)로 지칭될 수 있다. 실시예들에서 코드워드(예를 들어, c(.))는 코딩 수단(310)의 출력 또는 RM 수단(320)의 출력을 의미할 수 있다.
코드워드는 인터리빙 수단(330) 및/또는 스크램블링 수단(330)으로 입력될 수 있다. 즉, 인터리빙 동작 및 스크램블링 동작 중에서 적어도 하나가 수행될 수 잇다. 또는, 인터리빙 동작 및 스크램블링 동작이 지원되지 않는 경우, 코드워드는 변조 수단(340)으로 입력될 수 있다. 인터리빙 수단(330)은 코드워드에 대한 비트 레벨(bit level) 인터리빙 동작을 수행할 수 있다. 인터리빙 동작은 두 가지 방식들에 기초하여 수행될 수 있다. 첫 번째 인터리빙 방식에서, 인터리빙 뎁스(depth)는 코드워드의 전체 길이일 수 있다. 이 경우, 인터리빙 동작은 전체 코드워드에 적용될 수 있다. 두 번째 인터리빙 방식에서, 인터리빙 뎁스는 코드워드의 부분(partial) 길이일 수 있다. 예를 들어, 하나의 코드워드는 임의의 길이를 가지는 부분 코드워드들로 나누어질 수 있고, 인터리빙 동작은 부분 코드워드들 각각에 적용될 수 있다. 여기서, 사용자 특정(user specific) 비트 인터리버(interleaver)의 순열 패턴(permutation pattern)은 "사용자 특정 짧은 블록 순열(user specific short block permutation)"로 표현될 수 있다.
도 4는 비트 레벨 인터리빙 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 인터리빙 수단(330)은 코드워드(c(.))를 부분 코드워드들로 분할할 수 있다(S410). 부분 코드워드들은 동일한 길이를 가질 수 있다. 인터리빙 수단(330)은 단말 ID(예를 들어, 단말 특정 식별자)를 이용하여 블록 순열 동작 또는 랜덤 순열 동작을 수행함으로써 인터리빙된 코드워드(d(.))를 생성할 수 있다(S420). 단말 ID는 기지국(예를 들어, 송신기)에 의해 미리 할당될 수 있다. 코드워드별 복수의 인터리버들(예를 들어, 인터리빙 수단들)이 존재하는 경우, 시그니쳐 순열 패턴(signature permutation pattern)은 심볼 번호(예를 들어, OFDM 심볼 번호)를 참조하여 생성될 수 있다.
기지국(예를 들어, 송신기)은 단말 ID를 이용하여 사용자 특정 부분 코드워드에 대한 비트 레벨 블록 순열 동작을 수행할 수 있다. 부분 코드워드(예를 들어, 사용자 특정 부분 코드워드)의 길이는 L itlv 일 수 있다. 기지국은 아래 수학식 1에 기초하여 인터리빙 동작(예를 들어, 비트 레벨 블록 순열 동작)을 수행할 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00001
여기서, %는 모듈로(modulo) 연산을 의미할 수 있다. "
Figure 112020127815033-pat00002
"은 ID(예를 들어, 단말 ID)를 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00003
는 심볼 번호(예를 들어, OFDM 심볼 번호)일 수 있다. C 는 레이트 매칭된 코드워드의 길이일 수 있다. Q 는 변조 차수일 수 있다. 변조 방식은 BPSK(binary phase shift keying) 방식, QPSK(quadrature phase shift keying) 방식, 16-QAM(quadrature amplitude modulation) 방식 등일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 스크램블링 수단(330)은 코드워드(c(.))에 대한 비트 레벨 스크램블링 동작을 수행할 수 있다. 비트 레벨 스크램블링 동작은 아래 수학식 2에 기초하여 수행될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00004
여기서, w1(.)의 초기 시프트 레지스터(initial shift register) 값은 "w1(0)=1, w1(k)=0, {k=1,2, ??, 30}"으로 정의될 수 있다. w2(.)의 초기 시프트 레지스터 값은 "
Figure 112020127815033-pat00005
"으로 정의될 수 있다. RNTI UE 는 신호의 수신 대상인 단말(예를 들어, UE)의 ID일 수 있다. RNTI UE 의 크기는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, RNTI UE 의 크기는 16비트일 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00006
는 임의의 상수일 수 있다. 스크램블링 동작에서 코드워드는 부분 코드워드들로 나누어지지 않을 수 있다.
인터리빙 수단(330) 또는 스크램블링 수단(300)의 출력(d(.))은 아래 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00007
변조 수단(340)은 d(.)에 대한 변조 동작을 수행함으로써 심볼 스트림(e(.))을 생성할 수 있다. 심볼 스트림(e(.))은 하나 이상의 변조 심볼들을 포함할 수 있다. 변조 수단(340)의 출력(e(.))은 단일 레이어에 대한 심볼 스트림일 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)은 심볼 스트림(e(.))을 N L 개의 공간들(예를 들어, 공간 자원들)로 전송하기 위해 공간(예를 들어, 안테나 포트)-주파수 매핑 동작을 수행할 수 있다. 주파수 공간 매핑 동작은 아래 수학식 4를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 심볼 매핑 패턴은 아래 수학식 4에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00008
심볼 스트림(e(.))이 OFDM 파형을 사용하기 위해 주파수 도메인에 존재하는 경우, RE(resource element) 인덱스(k)는 주파수 도메인의 인덱스(예를 들어, 서브캐리어(subcarrier) 인덱스)일 수 있다. 심볼 스트림(e(.))이 SCBT(single carrier block transmission) 파형을 사용하기 위해 시간 도메인에 존재하는 경우, RE 인덱스(k)는 시간 도메인의 인덱스(예를 들어, 심볼 인덱스)일 수 있다.
수학식 4의 행렬(S)에서 행(row)은 공간 자원을 의미할 수 있다. 즉, 행렬(S)에서 행들 각각은 안테나(예를 들어, RF 체인)에 매핑될 수 있다. m은 안테나 인덱스일 수 있다. 수학식 4의 행렬(S)에서 열(column)은 주파수 자원 또는 시간 자원을 의미할 수 있다. 행렬(S)의 열이 주파수 자원을 의미하는 경우, 주파수 도메인의 인덱스(k)의 최대 값(K)은 대역폭에 대응할 수 있다. 행렬(S)의 열이 시간 자원을 의미하는 경우, 시간 도메인의 인덱스(k)의 최대 값(K)은 슬롯 또는 서브프레임의 종료 시점에 대응할 수 있다.
N t 는 안테나들(예를 들어, 안테나 포트들)의 전체 개수일 수 있다. N L 은 공간 계층(spatial layer)들의 개수일 수 있다. 예를 들어, N L 은 동일한 주파수 자원(예를 들어, 서브캐리어) 또는 동일한 시간 자원(예를 들어, 심볼)에서 다중화된(multiplexed) 공간 계층들의 개수일 수 있다. N L 은 다중화된 공간 계층이 2개 이상인 것을 의미할 수 있다. N SSF 는 공간-주파수 그리드(grid) 또는 공간-시간 그리드에 속하는 심볼들의 개수일 수 있다.
공간-주파수 그리드에서, 공간 영역은 전체 공간 자원들일 수 있고, 주파수 영역은 N SSF /N L 개의 주파수 자원들(예를 들어, 서브캐리어들)일 수 있다. 공간-주파수 그리드의 주파수 영역이 복수의 주파수 자원들을 포함하는 경우, 복수의 주파수 자원들의 각 공간 도메인에서 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다. 예를 들어, 주파수 자원 #1의 공간 도메인에서 심볼(들)의 매핑 위치(예를 들어, 심볼(들)이 매핑된 공간 자원의 위치)는 주파수 자원 #2의 공간 도메인에서 심볼(들)의 매핑 위치와 동일할 수 있다.
공간-시간 그리드에서, 공간 영역은 전체 공간 자원들일 수 있고, 시간 영역은 N SSF /N L 개의 시간 자원들(예를 들어, 심볼들)일 수 있다. 공간-시간 그리드의 시간 영역이 복수의 시간 자원들을 포함하는 경우, 복수의 시간 자원들의 각 공간 도메인에서 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다. 예를 들어, 시간 자원 #1의 공간 도메인에서 심볼(들)의 매핑 위치(예를 들어, 심볼(들)이 매핑된 공간 자원의 위치)는 시간 자원 #2의 공간 도메인에서 심볼(들)의 매핑 위치와 동일할 수 있다.
심볼 매핑 수단(350)은 N t , N L , 및 N SSF 에 기초하여 심볼 스트림(e(.))을 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 매핑할 수 있다. 송신기(예를 들어, 기지국)은 상술한 파라미터(들)(예를 들어, N t , N L , 및/또는 N SSF )을 변경함으로써 전송 품질 및/또는 수신 복잡도를 조절할 수 있다. 전송 품질과 수신 복잡도 간의 관계는 트레이드오프(tradeoff) 관계일 수 있다.
도 5는 심볼 매핑 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5를 참조하면, N t 는 16일 수 있고, N L 은 2일 수 있고, N SSF 는 4일 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)은 심볼을 (m,k) 자원에 매핑할 수 있다. 심볼(예를 들어, 변조 심볼(e(.))은 공간 도메인 우선 매핑 방식에 기초하여 할당될 수 있다. 예를 들어, 주파수 자원 #0 또는 시간 자원 #0에서 공간 도메인에 대한 심볼 매핑 동작이 완료된 경우, 주파수 자원 #1 또는 시간 자원 #1에서 공간 도메인에 대한 심볼 매핑 동작이 수행될 수 있다. 주파수 자원은 서브캐리어일 수 있고, 시간 자원은 심볼일 수 있다.
심볼 매핑 수단(350)은 첫 번째 심볼을 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에서 첫 번째 RE에 매핑할 수 있다. 예를 들어, 심볼 매핑 수단(350)은 심볼 #0(S0)을 (0,0) 자원에 매핑할 수 있다. k=0을 가지는 자원(예를 들어, 주파수 자원 또는 시간 자원)에서 심볼 #1(S1)이 매핑되는 공간 자원(m(S1))은 아래 수학식 5에 기초하여 결정될 수 있다. 아래 수학식 5에 기초하면, 심볼 #1(S1)은 (8,0) 자원에 매핑될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00009
N L 은 2이기 때문에 k=0을 가지는 자원에서 2개의 심볼들이 매핑된 경우, 심볼 매핑 수단(350)은 k=1을 가지는 자원에서 심볼 매핑 동작을 수행할 수 있다. "N t =16, N L =2, N SSF =4"로 설정된 경우, 공간-주파수 그리드(또는, 공간-시간 그리드)에서 공간 영역은 16개의 공간 자원들을 포함할 수 있고, 주파수 영역(또는, 시간 영역)은 2개(=N SSF /N L )의 주파수 자원들(또는, 시간 자원들)을 포함할 수 있다. 동일한 공간-주파수 그리드(또는, 공간-시간 그리드)에서 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다. 따라서 심볼 매핑 수단(350)은 k=0을 가지는 자원의 공간 도메인에서 심볼 매핑 패턴과 동일하게 k=1을 가지는 자원의 공간 도메인에서 심볼(예를 들어, S2, S3)을 매핑할 수 있다. 이 경우, 심볼 #2(S2)는 (0,1) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #3(S3)은 (8,1) 자원에 매핑될 수 있다.
k=1을 가지는 자원에서 2개의 심볼들이 매핑된 경우, 심볼 매핑 수단(350)은 k=2를 가지는 자원에서 심볼 매핑 동작을 수행할 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)은 심볼 #4(S4)를 (1,2)에 매핑할 수 있고, 수학식 5에 기초하여 심볼 #5를 (9,2)에 매핑할 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)은 나머지 k 자원들의 공간 도메인에서 상술한 방법에 기초하여 심볼들을 매핑할 수 있다. 공간-주파수 도메인에 매핑되는 심볼은 CP(cyclic prefix)를 포함할 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)의 출력은 s(.)일 수 있다. s(.)은 RF 체인(360)과 안테나(370)를 통해 무선으로 전송될 수 있다. 안테나(370)의 출력(예를 들어, 무선으로 전송되는 신호)은 x(.)일 수 있다.
도 6은 심볼 매핑 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, N t 는 8일 수 있고, N L 은 8일 수 있고, N SSF 는 8일 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)은 심볼을 (m,k) 자원에 매핑할 수 있다. 심볼은 공간 도메인 우선 매핑 방식에 기초하여 할당될 수 있다. 예를 들어, 주파수 자원 #0 또는 시간 자원 #0에서 공간 도메인에 대한 심볼 매핑 동작이 완료된 경우, 주파수 자원 #1 또는 시간 자원 #1에서 공간 도메인에 대한 심볼 매핑 동작이 수행될 수 있다. 주파수 자원은 서브캐리어일 수 있고, 시간 자원은 심볼일 수 있다.
심볼 매핑 수단(350)은 첫 번째 심볼을 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에서 첫 번째 RE에 매핑할 수 있다. 예를 들어, 심볼 매핑 수단(350)은 심볼 #0(S0)을 (0,0) 자원에 매핑할 수 있다. k=0을 가지는 자원(예를 들어, 주파수 자원 또는 시간 자원)에서 심볼 #1(S1)이 매핑되는 공간 자원(m(S1))은 상술한 수학식 5에 기초하여 결정될 수 있다. 상술한 수학식 5에 기초하면, 심볼 #1(S1)은 (1,0) 자원에 매핑될 수 있다. 또한, 심볼 #2(S2)는 (2,0) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #3(S3)은 (3,0) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #4(S4)는 (4,0) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #5(S5)는 (5,0) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #6(S6)은 (6,0) 자원에 매핑될 수 있고, 심볼 #7(S7)은 (7,0) 자원에 매핑될 수 있다.
여기서, N L 은 8이기 때문에 k=0을 가지는 자원에서 8개의 심볼들이 매핑된 경우, 심볼 매핑 수단(350)은 k=1을 가지는 자원에서 심볼 매핑 동작을 수행할 수 있다. "N t =8, N L =8, N SSF =8"로 설정된 경우, 공간-주파수 그리드(또는, 공간-시간 그리드)에서 공간 영역은 8개의 공간 자원들을 포함할 수 있고, 주파수 영역(또는, 시간 영역)은 1개(=N SSF /N L )의 주파수 자원들(또는, 시간 자원들)을 포함할 수 있다. 동일한 공간-주파수 그리드(또는, 공간-시간 그리드)에서 심볼 매핑 패턴은 동일할 수 있다. 따라서 k=1을 가지는 자원의 공간 도메인에서 심볼 매핑 패턴은 k=0을 가지는 자원의 공간 도메인에서 심볼 매핑 패턴과 독립적일 수 있다.
심볼 매핑 수단(350)은 나머지 k 자원들의 공간 도메인에서 상술한 방법에 기초하여 심볼들을 매핑할 수 있다. 공간-주파수 도메인에 매핑되는 심볼은 CP를 포함할 수 있다. 심볼 매핑 수단(350)의 출력은 s(.)일 수 있다. s(.)은 RF 체인(360)과 안테나(370)를 통해 무선으로 전송될 수 있다. 안테나(370)의 출력(예를 들어, 무선으로 전송되는 신호)은 x(.)일 수 있다.
한편, 변조 심볼(e(.))은 정규화된 형태로 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 매핑되지 않을 수 있다. 즉, 변조 심볼(e(.))은 랜덤 RE와 공간(예를 들어, 안테나 포트)에 매핑될 수 있다. 심볼 매핑 방법은 수학식 4에 따른 규칙과 동일할 수 있다. 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 실제로 매핑되는 변조 심볼(e(.))은 인터리빙된 변조 심볼일 수 있다. 예를 들어, 변조 심볼(e(.))은 아래 수학식 6에 기초하여 인터리빙될 수 있고, 인터리빙된 변조 심볼은 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 매핑될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00010
d 7 (.)에 관련된 별도의 길이(L itlv )가 적용될 수 있다. "
Figure 112020127815033-pat00011
"은 단말 ID에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, "
Figure 112020127815033-pat00012
"은 수학식 1에 적용되는 "
Figure 112020127815033-pat00013
"과 다를 수 있다.
한편, 상술한 심볼 매핑 방법은 아래 도 7에 도시된 송신기에서 수행될 수 있다.
도 7은 통신 시스템에서 송신기의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 송신기는 코딩 수단(310), RM 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), S/P(serial/parallel) 수단(345), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)을 포함할 수 있다. RM 수단(320), 인터리빙 수단(330), 및/또는 스크램블링 수단(330)은 선택적 수단일 수 있다. 코딩 수단(310), RM 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), S/P 수단(345), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)의 동작은 도 2에 도시된 프로세서(210)에 의해 제어될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 송신기는 도 3에 도시된 송신기에 비해 S/P 수단(345)을 더 포함할 수 있다. S/P 수단(345)의 입력은 변조 수단(340)의 출력과 연결될 수 있고, S/P 수단(345)의 출력은 심볼 매핑 수단(350)의 입력과 연결될 수 있다. S/P 수단(345)의 출력은 병렬화된 벡터(vector) 형태의 심볼일 수 있고, 해당 심볼은 심볼 매핑 수단(350)에 입력될 수 있다. S/P 수단(345)의 출력을
Figure 112020127815033-pat00014
으로 가정하고, 아래 수학식 7에 기초하면 e(.)가 획득될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00015
J는 열 벡터(column vector)의 크기일 수 있고, 인덱스 j에 해당하는 요소(element)가 선택될 수 있다.
다른 실시예로 상술한 심볼 매핑 방법은 아래 도 8에 도시된 송신기에서 수행될 수 있다.
도 8은 통신 시스템에서 송신기의 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 송신기는 코딩 수단(310), RM 수단(320), 복사(copy) 수단(325), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)을 포함할 수 있다. RM 수단(320), 인터리빙 수단(330), 및/또는 스크램블링 수단(330)은 선택적 수단일 수 있다. 코딩 수단(310), RM 수단(320), 복사 수단(325), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), RF 체인(360), 및 안테나(370)의 동작은 도 2에 도시된 프로세서(210)에 의해 제어될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 송신기는 도 3에 도시된 송신기에 비해 복사 수단(325)을 더 포함할 수 있다. 복사 수단(325)의 입력은 RM 수단(320)의 출력과 연결될 수 있고, 복사 수단(325)의 출력은 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330))의 입력과 연결될 수 있다.
복사 수단(325)은 RM 수단(320)으로부터 단일(single) 코드워드를 수신할 수 있고, 단일 코드워드를 복사함으로써 복수의 코드워드들을 출력할 수 있다. 복수의 코드워드들 각각은 도 7에 도시된 S/P 수단(345)의 출력인 병렬화된 벡터 형태의 심볼과 상응할 수 있다. 복사 수단(325)의 출력인 복수의 코드워드들 각각은 각 인터리빙 수단(330) 및/또는 각 스크램블링 수단(330)으로 입력될 수 있다. 인터리빙 수단(330)에서 복수의 코드워드들은 서로 다른 인터리빙 패턴들을 사용하여 인터리빙될 수 있다. 스크램블링 수단(330)에서 복수의 코드워드들은 서로 다른 스크램블링 패턴들을 사용하여 인터리빙될 수 있다.
예를 들어, 아래 수학식 8과 같이, 인덱스 j에 따라 서로 다른 인터리빙 동작들 및/또는 서로 다른 스크램블링 동작들이 수행될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00016
Figure 112020127815033-pat00017
는 임의의 상수일 수 있다. 코드워드의 길이는 병렬 스트림(j)별로 다를 수 있다. 코드워드에 적용되는 변조 차수도 병렬 스트림(j)별로 다를 수 있다.
다른 실시예로 상술한 심볼 매핑 방법은 아래 도 9에 도시된 송신기에서 수행될 수 있다.
도 9는 통신 시스템에서 송신기의 제3 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 송신기는 S/P 수단(305), 코딩 수단(310), RM 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), 심볼 매핑 수단(350), RF 체인(360), 및 안테나(370)을 포함할 수 있다. RM 수단(320), 인터리빙 수단(330), 및/또는 스크램블링 수단(330)은 선택적 수단일 수 있다. S/P 수단(305), 코딩 수단(310), RM 수단(320), 인터리빙 수단(330)(또는, 스크램블링 수단(330)), 변조 수단(340), RF 체인(360), 및 안테나(370)의 동작은 도 2에 도시된 프로세서(210)에 의해 제어될 수 있다.
즉, 도 9에 도시된 송신기는 도 3에 도시된 송신기에 비해 S/P 수단(305)을 더 포함할 수 있다. 데이터는 S/P 수단(305)으로 입력될 수 있다. S/P 수단(305)은 복수의 정보 비트 스트림들(b(.))을 출력할 수 있고, 복수의 정보 비트 스트림들(b(.)) 각각은 각 코딩 수단(310)으로 입력될 수 있다. 복수의 정보 비트 스트림들은 동일한 정보 비트들로 구성될 수 있다. 즉, 복수의 정보 비트 스트림들은 동일한 데이터를 기초로 생성될 수 있다. 또는, 복수의 정보 비트 스트림들은 서로 다른 정보 비트들로 구성될 수 있다. 즉, 복수의 정보 비트 스트림들은 서로 다른 데이터들을 기초로 생성될 수 있다. 코드워드의 길이는 병렬 스트림(j)별로 다를 수 있다. 코드워드에 적용되는 변조 차수도 병렬 스트림(j)별로 다를 수 있다.
2) 시간 도메인 필터 컨볼루션 (time domain filter convolution)에 기초한 프리코딩(precoding) 방법
공간 도메인을 통한 전송 다이버시티 이득뿐만 아니라 주파수 다이버시티 이득 또는 시간 다이버시티 이득을 획득하기 위해, 시간 도메인에서 안테나별 컨볼루션 프리-필터(pre-filter)가 적용될 수 있다. 현재 무선 채널의 PDP(power delay profile)에 의한 평균 임펄스 응답 열 벡터(impulse response column vector)인 h 는 아래 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00018
D는 현재 무선 채널( h )에서 최대 지연 확산(maximum delay spread)의 값일 수 있다. 즉, 안테나(m)를 통해 출력된 신호(x(.))는 주파수 선택적 다중-경로 페이딩 채널(frequency selective multi-path fading channel)을 통해 전송될 수 있다. 주파수 선택적 다중-경로 페이딩 채널은 H 로 표현될 수 있다. H 는 h 의 테플리츠 행렬(Toeplitz matrix) 형태일 수 있다. 수신기는 송신기로부터 신호를 수신할 수 있고, 수신기에서 수신된 신호는 y 로 표현될 수 있다. y 는 아래 수학식 10과 같이 정의될 수 있고, 벡터 형태의 신호일 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00019
H 는 2D-1개의 행들과 D개의 열들로 구성되는 행렬일 수 있다. 원하는 채널 임펄스 응답을 가지는 벡터를
Figure 112020127815033-pat00020
라 하면, 프리코딩 벡터( p )는 아래 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00021
H -1 은 H 의 의사 역 행렬(pseudo inverse matrix)일 수 있다. 유효한(effective) 채널(
Figure 112020127815033-pat00022
)을 겪는 송신 신호는 수신기에서 수신될 수 있다. 수신기에서 수신된 신호(
Figure 112020127815033-pat00023
)는 아래 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112020127815033-pat00024
F 는 프리코딩 컨볼루션 벡터의 길이일 수 있다. H 의 크기는 행렬 연산을 위해 조절될 수 있다. 조절된 크기를 가지는 H 는
Figure 112020127815033-pat00025
로 표현될 수 있다. 채널 임펄스 응답인 h D 부터 h D+F-1 까지의 값은 0일 수 있다. 프리코딩 컨볼루션 벡터(p)는 변조 동작 전에 주파수 도메인으로 변환될 수 있다. 변환된 프리코딩 컨볼루션 벡터( p )는 컨볼루션 대신 안테나별 심볼 스트림(s m (.))에 곱해질 수 있다. 심볼 스트림(s m (.))은 상술한 수학식 4에서 행렬( S )의 행일 수 있다.
상술한 방법들에 기초한 통신은 다음과 같이 수행될 수 있다.
도 10은 통신 시스템에서 다중 안테나들을 이용한 통신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 통신 시스템은 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드를 포함할 수 있다. 제1 통신 노드는 도 1에 도시된 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)일 수 있고, 제2 통신 노드는 도 1에 도시된 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)일 수 있다. 또는, 제1 통신 노드는 단말일 수 있고, 제2 통신 노드는 기지국일 수 있다. 또는, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드는 서로 다른 단말들일 수 있다. 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드는 도 2에 도시된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다.
제1 통신 노드는 신호를 전송하는 송신기일 수 있고, 제2 통신 노드는 신호를 수신하는 수신기일 수 있다. 제1 통신 노드는 도 3, 도 7, 도 8, 또는 도 9에 도시된 송신기일 수 있다. 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 각각은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 제1 통신 노드의 송신 안테나 개수(N t )는 제2 통신 노드의 수신 안테나 개수(N r )보다 많을 수 있다.
제1 통신 노드는 다중 안테나 전송을 위한 파라미터(들)를 설정할 수 있다(S1001). 파라미터(들)는 N L , N t , N SSF 등을 포함할 수 있다. N L , N t , 및/또는 N SSF 는 자원 도메인에서 심볼 매핑 패턴을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 자원 도메인은 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인일 수 있다. 상술한 파라미터(들)(예를 들어, N L , N t , 및/또는 N SSF )의 값에 따라 전송 품질 및/또는 수신 복잡도가 조절될 수 있다. 따라서 제1 통신 노드는 전송 품질(예를 들어, 전송 신뢰도) 및/또는 수신 복잡도를 고려하여 N L , N t , 및/또는 N SSF 을 설정할 수 있다.
제1 통신 노드는 단계 S1001에서 설정된 파라미터들 중에서 하나 이상을 제2 통신 노드에 전송할 수 있다(S1002). 예를 들어, 파라미터(들)은 상위계층 메시지(예를 들어, 시스템 정보, RRC(radio resource control) 메시지), MAC(medium access control) 계층 메시지(예를 들어, MAC CE(control element)), 및 PHY(physical) 계층 메시지(예를 들어, DCI(downlink control information)) 중에서 하나 또는 둘 이상의 조합을 이용하여 전송될 수 있다. 제2 통신 노드는 제1 통신 노드로부터 파라미터(들)(예를 들어, N L , N t , 및/또는 N SSF )를 수신할 수 있다.
제2 통신 노드로 전송될 데이터(예를 들어, 정보 비트)는 제1 통신 노드에서 발생할 수 있다. 이 경우, 제1 통신 노드는 정보 비트에 대한 심볼을 생성할 수 있다(S1003). 도 3, 도 7, 도 8, 및 도 9에 도시된 실시예들에서 정보 비트는 b(.)일 수 있고, 심볼은 e(.) 또는
Figure 112020127815033-pat00026
일 수 있다. 제1 통신 노드는 코딩 동작, 레이트 매칭 동작, 인터리빙 동작(또는, 스크램블링 동작), 및/또는 변조 동작을 수행함으로써 정보 비트(b(.))에 대한 심볼(e(.) 또는
Figure 112020127815033-pat00027
)을 생성할 수 있다.
제1 통신 노드는 심볼(e(.) 또는
Figure 112020127815033-pat00028
)을 공간-주파수 도메인 또는 시간 도메인에 매핑할 수 있다(S1004). 단계 S1004는 단계 S1001에서 설정된 파라미터(들)(예를 들어, N L , N t , 및/또는 N SSF )에 기초하여 수행될 수 있다. 제1 통신 노드는 상술한 수학식 4에 기초하여 심볼 매핑 동작을 수행할 수 있다.
"N L =2, N t =16, N SSF =4"인 경우, 제1 통신 노드는 도 5에 도시된 실시예와 같이 심볼을 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 매핑할 수 있다. "N L =8, N t =8, N SSF =8" 인 경우, 제1 통신 노드는 도 6에 도시된 실시예와 같이 심볼을 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에 매핑할 수 있다. 단계 S1004가 완료된 경우, 제1 통신 노드는 RF 체인 및 안테나를 통해 신호를 제2 통신 노드에 전송할 수 있다(S1005).
제2 통신 노드는 제1 통신 노드로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 통신 노드에서 전송된 신호가 x 인 경우, 제2 통신 노드에서 수신되는 신호는 수학식 10에서 정의된 y 또는 수학식 12에서 정의된
Figure 112020127815033-pat00029
일 수 있다. 제2 통신 노드는 단계 S1001에서 수신된 파라미터(들)(예를 들어, N L , N t , 및/또는 N SSF )에 기초하여 공간-주파수 도메인 또는 공간-시간 도메인에서 심볼 매핑 패턴을 확인할 수 있다. 제2 통신 노드는 확인된 심볼 매핑 패턴에 기초하여 신호로부터 심볼들을 획득할 수 있고, 심볼들에 대한 복조 동작, 디인터리빙(deinterleaving) 동작(또는, 디스크램블링(descrambling) 동작), 레이트 매칭 동작, 및/또는 디코딩 동작을 수행함으로써 데이터(예를 들어, 정보 비트)를 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 통신 시스템에서 제1 통신 노드의 동작 방법으로서,
    정보 비트들(information bits)에 대한 복수의 변조 심볼들(modulated symbols)을 생성하는 단계;
    상기 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t ), 동일한 주파수 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L ), 및 하나의 공간-주파수 그리드(grid)에 속하는 변조 심볼들의 개수(N SSF )에 기초하여 심볼 매핑 패턴을 결정하는 단계;
    상기 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계; 및
    상기 공간-주파수 도메인에 매핑된 복수의 변조 심볼들을 상기 안테나들을 이용하여 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들은 직렬-병렬(serial to parallel) 변환에 의해 변환된 벡터 형태의 심볼들인, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계는,
    상기 정보 비트들에 대한 하나의 코드워드(codeword)를 생성하는 단계;
    상기 하나의 코드워드를 복사함으로써 복수의 코드워드들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙(interleaving) 동작 또는 스크램블링(scrambling) 동작을 수행하는 단계; 및
    인터리빙된 코드워드들(interleaved codewords) 또는 스크램블링된 코드워드들(scrambled codewords) 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계는,
    상기 정보 비트들에 대한 직렬-병렬 변환을 수행함으로써 복수의 정보 비트 스트림들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 정보 비트 스트림들 각각에 대한 코딩 동작을 수행함으로써 복수의 코드워드들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하는 단계; 및
    인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 단계를 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공간-주파수 도메인 내에 하나 이상의 공간-주파수 그리드들이 존재하고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드에서 공간 자원들의 개수는 N t 이고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드에서 주파수 자원들의 개수는 N SSF /N L 이고, 상기 하나의 공간-주파수 그리드의 N SSF /N L 개의 주파수 자원들에서 상기 심볼 매핑 패턴은 동일한, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계는,
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i를 주파수 자원 #k에서 공간 자원 #m에 매핑하는 단계; 및
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i+1을 상기 주파수 자원 #k에서 공간 자원 #m+N t /N L 에 매핑하는 단계를 포함하며,
    상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수인, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 공간-주파수 도메인에 매핑하는 단계는,
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 N L 개의 변조 심볼들을 주파수 자원 #k의 공간 도메인에 매핑하는 단계; 및
    상기 N L 개의 변조 심볼들이 상기 주파수 자원 #k의 상기 공간 도메인에 매핑된 경우, 주파수 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 매핑 동작을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 k는 0 이상의 정수인, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 노드의 동작 방법은,
    상기 N t , 상기 N L , 및 상기 N SSF 중에서 하나 이상을 포함하는 메시지를 상기 제2 통신 노드에 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 통신 노드의 동작 방법.
  9. 통신 시스템에서 제2 통신 노드의 동작 방법으로서,
    제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t )를 지시하는 정보, 동일한 주파수 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L )를 지시하는 정보, 및 하나의 공간-주파수 그리드(grid)에 속하는 심볼들의 개수(N SSF )를 지시하는 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 통신 노드로부터 수신하는 단계;
    상기 제1 통신 노드로부터 데이터를 포함하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 N t , 상기 N L , 및 상기 N SSF 에 기초하여 결정된 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 신호로부터 복수의 심볼들을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 심볼들에 대한 복조 및 디코딩 동작들을 수행함으로써 상기 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 제2 통신 노드의 동작 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 심볼들을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 심볼들 중에서 심볼 #i를 주파수 자원 #k의 공간 자원 #m에서 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 심볼들 중에서 심볼 #i+1을 상기 주파수 자원 #k의 공간 자원 #m+N t /N L 에서 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수인, 제2 통신 노드의 동작 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 심볼들을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 심볼들 중에서 N L 개의 심볼들을 주파수 자원 #k의 공간 도메인에서 획득하는 단계; 및
    상기 N L 개의 심볼들이 상기 주파수 자원 #k의 상기 공간 도메인에서 획득된 경우, 주파수 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 획득 동작을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 k는 0 이상의 정수인, 제2 통신 노드의 동작 방법.
  12. 통신 시스템에서 제1 통신 노드로서,
    프로세서(processor);
    상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 및
    상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
    상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
    정보 비트들(information bits)에 대한 복수의 변조 심볼들(modulated symbols)을 생성하고;
    상기 제1 통신 노드의 안테나들의 개수(N t ), 동일한 시간 자원에서 다중화되는 공간 계층들의 개수(N L ), 및 하나의 공간-시간 그리드(grid)에 속하는 변조 심볼들의 개수(N SSF )에 기초하여 심볼 매핑 패턴을 결정하고;
    상기 심볼 매핑 패턴에 기초하여 상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하고; 그리고
    상기 공간-시간 도메인에 매핑된 복수의 변조 심볼들을 상기 안테나들을 이용하여 제2 통신 노드에 전송하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 통신 노드.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들은 직렬-병렬(serial to parallel) 변환에 의해 변환된 벡터 형태의 심볼들인, 제1 통신 노드.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
    상기 정보 비트들에 대한 하나의 코드워드(codeword)를 생성하고;
    상기 하나의 코드워드를 복사함으로써 복수의 코드워드들을 생성하고;
    상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙(interleaving) 동작 또는 스크램블링(scrambling) 동작을 수행하고; 그리고
    인터리빙된 코드워드들(interleaved codewords) 또는 스크램블링된 코드워드들(scrambled codewords) 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 통신 노드.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
    상기 정보 비트들에 대한 직렬-병렬 변환을 수행함으로써 복수의 정보 비트 스트림들을 생성하고;
    상기 복수의 정보 비트 스트림들 각각에 대한 코딩 동작을 수행함으로써 복수의 코드워드들을 생성하고;
    상기 복수의 코드워드들 각각에 대한 인터리빙 동작 또는 스크램블링 동작을 수행하고; 그리고
    인터리빙된 코드워드들 또는 스크램블링된 코드워드들 각각에 대한 변조 동작을 수행함으로써 상기 복수의 변조 심볼들을 생성하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 통신 노드.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 공간-시간 도메인 내에 하나 이상의 공간-시간 그리드들이 존재하고, 상기 하나의 공간-시간 그리드에서 공간 자원들의 개수는 Nt 이고, 상기 하나의 공간-시간 그리드에서 시간 자원들의 개수는 NSSF /NL 이고, 상기 하나의 공간-시간 그리드의 NSSF /NL 개의 시간 자원들에서 상기 심볼 매핑 패턴은 동일한, 제1 통신 노드.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i를 시간 자원 #k에서 공간 자원 #m에 매핑하고; 그리고
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 변조 심볼 #i+1을 상기 시간 자원 #k에서 공간 자원 #m+N t /N L 에 매핑하는 것을 야기하도록 동작하며,
    상기 i, 상기 k, 및 상기 m 각각은 0 이상의 정수인, 제1 통신 노드.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 변조 심볼들을 공간-시간 도메인에 매핑하는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
    상기 복수의 변조 심볼들 중에서 N L 개의 변조 심볼들을 시간 자원 #k의 공간 도메인에 매핑하고; 그리고
    상기 N L 개의 변조 심볼들이 상기 시간 자원 #k의 상기 공간 도메인에 매핑된 경우, 시간 자원 #k+1의 공간 도메인에서 심볼 매핑 동작을 수행하는 것을 야기하도록 동작하며,
    상기 k는 0 이상의 정수인, 제1 통신 노드.
KR1020200161466A 2020-01-21 2020-11-26 다중 안테나를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치 KR102369775B1 (ko)

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