KR102477037B1 - Method and apparatus for channel estimation in a wireless communication system - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 단말이 채널 추정을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기지국으로부터 복수의 빔을 통해 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하고, 상기 복수의 파일럿 신호 중 적어도 하나의 파일럿 신호의 시간 동기를 획득하며, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 시간 상으로 정렬하고, 상기 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 전파 지연을 계산하고, 상기 계산된 전파 지연이 보상된 상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.A method and apparatus for performing channel estimation by a terminal in a wireless communication system. According to the present invention, a plurality of pilot signals for channel estimation are received from a base station through a plurality of beams, time synchronization of at least one pilot signal among the plurality of pilot signals is obtained, and the at least one pilot signal is obtained. Aligning in time, calculating a propagation delay of each of the aligned at least one pilot signal, and performing channel estimation based on the at least one pilot signal for which the calculated propagation delay is compensated. device can be provided.

Description

무선 통신 시스템에서 채널 추정을 위한 방법 및 이를 위한 장치{Method and apparatus for channel estimation in a wireless communication system}Method and apparatus for channel estimation in a wireless communication system

본 발명은 무선 통신 시스템에서 채널 추정에 관한 것으로써, 보다 상세하게 무선 통신 시스템에서 파일럿 신호를 수신하여 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to channel estimation in a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for estimating a channel by receiving a pilot signal in a wireless communication system.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity. However, the mobile communication system has expanded its scope to data services as well as voice. Currently, the explosive increase in traffic causes a shortage of resources and users demand higher-speed services, so a more advanced mobile communication system is required. have.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고 에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.The requirements of the next-generation mobile communication system are to support explosive data traffic, drastic increase in transmission rate per user, significantly increased number of connected devices, very low end-to-end latency, and high energy efficiency. should be able to To this end, Dual Connectivity, Massive MIMO (Massive Multiple Input Multiple Output), In-band Full Duplex, Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA), Super Wideband Wideband) support, various technologies such as device networking (Device Networking) are being studied.

본 발명은 파일럿 신호를 수신하여 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating a channel by receiving a pilot signal.

또한, 본 발명은 mmWave 환경의 비 동기 셀 탐색 과정에서 파일럿 신호를 통해서 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating a channel through a pilot signal in a process of searching for an asynchronous cell in a mmWave environment.

또한, 본 발명은 채널 추정을 위한 파일럿 신호가 여러 방향성 빔으로 전송되는 경우, 파일럿 신호를 수신하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for receiving a pilot signal when a pilot signal for channel estimation is transmitted through multiple directional beams.

또한, 본 발명은 여러 방향성 빔으로 전송된 파일럿 신호들의 경로 딜레이를 보상하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for compensating for path delays of pilot signals transmitted through various directional beams.

또한, 본 발명은 경로 딜레이가 보상된 복수의 파일럿 신호들을 이용하여 채널을 추정하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for estimating a channel using a plurality of pilot signals with path delays compensated for.

또한, 본 발명은 수신된 복수의 파일럿 신호들에서 신호 특성을 제거함으로써 채널을 추정하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for estimating a channel by removing signal characteristics from a plurality of received pilot signals.

또한, 본 발명은 mmWave를 사용하는 hybrid MIMO 환경에서 통신 경로상의 장애물로 인한 데이터 손실을 줄이기 위해 서로 다른 빔을 통해 데이터를 전송하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for transmitting data through different beams in order to reduce data loss due to obstacles on a communication path in a hybrid MIMO environment using mmWave.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in this specification are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말이 채널 추정을 수행하는 방법은, 기지국으로부터 복수의 빔을 통해 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 파일럿 신호 중 적어도 하나의 파일럿 신호의 시간 동기를 획득하는 단계; 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 시간 상으로 정렬하는 단계; 상기 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 전파 지연을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 전파 지연이 보상된 상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단계를 포함한다.Specifically, a method for performing channel estimation by a terminal according to an embodiment of the present invention includes receiving a plurality of pilot signals for channel estimation through a plurality of beams from a base station; obtaining time synchronization of at least one pilot signal among the plurality of pilot signals; aligning the at least one pilot signal in time; calculating a propagation delay of each of the aligned at least one pilot signal; and performing channel estimation based on the at least one pilot signal for which the calculated propagation delay is compensated for.

또한, 본 발명에서, 상기 정렬하는 단계는, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 지연에 기초하여 상기 적어도 하나의 파일럿 신호들을 상기 기지국에서의 전송 순서에 따라 시간상으로 정렬하는 단계를 포함한다.In the present invention, the aligning may include calculating a delay between the at least one pilot signal; and aligning the at least one pilot signal in time according to a transmission order in the base station based on the calculated delay.

또한, 본 발명에서, 상기 지연은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 간의 OFDM 심볼의 개수 및 전송 지연을 포함한다.Also, in the present invention, the delay includes the number of OFDM symbols and transmission delay between the at least one pilot signal.

또한, 본 발명은, 상기 복수의 파일럿 신호와 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 복수의 파일럿 신호 중 상기 임계값보다 큰 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 결정하는 단계를 더 포함한다.In addition, the present invention comprises the steps of comparing the plurality of pilot signals and a threshold value; and determining the at least one pilot signal greater than the threshold among the plurality of pilot signals.

또한, 본 발명에서, 채널 추정을 수행하는 단계는, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 채널 상태 값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 채널 상태 값에 기초하여 가장 높은 채널 상태 값을 선택하는 단계를 포함한다.Also, in the present invention, performing channel estimation may include calculating a channel state value of each of the at least one pilot signal; and selecting the highest channel state value based on the calculated channel state value.

또한, 본 발명에서, 상기 채널 상태 값을 계산하는 단계는, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 제 1 신호 특성 값에 기초하여 제 1 채널 상태 값을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 채널 상태 값으로부터 특정 알고리즘을 이용하여 제 2 채널 상태 값을 획득하는 단계를 포함한다.In the present invention, the calculating of the channel state value may include obtaining a first channel state value based on a first signal characteristic value of each of the at least one pilot signal; and obtaining a second channel state value from the first channel state value using a specific algorithm.

또한, 본 발명에서, 상기 제 1 신호 특성은 상기 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호의 디지털 특성을 나타내는 값이고, 상기 제 1 채널 상태 값은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 상기 제 1 특성 값을 제거하여 획득된다.In the present invention, the first signal characteristic is a value representing the digital characteristic of the pilot signal transmitted from the base station, and the first channel state value is obtained by removing the first characteristic value from each of the at least one pilot signal. is obtained

또한, 본 발명에서, 상기 특정 알고리즘은 직교 매칭 추종(orthogonal matching pursuit: OMP) 알고리즘이다.Also, in the present invention, the specific algorithm is an orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm.

또한, 본 발명은, 상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 파일럿 신호의 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함한다.In addition, the present invention further includes receiving configuration information of the at least one pilot signal from the base station.

또한, 본 발명은, 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 무선 유닛(Radio Frequency Unit); 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 기지국으로부터 복수의 빔을 통해 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하고, 상기 복수의 파일럿 신호 중 적어도 하나의 파일럿 신호의 시간 동기를 획득하며, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 시간 상으로 정렬하고, 상기 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 전파 지연을 계산하며, 상기 계산된 전파 지연이 보상된 상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단말을 제공한다In addition, the present invention, a radio unit for transmitting and receiving radio signals with the outside (Radio Frequency Unit); and a processor functionally coupled to the communication unit, wherein the processor receives a plurality of pilot signals for channel estimation through a plurality of beams from a base station, and transmits at least one pilot signal among the plurality of pilot signals. Acquiring time synchronization, aligning the at least one pilot signal in time, calculating a propagation delay of each of the aligned at least one pilot signal, and assigning the calculated propagation delay to the compensated at least one pilot signal. Provides a terminal that performs channel estimation based on

본 발명은 mmWave 환경의 비 동기 셀 탐색 과정에서 파일럿 신호를 통해서 채널을 추정할 수 있는 효과가 있다.The present invention has an effect of estimating a channel through a pilot signal in a process of searching for an asynchronous cell in a mmWave environment.

또한, 본 발명은 서로 다른 방향성 빔을 통해 전송되는 복수의 파일럿 신호를 통해서 채널을 추정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of estimating a channel through a plurality of pilot signals transmitted through different directional beams.

또한, 본 발명은 서로 다른 방향성 빔을 통해 전송된 파일럿 신호를 이용하여 추정된 채널을 기반으로 빔 포밍을 설계할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of designing beamforming based on channels estimated using pilot signals transmitted through different directional beams.

또한, 본 발명은 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호들이 여러 방향성 빔으로 전송되는 경우, 전송되는 복수의 파일럿 신호들 각각의 경로 딜레이를 보상하여 수신된 파일럿 신호를 통해 채널을 추정함으로써, 전 방향 빔을 통해 전송되는 파일럿 신호들을 통해 채널을 추정하는 것과 동일한 효과가 있다.In addition, when a plurality of pilot signals for channel estimation are transmitted in multiple directional beams, the present invention estimates a channel through a received pilot signal by compensating for a path delay of each of the plurality of transmitted pilot signals, thereby omni-directional beams. It has the same effect as estimating a channel through pilot signals transmitted through .

또한, 본 발명은 수신된 복수의 파일럿 신호들에서 특정 신호 특성을 제거하여 채널을 추정함으로써, 채널 추정을 효과적으로 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of effectively performing channel estimation by estimating a channel by removing specific signal characteristics from a plurality of received pilot signals.

또한, 본 발명은, 서로 다른 빔을 통해 데이터를 전송함으로써 통신 경로상의 장애물로 인한 데이터 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of reducing data loss due to obstacles on a communication path by transmitting data through different beams.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present specification are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 2는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 동기신호(Synchronization Signal)의 전송을 위한 무선 프레임 구조의 일 예를 나타난다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 세컨더리 동기 신호의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 방향성 빔을 이용하여 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 수신하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명에서 제안하는 프레임 및 파일럿 신호 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 순서도 이다.
도 14는 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호의 시간 동기를 획득하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호의 경로 지연에 따른 시간 동기를 보상하여 파일럿 신호를 수신하기 위한 일 예를 나타낸 도이다.
도 18은 파일럿 신호의 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 값의 일 예를 나타낸 도이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 20 내지 도 22는 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 23은 방향성 빔을 이용하는 MIMO 시스템에서 장애물로 인한 통신 장애가 발생하는 경우의 일 예를 나타낸 도이다.
도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 MIMO(Multi-Input Multi-Output)의 DSTTD (Double space time space diversity) 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 25는 본 발명이 적용될 수 있는 안테나 셔플링(shuffling) 기법이 적용된 DSTTD 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 26 및 도 27은 본 발명에서 제안하는 빔 셔플링(beam shuffling) 기법이 적용된 DSTTD 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 29는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide examples of the present invention and, together with the detailed description, describe the technical features of the present invention.
1 is a diagram illustrating an example of an evolved packet system (EPS) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
2 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention may be applied.
3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP LTE/LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using them.
4 shows the structure of a radio frame in a radio communication system to which the present invention can be applied.
5 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
6 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
7 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
8 shows an example of a radio frame structure for transmission of a synchronization signal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
9 shows an example of a structure of a secondary synchronization signal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
10 and 11 are diagrams illustrating an example of a method of receiving a pilot signal for channel estimation using a directional beam to which the present invention can be applied.
12 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame and a pilot signal proposed in the present invention.
13 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.
14 is a diagram illustrating an example of a method for obtaining time synchronization of a pilot signal proposed in the present invention.
15 to 17 are diagrams illustrating an example for receiving a pilot signal by compensating for time synchronization according to a path delay of a pilot signal proposed in the present invention.
18 is a diagram illustrating an example of an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) value of a pilot signal.
19 is a diagram illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal to which the present invention can be applied.
20 to 22 are diagrams illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.
23 is a diagram illustrating an example of a case in which a communication failure occurs due to an obstacle in a MIMO system using a directional beam.
24 is a diagram illustrating an example of a double space time space diversity (DSTTD) system of multi-input multi-output (MIMO) to which the present invention can be applied.
25 is a diagram illustrating an example of a DSTTD system to which an antenna shuffling technique to which the present invention can be applied is applied.
26 and 27 are diagrams illustrating an example of a DSTTD system to which a beam shuffling technique proposed in the present invention is applied.
28 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.
29 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details for the purpose of providing a thorough understanding of the present invention. However, one skilled in the art recognizes that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, well-known structures and devices may be omitted or may be shown in block diagram form centering on core functions of each structure and device.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.In this specification, a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal. A specific operation described as being performed by a base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station. 'Base Station (BS)' may be replaced by terms such as fixed station, Node B, evolved-NodeB (eNB), base transceiver system (BTS), and access point (AP). . In addition, a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include user equipment (UE), mobile station (MS), user terminal (UT), mobile subscriber station (MSS), subscriber station (SS), and AMS ( Advanced Mobile Station), wireless terminal (WT), machine-type communication (MTC) device, machine-to-machine (M2M) device, device-to-device (D2D) device, and the like.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.Hereinafter, downlink (DL) means communication from a base station to a terminal, and uplink (UL) means communication from a terminal to a base station. In downlink, a transmitter may be part of a base station and a receiver may be part of a terminal. In uplink, a transmitter may be a part of a terminal and a receiver may be a part of a base station.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Specific terms used in the following description are provided to aid understanding of the present invention, and the use of these specific terms may be changed into other forms without departing from the technical spirit of the present invention.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.The following technologies are CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access), NOMA It can be used in various wireless access systems such as (non-orthogonal multiple access). CDMA may be implemented as a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000. TDMA may be implemented with a radio technology such as global system for mobile communications (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE). OFDMA may be implemented with radio technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and evolved UTRA (E-UTRA). UTRA is part of the universal mobile telecommunications system (UMTS). 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) that uses E-UTRA and adopts OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink. LTE-A (advanced) is an evolution of 3GPP LTE.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of IEEE 802, 3GPP, and 3GPP2, which are wireless access systems. That is, steps or parts not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in this document can be explained by the standard document.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.For clarity of explanation, 3GPP LTE/LTE-A is mainly described, but the technical features of the present invention are not limited thereto. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details for the purpose of providing a thorough understanding of the present invention. However, one skilled in the art recognizes that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, well-known structures and devices may be omitted or may be shown in block diagram form centering on core functions of each structure and device.

본 명세서에서 설명하는 메시지, 프레임, 신호, 필드 및 장치는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 각각의 명칭에 한정되지 않고, 동일한 기능을 수행하는 다른 메시지, 프레임, 신호, 필드 및 장치로 대체될 수 있다.Messages, frames, signals, fields, and devices described in this specification are for explaining the present invention, and are not limited to their respective names, and may be replaced with other messages, frames, signals, fields, and devices that perform the same function. .

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), MeNB(Macro eNB), SeNB(Secondary eNB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.In this specification, a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal. A specific operation described as being performed by a base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station. A 'base station (BS)' includes a fixed station, Node B, evolved-NodeB (eNB), base transceiver system (BTS), access point (AP), macro eNB (MeNB), SeNB ( Secondary eNB) and the like.

또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.In addition, a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include user equipment (UE), mobile station (MS), user terminal (UT), mobile subscriber station (MSS), subscriber station (SS), and AMS ( Advanced Mobile Station), wireless terminal (WT), machine-type communication (MTC) device, machine-to-machine (M2M) device, device-to-device (D2D) device, and the like.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.Hereinafter, downlink (DL) means communication from a base station to a terminal, and uplink (UL) means communication from a terminal to a base station. In downlink, a transmitter may be part of a base station and a receiver may be part of a terminal. In uplink, a transmitter may be a part of a terminal and a receiver may be a part of a base station.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Specific terms used in the following description are provided to aid understanding of the present invention, and the use of these specific terms may be changed into other forms without departing from the technical spirit of the present invention.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.The following technologies are CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access), NOMA It can be used in various wireless access systems such as (non-orthogonal multiple access). CDMA may be implemented as a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000. TDMA may be implemented with a radio technology such as global system for mobile communications (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE). OFDMA may be implemented with radio technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and evolved UTRA (E-UTRA). UTRA is part of the universal mobile telecommunications system (UMTS). 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) that uses E-UTRA and adopts OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink. LTE-A (advanced) is an evolution of 3GPP LTE.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.1 is a diagram illustrating an example of an evolved packet system (EPS) related to an LTE system to which the present invention can be applied.

LTE 시스템은 사용자 단말(UE)과 PDN(pack data network) 간에, 사용자가 이동 중 최종 사용자의 응용프로그램 사용에 방해를 주지 않으면서, 끊김 없는 IP 연결성(Internet Protocol connectivity)을 제공하는 것을 목표로 한다. LTE 시스템은, 사용자 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 정의하는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 통한 무선 접속의 진화를 완수하며, 이는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하는 SAE(System Architecture Evolution)에 의해 비-무선적 측면에서의 진화를 통해서도 달성된다. LTE와 SAE는 EPS(Evolved Packet System)를 포함한다.The LTE system aims to provide seamless IP connectivity (Internet Protocol connectivity) between a user equipment (UE) and a pack data network (PDN) without interfering with end-user applications while the user is on the move. . The LTE system completes the evolution of radio access through an Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) that defines a radio protocol architecture between a user terminal and a base station, which uses an Evolved Packet Core (EPC) network. It is also achieved through evolution in the non-wireless aspect by System Architecture Evolution (SAE), which includes LTE and SAE include Evolved Packet System (EPS).

EPS는 PDN 내에서 게이트웨이(gateway)로부터 사용자 단말로 IP 트래픽을 라우팅하기 위해 EPS 베어러(EPS bearers)라는 개념을 사용한다. 베어러(bearer)는 상기 게이트웨이와 사용자 단말 간에 특정한 QoS(Quality of Service)를 갖는 IP 패킷 플로우(IP packet flow)이다. E-UTRAN과 EPC는 응용 프로그램에 의해 요구되는 베어러를 함께 설정하거나 해제(release)한다.EPS uses the concept of EPS bearers to route IP traffic from a gateway to a user terminal within a PDN. A bearer is an IP packet flow having a specific Quality of Service (QoS) between the gateway and a user terminal. E-UTRAN and EPC together establish or release bearers requested by applications.

EPC는 CN(core network)이라고도 불리며, UE를 제어하고, 베어러의 설정을 관리한다.The EPC is also called a CN (core network) and controls the UE and manages bearer setup.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 SAE의 EPC의 노드(논리적 혹은 물리적 노드)는 MME(Mobility Management Entity) (30), PDN-GW 또는 P-GW(PDN gateway) (50), S-GW(Serving Gateway) (40), PCRF(Policy and Charging Rules Function) (60), HSS (Home subscriber Server) (70) 등을 포함한다.As shown in FIG. 1, the node (logical or physical node) of the EPC of the SAE is a Mobility Management Entity (MME) 30, a PDN-GW or a PDN gateway (P-GW) 50, an S-GW ( Serving Gateway (40), PCRF (Policy and Charging Rules Function) (60), HSS (Home subscriber Server) (70), and the like.

MME(30)는 UE(10)와 CN 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. UE(10)와 CN 간에 교환되는 프로토콜은 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로 알려져 있다. MME(30)에 의해 지원되는 기능들의 일례는, 베어러의 설정, 관리, 해제를 포함하여 NAS 프로토콜 내의 세션 관리 계층(session management layer)에 의해 조작되는 베어러 관리(bearer management)에 관련된 기능, 네트워크와 UE(10) 간의 연결(connection) 및 보안(Security)의 설립에 포함하여 NAS 프로토콜 계층에서 연결계층 또는 이동제어계층(mobility management layer)에 의해 조작된다.The MME 30 is a control node that processes signaling between the UE 10 and the CN. A protocol exchanged between the UE 10 and the CN is known as NAS (Non-Access Stratum) protocol. An example of the functions supported by the MME 30 are functions related to bearer management manipulated by the session management layer in the NAS protocol, including setting, management, and release of bearers, network and Including establishment of connection and security between UEs 10, it is manipulated by a connection layer or a mobility management layer in the NAS protocol layer.

본 발명에서, 상기 MME(30)는 단말에 대한 인증 및 context 정보를 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 하나의 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 MME (30)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.In the present invention, the MME 30 is an entity implemented with functions necessary for processing authentication and context information for a terminal, and has been described as one embodiment. Accordingly, other devices as well as the MME 30 may perform the corresponding function.

S-GW(40)는 UE(10)가 기지국(eNodeB, 20) 간에 이동할 때 데이터 베어러를 위한 로컬 이동성 앵커(local mobility anchor)의 역할을 한다. 모든 사용자 IP 패킷은 S-GW(40)을 통해 송신된다. 또한 S-GW(40)는 UE(10)가 ECM-IDLE 상태로 알려진 유휴 상태(idle state)에 있고, MME(30)가 베어러를 재설정(re-establish)하기 위해 UE(10)의 페이징을 개시하는 동안 하향링크 데이터를 임시로 버퍼링할 때 베어러에 관련된 정보를 유지한다. 또한, GRPS(General Packet Radio Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 다른 3GPP 기술과의 인터워킹(inter-working)을 위한 이동성 앵커(mobility anchor)의 역할을 수행한다.The S-GW 40 serves as a local mobility anchor for data bearers when the UE 10 moves between base stations 20 (eNodeB). All user IP packets are transmitted through the S-GW 40. In addition, the S-GW 40 determines that the UE 10 is in an idle state known as the ECM-IDLE state, and the MME 30 controls paging of the UE 10 to re-establish a bearer. When temporarily buffering downlink data during initiation, bearer-related information is maintained. In addition, it serves as a mobility anchor for inter-working with other 3GPP technologies such as GRPS (General Packet Radio Service) and UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

본 발명에서, 상기 S-GW(40)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 S-GW(40)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.In the present invention, the S-GW 40 is an entity implemented with functions necessary for processing user data routing/forwarding, and has been described as an embodiment. Accordingly, other devices as well as the S-GW 40 can perform the corresponding function.

P-GW(50)은 UE를 위한 IP 주소 할당을 수행하고, QoS 집행(Qos enforcement) 및 PCRF(60)로부터의 규칙에 따라 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다. P-GW(50)는 GBR 베어러(Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers)를 위한 QoS 집행을 수행한다. 또한, CDMA2000이나 WiMAX 네트워크와 같은 비3GPP(non-3GPP) 기술과의 인터워킹을 위한 이동성 엥커(mobility anchor) 역할도 수행한다.The P-GW 50 performs IP address allocation for the UE and performs QoS enforcement and flow-based charging according to rules from the PCRF 60. The P-GW 50 performs QoS enforcement for Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers. It also serves as a mobility anchor for interworking with non-3GPP technologies such as CDMA2000 or WiMAX networks.

본 발명에서, 상기 P-GW(50)는 사용자 데이터의 라우팅/포워딩을 처리하는데 필요한 기능이 구현된 개체이며, 실시 예로써 설명된 것이다. 따라서, 상기 P-GW(50)뿐만 아니라 다른 장치도 해당 기능을 수행할 수 있다.In the present invention, the P-GW 50 is an entity implemented with functions necessary for processing user data routing/forwarding, and has been described as an embodiment. Accordingly, other devices as well as the P-GW 50 can perform the corresponding function.

PCRF(60)는 정책 제어 의사결정(policy control decision-making)을 수행하고, 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다.The PCRF 60 performs policy control decision-making and performs flow-based charging.

HSS(70)는 HLR(Home Location Register)이라고도 불리며, EPS-subscribed QoS 프로파일(profile) 및 로밍을 위한 접속제어에 정보 등을 포함하는 SAE 가입 데이터(SAE subscription data)를 포함한다. 또한, 사용자가 접속하는 PDN에 대한 정보 역시 포함한다. 이러한 정보는 APN(Access Point Name) 형태로 유지될 수 있는데, APN는 DNS(Domain Name system) 기반의 레이블(label)로, PDN에 대한 엑세스 포인트 또는 가입된 IP 주소를 나타내는 PDN 주소를 설명하는 식별기법이다.The HSS 70 is also called a Home Location Register (HLR) and includes SAE subscription data including an EPS-subscribed QoS profile and access control information for roaming. In addition, information about the PDN that the user accesses is also included. This information can be maintained in the form of an Access Point Name (APN), which is a DNS (Domain Name system)-based label, which identifies an access point to a PDN or a PDN address indicating a subscribed IP address. it is a technique

도 1에 도시된 바와 같이, EPS 네트워크 요소(EPS network elements)들 간에는 S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx 및 SG와 같은 다양한 인터페이스가 정의될 수 있다.As shown in FIG. 1, various interfaces such as S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx, and SG may be defined between EPS network elements.

이하, 이동성 관리(mobility management; MM)의 개념과 이동선 관리(MM) 백오프 타이머(back-off timer)를 상세하게 설명한다. 이동성 관리(MM)는 E-UTRAN 상의 오버헤드와 UE에서의 프로세싱을 감소시키기 위한 절차이다.Hereinafter, the concept of mobility management (MM) and a mobile line management (MM) back-off timer will be described in detail. Mobility Management (MM) is a procedure for reducing overhead on the E-UTRAN and processing at the UE.

이동성 관리(MM)가 적용되는 경우, 엑세스 네트워크에서 UE에 관련된 모든 정보는 데이터가 비활성화되는 기간 동안 해제될 수 있다. MME는 상기 Idle 구간 동안 UE 콘텍스트(context) 및 설정된 베어러에 관련된 정보를 유지할 수 있다.When mobility management (MM) is applied, all information related to the UE in the access network may be released during a period in which data is deactivated. The MME may maintain information related to a UE context and configured bearer during the idle period.

네트워크가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 접촉할 수 있도록, UE는 현재의 TA(Tracking Area)를 벗어날 때마다 네트워크에 새로운 위치에 관하여 알릴 수 있다. 이러한 절차는 "Tracking Area Update"라 불릴 수 있으며, 이 절차는 UTRAN(universal terrestrial radio access network)이나 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network) 시스템에서 "Routing Area Update"라 불릴 수 있다. MME는 UE가 ECM-IDLE 상태에 있는 동안 사용자 위치를 추적하는 기능을 수행한다.So that the network can contact the UE in the ECM-IDLE state, the UE can notify the network about its new location whenever it leaves its current TA (Tracking Area). This procedure may be called "Tracking Area Update", and this procedure may be called "Routing Area Update" in a universal terrestrial radio access network (UTRAN) or GSM EDGE Radio Access Network (GERAN) system. The MME performs a function of tracking the user location while the UE is in the ECM-IDLE state.

ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전달해야 할 다운링크 데이터가 있는 경우, MME는 UE가 등록된 TA(tracking area) 상의 모든 기지국(eNodeB)에 페이징 메시지를 송신한다.If there is downlink data to be delivered to the UE in the ECM-IDLE state, the MME transmits a paging message to all base stations (eNodeBs) on a tracking area (TA) in which the UE is registered.

그 다음, 기지국은 무선 인터페이스(radio interface) 상으로 UE에 대해 페이징을 시작한다. 페이징 메시지가 수신됨에 따라, UE의 상태가 ECM-CONNECTED 상태로 천이하게 하는 절차를 수행한다. 이러한 절차는 "Service Request Procedure"라 부릴 수 있다. 이에 따라 UE에 관련된 정보는 E-UTRAN에서 생성되고, 모든 베어러는 재설정(re-establish)된다. MME는 라디오 베어러(radio bearer)의 재설정과, 기지국 상에서 UE 콘텍스트를 갱신하는 역할을 수행한다.Then, the base station starts paging the UE over the radio interface. As the paging message is received, a procedure for making the state of the UE transition to the ECM-CONNECTED state is performed. This procedure can be called "Service Request Procedure". Accordingly, information related to the UE is generated in the E-UTRAN, and all bearers are re-established. The MME plays a role of resetting a radio bearer and updating a UE context on a base station.

상술한 이동성 관리(MM) 절차가 수행되는 경우, MM(mobility management) 백오프 타이머가 추가로 사용될 수 있다. 구체적으로 내는 TA를 갱신하기 위해 TAU(Tracking Area Update)를 송신할 수 있고, MME는 핵심 망의 혼잡(core network congestion)으로 인해 TAU 요청을 거절할 수 있는데, 이 경우 MM 백오프 타이머에 관련된 시간 값을 제공할 수 있다. 해당 시간 값을 수신함에 따라, UE는 MM 백오프 타이머를 활성화시킬 수 있다.When the aforementioned mobility management (MM) procedure is performed, a mobility management (MM) backoff timer may be additionally used. Specifically, a Tracking Area Update (TAU) may be transmitted to renew the TA, and the MME may reject the TAU request due to core network congestion. In this case, the time related to the MM backoff timer value can be provided. Upon receiving the corresponding time value, the UE may activate the MM backoff timer.

도 2는 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an example of a radio protocol architecture to which technical features of the present invention may be applied.

상기 도 2의 (a)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)의 일 예를 나타내며, 상기 도 2의 (b)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다.(a) of FIG. 2 shows an example of a radio protocol architecture for a user plane, and (b) of FIG. 2 shows an example of a radio protocol architecture for a control plane. It is a block diagram showing an example.

사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.The user plane is a protocol stack for transmitting user data, and the control plane is a protocol stack for transmitting control signals.

상기 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.Referring to (a) and (b) of FIG. 2, a physical (PHY) layer provides an information transfer service to an upper layer using a physical channel. The physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data moves between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transmission channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted through the air interface.

서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.Data moves between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitter and a receiver through a physical channel. The physical channel may be modulated using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) and utilizes time and frequency as radio resources.

MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block) 으로의 다중화/역다중화('/'의 의미는 'or'과 'and'의 개념을 모두 포함한다)를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.The function of the MAC layer is mapping between logical channels and transport channels and multiplexing/demultiplexing ('/' includes the concepts of 'or' and 'and'). The MAC layer provides services to the Radio Link Control (RLC) layer through logical channels.

RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs. In order to guarantee various Quality of Service (QoS) required by the Radio Bearer (RB), the RLC layer has transparent mode (TM), unacknowledged mode (UM), and acknowledged mode (Acknowledged Mode). , AM) provides three operation modes. AM RLC provides error correction through automatic repeat request (ARQ).

RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.The Radio Resource Control (RRC) layer is defined only in the control plane. The RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in relation to configuration, re-configuration, and release of radio bearers. RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transfer between the terminal and the network.

사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.The functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering. Functions of a Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane include transmission of control plane data and encryption/integrity protection.

RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.Establishing an RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel and setting specific parameters and operation methods to provide a specific service. RBs can be further divided into two types: Signaling RBs (SRBs) and Data RBs (DRBs). The SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane, and the DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.

단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.When an RRC connection is established between the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the E-UTRAN, the terminal is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.A downlink transmission channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages. Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH). Meanwhile, an uplink transmission channel for transmitting data from a terminal to a network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.

전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.Logical channels located above transport channels and mapped to transport channels include BCCH (Broadcast Control Channel), PCCH (Paging Control Channel), CCCH (Common Control Channel), MCCH (Multicast Control Channel), MTCH (Multicast Traffic Channel) Channel), etc.

물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.A physical channel is composed of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain. One sub-frame is composed of a plurality of OFDM symbols in the time domain. A resource block is a resource allocation unit and is composed of a plurality of OFDM symbols and a plurality of sub-carriers. In addition, each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), that is, an L1/L2 control channel. TTI (Transmission Time Interval) is a unit time of subframe transmission.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP LTE/LTE-A system to which the present invention can be applied and a general signal transmission method using them.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S3010 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(P-SCH: primary synchronization channel) 및 부 동기 채널(S-SCH: secondary synchronization channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(identifier) 등의 정보를 획득한다.In a state where the power is turned off, the power is turned on again or the terminal that newly enters the cell performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station in step S3010. To this end, the terminal synchronizes with the base station by receiving a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the base station, and obtains information such as a cell ID (identifier). do.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.Thereafter, the terminal may acquire intra-cell broadcast information by receiving a physical broadcast channel (PBCH) signal from the base station. Meanwhile, the terminal may check the downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S3020 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.After completing the initial cell search, the UE can obtain more specific system information by receiving the PDCCH and the PDSCH according to the PDCCH information in step S3020.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S3030 내지 단계 S3060과 같은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH: physical random access channel)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S3030), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S3040). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S3050) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S3060)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.Thereafter, the terminal may perform a random access procedure such as steps S3030 to S3060 in order to complete access to the base station. To this end, the UE may transmit a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S3030), and receive a response message to the preamble through a PDCCH and a corresponding PDSCH (S3040). . In the case of contention-based random access, the UE may perform a contention resolution procedure such as transmitting an additional PRACH signal (S3050) and receiving a PDCCH signal and a corresponding PDSCH signal (S3060).

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및/또는 PDSCH 신호의 수신(S3070) 및 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH) 신호의 전송(S3080)을 수행할 수 있다.After performing the procedure as described above, the terminal receives a PDCCH signal and/or a PDSCH signal as a general uplink/downlink signal transmission procedure (S3070) and a physical uplink shared channel (PUSCH) signal and/or a physical uplink control channel. (PUCCH) signal transmission (S3080) may be performed.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: uplink control information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.Control information transmitted from the terminal to the base station is collectively referred to as uplink control information (UCI). UCI includes HARQ-ACK/NACK, scheduling request (SR), channel quality indicator (CQI), precoding matrix indicator (PMI), rank indicator (RI) information, and the like.

LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.In the LTE/LTE-A system, UCI is generally transmitted periodically through PUCCH, but may be transmitted through PUSCH when control information and traffic data need to be simultaneously transmitted. In addition, UCI may be transmitted aperiodically through the PUSCH according to a request/instruction of the network.

도 4은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.4 shows the structure of a radio frame in a radio communication system to which the present invention can be applied.

3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.3GPP LTE/LTE-A supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).

도 4에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.In FIG. 4, the size of a radio frame in the time domain is expressed as a multiple of a time unit of T_s=1/(15000*2048). Downlink and uplink transmission consists of radio frames having a section of T_f = 307200 * T_s = 10 ms.

도 4의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.(a) of FIG. 4 illustrates the structure of a type 1 radio frame. Type 1 radio frames can be applied to both full duplex and half duplex FDD.

무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.A radio frame consists of 10 subframes. One radio frame consists of 20 slots with a length of T_slot = 15360 * T_s = 0.5 ms, and each slot is given an index from 0 to 19. One subframe is composed of two consecutive slots in the time domain, and subframe i is composed of slot 2i and slot 2i+1. The time taken to transmit one subframe is referred to as a transmission time interval (TTI). For example, one subframe may have a length of 1ms and one slot may have a length of 0.5ms.

FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.In FDD, uplink transmission and downlink transmission are distinguished in the frequency domain. While there is no limitation in full-duplex FDD, in half-duplex FDD operation, a terminal cannot simultaneously transmit and receive.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함한다.One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain. Since 3GPP LTE uses OFDMA in downlink, an OFDM symbol is used to represent one symbol period. An OFDM symbol may be referred to as one SC-FDMA symbol or symbol period. A resource block is a resource allocation unit and includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.

도 4의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다.(b) of FIG. 4 shows a type 2 frame structure (frame structure type 2).

타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.A type 2 radio frame consists of two half frames each having a length of 153600*T_s=5 ms. Each half frame consists of 5 subframes with a length of 30720*T_s = 1 ms.

TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다.In the type 2 frame structure of the TDD system, the uplink-downlink configuration is a rule indicating whether uplink and downlink are allocated (or reserved) for all subframes.

표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.Table 1 shows an uplink-downlink configuration.

[표 1][Table 1]

Figure 112017502539804-pat00001
Figure 112017502539804-pat00001

표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.Referring to Table 1, for each subframe of a radio frame, 'D' represents a subframe for downlink transmission, 'U' represents a subframe for uplink transmission, and 'S' represents a DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), Guard Period (GP), Uplink Pilot Time Slot (UpPTS) represents a special subframe composed of three fields.

DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation in a UE. UpPTS is used to match channel estimation in the base station with uplink transmission synchronization of the terminal. The GP is a section for removing interference generated in uplink due to multipath delay of a downlink signal between uplink and downlink.

각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.Each subframe i consists of a slot 2i and a slot 2i+1 each having a length of T_slot=15360*T_s=0.5 ms.

상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.Uplink-downlink configurations can be classified into seven types, and the positions and/or numbers of downlink subframes, special subframes, and uplink subframes are different for each configuration.

하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환 시점(switching point)이라 한다. 전환 시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 첫번째 하프-프레임에만 존재한다.The point at which the downlink is changed to the uplink or the point at which the uplink is switched to the downlink is referred to as a switching point. Switch-point periodicity refers to a period in which an uplink subframe and a downlink subframe are switched in the same way, and both 5 ms and 10 ms are supported. In the case of having a period of 5 ms downlink-uplink switching time, the special subframe (S) exists in every half-frame, and in the case of having a period of 5 ms downlink-uplink switching time, it exists only in the first half-frame.

모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.In all configurations, subframes 0 and 5 and DwPTS are intervals only for downlink transmission. A subframe immediately following the UpPTS and subframe subframe is always a period for uplink transmission.

이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송 정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다.This uplink-downlink configuration may be known to both the base station and the terminal as system information. The base station can inform the terminal of the change in the uplink-downlink allocation state of the radio frame by transmitting only the index of the configuration information whenever the uplink-downlink configuration information changes. In addition, the configuration information is a kind of downlink control information and can be transmitted through PDCCH (Physical Downlink Control Channel) like other scheduling information, and is commonly transmitted to all terminals in a cell through a broadcast channel as broadcast information. It could be.

표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.Table 2 shows the configuration of the special subframe (length of DwPTS/GP/UpPTS).

[표 2][Table 2]

Figure 112017502539804-pat00002
Figure 112017502539804-pat00002

도 4의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.The structure of the radio frame according to the example of FIG. 4 is only one example, and the number of subcarriers included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed. can

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.

도 5를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 5, one downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain. Here, it is described as an example that one downlink slot includes 7 OFDM symbols and one resource block includes 12 subcarriers in the frequency domain, but is not limited thereto.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.Each element on the resource grid is a resource element, and one resource block (RB) includes 12 × 7 resource elements. The number of resource blocks N^DL included in a downlink slot depends on a downlink transmission bandwidth.

상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.A structure of an uplink slot may be the same as that of a downlink slot.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.6 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.

도 6을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.Referring to FIG. 6, up to three OFDM symbols in the first slot of a subframe are a control region to which control channels are allocated, and the remaining OFDM symbols are a data region to which a Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) is allocated ( data region). Examples of downlink control channels used in 3GPP LTE include a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), and a Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH).

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.The PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols (ie, the size of the control region) used for transmission of control channels in the subframe. The PHICH is a response channel for uplink and carries an Acknowledgement (ACK)/Not-Acknowledgement (NACK) signal for Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ). Control information transmitted through the PDCCH is referred to as downlink control information (DCI). The downlink control information includes uplink resource allocation information, downlink resource allocation information, or an uplink transmission (Tx) power control command for a certain UE group.

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율(coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 대응된다. PDCCH의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.The PDCCH includes resource allocation and transmission format of Downlink Shared Channel (DL-SCH) (this is also referred to as a downlink grant), resource allocation information of Uplink Shared Channel (UL-SCH) (this is also referred to as an uplink grant), and PCH (this is also referred to as an uplink grant). Resource allocation for upper-layer control messages such as paging information in paging channel, system information in DL-SCH, and random access response transmitted in PDSCH, arbitrary terminal A set of transmission power control commands for individual terminals in a group, activation of VoIP (Voice over IP), and the like can be carried. A plurality of PDCCHs may be transmitted within a control region, and a terminal may monitor a plurality of PDCCHs. The PDCCH is composed of a set of one or more consecutive control channel elements (CCEs). CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate according to a state of a radio channel. CCE corresponds to a plurality of resource element groups. The format of the PDCCH and the number of usable bits of the PDCCH are determined according to the relationship between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.The base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and attaches a Cyclic Redundancy Check (CRC) to the control information. In the CRC, a unique identifier (referred to as a Radio Network Temporary Identifier (RNTI)) according to the owner or purpose of the PDCCH is masked. If the PDCCH is for a specific UE, a unique identifier of the UE, for example, C-RNTI (Cell-RNTI) may be masked to the CRC. Alternatively, if the PDCCH is for a paging message, a paging indication identifier, for example, Paging-RNTI (P-RNTI) may be masked to the CRC. If the PDCCH is for system information, more specifically, a system information block (SIB), a system information identifier and a system information RNTI (SI-RNTI) may be masked to the CRC. In order to indicate a random access response that is a response to the transmission of the random access preamble of the UE, a random access-RNTI (RA-RNTI) may be masked to the CRC.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.7 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.

도 7을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다.Referring to FIG. 7, an uplink subframe can be divided into a control region and a data region in the frequency domain. A physical uplink control channel (PUCCH) carrying uplink control information is allocated to the control region. The data area is allocated a Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) carrying user data. In order to maintain single carrier characteristics, one UE does not simultaneously transmit PUCCH and PUSCH.

하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.A pair of resource blocks (RBs) is allocated in a subframe to the PUCCH for one UE. RBs belonging to an RB pair occupy different subcarriers in each of two slots. This RB pair allocated to the PUCCH is said to be frequency hopping at a slot boundary.

참조 신호(RS: Reference Signal)Reference Signal (RS)

무선 통신 시스템에서 데이터는 무선 채널을 통해 전송되기 때문에, 신호는 전송 중에 왜곡될 수 있다. 수신단에서 왜곡된 신호를 정확하게 수신하기 위하여, 수신된 신호의 왜곡은 채널 정보를 이용하여 보정되어야 한다. 채널 정보를 검출하기 위하여 송신측과 수신측 모두 알고 있는 신호 전송 방법과 신호가 채널을 통해 전송될 때 왜곡된 정도를 이용하여 채널 정보를 검출하는 방법을 주로 이용한다. 상술한 신호를 파일럿 신호 또는 참조 신호(RS: reference signal)라고 한다.Since data is transmitted through a radio channel in a wireless communication system, the signal may be distorted during transmission. In order to accurately receive the distorted signal at the receiving end, the distortion of the received signal must be corrected using channel information. In order to detect channel information, a signal transmission method known to both the transmitting side and the receiving side and a method of detecting channel information using a distortion degree when a signal is transmitted through a channel are mainly used. The above signal is referred to as a pilot signal or a reference signal (RS).

또한 최근 대부분의 이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피, 다중송신안테나와 다중수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 사용한다. 다중 입출력 안테나를 이용하여 데이터를 송수신할 때, 신호를 정확하게 수신하기 위하여 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 상태가 검출되어야 한다. 따라서 각 송신 안테나는 개별적인 참조 신호를 가져야 한다.In addition, when transmitting packets in most recent mobile communication systems, a method to improve transmission and reception data efficiency by adopting multiple transmission antennas and multiple reception antennas, breaking away from the previous use of one transmission antenna and one reception antenna, has been devised. use. When data is transmitted/received using multiple input/output antennas, a channel state between a transmit antenna and a receive antenna must be detected in order to accurately receive a signal. Therefore, each transmit antenna must have an individual reference signal.

이동 통신 시스템에서 RS는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 RS와 데이터 복조를 위해 사용되는 RS가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 UE라도 그 RS를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 측정 등을 위해서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 리소스에 함께 보내는 RS로서, UE는 해당 RS를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 RS는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.In a mobile communication system, RS can be largely classified into two types according to its purpose. There is an RS for the purpose of obtaining channel information and an RS used for data demodulation. Since the purpose of the former is for the UE to acquire downlink channel information, it must be transmitted over a wide band, and even a UE that does not receive downlink data in a specific subframe must be able to receive and measure the RS. In addition, it is also used for measurement such as handover. The latter is an RS sent along with a corresponding resource when the base station transmits downlink, and the UE can estimate a channel by receiving the corresponding RS, and thus demodulate data. This RS must be transmitted in the area where data is transmitted.

하향 참조 신호는 셀 내 모든 단말이 공유하는 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정 등을 위한 하나의 공통 참조 신호(CRS: common RS)와 특정 단말만을 위하여 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조 신호(DRS: dedicated RS)가 있다. 이와 같은 참조 신호들을 이용하여 복조(demodulation)와 채널 측정(channel measurement)을 위한 정보를 제공할 수 있다. 즉, DRS는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다 사용된다.The downlink reference signal includes one common reference signal (CRS: common RS) for acquisition of channel state information shared by all terminals in a cell, measurement of handover, etc., and a dedicated reference used for data demodulation only for a specific terminal. There is a signal (DRS: dedicated RS). Information for demodulation and channel measurement can be provided using these reference signals. That is, DRS is used only for data demodulation, and CRS is used for both purposes of acquiring channel information and demodulating data.

수신 측(즉, 단말)은 CRS로부터 채널 상태를 측정하고, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index) 및/또는 RI(Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신 측(즉, 기지국)으로 피드백한다. CRS는 셀 특정 기준신호(cell-specific RS)라고도 한다. 반면, 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)의 피드백과 관련된 참조 신호를 CSI-RS라고 정의할 수 있다.The receiving side (i.e., UE) measures the channel state from the CRS, and transmits indicators related to channel quality such as CQI (Channel Quality Indicator), PMI (Precoding Matrix Index) and/or RI (Rank Indicator) to the transmitting side (i.e., base station). The CRS is also referred to as a cell-specific RS. On the other hand, a reference signal related to channel state information (CSI) feedback may be defined as a CSI-RS.

DRS는 PDSCH 상의 데이터 복조가 필요한 경우 자원 요소들을 통해 전송될 수 있다. 단말은 상위 계층을 통하여 DRS의 존재 여부를 수신할 수 있으며, 상응하는 PDSCH가 매핑되었을 때만 유효하다. DRS를 단말 특정 참조 신호(UE-specific RS) 또는 복조 참조 신호(DMRS: Demodulation RS)라고 할 수 있다.DRS may be transmitted through resource elements when data demodulation on the PDSCH is required. The UE may receive the presence or absence of the DRS through a higher layer, and it is effective only when the corresponding PDSCH is mapped. The DRS may be referred to as a UE-specific RS or a Demodulation RS (DMRS).

동기 신호(SS: Synchronization Signal)Synchronization Signal (SS)

UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 상기 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 상기 셀의 물리 셀 식별자(physical cell identity)를 검출(detect)하는 등의 셀 탐색(initial cell search) 과정(procedure)을 수행한다. 이를 위해, UE는 eNB로부터 동기신호, 예를 들어, 1차 동기신호(PSS: Primary Synchronization Signal) 및 2차 동기신호(SSS: Secondary Synchronization Signal)를 수신하여 eNB와 동기를 맞추고, 셀 식별자(ID: identity) 등의 정보를 획득할 수 있다.When the UE is powered on or newly enters a cell, an initial cell search process such as obtaining time and frequency synchronization with the cell and detecting a physical cell identity of the cell (procedure) is performed. To this end, the UE synchronizes with the eNB by receiving a synchronization signal, for example, a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS) from the eNB, and a cell identifier (ID : identity) and the like can be obtained.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 동기 신호(Synchronization Signal)의 전송을 위한 무선 프레임 구조의 일 예를 나타난다.8 shows an example of a radio frame structure for transmission of a synchronization signal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.

특히, 도 8은 주파수 분할 듀플렉스(FDD)에서 동기 신호 및 PBCH의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것으로서, 도 8(a)는 일반 CP(normal cyclic prefix)로써 구성된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이고 도 8(b)는 확장 CP(extended CP)로써 구성된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH의 전송 위치를 도시한 것이다.In particular, FIG. 8 illustrates a radio frame structure for transmission of a synchronization signal and PBCH in frequency division duplex (FDD), and FIG. 8(b) shows transmission positions of SS and PBCH in a radio frame configured as an extended CP.

SS는 PSS와 SSS로 구분된다. PSS는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 도메인 동기 및/또는 주파수 도메인 동기를 얻기 위해 사용되며, SSS는 프레임 동기, 셀 그룹 ID 및/또는 셀의 CP 구성(즉, 일반 CP 또는 확장 CP의 사용 정보)를 얻기 위해 사용된다.SS is divided into PSS and SSS. PSS is used to obtain time domain synchronization and/or frequency domain synchronization such as OFDM symbol synchronization, slot synchronization, etc., and SSS is used for frame synchronization, cell group ID and/or cell CP configuration (i.e., use of normal CP or extended CP). information) is used.

도 8을 참조하면, 시간 영역에서 PSS와 SSS는 매 무선 프레임의 2개의 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 구체적으로 SS는 인터-RAT(inter radio access technology) 측정의 용이함을 위해 GSM(Global System for Mobile communication) 프레임 길이인 4.6 ms를 고려하여 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯에서 각각 전송된다. 특히, PSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 각각 전송되고, SSS는 서브프레임 0의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼과 서브프레임 5의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에서 각각 전송된다.Referring to FIG. 8, in the time domain, PSS and SSS are transmitted in two OFDM symbols of each radio frame. Specifically, SS is performed in the first slot of subframe 0 and the first slot of subframe 5 in consideration of the GSM (Global System for Mobile communication) frame length of 4.6 ms for ease of inter radio access technology (RAT) measurement. are sent to each In particular, the PSS is transmitted in the last OFDM symbol of the first slot of subframe 0 and the last OFDM symbol of the first slot of subframe 5, respectively, and the SSS is transmitted in the second to last OFDM symbol of the first slot of subframe 0 and the subframe. It is transmitted in the second to last OFDM symbol of the first slot of frame 5, respectively.

해당 무선 프레임의 경계는 SSS를 통해 검출될 수 있다. PSS는 해당 슬롯의 맨 마지막 OFDM 심볼에서 전송되고 SSS는 PSS 바로 앞 OFDM 심볼에서 전송된다. SS의 전송 다이버시티(diversity) 방식은 단일 안테나 포트(single antenna port)만을 사용하며 표준에서는 따로 정의하고 있지 않다. 즉, 단일 안테나 포트 전송 혹은 UE에 투명한(transparent) 전송 방식(예, PVS(Precoding Vector Switching), TSTD(Time Switched Diversity), CDD(cyclic delay diversity))이 SS의 전송 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.A boundary of the corresponding radio frame may be detected through SSS. The PSS is transmitted in the last OFDM symbol of the corresponding slot, and the SSS is transmitted in the OFDM symbol immediately preceding the PSS. The transmit diversity method of SS uses only a single antenna port and is not separately defined in the standard. That is, a single antenna port transmission or a transmission method that is transparent to the UE (eg, Precoding Vector Switching (PVS), Time Switched Diversity (TSTD), Cyclic Delay Diversity (CDD)) can be used for transmit diversity of the SS. .

PSS는 5ms마다 전송되므로 UE는 PSS를 검출함으로써 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 하나임을 알 수 있으나, 해당 서브프레임이 서브프레임 0와 서브프레임 5 중 구체적으로 무엇인지는 알 수 없다. 따라서, UE는 PSS만으로는 무선 프레임의 경계를 인지하지 못한다. 즉, PSS만으로는 프레임 동기가 획득될 수 없다. UE는 일 무선 프레임 내에서 두 번 전송되되 서로 다른 시퀀스로서 전송되는 SSS를 검출하여 무선 프레임의 경계를 검출한다.Since the PSS is transmitted every 5 ms, the UE can know that the corresponding subframe is one of subframe 0 and subframe 5 by detecting the PSS, but it cannot know which subframe is specifically between subframe 0 and subframe 5. . Therefore, the UE cannot recognize the boundary of the radio frame only with the PSS. That is, frame synchronization cannot be obtained only with the PSS. The UE detects the boundary of the radio frame by detecting the SSS transmitted twice in one radio frame but transmitted in different sequences.

주파수 영역에서 PSS 및 SSS 는 하향링크 시스템 대역폭(system bandwidth)의 중심에 위치하는 6개 RB에 맵핑된다. 하향링크에서 전체 RB의 개수는 시스템 대역폭에 따라 상이한 RB의 개수(예를 들어, 6 RB 내지 110 RB)로 구성될 수 있으나, PSS와 SSS는 하향링크 시스템 대역폭의 중심에 위치하는 6개의 RB에 매핑되므로, 하향링크 시스템 대역폭과 무관하게 UE는 동일한 방법으로 PSS와 SSS를 검출할 수 있다.In the frequency domain, PSS and SSS are mapped to 6 RBs located at the center of the downlink system bandwidth. In downlink, the total number of RBs may be composed of different numbers of RBs (eg, 6 RBs to 110 RBs) according to system bandwidth, but PSS and SSS are 6 RBs located in the center of the downlink system bandwidth Since they are mapped, the UE can detect the PSS and SSS in the same way regardless of the downlink system bandwidth.

PSS와 SSS는 모두 길이 62의 시퀀스로 구성된다. 따라서, 6 RB 중 DC 서브캐리어 양 옆에 위치하는 가운데의 62개의 서브캐리어에 매핑되고, DC 서브캐리어와 양 쪽 끝에 위치하는 각각 5개의 서브캐리어는 사용되지 않는다.Both PSS and SSS are composed of sequences of length 62. Therefore, among the 6 RBs, 62 subcarriers in the middle located on both sides of the DC subcarrier are mapped, and the DC subcarrier and 5 subcarriers located at both ends are not used.

PSS와 SSS의 특정 시퀀스에 의하여 UE는 물리 계층 셀 ID를 획득할 수 있다. 즉, SS는 3개의 PSS와 168개의 SSS의 조합을 통해 총 504개의 고유한 물리 계층 셀 식별자(physical layer cell ID)를 나타낼 수 있다.The UE can obtain a physical layer cell ID according to a specific sequence of PSS and SSS. That is, the SS may indicate a total of 504 unique physical layer cell IDs through a combination of 3 PSSs and 168 SSSs.

다시 말해, 상기 물리 계층 셀 ID들은 각 물리 계층 셀 ID가 오직 하나의 물리-계층 셀-식별자 그룹의 부분이 되도록 각 그룹이 3개의 고유한 식별자들을 포함하는 168개의 물리-계층 셀-식별자 그룹들로 그룹핑된다. 따라서, 물리 계층 셀 식별자 Ncell ID = 3N(1) ID + N(2) ID는 물리-계층 셀-식별자 그룹을 나타내는 0부터 167까지의 범위 내 번호 N(1) ID와 상기 물리-계층 셀-식별자 그룹 내 상기 물리-계층 식별자를 나타내는 0부터 2까지의 번호 N(2) ID에 의해 고유하게 정의된다.In other words, the physical layer cell IDs are 168 physical-layer cell-identifier groups where each group contains 3 unique identifiers such that each physical-layer cell ID is part of only one physical-layer cell-identifier group. are grouped by Therefore, the physical layer cell identifier Ncell ID = 3N(1) ID + N(2) ID is a number N(1) ID in the range of 0 to 167 representing a physical-layer cell-identifier group and the physical-layer cell-identifier group. It is uniquely defined by a number N(2) ID from 0 to 2 representing the physical-layer identifier within the identifier group.

UE는 PSS를 검출하여 3개의 고유한 물리-계층 식별자들 중 하나를 알 수 있고, SSS를 검출하여 상기 물리-계층 식별자에 연관된 168개의 물리 계층 셀 ID들 중 하나를 식별할 수 있다.The UE can detect the PSS to know one of the three unique physical-layer identifiers, and detect the SSS to identify one of the 168 physical layer cell IDs associated with the physical-layer identifier.

SSS는 M 시퀀스(M-sequence)에 기반하여 생성된다. 각 SSS 시퀀스는 주파수 영역에서 길이가 31인 두 개의 SSC 1 시퀀스와 SSC 2 시퀀스를 인터리빙된 접합을 하여 생성된다. 두 개의 시퀀스를 조합하여 168 셀 그룹 식별자 (cell group ID)를 전송한다. SSS의 시퀀스로서 m-시퀀스는 주파수 선택적 환경에서 강건하고, 고속 하다마드 변환(Fast Hadamard Transform)을 이용한 고속 m-시퀀스 변환으로 연산량을 줄일 수가 있다. 또한, 두 개의 짧은 부호(short code)로 SSS를 구성하는 것은 단말의 연산량을 줄이기 위해 제안되었다.SSS is generated based on M-sequence. Each SSS sequence is generated by interleaved concatenation of two SSC 1 sequences and SSC 2 sequences having a length of 31 in the frequency domain. By combining the two sequences, 168 cell group IDs are transmitted. As a sequence of SSS, m-sequence is robust in a frequency selective environment, and the amount of computation can be reduced by fast m-sequence transformation using fast Hadamard transform. In addition, configuring the SSS with two short codes has been proposed to reduce the amount of operation of the terminal.

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 세컨더리 동기 신호의 구조의 일 예를 나타낸다.9 shows an example of a structure of a secondary synchronization signal in a wireless communication system to which the present invention can be applied.

도 9에서는 세컨더리 동기 신호를 생성하기 위한 두 개의 시퀀스가 물리 영역에서 인터리빙되어 매핑되는 구조를 예시한다.9 illustrates a structure in which two sequences for generating a secondary synchronization signal are interleaved and mapped in the physical domain.

SSS 부호 생성을 위해 사용되는 두 개의 m-시퀀스를 각각 SSS 1, SSS 2라고 정의할 때, 서브프레임 0의 SSS가 (SSS 1, SSS 2) 두 조합으로 셀 그룹 식별자를 전송한다면, 서브프레임 5의 SSS는 (SSS 2, SSS 1)으로 교환(swapping)하여 전송함으로써, 10ms 프레임 경계를 구분할 수 있게 된다. 이 때, 사용되는 SSS 부호는 x5+x2+1의 생성다항식을 사용하며, 서로 다른 순환 천이(circular shift)를 통해 총 31개의 부호를 생성할 수 있다.When the two m-sequences used for SSS code generation are defined as SSS 1 and SSS 2, respectively, if the SSS of subframe 0 transmits the cell group identifier in two combinations (SSS 1, SSS 2), subframe 5 By swapping and transmitting the SSS of (SSS 2, SSS 1), it is possible to distinguish the 10 ms frame boundary. At this time, the SSS code used uses a generation polynomial of x 5 +x 2 +1, and a total of 31 codes can be generated through different circular shifts.

수신 성능을 향상시키기 위하여, PSS 기반(PSS-based)의 서로 다른 두 개의 시퀀스를 정의하여 SSS에 스크램블링 하되, SSS 1과 SSS 2에 서로 다른 시퀀스로 스크램블링 한다. 그 후, SSS 1 기반의 스크램블링 부호를 정의하여, SSS 2에 스크램블링을 수행한다. 이 때, SSS의 부호는 5ms 단위로 교환되지만 PSS 기반의 스크램블링 부호는 교환되지 않는다.In order to improve reception performance, two different PSS-based sequences are defined and scrambled in SSS, but different sequences are scrambled in SSS 1 and SSS 2. Then, by defining a scrambling code based on SSS 1, scrambling is performed on SSS 2. At this time, the SSS code is exchanged every 5 ms, but the PSS-based scrambling code is not exchanged.

PSS 기반의 스크램블링 부호는 x5+x2+1의 생성 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스에서 PSS 인덱스에 따라 6개의 순환 천이 버전으로 정의하고, SSS 1 기반의 스크램블링 부호는 x5+x4+x2+x1+1의 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스에서 SSS 1의 인덱스에 따라 8개의 순환 천이 버전으로 정의한다.The PSS-based scrambling code is defined as 6 cyclic shift versions according to the PSS index in the m-sequence generated from the generation polynomial of x 5 +x 2 +1, and the SSS 1-based scrambling code is x 5 +x 4 +x It is defined as 8 cyclic shift versions according to the index of SSS 1 in the m-sequence generated from the polynomial of 2 +x 1 +1.

도 10 및 도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 방향성 빔을 이용하여 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 수신하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.10 and 11 are diagrams illustrating an example of a method of receiving a pilot signal for channel estimation using a directional beam to which the present invention can be applied.

도 10 및 도 11을 참조하면, 채널 추정 기반 빔포밍을 설계하기 위해서는 우선 채널 정보를 파일럿 전송단계를 거쳐 얻어야 한다. 하지만, 전체 방향(omni-direction)으로 채널 추정 파일럿을 전송하는 Conventional MIMO 시스템과 달리 밀리미터 대역 통신에서는 높은 경로 손실 특성으로 인한 수신 신호의 SNR이 열화되는 것을 극복하고자 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 아날로그 빔포밍을 통해 방향성 빔을 사용하여 파일럿을 전송한다.Referring to FIGS. 10 and 11 , in order to design channel estimation-based beamforming, channel information must first be obtained through a pilot transmission step. However, unlike the Conventional MIMO system that transmits channel estimation pilots in omni-direction, in millimeter band communication, in order to overcome the degradation of the SNR of the received signal due to the high path loss characteristic, FIG. 10 (a) and (b) ), the pilot is transmitted using a directional beam through analog beamforming.

즉, Conventional MIMO 시스템의 경우, 전 방향으로 파일럿 신호를 전송하기 때문에 단말은 기지국으로부터 브로드캐스팅된 파일럿 신호를 통해서 각 클러스터를 통해 전송된 파일럿 신호들의 경로를 확인하여 채널을 추정할 수 있다.That is, in the case of the Conventional MIMO system, since pilot signals are transmitted in all directions, the terminal can estimate the channel by checking the path of the pilot signals transmitted through each cluster through the pilot signal broadcast from the base station.

하지만, 밀리미터 대역 통신의 경우, 경로 손실을 줄이고자 아날로그 빔포밍을 통해 방향성 빔을 사용하여 특정 경로를 통해 파일럿 신호를 전송하기 때문에 단말은 수신된 파일럿 신호를 통해 특정 채널만을 추정할 수 있다.However, in the case of millimeter band communication, since a pilot signal is transmitted through a specific path using a directional beam through analog beamforming to reduce path loss, the terminal can estimate only a specific channel through the received pilot signal.

이 경우, 단말은 여러 송수신 빔 쌍을 통해 들어온 파일럿 신호를 통해 채널을 추정해야 한다.In this case, the terminal needs to estimate a channel through pilot signals received through several transmit/receive beam pairs.

하지만, 서로 다른 방향성 빔 쌍으로 인해 파일럿 신호들은 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 서로 다른 경로를 통해 단말에게 각각 전송되기 때문에, 서로 다른 경로 지연을 거쳐 단말에 도착하게 되고, 이는 셀 탐색 과정과 같은 비 동기 상황에서 파일럿 신호의 시간 동기의 획득이 어렵다는 문제점이 있다.However, since the pilot signals are transmitted to the terminal through different paths as shown in (a) and (b) of FIG. 11 due to different directional beam pairs, they arrive at the terminal through different path delays. , there is a problem in that it is difficult to obtain time synchronization of pilot signals in an asynchronous situation such as a cell search process.

즉, 방향성 빔을 통해 파일럿 신호를 수신하는 경우, 각각의 파일럿 신호는 서로 다른 경로 지연을 가지고 있기 때문에 각 빔 쌍마다 파일럿 신호를 통해 획득하는 시간 동기가 달라 지고, 특정 파일럿 빔 쌍에 대해서는 매우 낮은 SNR에 따라 시간/주파수 동기를 획득하지 못하는 경우도 발생한다.That is, when a pilot signal is received through a directional beam, since each pilot signal has a different path delay, time synchronization obtained through the pilot signal is different for each beam pair, and for a specific pilot beam pair, a very low In some cases, time/frequency synchronization cannot be obtained according to the SNR.

또한, 파일럿 신호는 서로 다른 밤향성 빔을 통해 전송되기 때문에 각 채널에 대해 추정되는 채널이 다를 수 있다.Also, since pilot signals are transmitted through different night-directional beams, estimated channels may be different for each channel.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 방향성 빔을 통해 획득한 복수의 파일럿 신호들을 전 방향을 통해 수신된 파일럿 신호의 경우와 같이 시간에 따라 정렬하여 채널을 추정하는 방안을 제안한다.Therefore, in order to solve this problem, the present invention proposes a method of estimating a channel by aligning a plurality of pilot signals obtained through directional beams according to time, as in the case of pilot signals received in all directions.

도 12는 본 발명에서 제안하는 프레임 및 파일럿 신호 구조의 일 예를 나타낸 도이다.12 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame and a pilot signal proposed in the present invention.

본 발명에서는 하이브리드 MIMO 시스템에서 셀룰러 기반 OFDM 밀리미터 통신 셀 탐색 환경을 고려한다. 기지국과 단말은 각각

Figure 112017502539804-pat00003
,
Figure 112017502539804-pat00004
(또는
Figure 112017502539804-pat00005
,
Figure 112017502539804-pat00006
) 안테나 수를 가지고 있으며 같은
Figure 112017502539804-pat00007
RF 체인 수를 가지고 있다. 하나의 OFDM 심볼 길이는
Figure 112017502539804-pat00008
로 CP길이와 데이터길이의 합으로 표현된다. 하나의 시간 도메인에서 OFDM 심볼은
Figure 112017502539804-pat00009
샘플로 이루어져 있다.In the present invention, a cellular-based OFDM millimeter communication cell search environment is considered in a hybrid MIMO system. base station and terminal respectively
Figure 112017502539804-pat00003
,
Figure 112017502539804-pat00004
(or
Figure 112017502539804-pat00005
,
Figure 112017502539804-pat00006
) has the number of antennas and has the same
Figure 112017502539804-pat00007
It has the number of RF chains. The length of one OFDM symbol is
Figure 112017502539804-pat00008
It is expressed as the sum of CP length and data length. An OFDM symbol in one time domain is
Figure 112017502539804-pat00009
made up of samples.

본 발명에서 제안하는 다운링크 프레임구조는 도 12에 도시된 바와 같이 Dframe주기로 동기 서브프레임인 Dsync-sb와 데이터 서브프레임인 Ddata-sb으로 구성된다.As shown in FIG. 12, the downlink frame structure proposed in the present invention is composed of a synchronization subframe D sync-sb and a data subframe D data-sb in D frame cycles.

하나의 동기 서브 프레임은 Nsync 개의 OFDM 심볼로 구성된다. 도 12에서는 다운링크 시스템에서 동기 프레임 구조의 주파수 도메인 파일럿 구조를 나타낸다.One synchronization subframe consists of N sync OFDM symbols. 12 shows a frequency domain pilot structure of a synchronization frame structure in a downlink system.

p-th 동기 서브 프레임의 주파수 도메인 OFDM 심볼은 길이 K(DFT size)의 벡터

Figure 112017502539804-pat00010
로 표현 가능하다. 동기 서브 프레임의 OFDM 심볼은 다운링크 동기를 위한 SS(sync signal), 빔 정보를 담고 있는 ESS(extended sync signal), 채널 추정을 위한 RS(reference signal) 그리고 브로드캐스팅 되는 정보를 포함하고 있다.The frequency domain OFDM symbol of the p-th synchronization subframe is a vector of length K (DFT size).
Figure 112017502539804-pat00010
can be expressed as The OFDM symbol of the synchronization subframe includes a sync signal (SS) for downlink synchronization, an extended sync signal (ESS) containing beam information, a reference signal (RS) for channel estimation, and broadcast information.

SS, ESS, RS가 위치하는 sub-carrier 인덱스의 집합은 각각

Figure 112017502539804-pat00011
,
Figure 112017502539804-pat00012
,
Figure 112017502539804-pat00013
로 정의한다. SS 시퀀스
Figure 112017502539804-pat00014
는 k가 짝수 인 곳에 zadoff-chu 시퀀스 값을 가지고 홀수 인 곳에는 0으로 할당한다. 이는 시간 도메인에서 신호가 반복되게 함으로써 주파수 동기 추정에 용이하기 위함이다.The set of sub-carrier indices where SS, ESS, and RS are located are each
Figure 112017502539804-pat00011
,
Figure 112017502539804-pat00012
,
Figure 112017502539804-pat00013
is defined as SS sequence
Figure 112017502539804-pat00014
assigns a zadoff-chu sequence value where k is even and 0 where k is odd. This is to facilitate frequency synchronization estimation by repeating the signal in the time domain.

동기 서브 프레임의 OFDM심볼은 서로 다른 송수신 방향성 DFT 빔을 통해 전송 된다. 기지국은 심볼마다

Figure 112017502539804-pat00015
개의 송신 DFT빔을 통해 동기 서브 프레임의 p-th OFDM심볼에 p-th DFT빔을 사용한다. (
Figure 112017502539804-pat00016
) 단말은 수신 빔으로
Figure 112017502539804-pat00017
개의 DFT 빔을 사용하며 이는
Figure 112017502539804-pat00018
의 배수로 표현된다. 셀 탐색 과정 동안 단말은
Figure 112017502539804-pat00019
개의 수신 빔을 하나의 프레임 길이와 하나의 심볼 길이(
Figure 112017502539804-pat00020
)를 주기로 빔을 바꿔간다. 하나의 심볼 길이를 더 보는 것은 단말이 셀 탐색 과정을 시작할 때 기지국에서 전송한 OFDM 심볼 중간에 진입하는 경우 때문이다. 이에 따라 단말이 모든 방향에서 오는 파일럿 신호를 받으려면
Figure 112017502539804-pat00021
시간이 필요하다.OFDM symbols of sync subframes are transmitted through different transmit and receive directional DFT beams. Base station per symbol
Figure 112017502539804-pat00015
The p-th DFT beam is used for the p-th OFDM symbol of the synchronization subframe through the transmission DFT beams. (
Figure 112017502539804-pat00016
) The terminal uses the receive beam
Figure 112017502539804-pat00017
uses DFT beams, which are
Figure 112017502539804-pat00018
expressed as a multiple of During the cell discovery process, the terminal
Figure 112017502539804-pat00019
The number of receive beams is one frame length and one symbol length (
Figure 112017502539804-pat00020
) to change the beam. One more symbol length is seen because the terminal enters the middle of the OFDM symbol transmitted by the base station when starting the cell search process. Accordingly, in order for the UE to receive pilot signals from all directions,
Figure 112017502539804-pat00021
It takes time.

본 발명에서는 앞에서 설명한 밀리미터 통신 셀 탐색 과정에서 채널 추정 기반 파일럿 신호 수신 방법에 대한 문제점을 해결하기 위한 방법을 제안한다.The present invention proposes a method for solving the problem of the method for receiving a pilot signal based on channel estimation in the process of searching for a millimeter communication cell described above.

도 13은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 순서도 이다.13 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명은 서로 다른 방향성 빔을 통해서 수신되는 복수의 파일럿 신호를 통해서 채널을 추정하기 위해 수신된 파일럿 신호들을 전 방향 빔을 통해 수신된 것과 같이 시간상으로 정렬하여 채널을 추정한다.Referring to FIG. 13, in order to estimate a channel through a plurality of pilot signals received through different directional beams, the present invention arranges the received pilot signals in time as if they were received through omni-directional beams to estimate the channel. .

구체적으로, 단말은 기지국으로부터 복수의 방향성 빔을 통해 전송된 복수의 파일럿 신호들을 수신한다(S13010).Specifically, the terminal receives a plurality of pilot signals transmitted from the base station through a plurality of directional beams (S13010).

이후, 서로 다른 방향성 빔을 통해 수신된 신호는 동기를 획득하지 못한 비 동기이기 때문에 파일럿 신호들의 시간 동기를 획득하고, 주파수 오프셋을 보상한다(S13020).Thereafter, since signals received through different directional beams are asynchronous without acquiring synchronization, time synchronization of the pilot signals is acquired and frequency offset is compensated (S13020).

이때, 수신된 신호는

Figure 112017502539804-pat00022
, 시간 동기 획득 및 주파수 오프셋이 보상된 신호들의 집합을
Figure 112017502539804-pat00023
라 한다.At this time, the received signal is
Figure 112017502539804-pat00022
, a set of signals with time synchronization acquisition and frequency offset compensation
Figure 112017502539804-pat00023
say

이후, 단말은 복수의 파일럿 신호들의 서로 다른 복수의 방향성 빔으로 인한 효과를 보상하기 위한 시간 정렬 과정을 수행한다(S13030).Thereafter, the terminal performs a time alignment process for compensating for an effect caused by a plurality of different directional beams of a plurality of pilot signals (S13030).

이때, 시간 정렬 과정을 공간 시간 정렬 과정(space-time aligner procedure)라 하고, 공간 시간 정렬 과정을 통해서 보정된 지점을

Figure 112017502539804-pat00024
라 한다.At this time, the time alignment process is called a space-time aligner procedure, and the point corrected through the space-time alignment process is
Figure 112017502539804-pat00024
say

단말은 정렬된

Figure 112017502539804-pat00025
지점으로부터 채널을 추정하기 위한 파일럿 심볼들을 선택하고, 선택된 파일럿 심볼들을 DFT 하여 채널 추정을 위한 신호들을 획득한다(S13040).Terminals are sorted
Figure 112017502539804-pat00025
Pilot symbols for channel estimation are selected from the point, and signals for channel estimation are obtained by DFTing the selected pilot symbols (S13040).

이후, 단말은 획득된 신호들에 기초하여 채널을 추정한다(S13050).Thereafter, the terminal estimates a channel based on the acquired signals (S13050).

이와 같은 방법을 이용하여 단말은 방향성 빔을 통해 획득한 파일럿 신호들의 경로 손실 및 지연을 보상하여 전 방향 빔의 파일럿 신호와 동일한 채널 추정을 할 수 있다.Using this method, the terminal can estimate the same channel as the pilot signal of the omni-directional beam by compensating for the path loss and delay of the pilot signals acquired through the directional beam.

이하, 각 단계를 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, each step will be described in detail.

도 14는 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호의 시간 동기를 획득하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.14 is a diagram illustrating an example of a method for obtaining time synchronization of a pilot signal proposed in the present invention.

도 14를 참조하면, 단말은 복수의 방향성 빔을 통해 수신한 복수의 파일럿 신호들이 수신된 시간을 찾아 시간 동기를 획득하고, 주파수 오프셋을 보상할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the terminal may obtain time synchronization by finding a time at which a plurality of pilot signals received through a plurality of directional beams are received, and compensate for a frequency offset.

구체적으로, 단말은 사전 절차(Pre-Procedure)를 통해서 복수의 방향성 빔을 통해 수신된 복수의 파일럿 신호 중에서 채널 추정을 위해 이용할 신호를 선택하고, 동기화 절차(Synchronization Procedure)를 통해 선택된 신호의 시간 동기 및 주파수 오프셋을 보상할 수 있다.Specifically, the terminal selects a signal to be used for channel estimation from among a plurality of pilot signals received through a plurality of directional beams through a pre-procedure, and synchronizes the time of the selected signal through a synchronization procedure. and frequency offset can be compensated.

사전 절차(Pre-Procedure)Pre-Procedure

단말은 서로 다른 송수신 방향성 빔을 통해 수신된 신호인

Figure 112017502539804-pat00026
를 동기를 획득하기 위한 동기 신호인 SS가 위치하는 서브캐리어 인덱스
Figure 112017502539804-pat00027
에 있는 파일럿 신호를 추출하기 위해서 저역 통과 필터(Low Pass Filter:LPF)를 통과시킨다(S14010).The terminal is a signal received through different transmit and receive directional beams.
Figure 112017502539804-pat00026
Subcarrier index where SS, which is a synchronization signal for obtaining synchronization of
Figure 112017502539804-pat00027
In order to extract the pilot signal in , a low pass filter (LPF) is passed (S14010).

이때, LPF를 통과한

Figure 112017502539804-pat00028
Figure 112017502539804-pat00029
라 호칭한다.At this time, passing the LPF
Figure 112017502539804-pat00028
cast
Figure 112017502539804-pat00029
call it

LPF를 통과한 신호

Figure 112017502539804-pat00030
는 Moving Window를 통해 신호 검출 판단 및 동기를 획득하기 위한 구간이 결정된다(S14020).Signal passed through LPF
Figure 112017502539804-pat00030
A section for signal detection determination and synchronization acquisition is determined through the Moving Window (S14020).

Moving Window는 신호 검출 판단 및 동기를 찾기 위한 구간을 정해주는 윈도우로써, 윈도우의 크기는 심볼 길이의 두 배인

Figure 112017502539804-pat00031
으로 홀, 짝으로 구분시켜 윈도우 크기의 50%씩 교차시키는 구조를 가진다.Moving Window is a window that determines the interval for signal detection judgment and synchronization. The size of the window is twice the symbol length.
Figure 112017502539804-pat00031
It has a structure in which 50% of the window size is crossed by dividing it into odd and pair.

이를 통해 도 12에 도시된 바와 같이 하나의 윈도우 안에 하나의 온전한 심볼이 포함되게 된다.Through this, as shown in FIG. 12, one complete symbol is included in one window.

j-th의 윈도우에 포함된 신호의 범위

Figure 112017502539804-pat00032
가 아래 수학식 1과 같이 정의될 때, Nj는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.Range of signals included in the window of j-th
Figure 112017502539804-pat00032
When is defined as in Equation 1 below, N j may be defined as in Equation 2.

Figure 112017502539804-pat00033
Figure 112017502539804-pat00033

Figure 112017502539804-pat00034
Figure 112017502539804-pat00034

상기 윈도우를 통해서 온전한 심볼을 획득한 단말은

Figure 112017502539804-pat00035
의 구간에서 아래 수학식 3을 통해 신호의 반복성을 이용한 normalized auto-correlation을 구할 수 있다(S14030).The terminal that obtains the complete symbol through the window
Figure 112017502539804-pat00035
In the interval of , normalized auto-correlation using signal repeatability can be obtained through Equation 3 below (S14030).

Figure 112017502539804-pat00036
Figure 112017502539804-pat00036

이후, 단말은 j-th 윈도우 내의 normalized auto-correlation의 최대값인 Cj 가 시스템에서 정한 문턱 값(

Figure 112017502539804-pat00037
)보다 작을 경우 신호를 버리고 클 경우 최대값을 가지는 시간 인덱스를 대략적인 신호의 수신 지점으로 정의한다(S14040).After that, the terminal determines that C j , which is the maximum value of normalized auto-correlation within the j-th window, is the threshold value set by the system (
Figure 112017502539804-pat00037
), the signal is discarded if it is less than, and the time index having the maximum value is defined as the approximate signal reception point (S14040).

이때, 대략적인 신호의 수신 지점을

Figure 112017502539804-pat00038
라 호칭한다.At this time, the reception point of the approximate signal
Figure 112017502539804-pat00038
call it

동기화 절차(Synchronization Procedure)Synchronization Procedure

이후, 단말은 아래 수학식 4를 통해

Figure 112017502539804-pat00039
에서의 각도를 구하여 주파수 오차를 구할 수 있다(S14050).After that, the terminal through Equation 4 below
Figure 112017502539804-pat00039
A frequency error may be obtained by obtaining an angle at (S14050).

Figure 112017502539804-pat00040
Figure 112017502539804-pat00040

단말은 추정된 주파수 오차를 아래 수학식 5와 같이 수신된 신호

Figure 112017502539804-pat00041
에 곱해줌으로써 주파수 오차를 보상하여
Figure 112017502539804-pat00042
를 획득할 수 있다.The terminal uses the estimated frequency error as the received signal as shown in Equation 5 below.
Figure 112017502539804-pat00041
By multiplying by, the frequency error is compensated for
Figure 112017502539804-pat00042
can be obtained.

Figure 112017502539804-pat00043
Figure 112017502539804-pat00043

시간 동기

Figure 112017502539804-pat00044
는 아래 수학식 6과 같이 주파수 오프셋인 CFO 보상을 마친 신호인
Figure 112017502539804-pat00045
와 시간영역 파일럿 신호의 cross-correlation을 통해 획득될 수 있다.time synchronous
Figure 112017502539804-pat00044
Is a signal after completing the frequency offset CFO compensation as shown in Equation 6 below.
Figure 112017502539804-pat00045
It can be obtained through cross-correlation of and the time domain pilot signal.

Figure 112017502539804-pat00046
Figure 112017502539804-pat00046

수학식 6에서

Figure 112017502539804-pat00047
은 단말에서 미리 알고 있는 SS 파일럿 신호를 의미한다.in Equation 6
Figure 112017502539804-pat00047
denotes an SS pilot signal previously known by the terminal.

이와 같은 절차를 통해서 단말이

Figure 112017502539804-pat00048
와 같은 정확한 시간 동기를 획득하는 경우, 시간 동기를 획득한 파일럿 신호들의 수를
Figure 112017502539804-pat00049
라 한다.Through this procedure, the terminal
Figure 112017502539804-pat00048
In the case of obtaining accurate time synchronization such as
Figure 112017502539804-pat00049
say

또한, 시간 동기를 획득한 파일럿 신호가 발견된 windows의 인덱스 집합은

Figure 112017502539804-pat00050
라 하고, ji
Figure 112017502539804-pat00051
를 만족한다.In addition, a set of indexes of windows in which pilot signals obtained for time synchronization are found are
Figure 112017502539804-pat00050
, and j i is
Figure 112017502539804-pat00051
satisfies

시간 동기를 획득한 파일럿 신호가 발견된 지점은 집합

Figure 112017502539804-pat00052
라 한다.The point at which the pilot signal obtained for time synchronization is found is set
Figure 112017502539804-pat00052
say

이와 같은 절차를 통해서 단말은 서로 다른 방향성 빔을 통해서 수신된 파일럿 신호들의 시간 동기를 획득할 수 있다.Through this procedure, the terminal can obtain time synchronization of pilot signals received through different directional beams.

도 15 내지 도 17은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호의 경로 지연에 따른 시간 동기를 보상하여 파일럿 신호를 수신하기 위한 일 예를 나타낸 도이다.15 to 17 are diagrams illustrating an example for receiving a pilot signal by compensating for time synchronization according to a path delay of a pilot signal proposed in the present invention.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 시간 동기를 획득한 서로 다른 복수의 방향성 빔을 통해 수신된 복수의 파일럿 신호를 시간상으로 정렬함으로써, 복수의 파일럿 신호는 전 방향 빔을 통해 수신된 신호와 같이 정렬될 수 있다.15 to 17, by temporally aligning a plurality of pilot signals received through a plurality of different directional beams having time synchronization obtained, the plurality of pilot signals are aligned like signals received through omnidirectional beams. It can be.

구체적으로, 서로 다른 방향성 빔을 통해 수신된 복수의 파일럿 신호들을 이용하여 채널 추정을 하기 위해서 시간상으로 수신된 복수의 파일럿 신호들을 전 방향 빔을 통해 수신된 것과 같이 시간상으로 정렬을 해야 한다.Specifically, in order to perform channel estimation using a plurality of pilot signals received through different directional beams, a plurality of pilot signals received through time must be aligned in time as if they were received through omnidirectional beams.

시간 동기를 획득한 파일럿 신호들을 시간상으로 정렬하기 위해서는 방향성 빔으로 인한 빔 스위핑 효과(beam sweeping effect)와 복수의 경로로 인한 전파 지연을 확인해야 한다.In order to time-align pilot signals obtained from time synchronization, a beam sweeping effect due to a directional beam and a propagation delay due to a plurality of paths must be checked.

즉, 도 15에 도시된 바와 같이 서로 다른 방향성 빔으로 인한 빔 스위핑 효과를 보상하기 위해서 수신된 파일럿 신호를 전 방향 빔을 통해 수신한 것과 같이 시간상으로 정렬해야 한다.That is, as shown in FIG. 15, in order to compensate for the beam sweeping effect caused by different directional beams, the received pilot signals must be aligned in time as if they were received through omnidirectional beams.

이를 위해 시간 동기를 획득한 파일럿 신호들을 시간상으로 정렬하기 위해 mmWave 시스템과 동일하지만 방향성 빔이 아닌 전 방향으로 빔포밍이 가능한 송수신 안테나를 사용하는 가상 시스템을 고려한다.To this end, a virtual system that is identical to the mmWave system but uses a transmit/receive antenna capable of beamforming in all directions rather than a directional beam is considered in order to temporally align the pilot signals obtained for time synchronization.

omni 방향으로의 가상 시스템은 빔포밍을 하더라도 송신 전력이 충분히 커 원래의 mmWave 시스템에서와 같은

Figure 112017502539804-pat00053
개수의 경로를 얻을 수 있다고 가정한다.In the virtual system in the omni direction, the transmit power is sufficiently large even with beamforming, so that it is the same as in the original mmWave system.
Figure 112017502539804-pat00053
Suppose we can get the number of paths.

이후, 수신된 파일럿 신호를 공간 정렬 절차를 통해 전 방향 빔을 통해 수신한 것과 같이 시간 상으로 정렬하고, 시간적 정렬 절차를 통해 경로 상의 시간 지연을 보상하여 채널 추정을 위한 신호를 획득하는 할 수 있다.Thereafter, the received pilot signal may be aligned in time through a spatial alignment procedure as received through the omnidirectional beam, and a signal for channel estimation may be obtained by compensating for a time delay on a path through a temporal alignment procedure. .

공간 정렬 절차(spatial alignment procedure)Spatial alignment procedure

도 16은 수신된 파일럿 신호를 전 방향 빔을 통해 수신한 것과 같이 시간상으로 정렬하는 방법의 일 예를 나타낸다.16 shows an example of a method of aligning received pilot signals in time as if they were received through an omnidirectional beam.

도 16은 송신 빔 3개(

Figure 112017502539804-pat00054
), omni방향으로의 수신빔 1개(
Figure 112017502539804-pat00055
)인 mmWave 시스템을 가정한다.16 shows three transmission beams (
Figure 112017502539804-pat00054
), one reception beam in the omni direction (
Figure 112017502539804-pat00055
) assuming a mmWave system.

도 16에서

Figure 112017502539804-pat00056
는 가상 시스템에서의 i-번째 경로로 도착한 파일럿 신호를 의미하며, 각 경로의 파일럿 신호간 차이를
Figure 112017502539804-pat00057
로 정의한다.in Figure 16
Figure 112017502539804-pat00056
denotes a pilot signal arriving at the i-th path in the virtual system, and the difference between the pilot signals of each path is
Figure 112017502539804-pat00057
is defined as

이때,

Figure 112017502539804-pat00058
Figure 112017502539804-pat00059
간에는 일대일 대응이 이루어진다.
Figure 112017502539804-pat00060
에 해당되는 가상 시스템에서의 파일럿 신호를
Figure 112017502539804-pat00061
라 정의한다. 이 때,
Figure 112017502539804-pat00062
Figure 112017502539804-pat00063
에 대응되는 가상 시스템의 파일럿 신호로 mapping하는 함수이다. 예를 들면,
Figure 112017502539804-pat00064
,
Figure 112017502539804-pat00065
,
Figure 112017502539804-pat00066
를 만족하는 쌍은 가상시스템에서
Figure 112017502539804-pat00067
에 대응하는 경로가
Figure 112017502539804-pat00068
에 대응되는 경로보다 더 일찍 도착함을 나타낸다.At this time,
Figure 112017502539804-pat00058
Wow
Figure 112017502539804-pat00059
There is a one-to-one correspondence between
Figure 112017502539804-pat00060
The pilot signal in the virtual system corresponding to
Figure 112017502539804-pat00061
define it as At this time,
Figure 112017502539804-pat00062
Is
Figure 112017502539804-pat00063
It is a function that maps to the pilot signal of the virtual system corresponding to . For example,
Figure 112017502539804-pat00064
,
Figure 112017502539804-pat00065
,
Figure 112017502539804-pat00066
The pair that satisfies
Figure 112017502539804-pat00067
the path corresponding to
Figure 112017502539804-pat00068
Indicates that it arrives earlier than the route corresponding to .

또한, 모든 i에 대해

Figure 112017502539804-pat00069
로 정의하고, 여기서
Figure 112017502539804-pat00070
은 방향성 빔을 통해 수신된 파일럿 신호를 시간 상으로 정렬한 이후의 파일럿 신호를 의미하며,
Figure 112017502539804-pat00071
를 의미한다.Also, for all i
Figure 112017502539804-pat00069
defined as, where
Figure 112017502539804-pat00070
denotes a pilot signal after aligning pilot signals received through a directional beam in time,
Figure 112017502539804-pat00071
means

도 16에서, S를 {m1, m2, m3}로, NPAT은 3으로, f(1)=(1,1), f(2)=(2,1), f(3)=(3,1), g(1)=3, g(2)=1, 및 g(3)=2로 가정하는 경우,

Figure 112017502539804-pat00072
,
Figure 112017502539804-pat00073
,
Figure 112017502539804-pat00074
을 만족한다.16, S is {m1, m2, m3}, NPAT is 3, f(1)=(1,1), f(2)=(2,1), f(3)=(3, 1), assuming g(1)=3, g(2)=1, and g(3)=2,
Figure 112017502539804-pat00072
,
Figure 112017502539804-pat00073
,
Figure 112017502539804-pat00074
satisfies

도 16을 참조하면,

Figure 112017502539804-pat00075
,
Figure 112017502539804-pat00076
,
Figure 112017502539804-pat00077
이고,
Figure 112017502539804-pat00078
Figure 112017502539804-pat00079
내의 파일럿 심볼들은 각각
Figure 112017502539804-pat00080
,
Figure 112017502539804-pat00081
크기만큼 지연이 발생한다.Referring to Figure 16,
Figure 112017502539804-pat00075
,
Figure 112017502539804-pat00076
,
Figure 112017502539804-pat00077
ego,
Figure 112017502539804-pat00078
and
Figure 112017502539804-pat00079
Pilot symbols in
Figure 112017502539804-pat00080
,
Figure 112017502539804-pat00081
The delay occurs according to the size.

이러한 파일럿 심볼간의 지연을 제 1 지연이라고 한다. 각 파일럿 심볼들 간의 차이인

Figure 112017502539804-pat00082
를 이용하면
Figure 112017502539804-pat00083
Figure 112017502539804-pat00084
사이의 관계를 도출 할 수 있다.This delay between pilot symbols is referred to as a first delay. The difference between each pilot symbol is
Figure 112017502539804-pat00082
using
Figure 112017502539804-pat00083
Wow
Figure 112017502539804-pat00084
relationship between them can be derived.

m1, m2의 경우, 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.In the case of m1 and m2, it can be expressed as in Equation 7 below.

Figure 112017502539804-pat00085
Figure 112017502539804-pat00085

m1, m2 및 m1, m3도 아래 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.m1, m2 and m1, m3 can also be expressed as in Equation 8 below.

Figure 112017502539804-pat00086
Figure 112017502539804-pat00086

Figure 112017502539804-pat00087
를 만족하는
Figure 112017502539804-pat00088
Figure 112017502539804-pat00089
이 동일한 수신 빔(
Figure 112017502539804-pat00090
)으로부터 얻어졌다고 가정하는 경우,
Figure 112017502539804-pat00091
Figure 112017502539804-pat00092
은 아래 수학식 9 및 수학식 10과 같다.
Figure 112017502539804-pat00087
to satisfy
Figure 112017502539804-pat00088
Wow
Figure 112017502539804-pat00089
This same receive beam (
Figure 112017502539804-pat00090
), assuming that it is obtained from
Figure 112017502539804-pat00091
Wow
Figure 112017502539804-pat00092
Is equal to Equation 9 and Equation 10 below.

Figure 112017502539804-pat00093
Figure 112017502539804-pat00093

Figure 112017502539804-pat00094
Figure 112017502539804-pat00094

수학식 9 및 10에서

Figure 112017502539804-pat00095
는 j번째 경로와 i번째 경로의 전파 지연 사이의 차이를 나타내며 아래 수학식 11과 같이 정의된다.In Equations 9 and 10
Figure 112017502539804-pat00095
Represents the difference between propagation delays of the j-th path and the i-th path and is defined as in Equation 11 below.

Figure 112017502539804-pat00096
Figure 112017502539804-pat00096

수학식 11은 아래 수학식 12 및 수학식 13을 통해 증명될 수 있다.Equation 11 can be proved through Equations 12 and 13 below.

Figure 112017502539804-pat00097
일 때,
Figure 112017502539804-pat00098
Figure 112017502539804-pat00099
는 아래 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00097
when,
Figure 112017502539804-pat00098
class
Figure 112017502539804-pat00099
Can be defined as in Equation 12 below.

Figure 112017502539804-pat00100
Figure 112017502539804-pat00100

또한,

Figure 112017502539804-pat00101
일 때,
Figure 112017502539804-pat00102
Figure 112017502539804-pat00103
는 아래 수학식 13과 같이 정의될 수 있다.In addition,
Figure 112017502539804-pat00101
when,
Figure 112017502539804-pat00102
class
Figure 112017502539804-pat00103
Can be defined as in Equation 13 below.

Figure 112017502539804-pat00104
Figure 112017502539804-pat00104

또한,

Figure 112017502539804-pat00105
임에 따라,
Figure 112017502539804-pat00106
조건은
Figure 112017502539804-pat00107
번째,
Figure 112017502539804-pat00108
번째 TD-OFDM파일럿 심볼이 모두 같은 sync-subframe에 속함을 의미한다.In addition,
Figure 112017502539804-pat00105
As a result,
Figure 112017502539804-pat00106
condition is
Figure 112017502539804-pat00107
th,
Figure 112017502539804-pat00108
This means that all of the th TD-OFDM pilot symbols belong to the same sync-subframe.

수학식 10의 ①에서 두번째 항

Figure 112017502539804-pat00109
은 수학식 9를 따른다. 수학식 10의 ①의 3번째 항은
Figure 112017502539804-pat00110
조건을 만족할 때
Figure 112017502539804-pat00111
번째와
Figure 112017502539804-pat00112
번째 파일럿 심볼 사이의 TD-OFDM심볼 수를 나타낸다. 수학식 10의 ①에서 3번째 항은 빔 스위핑 과정으로 인해 발생한다. 반면에
Figure 112017502539804-pat00113
조건에서, 각각 의 수신 빔이
Figure 112017502539804-pat00114
구간 동안 켜져있기 때문에
Figure 112017502539804-pat00115
번째와
Figure 112017502539804-pat00116
번째 TD-OFDM 파일럿 심볼을 포함하는 동기 subframe들은 하나의 데이터 subframe으로 분리 된다.The second term in ① of Equation 10
Figure 112017502539804-pat00109
follows Equation 9. The third term of ① in Equation 10 is
Figure 112017502539804-pat00110
when the condition is satisfied
Figure 112017502539804-pat00111
second and
Figure 112017502539804-pat00112
Indicates the number of TD-OFDM symbols between the pilot symbols. The third term in ① of Equation 10 is generated due to the beam sweeping process. on the other side
Figure 112017502539804-pat00113
In the condition, each receive beam
Figure 112017502539804-pat00114
because it is on during the
Figure 112017502539804-pat00115
second and
Figure 112017502539804-pat00116
Synchronization subframes including the th TD-OFDM pilot symbol are separated into one data subframe.

수학식 10의 ②에서 두번째 항은 수학식 9를 따른다. 수학식 10의 ②에서 3,4,5번째 항의 합은

Figure 112017502539804-pat00117
경우에서
Figure 112017502539804-pat00118
번째와
Figure 112017502539804-pat00119
번째 TD-OFDM 파일럿 심볼 사이의 TD-OFDM심볼 수를 나타낸다. 이는 빔 스위핑 과정으로 인해 발생한다.The second term in ② of Equation 10 follows Equation 9. The sum of the 3rd, 4th, and 5th terms in ② of Equation 10 is
Figure 112017502539804-pat00117
in case
Figure 112017502539804-pat00118
second and
Figure 112017502539804-pat00119
Indicates the number of TD-OFDM symbols between the th TD-OFDM pilot symbols. This occurs due to the beam sweeping process.

주어진

Figure 112017502539804-pat00120
쌍 에서
Figure 112017502539804-pat00121
이다. 수학식 10에서 경로 지연 차이를 나타내는
Figure 112017502539804-pat00122
Figure 112017502539804-pat00123
인지 아닌지 여부를 판단하는데 사용될 수 있다.given
Figure 112017502539804-pat00120
in pairs
Figure 112017502539804-pat00121
to be. Representing the path delay difference in Equation 10
Figure 112017502539804-pat00122
Is
Figure 112017502539804-pat00123
It can be used to determine whether it is or not.

도 16에서 h12(Δ), h13(Δ), 및 h23(Δ)는 아래 수학식 14를 만족한다.In FIG. 16, h 12 (Δ), h 13 (Δ), and h 23 (Δ) satisfy Equation 14 below.

Figure 112017502539804-pat00124
Figure 112017502539804-pat00124

따라서, 도 16에서

Figure 112017502539804-pat00125
을 만족하고, 이는
Figure 112017502539804-pat00126
를 나타낸다.Therefore, in FIG. 16
Figure 112017502539804-pat00125
is satisfied, which is
Figure 112017502539804-pat00126
indicates

수학식 10의 ②에서

Figure 112017502539804-pat00127
Figure 112017502539804-pat00128
의 배수로 표현된다. 따라서 수학식 10의 ①과 ②는 아래 수학식 15와 같이 정의될 수 있다.In ② of Equation 10
Figure 112017502539804-pat00127
Is
Figure 112017502539804-pat00128
expressed as a multiple of Therefore, ① and ② of Equation 10 can be defined as Equation 15 below.

Figure 112017502539804-pat00129
Figure 112017502539804-pat00129

여기서

Figure 112017502539804-pat00130
는 양의 정수로
Figure 112017502539804-pat00131
를 만족하는 경우, 아래 수학식 16을 통해서 계산될 수 있다.here
Figure 112017502539804-pat00130
is a positive integer
Figure 112017502539804-pat00131
When it satisfies, it can be calculated through Equation 16 below.

Figure 112017502539804-pat00132
Figure 112017502539804-pat00132

수학식 16에서

Figure 112017502539804-pat00133
'는
Figure 112017502539804-pat00134
보다 작거나 같은 제일 큰 정수를 의미한다.in Equation 16
Figure 112017502539804-pat00133
'Is
Figure 112017502539804-pat00134
The largest integer less than or equal to.

수학식 15의 양 변에

Figure 112017502539804-pat00135
를 더하면, 아래 수학식 17과 같을 수 있다.On both sides of Equation 15
Figure 112017502539804-pat00135
By adding , it may be as shown in Equation 17 below.

Figure 112017502539804-pat00136
Figure 112017502539804-pat00136

수학식 17에서

Figure 112017502539804-pat00137
이므로,
Figure 112017502539804-pat00138
을 만족한다. 따라서 수학식 15 에서
Figure 112017502539804-pat00139
Figure 112017502539804-pat00140
Figure 112017502539804-pat00141
의 몫과 나머지를 각각 나타낸다. 이는 수학식 16을 의미한다.in Equation 17
Figure 112017502539804-pat00137
Because of,
Figure 112017502539804-pat00138
satisfies Therefore, in Equation 15
Figure 112017502539804-pat00139
Wow
Figure 112017502539804-pat00140
Is
Figure 112017502539804-pat00141
represent the quotient and remainder of , respectively. This means Equation 16.

수학식 16으로부터

Figure 112017502539804-pat00142
Figure 112017502539804-pat00143
사이의 관계가 도출 될 수 있다.From Equation 16
Figure 112017502539804-pat00142
Wow
Figure 112017502539804-pat00143
A relationship between them can be derived.

구체적으로,

Figure 112017502539804-pat00144
은 CP이후 TD 파일럿 심볼의 시작 지점이기 때문에
Figure 112017502539804-pat00145
를 만족하고.
Figure 112017502539804-pat00146
인 경우에는 아래 수학식 18을 만족한다.Specifically,
Figure 112017502539804-pat00144
Since is the starting point of the TD pilot symbol after CP
Figure 112017502539804-pat00145
to be satisfied.
Figure 112017502539804-pat00146
In the case of Equation 18 below is satisfied.

Figure 112017502539804-pat00147
Figure 112017502539804-pat00147

수학식 10에서,

Figure 112017502539804-pat00148
인 경우,
Figure 112017502539804-pat00149
에 의해서 아래 수학식 19를 만족한다.In Equation 10,
Figure 112017502539804-pat00148
If
Figure 112017502539804-pat00149
Satisfies Equation 19 below by

Figure 112017502539804-pat00150
Figure 112017502539804-pat00150

수학식 15는 서로 다른 수신 빔을 사용하는 일반적인 경우(

Figure 112017502539804-pat00151
)에도 적용될 수 있다.Equation 15 is a general case of using different receive beams (
Figure 112017502539804-pat00151
) can also be applied.

이는

Figure 112017502539804-pat00152
번 째 파일럿 심볼과
Figure 112017502539804-pat00153
번 째 파일럿 심볼 사이의 TD OFDM 파일럿 심볼 수는
Figure 112017502539804-pat00154
의 배수로서
Figure 112017502539804-pat00155
,
Figure 112017502539804-pat00156
,
Figure 112017502539804-pat00157
과 같은 용어로 표현될 수 있기 때문이다.this is
Figure 112017502539804-pat00152
th pilot symbol and
Figure 112017502539804-pat00153
The number of TD OFDM pilot symbols between the th pilot symbols is
Figure 112017502539804-pat00154
as a multiple of
Figure 112017502539804-pat00155
,
Figure 112017502539804-pat00156
,
Figure 112017502539804-pat00157
This is because it can be expressed in terms such as

따라서, 이와 같은 방법은 일반 적인 경우에도 적용 가능하며,

Figure 112017502539804-pat00158
인 경우, 앞에서 설명한 것과 같이 아래 표 3의 알고리즘 1과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, this method can also be applied in general cases,
Figure 112017502539804-pat00158
In the case of , as described above, it can be expressed as Algorithm 1 in Table 3 below.

[표 3][Table 3]

Figure 112017502539804-pat00159
Figure 112017502539804-pat00159

시간적 정렬 절차(Temporal alignment Procedure)Temporal alignment procedure

이후, 수신 신호 r[n]과 앞에서 설명한 절차를 통해 시간상으로 정렬된 신호인

Figure 112017502539804-pat00160
을 이용하여 가상시스템인 전 방향 빔을 이용하여 수신된 파일럿 심볼과 동일한 시퀀스를 구해야 한다.Thereafter, the received signal r[n] and the signal aligned in time through the procedure described above,
Figure 112017502539804-pat00160
It is necessary to obtain the same sequence as the pilot symbol received using the omnidirectional beam, which is a virtual system, using .

이를 위해, i-th 경로를 통한 가상 시스템의 수신 신호를

Figure 112017502539804-pat00161
, 가상시스템으로 얻은 전체 신호를
Figure 112017502539804-pat00162
이라 정의하고,
Figure 112017502539804-pat00163
Figure 112017502539804-pat00164
과의 관계는 아래 수학식 20과 같다.To this end, the received signal of the virtual system through the i-th path
Figure 112017502539804-pat00161
, the total signal obtained by the virtual system
Figure 112017502539804-pat00162
is defined as,
Figure 112017502539804-pat00163
class
Figure 112017502539804-pat00164
The relationship is as shown in Equation 20 below.

Figure 112017502539804-pat00165
Figure 112017502539804-pat00165

Figure 112017502539804-pat00166
로 정의된 가상시스템에서 수신된 파일럿 심볼은
Figure 112017502539804-pat00167
지점으로부터
Figure 112017502539804-pat00168
개의 연속적인 샘플들로 획득된다. 가상시스템에서 얻은 파일럿 심볼은 아래 수학식 21과 같이 표현된다.
Figure 112017502539804-pat00166
The pilot symbol received in the virtual system defined as
Figure 112017502539804-pat00167
from the branch
Figure 112017502539804-pat00168
is obtained with two consecutive samples. The pilot symbol obtained from the virtual system is expressed as Equation 21 below.

Figure 112017502539804-pat00169
Figure 112017502539804-pat00169

수학식 21에서 첫 번째 등호는 수학식 20으로부터 유도 되고, 두 번째 등호는 아래 수학식 22로부터 얻어진다.In Equation 21, the first equal sign is derived from Equation 20, and the second equal sign is obtained from Equation 22 below.

Figure 112017502539804-pat00170
Figure 112017502539804-pat00170

수학식 21에서 세번째 등호는 수학식 19와

Figure 112017502539804-pat00171
로 얻어진다.In Equation 21, the third equal sign is equal to Equation 19
Figure 112017502539804-pat00171
is obtained with

따라서, 아래 수학식 23을 만족한다.Therefore, Equation 23 below is satisfied.

Figure 112017502539804-pat00172
Figure 112017502539804-pat00172

수학식 23에서의 각각의 벡터

Figure 112017502539804-pat00173
는 실제로 수신된 신호 r[n]으로부터 얻은 벡터
Figure 112017502539804-pat00174
가 Shift된 신호를 의미한다.Each vector in Equation 23
Figure 112017502539804-pat00173
is a vector obtained from the actually received signal r[n]
Figure 112017502539804-pat00174
means a shifted signal.

Figure 112017502539804-pat00175
이고,
Figure 112017502539804-pat00176
인 경우,
Figure 112017502539804-pat00177
Figure 112017502539804-pat00178
지점부터
Figure 112017502539804-pat00179
개의 연속적인 샘플들로 정의하면
Figure 112017502539804-pat00180
를 만족하고, 아래 수학식 24와 같이 정의 된다.
Figure 112017502539804-pat00175
ego,
Figure 112017502539804-pat00176
If
Figure 112017502539804-pat00177
cast
Figure 112017502539804-pat00178
from the point
Figure 112017502539804-pat00179
If we define the number of consecutive samples as
Figure 112017502539804-pat00180
Satisfies, and is defined as in Equation 24 below.

Figure 112017502539804-pat00181
Figure 112017502539804-pat00181

Figure 112017502539804-pat00182
를 얻는 과정은 파일럿 수신과정에서 서로 다른 지연 효과를 보정하기 위해 시간적 정렬 절차를 적용하여
Figure 112017502539804-pat00183
만큼 이동시킨다. 아래 표 4의 알고리즘 2는 는 서로 다른 송수신 빔쌍들로부터 들어온 수신된 신호들의 시간적 정렬 절차를 통해 파일럿 수신을 위한 프로세스의 일 예를 나타낸다,
Figure 112017502539804-pat00182
The process of obtaining is by applying a temporal alignment procedure to compensate for different delay effects in the pilot reception process.
Figure 112017502539804-pat00183
move as much Algorithm 2 of Table 4 below shows an example of a process for receiving a pilot through a temporal alignment procedure of signals received from different transmit/receive beam pairs.

[표 4][Table 4]

Figure 112017502539804-pat00184
Figure 112017502539804-pat00184

이와 같은 방법을 통해서 서로 다른 방향성 빔을 이용하는 빔 스위핑 환경에서 채널 주청을 위한 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 즉, 서로 다른 방향성 빔을 통해 수신한 신호의 정규화된 자기상관 신호의 최대 값이 수신 시스템에서 정한 문턱 값 이상인 경우에만 파일럿 신호가 존재한다고 판단하여, 동기화 절차를 통해서 수신된 신호가 수신된 시간을 찾을 수 있다.Through this method, pilot signals for channel listening can be received in a beam sweeping environment using different directional beams. That is, it is determined that a pilot signal exists only when the maximum value of the normalized autocorrelation signal of signals received through different directional beams is greater than or equal to the threshold value set by the receiving system, and the time at which the received signal is received through the synchronization procedure is determined. can be found

또한, 서로 다른 방향성 빔을 통해 서로 다른 딜레이를 갖는 신호들을 전 방향 빔을 통해 수신된 것과 같이 시간 상으로 정렬하고, 정렬된 신호들을 통해 채널을 추정함으로써, 서로 다른 방향성 빔을 통해 수신된 신호를 이용하여 채널을 추정하는 경우 발생할 수 있는 성능 열화를 방지할 수 있다.In addition, by aligning signals having different delays through different directional beams in time as if they were received through omni-directional beams, and estimating a channel through the aligned signals, the signals received through different directional beams It is possible to prevent performance degradation that may occur when estimating a channel using

도 17은 도 14 내지 도 16에서 설명한 방법에 따른 채널 추정을 위한 파일럿 신호의 수신 방법의 성능을 비교한 비교 그래프의 일 예를 나타낸다.FIG. 17 shows an example of a comparison graph comparing performances of methods for receiving a pilot signal for channel estimation according to the methods described in FIGS. 14 to 16 .

도 17에서의 시뮬레이션 환경은 아래 표 5와 같다.The simulation environment in FIG. 17 is shown in Table 5 below.

[표 5][Table 5]

Figure 112017502539804-pat00185
Figure 112017502539804-pat00185

Figure 112017502539804-pat00186
Figure 112017502539804-pat00186

채널 추정 성능은 8개의 RS subcarrier로 OMP알고리즘을 통해 분석하였다. 성능 분석의 지표는 NMSE (normalized mean square error)로 아래 수학식 25와 같이 정의될 수 있다.The channel estimation performance was analyzed through the OMP algorithm with 8 RS subcarriers. The index of performance analysis can be defined as Equation 25 below as NMSE (normalized mean square error).

Figure 112017502539804-pat00187
Figure 112017502539804-pat00187

수학식 25에서

Figure 112017502539804-pat00188
는 추정한 채널 값을 의미한다.in Equation 25
Figure 112017502539804-pat00188
denotes an estimated channel value.

도 17의 (a)는 앞에서 설명한 방법을 사용하는 경우, 서로 다른 SNR에서 문턱값이 0.1부터 0.9 사이의 값에 따른 OMP기반 채널 추정 성능을 나타낸다.(a) of FIG. 17 shows OMP-based channel estimation performance according to threshold values between 0.1 and 0.9 at different SNRs when the method described above is used.

문턱값이 작을수록 더 많은 RS를 통해 채널 추정이 가능하다. 각 SNR에 따라 채널 추정 성능이 최적화 값을 가지는 문턱값이 다르다.As the threshold value becomes smaller, channel estimation is possible through more RSs. Depending on each SNR, the threshold value at which the channel estimation performance is optimized is different.

최적화 지점의 왼쪽으로부터는 잘못된 추정으로 공간 시간 정렬이 온전하지 못한 구간이다. 최적화 지점의 오른쪽 구간은 채널 추정에 사용되는 RS 수가 줄어듬으로서 성능이 저하되는 주된 요인이 된다. 이러한 이유로 최적의 문턱값은 SNR에 따라 다른 지점을 나타낸다.From the left of the optimization point, there is a section where the spatial-temporal alignment is not perfect due to incorrect estimation. In the right section of the optimization point, the number of RSs used for channel estimation is reduced, which is a major factor in performance deterioration. For this reason, the optimal threshold represents a different point depending on the SNR.

도 17의 (b)는 SNR에 따른 0MP기반 채널 추정기를 통하여 본 발명이 제안하는 방법과 이를 적용 하지 않았을 경우, 각 파일럿 빔 간의 상대적인 지연을 알고 있다는 가정 아래 구현된 'Ginie-aided'의 성능을 비교한 도이다.17(b) shows the performance of 'Ginie-aided' implemented under the assumption that the method proposed by the present invention through the 0MP-based channel estimator according to the SNR and the relative delay between pilot beams is known when the method is not applied. is a comparison.

채널 추정 과정에서 본 발명에서 설명한 방법(이하, ST-alignment라 한다.)이 서로 다른 방향성 빔을 통해 파일럿을 전송하는 셀 탐색 과정에서 채널추정을 할 때 필수적임을 보이고 'Ginie-aided'에 근접함을 확인할 수 있다.In the process of channel estimation, the method described in the present invention (hereinafter, referred to as ST-alignment) is essential for channel estimation in the process of cell search in which pilots are transmitted through different directional beams, and is close to 'Ginie-aided'. can confirm.

하지만, 본 발명의 ST-alignment없이는 frequency selective 채널 추정에서 심각한 성능 저하를 보이는 것을 확인할 수 있다.However, it can be confirmed that there is a serious performance degradation in frequency selective channel estimation without the ST-alignment of the present invention.

도 18은 파일럿 신호의 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 값의 일 예를 나타낸 도이다.18 is a diagram illustrating an example of an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) value of a pilot signal.

도 18에 도시된 바와 같이 도 13 내지 도 17에서 설명한 파일럿 신호들을 이용하여 채널을 추정하기 위해서는 단말과 기지국이 알고 있는 파일럿 신호를 특정 시점에서 주파수 자원 블록 단위로 IDFT를 하여야 한다.As shown in FIG. 18, in order to estimate a channel using the pilot signals described in FIGS. 13 to 17, IDFT is performed on pilot signals known to the terminal and the base station in units of frequency resource blocks at a specific time point.

이하, 단말과 기지국이 알고 있는 파일럿 신호가 IDFT된 값을 St라 하고, 아래 수학식 26과 같이 나타낸다.Hereinafter, the IDFT value of the pilot signal known by the terminal and the base station is referred to as St, and is expressed as in Equation 26 below.

Figure 112017502539804-pat00189
Figure 112017502539804-pat00189

단말은 단말과 기지국이 모두 알고 있는 파일럿 신호를 이용하여 수신된 파일럿 신호에서 채널을 추정할 수 있다.The terminal can estimate a channel from the received pilot signal using a pilot signal known to both the terminal and the base station.

본 발명에서, F 및 W는 각각 Tx/Rx의 아날로그 계수(analog coefficient)를 나타낸다. 단말은 채널 정보를 나타내는 Ht를 계산하기 위해서 F 및 W의 값을 알아야 한다.In the present invention, F and W represent analog coefficients of Tx/Rx, respectively. The UE needs to know the values of F and W in order to calculate Ht representing channel information.

이때, F 및 W의 값은 DFT matrix의 column들을 이용하여 정의 될 수 있으며, 기지국은 F 및/또는 W의 값을 UE or Cell specific하게 상위 계층 신호(e.g. RRC or MAC-CE)를 통해서 전송할 수 있다.At this time, the values of F and W may be defined using the columns of the DFT matrix, and the base station may transmit the values of F and / or W through higher layer signals (e.g. RRC or MAC-CE) specific to the UE or cell. have.

신호 모델(Signal Model)Signal Model

본 발명에서는 하이브리드 MIMO 시스템에서 OFDM 밀리미터 통신 시스템을 고려한다. 기지국과 단말은 각각

Figure 112017502539804-pat00190
,
Figure 112017502539804-pat00191
안테나 수를 가지고 있으며 같은
Figure 112017502539804-pat00192
RF 체인 수를 가지고 있다.In the present invention, an OFDM millimeter communication system is considered in a hybrid MIMO system. base station and terminal respectively
Figure 112017502539804-pat00190
,
Figure 112017502539804-pat00191
has the same number of antennas as
Figure 112017502539804-pat00192
It has the number of RF chains.

채널을 추정하기 위해 송수신단은 각각

Figure 112017502539804-pat00193
,
Figure 112017502539804-pat00194
개의 트레이닝 빔을 사용하며, 각각의 트레이닝 빔은
Figure 112017502539804-pat00195
,
Figure 112017502539804-pat00196
로 이루어져 있다.In order to estimate the channel, the transmitter and receiver are respectively
Figure 112017502539804-pat00193
,
Figure 112017502539804-pat00194
training beams are used, and each training beam is
Figure 112017502539804-pat00195
,
Figure 112017502539804-pat00196
Consists of

각 트레이닝 빔은 모든 p,q에 대해

Figure 112017502539804-pat00197
을 만족한다. 트레이닝 구간동안 송신단은
Figure 112017502539804-pat00198
를 하나씩 사용하며 각각의 송신 트레이닝 빔은 트레이닝 수신 빔
Figure 112017502539804-pat00199
로 받아진다.Each training beam is for all p,q
Figure 112017502539804-pat00197
satisfies During the training period, the transmitter
Figure 112017502539804-pat00198
are used one by one, and each transmit training beam is a training receive beam
Figure 112017502539804-pat00199
is accepted as

시간 도메인에서 파일럿 심볼은 길이

Figure 112017502539804-pat00200
로 이루어져 있고
Figure 112017502539804-pat00201
로 나타나며
Figure 112017502539804-pat00202
구간은 CP (Cyclic Prefix)를
Figure 112017502539804-pat00203
구간은 수학식 25의 주파수 도메인의 파일럿 심볼의 IDFT 값을 나타낸다.In the time domain, the pilot symbol is length
Figure 112017502539804-pat00200
is made up of
Figure 112017502539804-pat00201
appears as
Figure 112017502539804-pat00202
The section uses CP (Cyclic Prefix)
Figure 112017502539804-pat00203
The interval represents the IDFT value of the pilot symbol in the frequency domain of Equation 25.

수신기는

Figure 112017502539804-pat00204
의 RF 체인 수를 가지고 있기 때문에 p번째 송신 트레이닝 빔에 대한 수신 벡터
Figure 112017502539804-pat00205
를 얻어 낼 수 있다. 이 때, 아래 수학식 27을 만족한다.the receiver is
Figure 112017502539804-pat00204
Since it has the number of RF chains of , the receive vector for the p-th transmit training beam
Figure 112017502539804-pat00205
can be obtained At this time, Equation 27 below is satisfied.

Figure 112017502539804-pat00206
Figure 112017502539804-pat00206

Figure 112017502539804-pat00207
는 아래 수학식 28과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00207
Can be expressed as in Equation 28 below.

Figure 112017502539804-pat00208
Figure 112017502539804-pat00208

수학식 28에서 P는 송신 파워를 의미하며,

Figure 112017502539804-pat00209
이고,
Figure 112017502539804-pat00210
는 채널 행렬을 의미하고, 지연을 나타내는 d는
Figure 112017502539804-pat00211
를 만족한다.In Equation 28, P means transmission power,
Figure 112017502539804-pat00209
ego,
Figure 112017502539804-pat00210
is the channel matrix, and d representing the delay
Figure 112017502539804-pat00211
satisfies

Figure 112017502539804-pat00212
은 AWGN을 의미하며,
Figure 112017502539804-pat00213
분포를 나타낸다.
Figure 112017502539804-pat00212
means AWGN,
Figure 112017502539804-pat00213
represents the distribution.

단말은 수신된 수신 파일럿 신호인

Figure 112017502539804-pat00214
를 모아서
Figure 112017502539804-pat00215
을 획득할 수 있다. 이때, yp[n] 는 아래 수학식 29와 같이 나타낼 수 있다.The terminal is the received pilot signal
Figure 112017502539804-pat00214
by collecting
Figure 112017502539804-pat00215
can be obtained. In this case, y p [n] can be expressed as in Equation 29 below.

Figure 112017502539804-pat00216
Figure 112017502539804-pat00216

수학식 29에서 W는

Figure 112017502539804-pat00217
을 의미하고, vp[n] 은
Figure 112017502539804-pat00218
를 의미한다.In Equation 29, W is
Figure 112017502539804-pat00217
, and v p [n] is
Figure 112017502539804-pat00218
means

이 때,

Figure 112017502539804-pat00219
에서 송신 트레이닝 빔에 따라 파일럿 신호를 모으면 아래 수학식 30과 같이 수신신호를 획득할 수 있다.At this time,
Figure 112017502539804-pat00219
When the pilot signals are collected according to the transmission training beam in , a received signal can be obtained as shown in Equation 30 below.

Figure 112017502539804-pat00220
Figure 112017502539804-pat00220

을 얻고 다음과 같이 표현된다.is obtained and expressed as:

이때, Y[n]은 아래 수학식 31과 같이 정의될 수 있다.In this case, Y[n] may be defined as in Equation 31 below.

Figure 112017502539804-pat00221
Figure 112017502539804-pat00221

수학식 31에서

Figure 112017502539804-pat00222
이고,
Figure 112017502539804-pat00223
를 의미한다.in Equation 31
Figure 112017502539804-pat00222
ego,
Figure 112017502539804-pat00223
means

이 때, y[n]을

Figure 112017502539804-pat00224
과 같이 정의하면, M은
Figure 112017502539804-pat00225
과 같이 나타낼 수 있다.At this time, y[n]
Figure 112017502539804-pat00224
Defined as, M is
Figure 112017502539804-pat00225
can be expressed as

Figure 112017502539804-pat00226
의 정의에 따라, y[n]은 아래 수학식 32를 만족한다.
Figure 112017502539804-pat00226
According to the definition of , y [n] satisfies Equation 32 below.

Figure 112017502539804-pat00227
Figure 112017502539804-pat00227

수학식 32에서, v[n], Q, Ht 및 Sn은 아래 수학식 33을 만족한다.In Equation 32, v[n], Q, Ht and Sn satisfy Equation 33 below.

Figure 112017502539804-pat00228
Figure 112017502539804-pat00228

최종적으로, 단말은

Figure 112017502539804-pat00229
를 모으면,
Figure 112017502539804-pat00230
를 획득할 수 있으며, Yt는 아래 수학식 34와 같이 정의될 수 있다.Finally, the terminal
Figure 112017502539804-pat00229
If you collect
Figure 112017502539804-pat00230
Can be obtained, and Y t can be defined as in Equation 34 below.

Figure 112017502539804-pat00231
Figure 112017502539804-pat00231

Figure 112017502539804-pat00232
는 도 13 내지 도 16에서 설명한 방법을 통해서 수신한 파일럿 신호를 나타내며, 관측 신호 또는 수신 파일럿 신호라 호칭될 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00232
represents a pilot signal received through the method described in FIGS. 13 to 16, and may be referred to as an observation signal or a received pilot signal.

Ht는 파일럿 신호를 통해서 추정하고자 하는 채널을 나타내며, 채널, 채널 값 또는 채널 정보로 호칭될 수 있다.Ht represents a channel to be estimated through a pilot signal, and may be referred to as a channel, a channel value, or channel information.

상기 채널은 기지국 물리 안테나와 단말 물리 안테나 사이의 물리 채널을 의미한다. 예를 들면, 기지국과 단말이 각각 1개의 패널을 가지며, 기지국 단말 패널의 안테나 수가 각각 64개, 8개인 경우, Ht의 사이즈는 64×8가 될 수 있다.The channel means a physical channel between a base station physical antenna and a terminal physical antenna. For example, when the base station and the terminal each have one panel, and the number of antennas of the terminal panel of the base station is 64 and 8, respectively, the size of Ht may be 64×8.

한편, 기지국과 단말의 패널에 각각 TXRU가 2개씩 있는 경우, 기지국과 단말 사이의 유효 채널은 2×2가 될 수 있다.Meanwhile, when there are two TXRUs in each panel of the base station and the terminal, an effective channel between the base station and the terminal may be 2×2.

수학식 34에서 S는 아래 수학식 35를, Vt는 아래 수학식 36을 만족한다.In Equation 34, S satisfies Equation 35 below, and Vt satisfies Equation 36 below.

Figure 112017502539804-pat00233
Figure 112017502539804-pat00233

Figure 112017502539804-pat00234
Figure 112017502539804-pat00234

또한, 동기 신호 SS는

Figure 112017502539804-pat00235
를 만족하게 된다. 이는 파일럿 신호가 equally spaced 조건을 만족하기 때문이다.In addition, the synchronization signal SS is
Figure 112017502539804-pat00235
will be satisfied. This is because the pilot signal satisfies the equally spaced condition.

채널 모델(Channel Model)Channel Model

본 발명에서는 L개의 path 가 서로 다른 시간으로 들어오는 Frequency selective mmWave채널을 고려한다. 이 때 채널의 d번째 delay tap은 아래 수학식 37과 같다.In the present invention, a frequency selective mmWave channel in which L paths enter at different times is considered. At this time, the d-th delay tap of the channel is as shown in Equation 37 below.

Figure 112017502539804-pat00236
Figure 112017502539804-pat00236

수학식 37에서

Figure 112017502539804-pat00237
은 scatter의 수를 나타내고
Figure 112017502539804-pat00238
은 각각 l번째 path의 complex gain, delay, AoA, AoD를 의미한다.
Figure 112017502539804-pat00239
는 kroneker delta function이다.in Equation 37
Figure 112017502539804-pat00237
represents the number of scatter
Figure 112017502539804-pat00238
means the complex gain, delay, AoA, and AoD of the lth path, respectively.
Figure 112017502539804-pat00239
is the kroneker delta function.

본 발명에서는 송수신기 모두 ULA안테나 구조를 가정하며 array response vector를 송신단은

Figure 112017502539804-pat00240
, 수신단은
Figure 112017502539804-pat00241
로 표기한다.In the present invention, it is assumed that both the transmitter and receiver have a ULA antenna structure, and the array response vector is
Figure 112017502539804-pat00240
, the receiving end
Figure 112017502539804-pat00241
marked with

ULA구조의 array response vector는 아래 수학식 38과 같이 나타낼 수 있다.The array response vector of the ULA structure can be expressed as in Equation 38 below.

Figure 112017502539804-pat00242
Figure 112017502539804-pat00242

수학식 38에서

Figure 112017502539804-pat00243
는 신호의 파장이며
Figure 112017502539804-pat00244
는 안테나 간격으로
Figure 112017502539804-pat00245
를 만족한다. 채널 complex gain
Figure 112017502539804-pat00246
은 i.i.d random variable이며 분포는
Figure 112017502539804-pat00247
이다.in Equation 38
Figure 112017502539804-pat00243
is the wavelength of the signal
Figure 112017502539804-pat00244
is the antenna spacing
Figure 112017502539804-pat00245
satisfies Channel complex gain
Figure 112017502539804-pat00246
is an iid random variable and the distribution is
Figure 112017502539804-pat00247
to be.

Figure 112017502539804-pat00248
Figure 112017502539804-pat00249
구간에서 다 같은 확률을 가진다. AoA와 AoD는
Figure 112017502539804-pat00250
구간에서 uniform분포를 가진다. 수학식 36의 채널 모델은 아래 수학식 39와 같이 다시 정의될 수 있다.each
Figure 112017502539804-pat00248
silver
Figure 112017502539804-pat00249
They all have the same probability in the interval. AoA and AoD are
Figure 112017502539804-pat00250
It has a uniform distribution over the interval. The channel model of Equation 36 may be redefined as Equation 39 below.

Figure 112017502539804-pat00251
Figure 112017502539804-pat00251

수학식 39에서, Ha[d], AR 및 AT는 아래 수학식 40과 같이 정의될 수 있다.In Equation 39, H a [d], AR and AT may be defined as in Equation 40 below.

Figure 112017502539804-pat00252
Figure 112017502539804-pat00252

이하, 수신된 파일럿 신호에 기초하여 채널을 추정하는 방법을 살펴보도록 한다.Hereinafter, a method of estimating a channel based on a received pilot signal will be described.

도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.19 is a diagram illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal to which the present invention can be applied.

도 19를 참조하면, 단말은 수신된 파일럿 신호에 기초하여 압축 센싱(Compressive Sensing: CS) 기법의 직교 매칭 추종(orthogonal matching pursuit: OMP) 알고리즘을 통해서 채널을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 19, a terminal may estimate a channel based on a received pilot signal through an orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm of a compressive sensing (CS) technique.

구체적으로, 수학식 39에서 H[d]는 Grid를 나눔에 따라서 아래 수학식 41과 같이 나타낼 수 있다.Specifically, in Equation 39, H[d] can be expressed as Equation 41 below according to dividing Grid.

Figure 112017502539804-pat00253
Figure 112017502539804-pat00253

수학식 41에서

Figure 112017502539804-pat00254
, 및
Figure 112017502539804-pat00255
는 Grid에 따른 array response vector를 나타내며, G는 Grid의 수로
Figure 112017502539804-pat00256
를 만족한다.in Equation 41
Figure 112017502539804-pat00254
, and
Figure 112017502539804-pat00255
represents the array response vector according to the grid, and G is the number of grids
Figure 112017502539804-pat00256
satisfies

Figure 112017502539804-pat00257
는 sparse한 매트릭스로 지연이 d인 지점에서의 AoA/AoD에 해당되는 값에만 non-zero값을 가지고 있다.
Figure 112017502539804-pat00257
is a sparse matrix, and has a non-zero value only for the value corresponding to AoA/AoD at the point where the delay is d.

Figure 112017502539804-pat00258
는 Grid를 나눔에 따른 에러 매트릭스이며, Grid로 나눈 채널
Figure 112017502539804-pat00259
는 아래 수학식 42와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00258
is the error matrix according to dividing the grid, and the channel divided by the grid
Figure 112017502539804-pat00259
Can be defined as in Equation 42 below.

Figure 112017502539804-pat00260
Figure 112017502539804-pat00260

수학식 32에서 채널 매트릭스 Ht는 아래 수학식 43과 같이

Figure 112017502539804-pat00261
와 관련되어 나타낼 수 있다.In Equation 32, the channel matrix Ht is as shown in Equation 43 below.
Figure 112017502539804-pat00261
can be expressed in relation to

Figure 112017502539804-pat00262
Figure 112017502539804-pat00262

수학식 43에서 Et는 아래 수학식 44을 만족한다.In Equation 43, Et satisfies Equation 44 below.

Figure 112017502539804-pat00263
Figure 112017502539804-pat00263

Figure 112017502539804-pat00264
관계를 이용하면 수학식 34에서
Figure 112017502539804-pat00265
는 아래 수학식 45와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00264
Using the relationship, in Equation 34
Figure 112017502539804-pat00265
Can be expressed as in Equation 45 below.

Figure 112017502539804-pat00266
Figure 112017502539804-pat00266

수학식 45에서

Figure 112017502539804-pat00267
Figure 112017502539804-pat00268
는 아래 수학식 46과 같을 수 있다.in Equation 45
Figure 112017502539804-pat00267
and
Figure 112017502539804-pat00268
May be as shown in Equation 46 below.

Figure 112017502539804-pat00269
Figure 112017502539804-pat00269

수학식 45를 벡터화 하면 아래 수학식 47과 같이 나타낼 수 있다.If Equation 45 is vectorized, it can be expressed as Equation 47 below.

Figure 112017502539804-pat00270
Figure 112017502539804-pat00270

도 19에 도시된 바와 같이 수신 신호 Yt에서 채널

Figure 112017502539804-pat00271
를 추정하기 위해서는 일반적으로 CS 기법을 이용한다.As shown in FIG. 19, the channel in the received signal Yt
Figure 112017502539804-pat00271
In order to estimate , a CS technique is generally used.

CS 기법을 이용하여 채널을 추정하기 위해서는 수학식 47에서 아래 수학식 48을 통해 L-sparse 벡터

Figure 112017502539804-pat00272
를 구해야 한다.In order to estimate a channel using the CS technique, the L-sparse vector is used in Equation 47 through Equation 48 below.
Figure 112017502539804-pat00272
should save

Figure 112017502539804-pat00273
Figure 112017502539804-pat00273

수학식 48에서 벡터

Figure 112017502539804-pat00274
를 계산하기 위해서 아래 표 6의 OMP 알고리즘을 이용할 수 있다.The vector in Equation 48
Figure 112017502539804-pat00274
In order to calculate , the OMP algorithm in Table 6 below can be used.

이때, 수학식 46의 F 및/또는 W는 기지국이 단말에게 파일럿 신호의 설정 정보를 통해 전송할 수 있다.In this case, F and/or W in Equation 46 may be transmitted from the base station to the terminal through pilot signal configuration information.

[표 6][Table 6]

Figure 112017502539804-pat00275
Figure 112017502539804-pat00275

표 6에서

Figure 112017502539804-pat00276
,
Figure 112017502539804-pat00277
의 관계를 만족한다.in table 6
Figure 112017502539804-pat00276
,
Figure 112017502539804-pat00277
satisfies the relationship of

이후, 단말은 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 통해 추정한 여러 개의 채널 중 가중 좋은 채널을 선택하고, 선택된 채널의 채널 정보를 기지국으로 보고 한다.Thereafter, the terminal selects a channel with a better weight among several channels estimated through the pilot signal transmitted from the base station, and reports channel information of the selected channel to the base station.

이때, 기지국 Tx 빔과 아날로그 계수는 1:1로 매핑될 수 있다. 따라서, 기지국은 단말이 보고한 채널 정보로부터, 단말에게 어떤 아날로그 계수가 최적화된 아날로그 계수인지 여부를 암시적으로 인식할 수 있다.In this case, the base station Tx beam and the analog coefficient may be mapped 1:1. Accordingly, the base station can implicitly recognize which analog coefficient is an optimized analog coefficient for the UE, based on the channel information reported by the UE.

하지만, 이와 같은 방법은 수신된 신호의 차원과 희소 벡터의 차원이 너무 크기 때문에 계산이 복잡해진다는 문제점이 존재한다.However, this method has a problem that calculation becomes complicated because the dimension of the received signal and the dimension of the sparse vector are too large.

따라서, 본 발명은 이와 같은 계산의 복잡성을 줄이기 위해서 수신된 신호에서 파일럿 신호의 특성을 제거한 뒤 CS 기법의 OMP 알고리즘을 이용하여 채널을 추정하는 방법을 제안한다.Therefore, the present invention proposes a method of estimating a channel using the OMP algorithm of the CS technique after removing the characteristics of a pilot signal from a received signal in order to reduce the complexity of such calculation.

도 20 내지 도 22는 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.20 to 22 are diagrams illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.

도 20 내지 도 22를 참조하면, 단말은 수신된 수신 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 모두 알고 있는 기지국에서 전송된 전송 파일럿 신호의 특성을 제거하고, 전송 파일럿 신호의 특성이 제거된 수신 파일럿 신호를 이용하여 CS 기법의 OMP 알고리즘을 통해 채널을 추정할 수 있다.20 to 22, the terminal removes the characteristics of the transmitted pilot signal transmitted from the base station known to both the terminal and the base station from the received pilot signal, and uses the received pilot signal from which the characteristic of the transmitted pilot signal has been removed. Therefore, the channel can be estimated through the OMP algorithm of the CS technique.

도 20은 본 발명에서 제안하는 채널 추정을 위한 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.20 is a flowchart illustrating an example of a method for channel estimation proposed in the present invention.

단말은 도 13 내지 도 16에서 설명한 방법을 통해 수신된 수신 파일럿 신호들의 채널을 추정하기 위해서, 수신 파일럿 신호 각각에서 단말과 기지국이 모두 알고 있는 신호인 전송 파일럿 신호의 디지털 특성을 제거한다(S20010).In order to estimate the channel of the received pilot signals received through the method described in FIGS. 13 to 16, the terminal removes the digital characteristics of the transmitted pilot signal, which is a signal known to both the terminal and the base station, from each received pilot signal (S20010). .

즉, 단말이 수신한 수신 파일럿 신호는 기지국과 단말이 모두 알고 있는 디지털 특성인 전송 파일럿 신호 값과, 파일럿 신호가 전송되는 채널의 채널 정보, 및 수신된 신호의 아날로그 특성이 결합된 값으로 나타내어 진다.That is, the received pilot signal received by the terminal is represented by a combined value of the transmission pilot signal value, which is a digital characteristic known to both the base station and the terminal, channel information of a channel through which the pilot signal is transmitted, and analog characteristics of the received signal. .

따라서, 이와 같은 수신 파일럿 신호에서 채널 정보를 획득하기 위해서는, 수신된 파일럿 신호에서 디지털 특성을 나타내는 제 1 파일럿 신호(또는, 제 1 신호 특성) 및 아날로그 특성을 나타내는 제 2 파일럿 신호(또는, 제 2 신호 특성)를 제거해야 된다.Therefore, in order to obtain channel information from such a received pilot signal, a first pilot signal (or first signal characteristic) representing digital characteristics and a second pilot signal (or second signal characteristic) representing analog characteristics are obtained from the received pilot signal. signal characteristics).

이를 위해, 단말은 단계 S20010을 통해서 수신된 수신 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 모두 알고 있는 신호의 디지털 특성을 나타내는 제 1 파일럿 신호를 제거한다.To this end, the terminal removes the first pilot signal representing the digital characteristics of the signal known to both the terminal and the base station from the received pilot signal received through step S20010.

이후, 단말은 CS 기법의 OMP 알고리즘을 통해 제 1 파일럿 신호가 제거된 수신 파일럿 신호에서 제 2 파일럿 신호를 제거하여 각 채널의 복소 이득을 추정하여 수신 파일럿 신호의 채널을 추정할 수 있다(S20020).Thereafter, the terminal can estimate the channel of the received pilot signal by estimating the complex gain of each channel by removing the second pilot signal from the received pilot signal from which the first pilot signal has been removed through the OMP algorithm of the CS technique (S20020). .

이와 같은 방법을 이용함으로써, 수신된 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 알고 있는 신호의 특성을 먼저 제거함으로써 이후, CS 기법의 OMP 알고리즘을 통한 채널 정보를 획득하기 위한 계산의 복잡성을 크게 줄일 수 있다..By using this method, by first removing the signal characteristics known to the terminal and the base station from the received pilot signal, the complexity of calculation for obtaining channel information through the OMP algorithm of the CS technique can be greatly reduced.

도 21은 도 20에서 살펴본 방법을 수학식을 이용하여 표현한 일 예이다.21 is an example of expressing the method described in FIG. 20 using a mathematical formula.

도 21을 참조하면, 본 발명에서는 각 트레이닝 빔 pair에 대해 제 1 절차를 통해 수신된 수신 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 알고 있는 디지털 특성의 제 1 파일럿 신호가 제거된 채널(이하, 유효 채널, 제 1 채널 상태 정보, 또는 제 1 채널 상태 값)을 추정한 뒤, CS 기법의 OMP 알고리즘을 이용하여 각 delay tap에 따른 채널의 complex gain을 추정하여 채널 정보(또는 제 2 채널 상태 정보, 또는 제 2 채널 상태 값)를 획득하기 위한 제 2 절차를 수행하는 2단계의 채널 추정기를 제안한다.Referring to FIG. 21, in the present invention, in the received pilot signal received through the first procedure for each training beam pair, a channel from which the first pilot signal of digital characteristics known to the terminal and the base station is removed (hereinafter, an effective channel, After estimating 1 channel state information or the first channel state value), the complex gain of the channel according to each delay tap is estimated using the OMP algorithm of the CS technique to obtain the channel information (or the second channel state information, or A two-step channel estimator performing a second procedure for obtaining a channel state value) is proposed.

이때, 상기 유효 채널은 수신된 수신 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 알고 있는 디지털 특성의 제 1 파일럿 신호가 제거된 채널을 의미한다.In this case, the effective channel refers to a channel from which a first pilot signal having a digital characteristic known to the terminal and the base station is removed from the received pilot signal.

즉, 아날로그 특성을 나타내는 제 2 파일럿 신호와 채널 정보가 결합된 값 또는 Ht에 송/수신단 analog coefficient matrix을 곱한 값을 유효 채널의 값이라 할 수 있다.That is, a value obtained by combining the second pilot signal representing analog characteristics and channel information or a value obtained by multiplying Ht by an analog coefficient matrix of a transmitting/receiving terminal may be referred to as an effective channel value.

구체적으로, 단말은 도 14 내지 도 16에서 설명한 방법을 통해 수신한 수신 파일럿 신호에서 단말과 기지국이 알고 있는 전송 파일럿 신호인 St를 제거하여 유효 채널인 Z를 추정할 수 있다(S21010).Specifically, the terminal can estimate the effective channel Z by removing St, which is a transmitted pilot signal known to the terminal and the base station, from the received pilot signal received through the method described in FIGS. 14 to 16 (S21010).

즉, 도 21에서 Z를

Figure 112017502539804-pat00278
라 정의하면, 수학식 45에서 Yt는 아래 수학식 49와 같이 정의될 수 있다.That is, Z in FIG. 21
Figure 112017502539804-pat00278
When defined as , Yt in Equation 45 can be defined as Equation 49 below.

Figure 112017502539804-pat00279
Figure 112017502539804-pat00279

수학식 49에서 Yt, Z, 및

Figure 112017502539804-pat00280
의 i번째 row 벡터들을
Figure 112017502539804-pat00281
,
Figure 112017502539804-pat00282
Figure 112017502539804-pat00283
로 정의하면, yi는 아래 수학식 50과 같이 정의될 수 있다.In Equation 49, Y t , Z, and
Figure 112017502539804-pat00280
The i-th row vectors of
Figure 112017502539804-pat00281
,
Figure 112017502539804-pat00282
and
Figure 112017502539804-pat00283
When defined as , yi may be defined as in Equation 50 below.

Figure 112017502539804-pat00284
Figure 112017502539804-pat00284

수학식 50에서

Figure 112017502539804-pat00285
는 i번째 트레이닝 빔 pair에 따른 길이 D의 지연을 가지는 유효 채널이라고 정의한다.in Equation 50
Figure 112017502539804-pat00285
is defined as an effective channel having a delay of length D according to the i th training beam pair.

이 때, 송신 트레이닝 빔의 인덱스 iT 및 수신 트레이닝 빔의 인덱스 iR은 아래 수학식 51과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the index iT of the transmission training beam and the index iR of the reception training beam can be expressed as Equation 51 below.

Figure 112017502539804-pat00286
Figure 112017502539804-pat00286

Figure 112017502539804-pat00287
의 제 1 절차를 통해 획득한
Figure 112017502539804-pat00288
는 아래 수학식 52와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017502539804-pat00287
obtained through the first procedure of
Figure 112017502539804-pat00288
Can be expressed as in Equation 52 below.

Figure 112017502539804-pat00289
Figure 112017502539804-pat00289

각 트레이닝 빔 pair에서

Figure 112017502539804-pat00290
를 모은다면 전체 트레이닝 빔에 대한 effective channel인
Figure 112017502539804-pat00291
를 획득할 수 있다.on each training beam pair
Figure 112017502539804-pat00290
If , the effective channel for the entire training beam is
Figure 112017502539804-pat00291
can be obtained.

이때,

Figure 112017502539804-pat00292
는 아래 수학식 53과 같이 나타낼 수 있다.At this time,
Figure 112017502539804-pat00292
Can be expressed as in Equation 53 below.

Figure 112017502539804-pat00293
Figure 112017502539804-pat00293

이후, 획득된 유효 채널에서 CS 기법에 의한 OMP 알고리즘을 이용하여 수신 파일럿 신호의 아날로그 특성인 제 2 파일럿 신호를 제거함으로써 채널 정보를 추정할 수 있다(S21020).Thereafter, channel information may be estimated by removing the second pilot signal, which is an analog characteristic of the received pilot signal, using the OMP algorithm based on the CS technique from the obtained effective channel (S21020).

구체적으로, sparse 한 matrix

Figure 112017502539804-pat00294
Figure 112017502539804-pat00295
로부터 CS기법의 OMP 알고리즘을 통해 얻을 수 있다. 제 2 절차는 수학식 48과 같이 일반 적인 CS 기법의 OMP 알고리즘과 같이 공식화할 수 있다.Specifically, a sparse matrix
Figure 112017502539804-pat00294
Is
Figure 112017502539804-pat00295
can be obtained through the OMP algorithm of the CS technique. The second procedure can be formulated like the OMP algorithm of a general CS technique as shown in Equation 48.

아래 수학식 54는 제 2 절차를 공식화한 일 예를 나타낸다.Equation 54 below shows an example of formulating the second procedure.

Figure 112017502539804-pat00296
Figure 112017502539804-pat00296

수학식 54에서 Q는 아래 수학식 55와 같이 나타낼 수 있다.In Equation 54, Q can be expressed as Equation 55 below.

Figure 112017502539804-pat00297
Figure 112017502539804-pat00297

이와 같은 방법은 유효 채널이 아닌 실제 물리 채널을 추정하고, 추정된 물리 채널로부터 단말은 직접 기지국의 전송 안테나의 아날로그 계수를 계산할 수 있다.In this method, an actual physical channel, not an effective channel, is estimated, and the terminal can directly calculate an analog coefficient of a transmit antenna of the base station from the estimated physical channel.

이와 같은 방법을 통해서 단말은 유효 채널이 아닌 실제 물리 채널을 추정할 수 있으며, 추정된 물리 채널을 통해 직접 기지국의 전송 안테나의 아날로그 계수를 계산할 수 있다.Through this method, the terminal can estimate an actual physical channel, not an effective channel, and directly calculate an analog coefficient of a transmit antenna of the base station through the estimated physical channel.

이 경우, 기지국의 Tx 빔과 아날로그 계수는 더 이상 1:1로 매핑되지 않을 수 있다.In this case, the base station's Tx beam and analog coefficients may no longer be mapped 1:1.

예를 들면, 기지국은 실제로 64개의 빔을 통해 파일럿 신호를 전송하였으나, 단말은 기지국이 256개의 빔을 통해 파일럿 신호를 전송한 것과 같은 효과가 있다.For example, the base station actually transmits the pilot signal through 64 beams, but the terminal has the same effect as if the base station transmitted the pilot signal through 256 beams.

즉, 단말은 기지국이 파일럿 신호를 전송한 빔보다 더 많은 빔들 중에서 최적의 빔을 선택할 수 있는 효과가 있다.That is, the terminal has an effect of selecting an optimal beam from among more beams than beams through which the base station transmits a pilot signal.

이 때, 수학식 54와 수학식 48 및 표 6과는

Figure 112017502539804-pat00298
, 및
Figure 112017502539804-pat00299
라는 점에서 차이점이 존재한다.At this time, Equation 54, Equation 48 and Table 6 are
Figure 112017502539804-pat00298
, and
Figure 112017502539804-pat00299
There is a difference in that.

이와 같은 도 21에서 살펴본 2단계를 이용한 채널 추정 방법은 아래와 같이 도 19에서 살펴본 채널 추정 방법과 동일한 결과를 획득할 수 있다.The channel estimation method using the two steps described in FIG. 21 can obtain the same results as the channel estimation method described in FIG. 19 as follows.

이하, 도 21에서 제안하는 방법은 첨자 P를 이용하고, 도 19에서 설명한 방법은 첨자 C를 이용하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the method proposed in FIG. 21 will be described using a suffix P, and the method described in FIG. 19 will be described using a suffix C.

구체적으로, 단말은 아래 수학식 56을 통해 도 20 및 도 21의 첫 번째 iteration step 3에서 기존의 CS 기법의 OMP 알고리즘과 동일한 서브 셋을 획득하게 된다.Specifically, the terminal acquires the same subset as the OMP algorithm of the existing CS technique in the first iteration step 3 of FIGS. 20 and 21 through Equation 56 below.

이때, iteration step 3은 표 6의 0MP 알고리즘에서 iteration counter인 k의 값이 1인 경우, 표 6의 OMP알고리즘의 3번째 단계를 의미한다.At this time, iteration step 3 means the third step of the OMP algorithm of Table 6 when the value of k, which is an iteration counter, is 1 in the 0MP algorithm of Table 6.

Figure 112017502539804-pat00300
Figure 112017502539804-pat00300

수학식 56에서 등호 (a)는

Figure 112017502539804-pat00301
로부터 획득된다. 등호 (b)는
Figure 112017502539804-pat00302
Figure 112017502539804-pat00303
로부터 획득된다. 등호 (c)는
Figure 112017502539804-pat00304
로부터 획득된다.In Equation 56, the equal sign (a) is
Figure 112017502539804-pat00301
is obtained from Equal sign (b) is
Figure 112017502539804-pat00302
Wow
Figure 112017502539804-pat00303
is obtained from Equal sign (c) is
Figure 112017502539804-pat00304
is obtained from

수학식 56로 부터

Figure 112017502539804-pat00305
를 만족하기 때문에
Figure 112017502539804-pat00306
이다.from Equation 56
Figure 112017502539804-pat00305
because it satisfies
Figure 112017502539804-pat00306
to be.

이후, 도 20 및 도 21에서 설명한 방법이 도 19에서 설명한 방법과 동일한 support set을 획득한 경우, 도 20 및 도 21의 방법과 도 19의 방법은 아래 수학식 58과 같이 k 번째 iteration에서 같은 sparse solution을 획득할 수 있다.Then, when the method described in FIGS. 20 and 21 acquires the same support set as the method described in FIG. 19, the methods in FIGS. 20 and 21 and the method in FIG. 19 have the same sparseness in the k-th iteration as shown in Equation 58 below. solution can be obtained.

이때, k 번째 iteration은 표 6의 OMP 알고리즘에서 5번째 단계인 iteration counter가 k일 때,

Figure 112017502539804-pat00307
를 획득하는 단계를 의미한다.At this time, the k-th iteration is when the iteration counter, which is the 5th step in the OMP algorithm of Table 6, is k,
Figure 112017502539804-pat00307
means the step of obtaining

이때, 수학식 57 및 58에서

Figure 112017502539804-pat00308
이면
Figure 112017502539804-pat00309
를 만족할 수 있다.At this time, in Equations 57 and 58
Figure 112017502539804-pat00308
the other side
Figure 112017502539804-pat00309
can be satisfied.

Figure 112017502539804-pat00310
Figure 112017502539804-pat00310

Figure 112017502539804-pat00311
Figure 112017502539804-pat00311

수학식 57에서

Figure 112017502539804-pat00312
Figure 112017502539804-pat00313
의 부분 행렬이고
Figure 112017502539804-pat00314
Figure 112017502539804-pat00315
의 부분 벡터이기 때문에 수학식 56과 수학식 57로부터 수학식 58의 등호 (a)를 만족시킬 수 있다.in Equation 57
Figure 112017502539804-pat00312
Is
Figure 112017502539804-pat00313
is a submatrix of
Figure 112017502539804-pat00314
Is
Figure 112017502539804-pat00315
Since it is a partial vector of , it is possible to satisfy the equal sign (a) of Equation 58 from Equations 56 and 57.

또한, 도 20 및 도 21에서 설명한 방법이 도 19에서 설명한 방법과 동일한 support set을 획득한 경우, 도 20 및 도 21의 방법과 도 19의 방법은 아래 수학식 59를 통해 k 번째 iteration에 index를 step 3단계에서 얻을 수 있다.In addition, when the method described in FIGS. 20 and 21 obtains the same support set as the method described in FIG. 19, the method of FIGS. 20 and 21 and the method of FIG. 19 obtain an index in the k-th iteration through Equation 59 below. You can get it in step 3.

이는, 표 6의 OMP 알고리즘에서 iteration counter인 k 값이 k>1을 만족하는 경우, 3번째 단계를 의미한다.This means the third step when the value of k, which is an iteration counter in the OMP algorithm of Table 6, satisfies k>1.

Figure 112017502539804-pat00316
Figure 112017502539804-pat00316

이때, 수학식 59에서 등호 (a)는 수학식 56과 수학식 57로부터 획득될 수 있다.In this case, the equal sign (a) in Equation 59 can be obtained from Equations 56 and 57.

이와 같이, 도 20 및 도 21에서 설명한 방법의 Support set

Figure 112017502539804-pat00317
와 sparse solution
Figure 112017502539804-pat00318
은 도 19에서 설명한 CS 기법을 통한 OMP 알고리즘을 이용하는 방법과 동일한 결과를 획득할 수 있다.As such, the support set of the method described in FIGS. 20 and 21
Figure 112017502539804-pat00317
with sparse solution
Figure 112017502539804-pat00318
can obtain the same result as the method using the OMP algorithm through the CS technique described in FIG. 19.

이때, 도 19에서 설명한 방법과 도 20 및 도 21에서 설명한 방법간의 복잡도는 아래 수학식 60과 같이 비교될 수 있다.At this time, complexity between the method described in FIG. 19 and the method described in FIGS. 20 and 21 may be compared as shown in Equation 60 below.

Figure 112017502539804-pat00319
Figure 112017502539804-pat00319

이와 같이 본 발명에서 단말은 수신된 수신 파일럿 신호에서 먼저 신호의 디지털 특성을 제거함으로써, wideband mmWave 통신에서 시간 도메인에서 채널 추정을 위한 복잡도를 감소시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the terminal can reduce complexity for channel estimation in the time domain in wideband mmWave communication by first removing the digital characteristics of the received pilot signal.

즉, 본 발명은 제 1 절차에서 각 송수신단 트레이닝 빔 쌍에 해당하는 유효 채널을 추정하고, 제 2 절차를 통해 CS 기법의 OMP 알고리즘을 이용하여 각 지연 랩의 AoD 및 AoA를 추정하여 채널을 추정함으로써 채널 추정의 복잡도를 감소시킬 수 있다.That is, the present invention estimates the effective channel corresponding to each transmission/reception terminal training beam pair in the first procedure, and estimates the AoD and AoA of each delay lap using the OMP algorithm of the CS method through the second procedure to estimate the channel By doing so, the complexity of channel estimation can be reduced.

도 22는 도 20 및 도 21에서 설명한 방법에 따른 채널 추정의 성능을 비교한 비교 그래프의 일 예를 나타낸다.FIG. 22 shows an example of a comparison graph comparing performance of channel estimation according to the methods described in FIGS. 20 and 21 .

도 22에서의 시뮬레이션 환경은 아래 표 7과 같다.The simulation environment in FIG. 22 is shown in Table 7 below.

[표 7][Table 7]

Figure 112017502539804-pat00320
Figure 112017502539804-pat00320

도 22는 도 20 및 도 21에서 설명한 2단계를 통한 채널 추정 방법과 도 19에서 설명한 채널 추정 방법의 성능을 비교한 그래프이다. 성능 분석의 지표는 NMSE (normalized mean square error)로 아래 수학식 61과 같고

Figure 112017502539804-pat00321
는 추정한 채널 값을 의미한다.22 is a graph comparing performances of the two-step channel estimation method described in FIGS. 20 and 21 and the channel estimation method described in FIG. 19 . The index of performance analysis is NMSE (normalized mean square error), as shown in Equation 61 below,
Figure 112017502539804-pat00321
denotes an estimated channel value.

Figure 112017502539804-pat00322
Figure 112017502539804-pat00322

이때의 복잡도는 아래 수학식 62와 같다.The complexity at this time is shown in Equation 62 below.

Figure 112017502539804-pat00323
Figure 112017502539804-pat00323

도 22에 도시된 바와 같아 두 방법은 같은 성능을 보이지만 계산 복잡도는 수학식 62에서와 같이 도 20 및 도 21에서 설명한 방법이 약 104승 가까이 낮아진 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 22, the two methods show the same performance, but the computational complexity of the methods described in FIGS. 20 and 21 is lowered by about 10 4 as in Equation 62.

이와 같은 방법을 이용하여 채널을 추정하는 경우, 전 방향 빔을 통해 수신한 채널 추정과 동일한 효과를 얻을 수 있다.When a channel is estimated using this method, the same effect as channel estimation received through an omni-directional beam can be obtained.

즉, 복수의 방향성 빔을 통해 전송되는 복수의 파일럿 신호들을 전 방향 빔을 통해 수신된 파일럿 신호와 동일하게 정렬하여 정렬된 신호를 통해 채널을 추정하고, 추정된 채널들 중에서 하나의 채널을 선택하기 때문에 파일럿 신호를 전송한 채널보다 많은 채널 중에서 하나의 채널을 선택할 수 있는 효과가 있다.That is, a plurality of pilot signals transmitted through a plurality of directional beams are aligned identically to pilot signals received through omnidirectional beams, a channel is estimated through the aligned signals, and one channel is selected from among the estimated channels. Therefore, there is an effect that one channel can be selected from among more channels than channels through which pilot signals are transmitted.

예를 들면, 64개의 채널을 통해서 파일럿 신호를 전송한 경우, 수신단은 앞에서 설명한 파일럿 신호 수신 방법 및 채널 추정 방법을 이용하여 256개의 채널을 추정할 수 있으며, 추정된 256개의 채널 중 하나를 선택할 수 있는 효과가 있다.For example, when pilot signals are transmitted through 64 channels, the receiving end can estimate 256 channels using the pilot signal reception method and channel estimation method described above, and select one of the 256 estimated channels. There is an effect.

도 10 내지 도 22에서 설명한 방향성 빔을 통해 전송되는 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정을 하거나, 채널 추정을 한 뒤, 데이터를 전송하는 경우, 수신 빔 방향에 장애물이 있는 경우, 데이터 통신에 장애가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.When channel estimation is performed using the pilot signal transmitted through the directional beam described in FIGS. 10 to 22, or when data is transmitted after channel estimation, when there is an obstacle in the direction of the reception beam, data communication may fail. There is a problem with that.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 장애물로 인한 통신 장애가 발생하더라도 통신 링크를 유지하는 빔포머 설계를 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a beamformer design that maintains a communication link even when a communication failure occurs due to an obstacle in order to solve this problem.

도 23은 방향성 빔을 이용하는 MIMO 시스템에서 장애물로 인한 통신 장애가 발생하는 경우의 일 예를 나타낸 도이다.23 is a diagram illustrating an example of a case in which a communication failure occurs due to an obstacle in a MIMO system using a directional beam.

전 방향으로 데이터를 전송하는 Conventional MIMO 시스템과 달리 밀리미터 대역 통신에서 높은 path-loss 특성으로 인해 수신 신호의 SNR이 열화되는 것을 극복하고자 아날로그 빔포밍을 통해 방향성 빔을 사용하여 데이터를 전송한다.Unlike the Conventional MIMO system that transmits data in all directions, data is transmitted using directional beams through analog beamforming to overcome the degradation of SNR of the received signal due to high path-loss characteristics in millimeter band communication.

하지만, 방향성 빔을 통해 전송할 때 수신 빔 방향에 장애물(e.g. 버스, human-body)이 나타나는 경우, 도 23에 도시된 바와 같이 통신 링크가 급격히 나빠질 수 있는데 이를 blockage가 발생한다고 한다.However, when an obstacle (e.g. bus, human-body) appears in the direction of the receiving beam when transmitting through a directional beam, the communication link may deteriorate rapidly as shown in FIG. 23, which is referred to as blockage.

따라서, throughput뿐만 아니라 robustness도 고려하여 blockage가 발생하더라도 통신 링크를 유지하는 빔포머 설계가 필요하다.Therefore, it is necessary to design a beamformer that maintains a communication link even when blockage occurs by considering not only throughput but also robustness.

도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 MIMO(Multi-Input Multi-Output)의 DSTTD (Double space time space diversity) 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.24 is a diagram illustrating an example of a double space time space diversity (DSTTD) system of multi-input multi-output (MIMO) to which the present invention can be applied.

MIMO (Multi-Input Multi-Output) 시스템의 장점은 크게 공간 다중화(spatial multiplexing)와 다이버시티(diversity)로 나눌 수 있다.Advantages of a multi-input multi-output (MIMO) system can be largely divided into spatial multiplexing and diversity.

전송 다이버시티(Transmit diversity)를 최대로 얻을 수 있는 송신 방법은 STBC (space time block code)이다.A transmission method capable of maximally obtaining transmit diversity is a space time block code (STBC).

L-STBC(Layered STBC)는 MIMO 시스템에서 다중화(multiplexing) 이득과 다이버시티(diversity) 이득을 동시에 고려한 송신 방법이다. L-STBC 시스템에서 여러 안테나는 독립한 스트림을 전송하는 그룹으로 나누어져 있고 각 그룹은 해당 전송 데이터 스트림에 STBC를 거친다. 도 24에 도시된 DSTTD (Double space time space diversity)는 2개의 alamouti's STBC를 운용하는 시스템을 의미한다.Layered STBC (L-STBC) is a transmission method that simultaneously considers a multiplexing gain and a diversity gain in a MIMO system. In the L-STBC system, several antennas are divided into groups that transmit independent streams, and each group passes STBC to a corresponding transmission data stream. DSTTD (Double space time space diversity) shown in FIG. 24 means a system that operates two alamouti's STBCs.

도 24에 도시된 DSTTD 시스템을 통해서 전송되는 데이터 스트림

Figure 112017502539804-pat00324
는 Alamouti's STBC로 아래 수학식 63과 같이 나타낼 수 있다.Data stream transmitted through the DSTTD system shown in FIG. 24
Figure 112017502539804-pat00324
Is Alamouti's STBC and can be expressed as Equation 63 below.

Figure 112017502539804-pat00325
Figure 112017502539804-pat00325

이때, STBC 심볼

Figure 112017502539804-pat00326
는 아래 수학식 64와 같이 orthogonality를 만족한다.At this time, the STBC symbol
Figure 112017502539804-pat00326
satisfies orthogonality as shown in Equation 64 below.

Figure 112017502539804-pat00327
Figure 112017502539804-pat00327

하지만 4×2 DSTTD 심볼 matrix

Figure 112017502539804-pat00328
는 아래 수학식 65와 같이 orthogonality를 만족하지 않는다. (
Figure 112017502539804-pat00329
)However, the 4×2 DSTTD symbol matrix
Figure 112017502539804-pat00328
does not satisfy orthogonality as shown in Equation 65 below. (
Figure 112017502539804-pat00329
)

Figure 112017502539804-pat00330
Figure 112017502539804-pat00330

각 STBC 심볼 간에 interference가 있기 때문에 V-BLAST 같은 SIC(Successive interference cancellation) 수신 방법이 심볼을 발견하기 위해 필요하다. 채널은 수신단에서 완벽히 알고 있다고 가정한다. 도 24에 도시된 MIMO 채널은 아래 수학식 66과 같이 나타낼 수 있다.Since there is interference between each STBC symbol, a successive interference cancellation (SIC) reception method such as V-BLAST is required to discover the symbol. It is assumed that the channel is completely known at the receiving end. The MIMO channel shown in FIG. 24 can be expressed as Equation 66 below.

Figure 112017502539804-pat00331
Figure 112017502539804-pat00331

수학식 66에서 채널

Figure 112017502539804-pat00332
은 n번째 time에 2x4 complex channel matrix를 의미하고,
Figure 112017502539804-pat00333
는 j번째 송신 안테나와 i번째 수신 안테나의 채널을 의미한다.channel in Equation 66
Figure 112017502539804-pat00332
means a 2x4 complex channel matrix at the nth time,
Figure 112017502539804-pat00333
denotes channels of the j-th transmit antenna and the i-th receive antenna.

채널이 아래 수학식 67의 수신 신호 y(2n) 및 y(2n+a)을 단말이 수신하는 동안 변하지 않는 경우, 두 심볼 타임 동안 수신 신호는 아래 수학식 68과 같이 나타낼 수 있다.If the channel does not change while the terminal receives the received signals y(2n) and y(2n+a) of Equation 67 below, the received signal during the two symbol times can be expressed as Equation 68 below.

Figure 112017502539804-pat00334
Figure 112017502539804-pat00334

Figure 112017502539804-pat00335
Figure 112017502539804-pat00335

수학식 68의 2x2 matrix는 variance

Figure 112017502539804-pat00336
의 AWGN (Additive White Gaussian Noise)를 나타낸다. 수학식 68은 아래 수학식 69와 같이 effective channel linearlized form형태로 표현할 수 있다.The 2x2 matrix in Equation 68 is the variance
Figure 112017502539804-pat00336
AWGN (Additive White Gaussian Noise). Equation 68 can be expressed in an effective channel linearized form as shown in Equation 69 below.

Figure 112017502539804-pat00337
Figure 112017502539804-pat00337

위와 같이, 시그널 모델링이 되었을 때, 수신단에서는 아래 수학식 70과 같이 ZF-SIC, MMSE-SIC와 같은 수신 프로세스로 신호 디코딩이 가능하다.As described above, when the signal is modeled, the receiving end can decode the signal through a receiving process such as ZF-SIC and MMSE-SIC as shown in Equation 70 below.

Figure 112017502539804-pat00338
Figure 112017502539804-pat00338

도 25는 본 발명이 적용될 수 있는 안테나 셔플링(shuffling) 기법이 적용된 DSTTD 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.25 is a diagram illustrating an example of a DSTTD system to which an antenna shuffling technique to which the present invention can be applied is applied.

DSTTD 시스템의 성능은 송수신 안테나 간의 spatial correlation에 민감할 수 있다. 따라서, spatial correlation에 대응하여 성능 향상을 위해서 도 25에 도시된 바와 DSTTD 시스템에 안테나 shuffling기법이 적용될 수 있다.The performance of a DSTTD system may be sensitive to spatial correlation between transmit and receive antennas. Therefore, the antenna shuffling technique can be applied to the DSTTD system as shown in FIG. 25 to improve performance in response to spatial correlation.

도 25에 도시된 바와 같이 기존 4x2 DSTTD 시스템에 성능 향상을 위한 추가적인 안테나 shuffling 프로세스가 포함될 수 있다.As shown in FIG. 25, an additional antenna shuffling process for performance improvement may be included in the existing 4x2 DSTTD system.

전송된 스트림은 각각 STBC Encoder 이후 도 25의 ASG-Preprocessing 블록의 안테나 shuffling 과정을 거친다.Each transmitted stream goes through the antenna shuffling process of the ASG-Preprocessing block of FIG. 25 after the STBC Encoder.

수신단은 성능 향상을 위해, spatial correlation에 민감한 특성에 기초하여 shuffling matrix를 결정하고 그 index를 송신단으로 피드백한다.To improve performance, the receiving end determines a shuffling matrix based on characteristics sensitive to spatial correlation and feeds back the index to the transmitting end.

여기서, shuffling을 위한 matrix set은 아래 수학식 71과 같다. 위와 같은 scheme은 수신단의 추가적인 피드백 프로세스가 추가 되기 때문에 closed-loop 시스템으로 볼 수 있다.Here, the matrix set for shuffling is as shown in Equation 71 below. The above scheme can be viewed as a closed-loop system because an additional feedback process at the receiving end is added.

Figure 112017502539804-pat00339
Figure 112017502539804-pat00339

수학식 71에서 effective channel

Figure 112017502539804-pat00340
Figure 112017502539804-pat00341
로부터 획득될 수 있다.In Equation 71, the effective channel
Figure 112017502539804-pat00340
silver
Figure 112017502539804-pat00341
can be obtained from

도 26 및 도 27은 본 발명에서 제안하는 빔 셔플링(beam shuffling) 기법이 적용된 DSTTD 시스템의 일 예를 나타낸 도이다.26 and 27 are diagrams illustrating an example of a DSTTD system to which a beam shuffling technique proposed in the present invention is applied.

도 26 및 도 27을 참조하면, mmWave 주파수를 사용하는 hybird MIMO 통신 환경에서 DSTTD 시스템을 기반으로 blockage에 강인한 open-loop 송신 시스템을 설계할 수 있다.Referring to FIGS. 26 and 27 , an open-loop transmission system robust against blockage can be designed based on a DSTTD system in a hybrid MIMO communication environment using mmWave frequencies.

구체적으로, 도 24에서 설명한 DSTTD 시스템의 구조에 기초하여 hybrid MIMO 구조로 확장하면서 송수신기 구조는 아래와 같이 변경될 수 있다.Specifically, while extending to a hybrid MIMO structure based on the structure of the DSTTD system described in FIG. 24, the transceiver structure may be changed as follows.

기존 MIMO 구조에서는 STBC에서 나온 신호가 바로 각각의 안테나 도메인으로 전송될 수 있지만, hybrid MIMO 구조로 확장되면서 안테나 도메인이 아닌 아날로그 빔 도메인으로 신호가 전송될 수 있다.In the existing MIMO structure, the signal from the STBC can be directly transmitted to each antenna domain, but as the hybrid MIMO structure is extended, the signal can be transmitted to the analog beam domain instead of the antenna domain.

도 26에 도시된 바와 같이 송신단은 2개의 panel 구조로 구성되고, 수신단은 1개의 panel 구조로 구성되는 시스템을 가정한다.As shown in FIG. 26, assume a system in which the transmitting end is composed of two panel structures and the receiving end is composed of one panel structure.

이 때, 송신단 및 수신단의 panel 수는 확장될 수 있다. 각 panel은 angle 영역에서 서로 다른 coverage를 다룬다.At this time, the number of panels of the transmitting end and the receiving end may be extended. Each panel covers a different coverage in the angle region.

도 26에서 송신단 panel #1은 0 ~90 영역을 커버하고, panel #2는 90 ~180 영역을 커버할 수 있으며, 수신단 panel은 0 ~180 영역을 커버할 수 있다.In FIG. 26, the transmitting end panel #1 covers the 0 to 90 area, the panel #2 can cover the 90 to 180 area, and the receiving end panel can cover the 0 to 180 area.

이 때, 송신단은 패널 마다 2개의 RF chain이 연결되어 있으며 같은 방향으로 아날로그 빔포밍을 한다. Panel #1에서 아날로그 빔은 위쪽 수신빔으로 향하는 채널 방향을 가르키며 Panel#2에서의 아날로그 빔은 아래 쪽 수신빔으로 향하는 채널 방향을 가르킨다.At this time, the transmitter has two RF chains connected to each panel and performs analog beamforming in the same direction. The analog beam in Panel #1 points in the channel direction toward the upper receive beam, and the analog beam in Panel # 2 points in the channel direction toward the lower receive beam.

이때, 도 25에 도시된 Hybrid BF 구조에서 STBC에서 나온 두 신호를 하나의 수신 빔 방향으로 전송 할 때, 수신 빔 방향에 blockage가 발생하게 된다면 blockage 방향의 수신빔으로 온전한 신호 수신이 어렵게 된다. 따라서, 이러한 방법은 STBC# 통한 Diversity 효과를 얻지 못한다.At this time, in the Hybrid BF structure shown in FIG. 25, when two signals from the STBC are transmitted in one reception beam direction, if blockage occurs in the reception beam direction, it is difficult to receive a complete signal in the reception beam in the blockage direction. Therefore, this method does not obtain the diversity effect through STBC#.

따라서, blockage에 effect에 강인하기 위해서 도 25에 도시된 바와 같이 preprocessing 블록을 통한 beam shuffling 방법이 필요하다.Therefore, in order to be robust against the blockage effect, a beam shuffling method through a preprocessing block is required as shown in FIG. 25 .

도 25에 도시된 바와 같이 STBC encoder를 거친 스트림을 beam shuffling을 통해 서로 다른 수신빔 방향으로 전송 함으로서, 하나의 코딩이 걸린 신호가 양쪽 수신 빔에 들어가게 할 수 있다.As shown in FIG. 25, by transmitting the streams that have passed through the STBC encoder in different reception beam directions through beam shuffling, one coded signal can enter both reception beams.

따라서, 한쪽 수신 빔 방향에 blockage가 발생하더라도 다른 수신 빔을 통해서 신호를 수신할 수 있으므로, diversity 효과를 얻을 수 있다.Therefore, even if blockage occurs in one reception beam direction, a signal can be received through another reception beam, and thus a diversity effect can be obtained.

이때, 같은 아날로그 수신 빔 방향으로 향하는 송신 빔 사이에 shuffling은 blockage에 효과가 없으므로

Figure 112017502539804-pat00342
를 구성하는 matrix는 아래 수학식 72와 같이 나타낼 수 있다.At this time, shuffling between transmit beams heading in the same analog receive beam direction has no effect on blockage.
Figure 112017502539804-pat00342
The matrix constituting may be expressed as in Equation 72 below.

Figure 112017502539804-pat00343
Figure 112017502539804-pat00343

수학식 72에서 preprocessor는

Figure 112017502539804-pat00344
set 안에서 임의의 수신단과 약속된 matrix를 사용하여 open-loop시스템에 약속된 matrix를 적용할 수 있다.In Equation 72, the preprocessor is
Figure 112017502539804-pat00344
In the set, the promised matrix can be applied to the open-loop system by using the promised matrix with any receiving end.

본 발명의 도 26에서 제안하는 beam shuffling의 목적은 STBC를 거친 신호가 서로 다른 수신빔으로 받을 수 있도록 하는 것으로, 도 25에서 설명한 spatial correlation에 대응하여 성능 향상을 위한 closed-loop 기반 안테나 shuffling기법과는 아래와 같은 차이점이 존재할 수 있다.The purpose of the beam shuffling proposed in FIG. 26 of the present invention is to allow signals that have passed through STBC to be received as different reception beams, and to respond to the spatial correlation described in FIG. may have the following differences.

본 발명은 기존 MIMO 채널에서 DSTTD 시스템의 성능 개선을 위한 channel correlation을 고려한 Antenna shuffling 방법을 하이브리드 MIMO구조로 확장하면서 아날로그 빔을 선택하는 beam shuffling 방법이다.The present invention is a beam shuffling method for selecting an analog beam while extending an antenna shuffling method considering channel correlation for performance improvement of a DSTTD system in an existing MIMO channel to a hybrid MIMO structure.

이 때, 아래와 같은 아날로그 빔 운용이 필요하다.At this time, the following analog beam operation is required.

도 26에서 송신단의 하나의 panel에서는 적어도 빔 2개를 사용하여야 한다. 이 때, 2개의 송신 빔을 같은 방향으로 형성하여 2개의 stream이 1개의 수신 빔으로 수신되어야 한다.In FIG. 26, at least two beams must be used in one panel of the transmitter. At this time, two streams should be received as one reception beam by forming two transmission beams in the same direction.

만약, 하나의 panel에서 1개의 아날로그 빔을 사용하는 경우, panel마다 커버할 수 있는 범위가 다르기 때문에 같은 방향의 2개의 빔을 형성할 수 없고, 이는 하나의 각 stream이 수신빔으로 신호 전송이 보장될 수 없다.If one analog beam is used in one panel, two beams in the same direction cannot be formed because the range that can be covered is different for each panel, which guarantees that each stream transmits a signal as a reception beam. can't be

또한, 도 26에 도시된 바와 같이 수신 빔은 제안하는 beam shuffling기법으로부터 blockage의 영향을 방지하기 위해서 서로 다른 빔 방향을 가르켜야 한다.In addition, as shown in FIG. 26, the reception beams must point to different beam directions in order to prevent blockage from the proposed beam shuffling technique.

만약, 한 쪽 방향으로 수신빔을 형성한다면 모든 수신빔이 blockage 영향으로 인해 신호 수신이 어렵게 될 수 있다.If Rx beams are formed in one direction, it may be difficult to receive signals due to the effect of blockage on all Rx beams.

이와 같은 방법을 통해서 단말은 특정 패널의 빔에 장애물이 발생하더라도 다른 패널의 빔을 통해서 손실이 발생하지 않은 데이터를 수신할 수 있다.Through this method, even if an obstacle occurs in a beam of a specific panel, the terminal can receive data without loss through a beam of another panel.

즉, 본 발명은 mmWave 통신 hybrid MIMO 구조에 적합한 blockage에 강인한 open-loop 송신 방법을 설계할 수 있다.That is, the present invention can design an open-loop transmission method robust against blockage suitable for the mmWave communication hybrid MIMO structure.

이를 통해 본 발명에서 제안하는 송신 방법은 blockage환경에 더 robust한 성능을 보인다.Through this, the transmission method proposed in the present invention shows more robust performance in a blockage environment.

도 27은 도 26에서 설명한 송신 방법의 성능을 비교한 비교 그래프의 일 예를 나타낸다.FIG. 27 shows an example of a comparison graph comparing performances of the transmission methods described in FIG. 26 .

도 27에서의 시뮬레이션 환경은 아래 표 8과 같다.The simulation environment in FIG. 27 is shown in Table 8 below.

[표 8][Table 8]

Figure 112017502539804-pat00345
Figure 112017502539804-pat00345

Figure 112017502539804-pat00346
Figure 112017502539804-pat00346

시스템 performance는 BER (Bit Error Rate)을 통해 확인할 수 있다.System performance can be checked through BER (Bit Error Rate).

도 27은 표 6의 시뮬레이션 환경에서 기존 Open-loop 전송 기법과 제안하는 빔 셔플링 기반 DSTTD 전송기법의 BER 성능을 나타낸다.27 shows the BER performance of the existing open-loop transmission technique and the proposed beam shuffling-based DSTTD transmission technique in the simulation environment of Table 6.

제안하는 빔 셔플링 기반 DSTTD 기법이 비교 시스템들 보다 ber성능이 가장 우수함을 확인함으로서 blockage에 강인함을 확인한다. 빔 셔플링이 없는 conventional DSTTD는 blockage Loss로 인한 성능 열하를 확인 할 수 있다.By confirming that the proposed beam shuffling-based DSTTD technique has the best ber performance than comparison systems, it is confirmed that it is robust against blockage. Conventional DSTTD without beam shuffling can confirm performance degradation due to blockage loss.

도 28은 본 발명에서 제안하는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.28 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a channel using a pilot signal proposed in the present invention.

도 28을 참조하면, 단말은 복수의 방향성 빔을 통해서 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하고, 수신된 복수의 파일럿 신호를 전 방향 빔을 통해 수신된 것과 같이 보정 및 정렬하여 채널을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 28, a terminal receives a plurality of pilot signals for channel estimation through a plurality of directional beams, corrects and aligns the received plurality of pilot signals as if they were received through omnidirectional beams, and estimates a channel. can

구체적으로, 단말은 기지국으로부터 복수의 빔을 통해 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신한다(S28010).Specifically, the terminal receives a plurality of pilot signals for channel estimation through a plurality of beams from the base station (S28010).

이때, 복수의 파일럿 신호는 도 12와 같은 심볼 프레임 및 심볼 구조를 가질 수 있다.In this case, the plurality of pilot signals may have a symbol frame and symbol structure as shown in FIG. 12 .

이후, 단말은 복수의 파일럿 신호 중 임계 값 이상의 SNR 값을 가지는 적어도 하나의 파일럿 신호를 획득하고, 획득된 적어도 하나의 파일럿 신호의 시간 동기를 획득한다(S28020).Thereafter, the terminal acquires at least one pilot signal having an SNR value equal to or greater than the threshold among a plurality of pilot signals, and acquires time synchronization of the obtained at least one pilot signal (S28020).

이때, 시간 동기는 도 13 및 도 14에서 설명한 방법을 통해서 획득할 수 있다.At this time, time synchronization can be obtained through the method described in FIGS. 13 and 14 .

이후, 단말은 시간 동기를 획득하여 수신 시간을 정확하게 알고 있는 적어도 하나의 파일럿 신호를 전 방향 빔을 통해 수신한 것과 같이 시간 상으로 정렬한다(S28030).Thereafter, the terminal acquires time synchronization and arranges in time as if at least one pilot signal having an accurately known reception time was received through an omnidirectional beam (S28030).

이때, 적어도 하나의 파일럿 신호의 시간 상으로의 정렬은 도 15 및 도 16에서 설명한 공간 정렬 절차를 통해서 수행될 수 있다.In this case, alignment of at least one pilot signal in time may be performed through the spatial alignment procedure described in FIGS. 15 and 16 .

이후, 단말은 적어도 하나의 파일럿 신호들의 경로 지연을 보상하기 위해서 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 CFO로 인한 전파 지연인 주파수 오프셋을 계산하여 보상한다(S28040).Thereafter, the terminal calculates and compensates for a frequency offset, which is a propagation delay due to the CFO of each of the at least one pilot signal, in order to compensate for the path delay of the at least one pilot signal (S28040).

이때, 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 주파수 오프셋의 보상은 도 15 및 도 16에서 설명한 시간상 정렬 절차를 통해서 수행될 수 있다.In this case, the frequency offset compensation of each of the at least one pilot signal may be performed through the temporal alignment procedure described in FIGS. 15 and 16 .

이후, 단말은 주파수 오프셋 값이 보상된 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행할 수 있으며, 추정된 채널 중에서 하나의 채널을 선택하여 기지국으로 채널 정보를 보고할 수 있다(S28050).Thereafter, the terminal may perform channel estimation based on at least one pilot signal for which the frequency offset value is compensated, and may select one channel from among the estimated channels and report channel information to the base station (S28050).

이때, 채널 추정은 도 19에서 설명한 1-step 채널 추정 기법 또는 도 20 및 도 21에서 설명한 2-step 채널 추정 기법을 통해서 수행될 수 있다.At this time, channel estimation may be performed through the 1-step channel estimation technique described in FIG. 19 or the 2-step channel estimation technique described in FIGS. 20 and 21 .

도 29는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 장치의 내부 블록도의 일 예를 나타낸 도이다.29 is a diagram illustrating an example of an internal block diagram of a wireless device to which the present invention can be applied.

여기서, 상기 무선 장치는 기지국 및 단말일 수 있으며, 기지국은 매크로 기지국 및 스몰 기지국을 모두 포함한다.Here, the wireless device may be a base station and a terminal, and the base station includes both a macro base station and a small base station.

상기 도 29에 도시된 바와 같이, 기지국(2910) 및 UE(2920)는 통신부(송수신부, RF 유닛, 2913, 2923), 프로세서(2911, 2921) 및 메모리(2912, 2922)를 포함한다.As shown in FIG. 29, a base station 2910 and a UE 2920 include communication units (transmitting and receiving units, RF units, 2913 and 2923), processors 2911 and 2921, and memories 2912 and 2922.

이외에도 상기 기지국 및 UE는 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다.In addition, the base station and the UE may further include an input unit and an output unit.

상기 통신부(2913, 2923), 프로세서(2911, 2921), 입력부, 출력부 및 메모리(2912, 2922)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.The communication units 2913 and 2923, processors 2911 and 2921, input units, output units, and memories 2912 and 2922 are functionally connected to perform the method proposed in this specification.

통신부(송수신부 또는 RF유닛, 2913,2923)는 PHY 프로토콜(Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼(Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링(Filtering), 증폭(Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호(Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.When the communication unit (transmitter/receiver unit or RF unit, 2913, 2923) receives information generated from the PHY protocol (Physical Layer Protocol), it transfers the received information to the RF spectrum (Radio-Frequency Spectrum), and performs filtering and amplification. ) and the like are transmitted to the antenna. In addition, the communication unit functions to move a radio frequency signal (RF signal) received from an antenna to a band that can be processed by the PHY protocol and performs filtering.

그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치(Switch) 기능도 포함할 수 있다.And, the communication unit may also include a switch function for switching such transmission and reception functions.

프로세서(2911,2921)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.The processors 2911 and 2921 implement functions, processes and/or methods proposed in this specification. Layers of the air interface protocol may be implemented by a processor.

상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.The processor may be expressed as a control unit, a controller, a control unit, a computer, or the like.

메모리(2912,2922)는 프로세서와 연결되어, 상향링크 자원 할당 방법을 수행하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.The memories 2912 and 2922 are connected to the processor and store protocols or parameters for performing an uplink resource allocation method.

프로세서(2911,2921)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다.The processors 2911 and 2921 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and/or data processing devices. Memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and/or other storage devices. The communication unit may include a baseband circuit for processing a radio signal. When the embodiment is implemented as software, the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) that performs the above-described functions.

모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.A module can be stored in memory and executed by a processor. The memory may be internal or external to the processor, and may be coupled with the processor in a variety of well-known means.

출력부(디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키 입력부에서 발생되는 키 입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.An output unit (display unit or display unit) is controlled by a processor and outputs information output from the processor together with a key input signal generated by the key input unit and various information signals from the processor.

나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.Furthermore, although each drawing has been divided and described for convenience of explanation, it is also possible to design to implement a new embodiment by merging the embodiments described in each drawing. And, according to the needs of those skilled in the art, designing a computer-readable recording medium in which programs for executing the previously described embodiments are recorded is also within the scope of the present invention.

본 명세서에 따른 방향 기반 기기 검색 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In the direction-based device search method according to the present specification, the configuration and method of the above-described embodiments are not limitedly applicable, but all or part of each embodiment is selectively applied so that various modifications can be made. It may be configured in combination with.

한편, 본 명세서의 방향 기반 기기 검색 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the direction-based device search method of the present specification can be implemented as a processor-readable code on a processor-readable recording medium included in a network device. The processor-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by the processor is stored. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission through the Internet. . In addition, the processor-readable recording medium is distributed in computer systems connected through a network, so that processor-readable codes can be stored and executed in a distributed manner.

또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present specification have been illustrated and described above, the present specification is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

그리고, 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수가 있다.And, in this specification, both the product invention and the method invention are described, and the description of both inventions can be supplementarily applied as needed.

2910: 기지국 2920: 단말
2911: 프로세서 2922: 메모리
2911: RF 유닛
2910: base station 2920: terminal
2911: processor 2922: memory
2911: RF unit

Claims (18)

무선 통신 시스템에서 단말이 채널 추정을 수행하는 방법에 있어서,
기지국으로부터, 기지국 송신 빔(beam)과 단말 수신 빔 간의 복수의 빔 페어(pair)에 기초하여 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하는 단계,
상기 복수의 빔 페어 각각은 (i) 상기 복수의 파일럿 신호 중 하나와 관련되며, (ii) 서로 다른 방향성을 가지고;
파일럿 신호의 수신을 위한 수신 윈도우(window)에 기초하여, 상기 복수의 파일럿 신호 중 적어도 하나의 파일럿 신호의 수신 시점을 획득하는 단계,
상기 수신 윈도우는 (i) 상기 수신 윈도우의 시간 길이가 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 심볼 길이의 2배이고, (ii) 인접한 수신 윈도우들 간의 시간 길이가 서로 절반(half)씩 교차하도록 설정되고;
상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 대한 (i) 공간 정렬(spatial alignment) 및 (ii) 시간 정렬(temporal alignment)을 수행하는 단계,
상기 공간 정렬에 기초하여, (i) 상기 복수의 빔 페어에 기초한 빔 스위핑(sweeping)에 따른 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 간의 경로 차이에 대한 경로 지연을 계산하고, (ii) 상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 대해서 상기 계산된 경로 지연의 값을 보상하여, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호가 시간 상으로 정렬되고,
상기 시간 정렬에 기초하여, (i) 파일럿 신호가 상기 기지국으로부터 상기 단말로 전송되는 복수의 경로에 따른 상기 시간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 전파 지연을 계산하고, (ii) 상기 공간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호에 대해서 상기 계산된 전파 지연의 값을 보상하여, 상기 시간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호가 시간 상으로 더 정렬되고; 및
상기 (i) 공간 정렬 및 (ii) 시간 정렬에 기초하여 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In a method for performing channel estimation by a terminal in a wireless communication system,
Receiving, from a base station, a plurality of pilot signals for channel estimation based on a plurality of beam pairs between a base station transmission beam and a terminal reception beam;
Each of the plurality of beam pairs (i) is associated with one of the plurality of pilot signals, and (ii) has different directivity;
Acquiring a reception time point of at least one pilot signal among the plurality of pilot signals based on a reception window for receiving the pilot signal;
The receiving window is set so that (i) the time length of the receiving window is twice the length of an orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) symbol, and (ii) the time length between adjacent receiving windows cross each other by half;
performing (i) spatial alignment and (ii) temporal alignment on the at least one pilot signal;
Based on the spatial alignment, (i) calculating a path delay for a path difference between the at least one pilot signal according to beam sweeping based on the plurality of beam pairs, and (ii) calculating the path delay for the at least one pilot signal. By compensating the calculated path delay value for , the at least one pilot signal is aligned in time,
Based on the time alignment, (i) calculating a propagation delay of each of the at least one pilot signal aligned in time along a plurality of paths through which pilot signals are transmitted from the base station to the terminal; compensating the calculated propagation delay for the at least one pilot signal aligned in phase, so that the at least one pilot signal aligned in time is further aligned in time; and
and performing channel estimation based on at least one pilot signal aligned based on the (i) spatial alignment and (ii) temporal alignment.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연에 기초하여 상기 적어도 하나의 파일럿 신호들을 상기 기지국에서의 전송 순서에 따라 시간상으로 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
calculating a delay between the at least one pilot signal; and
and aligning the at least one pilot signal in time according to a transmission order in the base station based on the calculated delay between the at least one pilot signal.
제 2 항에 있어서,
상기 계산된 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 간의 OFDM 심볼의 개수 및 전송 지연을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 2,
The calculated delay between the at least one pilot signal includes the number of OFDM symbols between the at least one pilot signal and a transmission delay.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 파일럿 신호와 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 복수의 파일럿 신호 중 상기 임계값보다 큰 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
comparing the plurality of pilot signals with a threshold value; and
and determining the at least one pilot signal greater than the threshold among the plurality of pilot signals.
제 1 항에 있어서, 채널 추정을 수행하는 단계는,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 채널 상태 값을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 채널 상태 값에 기초하여 가장 높은 채널 상태 값을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein performing channel estimation comprises:
calculating a channel state value of each of the at least one pilot signal; and
and selecting the highest channel state value based on the calculated channel state value.
제 5 항에 있어서, 상기 채널 상태 값을 계산하는 단계는,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 제 1 신호 특성 값에 기초하여 제 1 채널 상태 값을 획득하는 단계; 및
상기 제 1 채널 상태 값으로부터 특정 알고리즘을 이용하여 제 2 채널 상태 값을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 5, wherein calculating the channel state value comprises:
obtaining a first channel state value based on a first signal characteristic value in each of the at least one pilot signal; and
And obtaining a second channel state value from the first channel state value using a specific algorithm.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 신호 특성 값은 상기 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호의 디지털 특성을 나타내는 값이고,
상기 제 1 채널 상태 값은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 상기 제 1 신호 특성 값을 제거하여 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 6,
The first signal characteristic value is a value representing a digital characteristic of a pilot signal transmitted from the base station,
The first channel state value is obtained by removing the first signal characteristic value from each of the at least one pilot signal.
제 6 항에 있어서,
상기 특정 알고리즘은 직교 매칭 추종(orthogonal matching pursuit: OMP) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 6,
Wherein the specific algorithm is an orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 파일럿 신호의 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The method further comprising receiving configuration information of the at least one pilot signal from the base station.
무선 통신 시스템에서 채널 추정을 수행하는 단말에 있어서,
외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 무선 유닛(Radio Frequency Unit);
상기 무선 유닛과 기능적으로 결합되어 있는 프로세서; 및
상기 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며,
상기 동작들은,
기지국으로부터, 기지국 송신 빔(beam)과 단말 수신 빔 간의 복수의 빔 페어(pair)에 기초하여 상기 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 신호를 수신하는 단계,
상기 복수의 빔 페어 각각은 (i) 상기 복수의 파일럿 신호 중 하나와 관련되며, (ii) 서로 다른 방향성을 가지고;
파일럿 신호의 수신을 위한 수신 윈도우(window)에 기초하여, 상기 복수의 파일럿 신호 중 적어도 하나의 파일럿 신호의 수신 시점을 획득하는 단계,
상기 수신 윈도우는 (i) 상기 수신 윈도우의 시간 길이가 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 심볼 길이의 2배이고, (ii) 인접한 수신 윈도우들 간의 시간 길이가 서로 절반(half)씩 교차하도록 설정되고;
상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 대한 (i) 공간 정렬(spatial alignment) 및 (ii) 시간 정렬(temporal alignment)을 수행하는 단계,
상기 공간 정렬에 기초하여, (i) 상기 복수의 빔 페어에 기초한 빔 스위핑(sweeping)에 따른 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 간의 경로 차이에 대한 경로 지연을 계산하고, (ii) 상기 적어도 하나의 파일럿 신호에 대해서 상기 계산된 경로 지연의 값을 보상하여, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호가 시간 상으로 정렬되고,
상기 시간 정렬에 기초하여, (i) 파일럿 신호가 상기 기지국으로부터 상기 단말로 전송되는 복수의 경로에 따른 상기 시간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 전파 지연을 계산하고, (ii) 상기 공간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호에 대해서 상기 계산된 전파 지연의 값을 보상하여, 상기 시간 상으로 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호가 시간 상으로 더 정렬되고; 및
상기 (i) 공간 정렬 및 (ii) 시간 정렬에 기초하여 정렬된 적어도 하나의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
In a terminal performing channel estimation in a wireless communication system,
A radio unit (Radio Frequency Unit) for transmitting and receiving radio signals to and from the outside;
a processor functionally coupled to the radio unit; and
at least one computer memory operably connectable to the processor and storing instructions that, when executed by the processor, perform operations;
These actions are
Receiving, from a base station, a plurality of pilot signals for channel estimation based on a plurality of beam pairs between a base station transmission beam and a terminal reception beam;
Each of the plurality of beam pairs (i) is associated with one of the plurality of pilot signals, and (ii) has different directivity;
Acquiring a reception time point of at least one pilot signal among the plurality of pilot signals based on a reception window for receiving the pilot signal;
The receiving window is set so that (i) the time length of the receiving window is twice the length of an orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) symbol, and (ii) the time length between adjacent receiving windows cross each other by half;
performing (i) spatial alignment and (ii) temporal alignment on the at least one pilot signal;
Based on the spatial alignment, (i) calculating a path delay for a path difference between the at least one pilot signal according to beam sweeping based on the plurality of beam pairs, and (ii) calculating the path delay for the at least one pilot signal. By compensating the calculated path delay value for , the at least one pilot signal is aligned in time,
Based on the time alignment, (i) calculating a propagation delay of each of the at least one pilot signal aligned in time along a plurality of paths through which pilot signals are transmitted from the base station to the terminal; compensating the calculated propagation delay for the at least one pilot signal aligned in phase, so that the at least one pilot signal aligned in time is further aligned in time; and
and performing channel estimation based on at least one pilot signal aligned based on the (i) spatial alignment and (ii) temporal alignment.
제 10 항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연에 기초하여 상기 적어도 하나의 파일럿 신호들을 상기 기지국에서의 전송 순서에 따라 시간상으로 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
11. The method of claim 10, wherein the operations,
calculating a delay between the at least one pilot signal; and
and aligning the at least one pilot signal in time according to a transmission order in the base station based on the calculated delay between the at least one pilot signal.
제 11 항에 있어서,
상기 계산된 적어도 하나의 파일럿 신호간의 지연은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 간의 OFDM 심볼의 개수 및 전송 지연을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
According to claim 11,
The calculated delay between the at least one pilot signal includes the number of OFDM symbols between the at least one pilot signal and a transmission delay.
제 10 항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 복수의 파일럿 신호와 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 복수의 파일럿 신호 중 상기 임계값보다 큰 상기 적어도 하나의 파일럿 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
11. The method of claim 10, wherein the operations,
comparing the plurality of pilot signals with a threshold value; and
and determining the at least one pilot signal greater than the threshold among the plurality of pilot signals.
제 10 항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각의 채널 상태 값을 계산하는 단계;
상기 계산된 채널 상태 값에 기초하여 가장 높은 채널 상태 값을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
The method of claim 10, wherein the operations,
calculating a channel state value of each of the at least one pilot signal;
The terminal further comprising the step of selecting the highest channel state value based on the calculated channel state value.
제 10 항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 제 1 신호 특성 값에 기초하여 제 1 채널 상태 값을 획득하는 단계;
상기 제 1 채널 상태 값으로부터 특정 알고리즘을 이용하여 제 2 채널 상태 값을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
11. The method of claim 10, wherein the operations,
obtaining a first channel state value based on a first signal characteristic value in each of the at least one pilot signal;
The terminal further comprising obtaining a second channel state value from the first channel state value by using a specific algorithm.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 신호 특성 값은 상기 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호의 디지털 특성을 나타내는 값이고,
상기 제 1 채널 상태 값은 상기 적어도 하나의 파일럿 신호 각각에서 상기 제 1 신호 특성 값을 제거하여 획득되는 것을 특징으로 하는 단말.
According to claim 15,
The first signal characteristic value is a value representing a digital characteristic of a pilot signal transmitted from the base station,
The first channel state value is obtained by removing the first signal characteristic value from each of the at least one pilot signal.
제 15 항에 있어서,
상기 특정 알고리즘은 직교 매칭 추종(orthogonal matching pursuit: OMP) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 단말.
According to claim 15,
The terminal, characterized in that the specific algorithm is an orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm.
제 10 항에 있어서, 상기 동작들은,
상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 파일럿 신호의 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
11. The method of claim 10, wherein the operations,
The terminal further comprising receiving configuration information of the at least one pilot signal from the base station.
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