KR102522768B1 - 이동 통신 시스템에서 다중 빔포밍을 이용한 데이터 통신 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 다중 빔포밍을 이용한 데이터 통신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이동 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 기지국의 동작방법은, 적어도 하나 이상의 빔(beam)을 선택하고 상기 선택된 하나 이상의 빔을 통해 빔마다 서로 다른 CSI-RS를 단말에게 전송하는 빔 관리를 수행하는 단계, 상기 단말로부터 상기 적어도 하나 이상의 빔에 대한 빔 품질 보고를 수신하는 단계, 상기 빔 품질 보고에 기초한 빔 관리 갱신 수행 절차에 따라 설정된 채널 정보 획득을 위한 하나 이상의 CSI-RS를 상기 적어도 하나 이상의 빔을 통해 상기 단말에게 전송하는 단계 및 상기 단말로부터 상기 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS에 기초한 채널 상태 정보를 수신하는 단계를 포함한다.

Description

이동 통신 시스템에서 다중 빔포밍을 이용한 데이터 통신 방법 및 장치 {METHOD FOR DATA COMMUNICATION USING MULTIPLE BEAMFORMING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 이동 통신 시스템에서 다중 빔포밍을 이용한 데이터 통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 빔포밍 이동 통신 시스템에서의 채널 정보 획득 절차와 다중 빔 관리 절차의 연동을 통한 데이터 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
제4 세대 이동통신보다 최소한 10~100배의 데이터 전송율인 Gbps(Giga bps) 급 지원을 목표로 하는 제5 세대 이동 통신은 수십 GHz(Giga Herz) 주파수 대역에서 구현될 것으로 예상된다. 일례로 20GHz ~ 60GHz 주파수 대역에서 구현이 논의 중이다(30GHz에서의 파장은 10mm이다). 그보다 더 높은 주파수 대역 및 낮은 주파수 대역에서의 파장 역시 mm단위로 표현되기 때문에 제5 세대 이동통신 기술은 밀리미터웨이브(millimeter wave; 이하 "밀리미터파"라 칭함) 이동 통신 기술이라고도 일컫는다.
제5 세대 이동 통신 시스템은 종래 20MHz 최대 대역폭과 15kHz 단일 부반송파 간격과 달리 5MHz부터 400MHz까지의 광대역 대역폭 지원을 목표로 한다. 이와 같이 제5 세대 이동 통신 시스템에서는 다양한 주파수 대역에서 다양한 주파수 대역폭의 지원이 요구되는 특성상, 반송파 주파수 대역으로 수십 GHz 주파수 대역을 사용하는 경우의 셀 커버리지(cell coverage)는 종래보다 많이 줄어들게 되므로 종래 단일 빔포밍 대신 다중 빔포밍(beamforming)을 이용한 셀 커버리지 확대 방법이 활발히 연구되고 있다. 다중 빔포밍이란 셀 전체를 커버(cover)하기 위한 다수의 서로 다른 지향성을 가지는 빔들을 사용하여 신호를 송수신하는 다중 안테나 기술을 의미한다.
한편, 다중 빔포밍을 이용할 경우 빔 품질 측정 등을 포함한 빔 관리 절차와 기지국과 단말 간의 채널 정보 획득 절차는 각각 독립적인 프로세스이나 무선 통신 링크를 형성한 후 사용할 빔을 결정할 때 필요한 정보를 획득하는 절차라는 공통점이 있다. 그러므로, 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차를 독립적으로 수행하면 무선 자원 낭비 및 관련 시그널링(signaling)의 오버헤드(overhead) 증대의 가능성이 크다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다중 빔포밍을 이용하는 이동 통신 시스템에서 효율적인 무선 자원 관리 및 시그널링 오버헤드를 줄이는 기지국의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 다중 빔포밍을 이용하는 이동 통신 시스템에서 효율적인 무선 자원 관리 및 시그널링 오버헤드를 줄이는 단말의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 다중 빔포밍을 이용하는 이동 통신 시스템에서 효율적인 무선 자원 관리 및 시그널링 오버헤드를 줄이는 단말을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서의 기지국의 동작 방법은, 적어도 하나 이상의 빔(beam)을 선택하고 상기 선택된 하나 이상의 빔을 통해 빔마다 서로 다른 CSI-RS(channel status information reference signal)를 단말에게 전송하는 빔 관리를 수행하는 단계, 상기 단말로부터 상기 적어도 하나 이상의 빔에 대한 빔 품질 보고를 수신하는 단계, 상기 빔 품질 보고에 기초한 빔 관리 갱신 수행 절차에 따라 설정된 채널 정보 획득을 위한 하나 이상의 CSI-RS를 상기 적어도 하나 이상의 빔을 통해 상기 단말에게 전송하는 단계 및 상기 단말로부터 상기 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS에 기초한 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 수신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 단말로 데이터 전송을 위한 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), CSI-RS 자원의 개수, CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상위 계층 제어정보를 통해 설정될 수 있다.
여기서, 상기 빔은 셀 특정(cell-specific) 빔 또는 단말 특정(UE-specific) 빔에 해당할 수 있다.
여기서, 상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 빔 관리 수행 단계에서 사용하는 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수는 상기 채널 정보 획득에 필요한 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같을 수 있다.
여기서, 상기 빔 관리 수행 단계에서의 CSI-RS와 상기 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS가 동일한 공간(spatial) 특성을 가지는 경우, QCL(quasi-co-location) 정보를 단말에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 빔 관리를 수행하는 단계와 상기 채널 상태 정보를 수신하는 단계는 주기적, 비주기적, 및 반영속적(semi-persistent) 중 하나의 방법으로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 채널 상태 정보를 수신하는 단계는 서로 같거나 다른 주기로 수행되는 두 단계의 채널 상태 정보 수신 단계일 수 있다.
여기서, 상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서의 단말의 동작 방법은, 기지국의 빔 관리 절차를 통해 선택된 적어도 하나 이상의 빔을 통해 적어도 하나 이상의 CSI-RS(channel status information reference signal)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 수신한 상기 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 기초한 빔 품질 보고를 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 상기 빔 품질 보고에 기초한 적어도 하나 이상의 이상의 CSI-RS를 수신하는 단계 및 상기 기지국으로 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), CSI-RS 자원의 개수, CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정될 수 있다.
여기서, 상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기지국의 빔 관리 절차에서 사용하는 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트(antenna port)의 개수는 상기 기지국에서의 채널 정보 획득에 필요한 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같을 수 있다.
여기서, 상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 단말은, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은,
상기 송수신기를 사용하여 기지국의 빔 관리 절차를 통해 선택된 적어도 하나 이상의 빔을 통해 적어도 하나 이상의 CSI-RS(channel status information reference signal)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 수신한 상기 적어도 하나 이상의 CSI-RS에 기초한 빔 품질 보고를 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 상기 빔 품질 보고에 기초한 적어도 하나 이상의 이상의 CSI-RS를 수신하는 단계 및 상기 기지국으로 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), CSI-RS 자원의 개수, CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정될 수 있다.
여기서, 상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기지국의 빔 관리 절차에서 사용하는 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트(antenna port)의 개수는 상기 기지국에서의 채널 정보 획득에 필요한 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같을 수 있다.
여기서, 상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다중 빔포밍 이동 통신 시스템에서 채널 정보 획득 절차와 다중 빔 관리 절차의 연동을 통해 효율적으로 무선 자원을 관리할 수 있고 시그널링 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 제5 세대 이동 통신 시스템 NR에서의 하이브리드 빔포밍 기술을 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차를 연동하여 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차의 연동을 설명하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차의 수행 주기를 설명하는 개념도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 다단계 채널 정보 획득 절차를 설명하는 개념도이다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 다단계 채널 정보 획득 절차를 설명하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크에서의 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차를 연동하여 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 다중 빔포밍 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
도 3은 제5 세대 이동 통신 시스템 NR에서의 하이브리드 빔포밍 기술을 설명하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 제5 세대 이동 통신 시스템 표준 규격 중 하나인 NR(new radio) 시스템(이하 NR이라 칭함)에서 사용되는 대용량 다중 안테나 기법들 중 하나인 하이브리드 빔포밍(hybrid beamforming) 기법을 나타낸다.
최대 100GHz까지의 주파수 대역에서의 시스템 운영을 지원하는 NR에서는 고주파 대역 통신의 근본적인 문제점인 무선 신호 도달 거리 문제를 해소하는 방법으로서 대용량 다중 안테나를 활용한 빔포밍 기법을 고려하고 있다. 이러한 빔포밍에는 아날로그(analog) 빔포밍(beanforming) 방식과 디지털(digital) 빔포밍 방식이 있다.
디지털 빔포밍 방식은 다중입력다중출력(MIMO: multiple input multiple output) 안테나와 디지털 프리코더(precoder) 또는 코드북(codebook)을 기반으로 다수의 무선(RF: radio frequency) 경로들을 이용하여 빔포밍 이득(gain)을 얻는다. 디지털 빔포밍 방식은 DAC(digital to analog converter) 또는 ADC(analog to digital converter)가 필요하고 안테나 요소와 동일한 개수의 트랜시버 유닛(TXRU: transceiver unit)이 필요하기 때문에 빔포밍 이득을 증가시키는 경우 비례적으로 안테나 구현의 복잡도도 크게 증가한다.
아날로그 빔포밍 방식은 위상 천이기(phase shifter), 파워앰프(PA: power amplifier) 및 변동 이득 증폭기(VGA: variable gain amplifier)등과 같은 다수의 아날로그 장치들과 안테나 배열을 통해서 빔포밍 이득을 얻는다. 아날로그 빔포밍 방식은 하나의 트랜시버 유닛에 다수의 안테나 요소가 위상 천이기를 통해 연결되기 때문에 빔포밍 이득을 증가시키기 위해 안테나 요소를 증가시킨다고 해도 그에 따른 구현 복잡도는 크게 증가되지 않는다. 그러나 아날로그 빔포밍은 시간상으로 위상 천이기를 조절하기 때문에 주파수 자원 사용 효율이 제한적이다.
디지털 빔포밍 방식과 아날로그 빔포밍 방식을 결합한 방식인 하이브리드(hybrid) 빔포밍 방식은 기저대역 신호에 대한 디지털 신호 처리부(310)(디지털 빔포밍에 해당) 및 아날로그 빔포밍부(320)의 위상 천이기(340) 및 증폭기(350) 제어를 함께 적용한다. 또한, 하이브리드 빔포밍 밤식은 RF부(360)에서 지향성 빔(beam)을 생성하여 경로 감쇠를 보상하고, 디지털 영역에서 추가적인 빔 형성을 통해 다중 입출력 이득을 얻을 수 있다. 결과적으로 하이브리드 빔포밍 방식을 적용하기 위해서는 빔포밍 정밀도와 구현 복잡도를 절충하여 적용해야 한다. TXRU(transceiver)(330)는 트랜시버이다.
한편, 빔 형성 방식과 더불어 NR의 다중 빔포밍에서 중요한 기술은 채널 정보 획득(channel state information acquisition)에 대한 기술이다. 획득된 채널 정보의 품질은 시스템 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 채널 정보 획득은 다중 빔포밍을 활용하는 데에 있어 가장 중요한 부분 중 한 가지라 할 수 있다. 채널 정보 획득은 채널 정보 측정을 위한 참조 신호(RS: reference signal)설계와 채널 정보(CSI: channel state information) 보고를 포함한다.
NR에서는 채널 정보 측정을 위해 단말 특정(UE-specific) RS 및 단말 비특정(non-UE-specific) RS 뿐만 아니라 이들의 결합된 형태인 하이브리드 CSI-RS 사용도 고려되고 있으며, 간섭 측정과 채널 reciprocity 측정을 위한 RS의 사용도 고려된다. 이와 관련하여 NR에서는 종래 3GPP LTE 및 LTE-A 이동 통신 시스템에서와 같은 CQI(channel quality indicator), PMI(precoding matrix indicator), PTI(precoding type indicator), RI(rank indicator), CRI(CSI-RS resource indicator) 정보를 보고하는 암묵적(implicit) 피드백(feedback) 방식뿐만 아니라, 양자화된 또는 실제 채널 정보를 보고하는 명시적(explicit) 피드백, 및 간섭 정보 피드백 등 다양한 채널 정보 보고 방법이 NR에서 고려되고 있다.
한편, NR에서 빔포밍을 통해 셀 커버리지를 늘리는 경우 셀 내의 각 단말들에게 전송되는 전용 제어 채널 및 전용 데이터뿐만 아니라 셀 내의 모든 단말들에게 공통적으로 전송되는 공통 제어채널(common control channel) 및 공통 신호들 또한 빔포밍 방식으로 전송된다. 그러나, 이 경우 한 번의 전송을 통해 전체 셀 영역에 공통 제어 채널 및 동기 신호를 포함한 공통 신호를 전송할 수 없고, 일정 시간 동안 복수 회에 걸쳐 다중 빔(beam)을 통해 전송을 하게 된다(이를 빔스위핑(beam sweeping)이라 한다). 이 때, 전송에 사용하는 빔은 전술한 채널 정보 획득 절차를 통해 결정할 수 있다. 또한 NR에서는 필요에 따라 채널 정보 획득보다 더 빠르게 전송 빔을 선택하고 조정하기 위해 빔 관리(beam management)를 수행한다.
빔 관리는 기지국이 단말로부터 보고 받은 빔 품질 정보를 기반으로 물리채널이나 신호에 적용할 빔을 결정하고 조정하는 것을 의미한다. 구체적으로는 단말이 기지국으로부터의 참조 신호 수신을 통해 기지국의 다수 빔에 대한 품질을 측정하고 빔 품질 정보를 기지국으로 전송하면, 기지국이 이를 이용해 빔 관리를 수행한다. 빔 품질 정보는 참조 신호를 통해 얻어지는 CSI일 수도 있고 참조 신호의 수신 전력 RSRP(reference signal received power)일 수도 있다. 또한 빔 품질 정보는 단말이 선호하는 하나 이상의 빔 인덱스(index) 정보일 수 있다.
전술한 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차는 상호 독립적으로 정의된 프로세스(process)이며, 시그널링(signaling), 피드백 정보, CSI-RS 자원 구성 등과 같이 각 절차를 수행하는 방법은 상이하다. 그러나 무선 통신 링크를 형성 후 신호 및 채널을 전송하는 데 사용하는 빔을 결정할 때 필요한 정보를 획득해야 하는 구성은 양 절차간에 공통된다. 그러므로, 양 절차를 독립적으로 수행할 경우 CSI-RS 자원, 시그널링 및 피드백 오버헤드가 중복되는 효과가 발생할 수 있다. 다음으로 이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차의 통합 수행에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차를 연동하여 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 기지국과 단말 간에 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차를 연동하여 처리하는 것을 나타낸다. 전술한 바와 같이 다중 빔 기반 이동 통신 시스템에서 빔 관리를 수행함에 있어, 단말로부터 보고받은 빔 품질 정보를 기반으로 물리채널이나 신호에 적용할 빔들을 결정하고 조정한다.
우선 빔 품질 보고를 받기 전에 기지국은 단말과 무선 링크를 형성하는 하나이상의 송신 빔 및 하나 이상의 수신 빔(이하 다중 빔이라 칭함)을 선택하고 조정하는 빔 관리를 수행할 수 있다(S410). 기지국은 선택된 다중 빔 각각에 서로 다른 CSI-RS를 할당하고 단말에게 전송할 수 있다(S420). 빔 관리 수행 시 사용되는 빔은 셀 특정(cell-specific) 빔 또는 단말 특정(UE-specific)일 수 있고 광대역(wideband) 빔 또는 협대역(narrow-band) 빔일 수 있다. 이러한 특징의 빔을 관리하기 위해 CSI-RS를 사용할 수 있다.
CSI-RS는 기지국이 단말로 전송하는 참조신호로서, 단말에서 채널에 따른 스케줄링, 링크적응, 다중안테나 전송에 관련된 전송 설정 등에 필요한 채널상태정보를 추정하는 데 사용된다. 빔에 따른 CSI-RS의 패턴이나 CSI-RS 자원(resource)의 개수, CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port) 수 등은 기지국 상위 계층(higher layer)에 의해 설정되고, 단말에게 제어 정보로서 전송될 수 있다.
여기서 안테나포트는 추상적인 개념으로서 반드시 특정한 물리적인 안테나에 해당하는 것은 아니다. 각각의 하향링크 전송은 특정한 안테나포트를 통해 이루어지며, 각 안테나포트는 구분되어 단말에게 알려진다. 또한 단말은 두 개의 전송 신호가 동일한 안테나포트에서 전송된 경우에는 이 두 신호가 동일한 무선 채널을 통과한 것으로 가정한다. 그리고 하향링크에서는 실제적으로 각 안테나포트는 특정 RS에 해당된다. 따라서 단말은 특정 RS를 사용하여 특정 안테나포트에 해당하는 채널을 추정할 수 있으며, 특정 안테나포트에 해당하는 채널에 대한 자세한 채널상태정보를 추출해 낼 수도 있다.
하나의 빔 안에 하나의 CSI-RS 자원이 매핑(mapping)되는 경우에 기지국에서 총 KB개의 CSI-RS 자원이 설정되었다고 하면, 기지국은 KB개의 빔을 빔 관리에 사용한다고 할 수 있다. 이 때 각 빔에 설정된 CSI-RS 자원은 각각
Figure 112018067360342-pat00001
개의 안테나포트로 이루어져 있다.
이 후 단말은 기지국의 다중 빔을 통해 전송되는 CSI-RS와 같은 참조 신호를 수신하여 기지국의 다수 빔에 대한 품질을 측정하고, 단말이 선호하는 하나 이상의 빔 인덱스 정보와 채널 상태 정보와 같은 빔 품질 정보를 기지국으로 전송할 수 있다(S430). 이를 빔 품질 보고(beam quality reporting)라 한다. 전술한 바와 같이, 빔 품질 정보는 참조 신호를 통해 얻어지는 CSI(channel status information)일 수도 있고, 참조 신호의 RSRP일 수도 있다. 또는 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), 광대역/협대역 PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator)일 수 있다.
빔 품질 보고는 빔에 의해 형성된 무선 링크의 상향링크 제어 채널 및/또는 상향링크 데이터 채널로 전송될 수 있다. 또한 빔 품질 보고 중 CSI를 통해 기지국에서 빔을 선택하더라도 기지국의 필요에 따라 RSRP와 같은 다른 정보들을 추가적으로 올릴 수 있다.
CSI는 단말이 기지국의 하향링크 채널에 따른 스케줄링을 도와주기 위해 기지국에 제공하는 것으로, 기지국은 이를 바탕으로 하향링크 스케줄링 결정을 한다. CSI는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication) 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
RI는 전송에 사용되는 랭크(rank)에 대한 권고값으로 해당 단말로의 하향링크 전송에 사용되길 바라는 레이어(layer)의 개수에 대한 정보를 제공한다. PMI는 DL-SCH 전송에 사용되길 바라는 프리코딩 행렬이 무엇인지에 대한 정보를 제공한다. CQI는 권고된 RI와 PMI가 사용될 경우에 10% 이하의 BLER(block error rate)로 수신될 수 있는 PDSCH 전송에 대한 가능한 가장 높은 MCS(modulation and coding scheme)를 의미한다.
단말의 기지국으로의 CSI 보고는 RI, PMI, CQI들의 조합으로 구성하여 수행된다. 정확히 어떤 정보가 CSI에 포함되어 있는지는 단말이 설정된 전송모드에 따라 달라진다. 일례로, 단말이 공간다중화 전송모드가 아니면 RI와 PMI는 보고할 필요가 없다. 본 발명의 일 실시예에서는 빔 품질 보고 시 Wideband PMI (i1 (B)), RI(B), CRI ( B)를 보고할 수 있다(여기서 윗 첨자(B)는 해당 정보들이 빔 품질 보고 정보임을 의미한다). Wideband PMI (i1 (B)), RI(B) 를 빔 품질 보고로 사용하는 이유는 채널 정보 획득 절차에서의 오버헤드(overhead)를 줄이고, 채널 정보 획득 절차에서 사용하는 빔포밍을 단말 특정하게 수행하도록 하기 위함이다. CRI ( B)는 선택된 CSI-RS 자원을 지시(indication)해주는 정보이기 때문에 기지국에서의 빔 선택 및 결정을 위한 빔 품질 보고라 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 PMI를 생성하기 위한 코드북의 일 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 사용되는 PMI를 생성하기 위한 전체 코드북의 형태로서 W=W1W2이 가능하다. W1은 수평 도메인 벡터(horizontal domain vector)와 수직 도메인 벡터(vertical domain vector)의 크로네커(kronecker) 곱으로 나타낼 수 있다. 이때 각 도메인 벡터(domain vector)는 오버샘플(oversample)된 DFT vector들을 기본으로 하며 일반적으로 장기 광대역(long-term wideband)로 정의된다. W2는 기지국에 따라 단기 광대역(short-term wideband) 혹은 단기 서브밴드(short-term subband)로 정의될 수 있고, 형태는 선택 및 코페이징 매트릭스(selection and co-phasing matrix)로 정의될 수 있다.
코드북 W1은 수학식 1로 표현될 수 있고 코드북 W2는 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112018067360342-pat00002
Figure 112018067360342-pat00003
코드북을 이처럼 두 부분으로 나누는 이유는 단말이 PMI를 형성할 때 두 부분에 대하여 서로 다른 시간대역 필터링을 적용할 수도 있도록 하여 그 구현을 간단히 하기 위함이다. PMI는 인덱스(index) 형태로 단말에서 기지국으로 피드백되며, W1에 해당하는 인덱스는
Figure 112018067360342-pat00004
로 정의될 수 있고, W2에 해당하는 인덱스는 i2로 정의될 수 있다.
PMI를 생성하기 위한 코드북의 또 다른 형태의 예로는 W2에 선택 및 코-페이징 항(selection and co-phasing term) 외에 진폭(amplitude) 조절과 관련된 항(term)을 추가하는 방식도 가능하고, 다중 패널(multiple panel)을 사용하는 경우에 W1, W2 외에 패널(panel) 간의 코-페이징(co-phasing) 및 진폭을 조절하는 항인 W3가 추가된 형태가 될 수도 있다. 그러나 본 발명은 전술한 코드북들에 한정되는 것은 아니고 PMI를 생성하는 다양한 방식의 코드북이 사용 가능하다.
기지국은 단말로부터의 빔 품질 보고를 수신하면, 이를 바탕으로 빔 관리를 갱신하여 수행할 수 있다(S440). 즉, 기지국이 단말로부터 보고 받은 빔 품질 정보를 기반으로 물리채널이나 신호에 적용할 빔을 결정 및 선택하고 조정할 수 있다.
일례로 빔 품질 보고로서 RSRP를 적용해서 NB개 빔을 선택하는 경우라면, RSRP가 최대인 빔부터 순서대로 정렬하여 NB개의 빔을 선택할 수 있다. 이때, 선택한 NB개의 빔에 해당되는 CSI-RS 자원 위치를 알려줄 수 있게 CRI ( B)를 구성할 수 있다. 또는 PMI를 도출하기 위해 필요한 CQI 같은 정보를 이용하여 CQI가 좋은 순서대로 빔을 선택할 수 있다.
빔 관리 갱신을 수행한 기지국은 빔을 변경하여 단말의 채널 정보 획득에 사용되는 CSI-RS를 단말에게 전송할 수 있다(S450). 전술한 바와 같이 CSI-RS는 기지국이 단말로 전송하는 참조신호로서, 단말은 이를 수신한 후 이를 이용하여 채널에 따른 스케줄링, 링크적응, 다중안테나 전송에 관련된 전송 설정 등에 필요한 채널상태정보를 추정할 수 있다.
CRS(cell-specific RS)도 채널상태정보를 획득하는데 사용되나, CSI-RS는 CRS와 달리 단말이 적어도 8개 안테나포트에 대한 CSI를 획득하도록 하기 위해 사용된다. 3GPP LTE 및 LTE-A 이동 통신 시스템의 초기 버전(version)에서는 서로 다른 하향링크 전송들에 대한 코히런트(coherent) 복조를 수행하기 위해 자세한 채널 추정을 해야 하는 기능과 하향링크 링크적응 및 스케줄링을 위해 채널상태정보를 획득해야 하는 기능을 모두 CRS를 통해 수행했다.
그러나 CRS는 매우 빠르게 변화하는 채널에 대해서도 코히런트 복조에 필요한 채널추정을 할 수 있도록 시간 및 주파수 영역 상에서 매우 촘촘히 전송되어야 한다. 또한 단말들이 일정한 주기에 맞춰서 채널상태정보를 획득할 수 있도록 하기 위해 전송할 데이터의 유무에 상관없이 모든 서브프레임에서 항상 전송되어야 한다. 이러한 이유들로 인해 CRS는 특정 단말을 향해 빔포밍을 사용할 수 없어 전체 셀 영역에서 전송되어야 한다.
반면에 CSI-RS는 단말 특정으로 설정이 가능하다. 특정 단말에 의하여 사용되는 CSI-RS의 개수 및 자세한 구조를 정의하는 CSI-RS 설정이 각 단말 별로 구분하여 주어진다. 또한 CSI-RS는 셀 내의 일정 그룹의 단말 혹은 전체 단말에 대해 동일할 수 있으며, 이는 모든 단말들이 셀 내에서 CSI를 획득하기 위해 동일한 CSI-RS를 사용할 수 있음을 의미한다. 즉, 이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차는 모두 CSI-RS를 통해서 수행할 수 있으며, 이 때 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차에 사용되는 CSI-RS의 구성은 서로 다를 수 있다. 또한 단말의 채널추정을 위한 참조신호인 DM-RS(demodulation reference signal)와 단말의 채널상태정보 획득을 위한 CSI-RS를 이용하면 DM-RS도 전송할 데이터가 있는 경우에만 전송이 가능하므로, 적절한 빔포밍을 사용할 수 있다.
기지국으로부터 CSI-RS를 수신한 단말은 무선 채널 구간의 상태인 채널 상태정보(CSI)를 기지국으로 전송할 수 있다(S460). 구체적으로는, 단말은 CSI-RS로부터 채널 상태를 추정하여 subband PMI (i1 (c), i2 (c)), CQI, RI(c), CRI(c)와 같은 CSI를 기지국으로 전송할 수 있다(여기서 윗 첨자(C)는 해당 정보들이 전술한 빔 품질 보고 정보와는 다른 CSI 보고 정보임을 의미한다). 이와 같이 빔 관리 갱신을 수행한 기지국이 단말로 CSI-RS를 전송하고, 이를 수신한 단말이 기지국으로 CSI를 전송하는 절차를 채널 정보 획득 절차라 할 수 있다. 채널 정보 획득 절차에서 기지국이 전송하는 CSI-RS는 전술한 빔관리 절차에서 기지국이 전송한 CSI-RS와 그 구성이 다를 수 있다. 기지국은 단말로부터 CSI를 수신하여 채널 정보를 획득한 후 데이터 전송을 위한 스케줄링(scheduling)을 수행할 수 있다(S470).
한편, 빔 관리 절차를 통해 기지국에서 단말로 전송되는 CSI-RS와 채널 정보 획득 절차를 통해 기지국에서 단말로 전송되는 CSI-RS가 동일하거나 유사한 공간 특성을 갖고 단말로 전송되거나, 동일한 단말 수신 빔을 통해 단말로 전송되는 경우 기지국은 공간상의 QCL(quasi-co-location) 정보를 설정하고 이를 단말에 전송할 수 있다.
안테나포트 설정을 하기 위해서도 QCL은 필수적인 요소이다. 이와 같이 안테나포트 설정 시 필수적인 요소인 QCL 정보를 수신한 단말은 채널 상태 정보 추정을 위한 CSI-RS를 수신하면, 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차 사이에 동일한 수신 공간 상관도를 가정하거나 동일한 수신 빔을 가정할 수 있다. QCL은 단일 빔에 대해서도 설정될 수 있고, 다중 빔에 대해서도 설정 가능하다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 및 채널 정보 획득의 연동에 대한 구체적인 동작 과정에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차의 연동을 설명하는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 빔 관리 절차를 통해 특정 CSI-RS 자원이 선택된 경우, 기지국에서 이를 이용해 새로운 채널 정보 획득용 CSI-RS 자원들을 만드는 것을 나타낸다. 구체적으로는, 빔 관리 절차(510)에서 4개의 빔(520,530,540,550)을 선택하여 CSI-RS들을 전송한 경우로서 단말로부터의 빔 품질 보고를 통해 2 개의 빔(520,540)을 선택 조정하는 빔 관리 갱신 절차를 수행할 수 있다. 즉, 빔 관리 절차에서 빔 관리의 대상인 4개의 빔(KB=4) 중에서 빔 품질 보고를 통해 이 중 빔 1(520)과 빔 3(540)을 선택(CSI-RS 자원1과 CSI-RS 자원3이 선택됨) 및 조정할 수 있다.
다음으로 기지국은 채널 정보 획득 절차(560)에서 채널 정보 획득을 위한 4개의 빔(KC=4) 중에서 2개의 빔((570-1,570-2), (580-1,580-2))을 선택 및 조정하여 CSI-RS를 전송할 수 있다. 이와 같은 절차를 통해 기지국이 단말로부터의 더욱 세밀한 범위의 CSI 수신을 할 수 있도록 CSI-RS 전송을 위한 빔 선택 및 조정을 할 수 있다.
도 5의 본 발명의 일 실시예에서 빔 관리 절차에서 빔 1(CSI-RS 자원1을 전송하는 빔)이 선택되었고, 해당 CSI-RS 자원 1이 가지는 안테나포트의 개수를 P1이라 가정하면, 해당 빔 관리 절차와 관련된 채널 정보 획득용 CSI-RS가 가지는 안테나포트의 개수는 P11, P12, ... ,P1n이 될 수 있다. 여기서 P1 ≥ P11+P12+ ... +P1n 이다.
즉, 빔 관리 절차에서 사용하는 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수는 채널 정보 획득에 필요한 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같을 수 있다.
일례로 빔 관리 절차에서 CSI-RS 자원 1에 해당하는 P1개의 CSI-RS 안테나포트들을 전송하는 빔 1이 선택되면, 빔 1을 조정한 것이 빔11, 빔12, ... , 빔1n이 될수 있다. 빔11은 채널 정보 획득 절차에서의 CSI-RS 자원 1에 해당하는 P11개의 CSI-RS 안테나포트들을 전송하는 빔이고, 빔12는 채널 정보 획득 절차에서의 CSI-RS 자원 2에 해당하는 P12개의 CSI-RS 안테나 포트들을 전송하는 빔이다(설명의 편의를 위해 채널 정보 획득용 CSI-RS가 가지는 안테나포트의 개수 n=2로 가정하였음).
또한 도 5의 본 발명의 일 실시예에서 빔 관리 절차에서 빔 4(CSI-RS 자원4를 전송하는 빔)이 선택되었고, 해당 CSI-RS 자원 4가 가지는 안테나포트의 개수를 P4라 가정하면, 해당 빔 관리 절차와 관련된 채널 정보 획득용 CSI-RS가 가지는 안테나 포트의 개수는 P41, P42, ... ,P4n이 될 수 있다. 여기서 P4 ≥ P41+P42+ ... +P4n이다.
일례로 빔 관리 절차에서 CSI-RS 자원 4에 해당하는 P4개의 CSI-RS 안테나포트들을 전송하는 빔 4가 선택되면, 빔 4를 조정한 것이 빔41, 빔42, ... , 빔4n이 될수 있다. 빔41은 채널 정보 획득 절차에서의 CSI-RS 자원 1에 해당하는 P41개의 CSI-RS 안테나포트들을 전송하는 빔이고, 빔42는 채널 정보 획득 절차에서의 CSI-RS 자원 2에 해당하는 P42개의 CSI-RS 안테나 포트들을 전송하는 빔이다(설명의 편의를 위해 채널 정보 획득용 CSI-RS가 가지는 안테나포트의 개수 n=2로 가정하였음). 한편, 전술한 바와 같이 빔 관리 절차에서의 CSI-RS 구성(configuration)과 채널 정보 획득 절차에서의 CSI-RS 구성은 다를 수 있다.
기지국은 위와 같은 절차를 거쳐 설정된 채널 정보 획득용 CSI-RS를 빔 1과 빔 4를 통해 단말로 전송하면, 단말은 이를 수신하여 CSI를 도출하여 기지국으로 CSI를 전송할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 빔 관리 절차에서 4개의 빔을 선택하고 빔 품질 보고를 통해 빔 1과 빔 3을 채널 정보 획득용 빔으로 선택하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 빔 관리 절차에서 선택되는 빔의 개수와 채널 정보 획득용 빔 선택 방법은 다양하게 변할 수 있다. 다음으로 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차의 수행 주기에 관해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차의 수행 주기를 설명하는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차는 주기적(periodic), 비주기적(aperiodic) 또는 반영속적 (semi-persistent)으로 설정할 수 있다. 일례로 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차가 주기적으로 수행될 시 다음과 같은 조건을 만족하도록 할 수 있다. 빔 관리 절차가 주기적으로 수행될 수 그 주기 M(640)은 빔관리 절차와 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS 전송간의 오프셋(offset) Y(620)와 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS 전송과 단말로부터의 채널 정보 보고간의 오프셋 N(630)의 합보다 클 수 있다(Y+N < M). 이 경우 빔 관리 절차와 단말로부터의 빔 품질 보고 수신 간의 오프셋 X(610)은 빔관리 절차와 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS 전송간의 오프셋 Y보다 크도록 할 수 있다(X < Y).
빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차를 수행하는 주기에 대한 설정 정보는 RRC(radio resource control), MAC(medium access control) CE(control element), DCI(downlink control information)와 같은 제어 정보를 통해 단말에게 전달될 수 있다. 다음으로 채널 정보 획득 절차를 다단계로 수행하여 빔 관리 절차와의 연동 시 효율을 높이는 방법에 대해 설명한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 다단계 채널 정보 획득 절차를 설명하는 개념도이고, 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 관리 절차 및 다단계 채널 정보 획득 절차를 설명하는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면 빔 관리 절차 및 그에 연동되는 채널 정보 획득 절차를 2단계 이상의 절차로 수행하고, 빔 관리 절차 및 2단계 채널 정보 획득 절차의 주기를 다양하게 설정하는 것을 나타낸다. 2단계 채널 정보 획득 절차와 빔 관리 절차는 다양한 동작 설정이 가능하다. 즉, 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차(제1 채널 정보 획득 절차 및 제2 채널 정보 획득 절차)는 주기적, 비주기적(aperiodic) 또는 반영속적 (semi-persistent)으로 설정할 수 있다.
이 때 제2 채널 정보 획득 절차의 설정 정보는 제1 채널 정보 획득 절차 또는 제1 채널 정보 획득 절차와 연관된 빔 관리 절차의 설정 정보에 종속된다. 일례로 빔 관리 절차와 제1 채널 정보 획득 절차가 비주기적으로 설정되었다면 제2 채널 정보 획득 절차는 주기적으로 설정될 수 없고 비주기적으로 설정되어야 한다. 또 다른 예로 빔 관리 절차와 제1 채널 정보 획득 절차가 주기적으로 설정되었다면 제2 채널 정보 획득 절차는 비주기적으로 설정될 수 없고 주기적으로 설정되어야 한다. 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차를 수행하는 주기에 대한 설정 정보는 RRC(radio resource control), MAC(medium access control) CE(control element), DCI(downlink control information)와 같은 제어 정보를 통해 단말에게 전달될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 소정의 주기(TB)에 따라 빔 관리 절차를 수행하고 채널 정보 획득 절차를 2단계로 나누어 수행하고(제1 채널 정보 획득 절차, 제2 채널 정보 획득 절차) 각각의 채널 정보 획득 절차도 특정 주기(제1 채널 정보 획득 절차의 주기는 TC1이고 제2 채널 정보 획득 절차의 주기는 TC2임)로 수행할 수 있다. 도 7a에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차가 수행됨에 있어 채널 정보 획득 절차가 서로 다른 주기의 두 단계(제1 채널 정보 획득 절차 및 제2 채널 정보 획득 절차)로 수행되는 것을 나타낸다. 빔 관리 절차의 수행 주기(TB)(710)는 제1 채널 정보 획득 절차의 수행 주기(TC1)(720)와 유사할 수 있고, 제2 채널 정보 획득 절차의 수행 주기(TC2)(730)는 제1 채널 정보 획득 수행 주기(720)절차보다 더 짧을 수 있다(TB ≒ TC1 > TC2).
제2 채널 정보 획득 절차에서는 제1 채널 정보 획득 절차에서 사용된 CSI-RS를 이용할 수도 있고, 또는 그 이후 새로 설정된 CSI-RS를 사용할 수도 있다. 이러한 2단계 채널 정보 획득 절차를 이용할 경우, 제1 채널 정보 획득 절차를 통해 장주기 채널 정보를 획득하고 제2 채널 정보 획득 절차를 통해 단주기 채널 정보를 획득하여 보다 더 정확한 무선 채널 상태를 파악한 후 데이터 전송을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 7b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차가 수행됨에 있어 채널 정보 획득 절차가 서로 다른 주기의 두 단계(제1 채널 정보 획득 절차 및 제2 채널 정보 획득 절차)로 수행될 때 제2 채널 정보 획득 절차를 제1 채널 정보 획득 절차보다 먼저 수행될 수 있다.
빔 관리 절차의 수행 주기(TB)(740)는 제1 채널 정보 획득 절차의 수행 주기(TC1)(750)와 유사할 수 있고, 제2 채널 정보 획득 절차의 수행 주기(TC2)(760)는 제1 채널 정보 획득 수행 주기(TC1)(750)절차보다 더 짧을 수 있다(TB ≒ TC1 > TC2). 한편, 채널 정보 획득 절차는 제1 채널 정보 획득 절차에 종속되는 두 개 이상의 채널 정보 획득 절차들로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차를 수행하는 주기에 대한 설정 정보는 RRC(radio resource control), MAC(medium access control) CE(control element), DCI(downlink control information)와 같은 제어 정보를 통해 단말에게 전달될 수 있다. 이상의 본 발명에 따른 실시예들은 하향링크 관점에서 설명되었으나, 상향링크에서도 적용이 가능하다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크에서의 빔 관리 절차 및 채널 정보 획득 절차의 연동 수행 과정에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크에서의 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차를 연동하여 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 단말로부터의 SRS 정보를 이용하여 기지국과 단말간에 빔 관리 절차와 채널 정보 획득 절차를 연동하여 처리하는 것을 나타낸다. 기지국이 단말로부터의 상향링크 데이터를 정상적으로 수신하지 못했다고 판단하면, 하향링크 제어 채널로 빔 관리 수행을 지시할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
우선 빔 품질 보고를 받기 전에 기지국은 단말과 무선 링크를 형성하는 하나이상의 송신 빔 및 하나 이상의 수신 빔(이하 다중 빔이라 칭함)을 선택하고 조정하는 빔 관리를 수행할 수 있다(S810).
빔 관리 절차에 따라 단말은 SRS(sounding reference signal) 자원을 빔포밍하여 기지국으로 전술할 수 있다(S820).
기지국은 단말로부터의 SRS를 수신하여 상향링크 빔 품질을 측정할 수 있고, 이를 바탕으로 빔 관리 갱신을 수행할 수 있다(S830). 기지국은 갱신된 빔 정보를 단말에게 알려줄 수 있고, 단말은 이 갱신된 빔 정보를 이용하여 채널 추정을 위한 SRS를 빔포밍하여 기지국으로 전송할 수 있다(S840). 기지국은 단말로부터의 채널 추정을 위한 SRS를 수신하여 상향링크 채널 정보를 추정할 수 있다. 이후 기지국은 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다(S850).
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 이동 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법으로서,
    적어도 하나 이상의 빔(beam)을 선택하고 상기 선택된 하나 이상의 빔을 통해 빔마다 서로 다른 CSI-RS(channel status information reference signal)를 단말에게 전송하는 빔 관리를 수행하는 단계;
    상기 단말로부터 상기 적어도 하나 이상의 빔에 대한 빔 품질 보고를 수신하는 단계;
    상기 빔 관리 수행 단계에서의 CSI-RS와 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS가 동일한 공간(spatial) 특성을 가지는 경우, QCL(quasi-co-location) 정보를 상기 단말에게 전송하는 단계;
    상기 빔 품질 보고에 기초한 빔 관리 갱신 수행 절차에 따라 설정된 상기 채널 정보 획득을 위한 하나 이상의 CSI-RS를 상기 적어도 하나 이상의 빔을 통해 상기 단말에게 전송하는 단계; 및
    상기 단말로부터 상기 채널 정보 획득을 위한 CSI-RS에 기초한 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 빔 관리 수행 단계에서 사용하는 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수는 상기 채널 정보 획득에 필요한 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같은, 기지국의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 상기 단말로 데이터 전송을 위한 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함하는, 기지국의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), CSI-RS 자원의 개수, CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상위 계층 제어정보를 통해 설정되는, 기지국의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔은 셀 특정(cell-specific) 빔 또는 단말 특정(UE-specific) 빔에 해당하는, 기지국의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함하는, 기지국의 동작 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔 관리를 수행하는 단계와 상기 채널 상태 정보를 수신하는 단계는 주기적, 비주기적, 및 반영속적(semi-persistent) 중 하나의 방법으로 수행되는, 기지국의 동작 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 채널 상태 정보를 수신하는 단계는 서로 같거나 다른 주기로 수행되는 두 단계의 채널 상태 정보 수신 단계인, 기지국의 동작 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함하는, 기지국의 동작 방법.
  11. 이동 통신 시스템에서 단말의 동작 방법으로서,
    기지국의 빔 관리 절차를 통해 선택된 적어도 하나 이상의 빔을 통해 적어도 하나 이상의 제1 CSI-RS(channel status information reference signal)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 수신한 상기 적어도 하나 이상의 제1 CSI-RS에 기초한 빔 품질 보고를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 제1 CSI-RS와 제2 CSI-RS가 동일한 공간(spatial) 특성을 가지는 경우, QCL(quasi-co-location) 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 상기 빔 품질 보고에 기초한 적어도 하나 이상의 상기 제2 CSI-RS를 상기 QCL 정보에 기반하여 수신하는 단계; 및
    상기 기지국으로 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 기지국의 빔 관리 절차에서 사용하는 상기 제1 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트(antenna port)의 개수는 상기 기지국에서의 채널 정보 획득에 필요한 상기 제2 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같은, 단말의 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), 재1 CSI-RS 자원의 개수, 제1 CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정되고,
    상기 제2 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), 제2 CSI-RS 자원의 개수, 제2 CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정되는, 단말의 동작 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), 상기 제1 CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함하는, 단말의 동작 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함하는, 단말의 동작 방법.
  16. 이동 통신 시스템의 단말로서, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 송수신기를 사용하여 기지국의 빔 관리 절차를 통해 선택된 적어도 하나 이상의 빔을 통해 적어도 하나 이상의 제1 CSI-RS(channel status information reference signal)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 수신한 상기 적어도 하나 이상의 제1 CSI-RS에 기초한 빔 품질 보고를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 제1 CSI-RS와 제2 CSI-RS가 동일한 공간(spatial) 특성을 가지는 경우, QCL(quasi-co-location) 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 상기 빔 품질 보고에 기초한 적어도 하나 이상의 상기 제2 CSI-RS를 상기 QCL 정보에 기반하여 수신하는 단계; 및
    상기 기지국으로 채널 상태 정보(CSI: channel status information)를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 기지국의 빔 관리 절차에서 사용하는 상기 제1 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트(antenna port)의 개수는 상기 기지국에서의 채널 정보 획득에 필요한 상기 제2 CSI-RS 자원이 가지는 안테나포트의 개수보다 많거나 같은, 단말.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), 제1 CSI-RS 자원의 개수, 제1 CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정되고,
    상기 제2 CSI-RS에 대한 신호 패턴(pattern), 제2 CSI-RS 자원의 개수, 제2 CSI-RS 자원 당 안테나포트(antenna port)에 관한 정보 중 적어도 하나는 상기 기지국의 상위 계층 제어정보를 통해 설정되는, 단말.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 빔 품질 보고는 CRI(CSI-RS resource indicator), PMI(precoding matrix indicator), RI(rank indicator), CQI(channel quality indicator), 상기 제1 CSI-RS(channel state information reference signal)에 대한 RSRP(reference signal received power) 중 적어도 하나를 포함하는, 단말.
  19. 삭제
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 RI(rank indication), PMI(precoder matrix indication), CQI(channel-quality indication), SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 포함하는, 단말.
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