KR102639615B1

KR102639615B1 - 무선 통신 시스템에서 다중 접속을 지원하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102639615B1
Application number: KR1020170016767A
Authority: KR
Inventors: 임종부; 이남윤; 전요셉; 김찬홍; 윤여훈; 홍성남
Original assignee: 삼성전자주식회사; 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2024-02-22
Also published as: US20180227096A1; US10708019B2; KR20180091500A

Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 다중 접속(multiple access)를 지원하기 위한 것으로, 단말의 동작 방법은, 적어도 하나의 다른 단말과의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 적어도 하나의 제1 기준 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해 적어도 하나의 제2 기준 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 다중 접속을 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING MULTIPLE ACCESS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 다중 접속(multiple access)를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.

이 가운데, NOMA 방식은 기존의 직교 다중 접속 방식에 비하여 같은 시간-주파수 자원으로 더 많은 사용자들를 지원할 수 있게하는 기술로서, 통신 처리량(throughput)을 증대시키며 무선 자원을 절감하는 효과를 제공할 수 있다. NOMA 기술 개발하기 위해 다양한 영역에 대해서 희소성(sparsity) 혹은 다이버시티(diversity)을 이용한 기술들이 개발되고 있다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 공간 영역에서의 비-직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA)을 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 파일럿 길이보다 많은 개수의 단말들에 대한 채널을 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 직교 다중 접속을 위한 자원을 이용하여 추정된 채널 정보를 이용하여 비-직교 다중 접속을 위한 채널을 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 신호 검출의 복잡도를 낮추기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 비-직교 다중 접속된 단말들 간 간섭원의 개수를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 적어도 하나의 다른 단말과의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 적어도 하나의 제1 기준 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해 적어도 하나의 제2 기준 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 다수의 단말들의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 제1 기준 신호들을 수신하는 과정과, 상기 다수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해 제2 기준 신호들을 수신하는 과정과, 상기 다수의 단말들로부터, 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호들을 수신하는 과정을 포함한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 신호를 송신하는 송신부와, 적어도 하나의 다른 단말과의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 적어도 하나의 제1 기준 신호를 송신하고, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해 적어도 하나의 제2 기준 신호를 송신하고, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호를 송신하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 신호를 수신하는 수신부와, 다수의 단말들의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 제1 기준 신호들을 수신하고, 상기 다수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해 제2 기준 신호들을 수신하고, 상기 다수의 단말들로부터, 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호들을 수신하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 직교 다중 접속 구간에서 얻어진 채널 정보를 이용하고, 채널 압축을 수행함으로써, 채널 추정에 필요한 기준 신호의 길이를 줄일 수 있으며, 나아가 신호 검출의 구현 복잡도를 줄일 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 2b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어부의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4a 내지 4c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국 간 다중 경로 채널의 예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 프레임 운용의 예들을 도시한다.
도 9a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 추정을 위한 신호 교환을 도시한다.
도 9b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 추정을 위한 공분산 행렬의 결정을 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 검출을 위한 동작 방법을 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 채널 압축을 위한 동작 방법을 도시한다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능 분석 그래프를 도시한다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 다중 접속(multiple access)을 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 비-직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, 이하 'NOMA')을 지원하기 위한 기술을 설명한다.

무선 통신 시스템에서, 공간 다중화 및 다이버시티 이득 등의 장점을 가지는 다중 안테나 시스템이 상용화되고, 적극적으로 활용되고 있다. 나아가, 더 높은 주파수 효율을 달성하기 위하여, 기지국에 수십 내지 수백에 이르는 개수의 안테나들을 채용하는 대규모(massive) 다중 입출력(multiple input multiple output) 시스템도 논의되고 있다. 또한, 다중 접속에 있어서, 종래의 직교 다중 접속에서 나아가, NOMA 방식이 도입될 것으로 예상된다. 하지만, 다중 안테나를 통해 형성되는 공간 영역에서의 NOMA 방식에 대해 제안된 기술은 희박한 상황이다. 이에 따라, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 공간 영역에서의 NOMA 기법에 대한 기술을 제안한다.

이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 신호 처리 방식을 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 채널과 관련된 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: LTE(long term evolution) 시스템과 LTE-A(LTE-advanced))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국 110 및 단말들 120-1 내지 120-9를 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국 110과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.

기지국 110은 단말들 120-1 내지 120-9에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국 110은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국 110은 M개의 안테나 요소(antenna element)들을 포함하는 안테나를 사용할 수 있다. 기지국 110은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말들 120-1 내지 120-9 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국 110과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말들 120-1 내지 120-9 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말들 120-1 내지 120-9 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말들 120-1 내지 120-9 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

기지국 110, 단말들 120-1 내지 120-9는 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국 110, 단말들 120-1 내지 120-9는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함한다. 즉, 기지국 110, 단말들 120-1 내지 120-9는 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국 110 및 단말들 120-1 내지 120-9는 빔 탐색(beam search) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들을 선택할 수 있다.

단말들 120-1 내지 120-9 중 일부 단말들, 즉, 단말 120-1, 단말 120-2, 단말 120-3은 활성(actvice) 사용자들이고, 나머지 단말들은 비활성(inactive) 사용자들이다. 즉, 도 1은 3개의 단말들 120-1 내지 120-3이 기지국 110에 다중 접속을 수행하는 상황을 예시한다. 이를 위해, 단말들 120-1 내지 120-3 및 기지국 110은 이하 후술하는 다중 접속을 위한 절차를 수행할 수 있다.

도 2a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다. 도 2a에 예시된 구성은 기지국 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2a를 참고하면, 기지국 110은 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230, 제어부 240을 포함한다.

무선통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다.

이를 위해, 무선통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 210은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부(210)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.

무선통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 210은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 기지국 110에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

저장부 230은 기지국 110의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 230은 제어부 240의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부 240은 기지국 110의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 240은 무선통신부 210을 통해 또는 백홀통신부 220을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 240은 저장부 230에 데이터를 기록하고, 읽는다. 제어부 240은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 240은 기지국 110이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부 240은 이하 도 2b에 예시된 모듈들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2b를 참고하면, 제어부 240은 공분산 행렬 결정 모듈 242, 결합 채널(joint channel) 측정 모듈 244, 후처리(post-processing) 모듈 246, 채널 압축(channel compression) 모듈 248, 신호 검출 모듈 250을 포함할 수 있다. 여기서, 도 2b에 예시된 모듈들 각각은 저장부 230에 저장된 명령어 집합 또는 코드로서 적어도 일시적으로 제어부 240에 상주된(resided) 명령어/코드 또는 명령어/코드를 저장한 저장 공간이거나, 또는, 제어부 240을 구성하는 회로(circuitry)의 일부일 수 있다.

공분산 행렬 결정 모듈 242 및 결합 채널 측정 모듈 244는 공간 영역에서의 비-직교 다중 접속에 따른 채널 정보를 결정한다. 구체적으로, 공분산 행렬 결정 모듈 242은 비-직교 다중 접속을 수행하는 단말들 각각의 긴-주기(long-term) 채널 정보를 생성한다. 예를 들어, 긴-주기 채널 정보는 채널 공분산 행렬을 포함할 수 있다. 채널 공분산 행렬은 채널의 크기를 나타내는 정보로서, 적어도 2회 이상의 채널 측정 결과에 기반하여 결정될 수 있다. 결합 채널 측정 모듈 244는 비-직교 다중 접속에 대응하는 채널 행렬을 생성한다. 이때, 결합 채널 측정 모듈 244는 긴-주기 채널 행렬을 이용할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 비-직교 다중 접속에 대응하는 채널은 '결합 채널'로 지칭된다.

후처리 모듈 246, 채널 압축 모듈 248, 신호 검출 모듈 250은 채널 정보를 이용하여 수신되는 데이터 신호로부터 송신 신호를 검출한다. 구체적으로, 후처리 모듈 246은 채널 압축 모듈 248의 채널 압축 동작이 가능 또는 용이해지도록 수신 신호들을 처리한다. 후처리 모듈 246은 '선형 빔포밍(linear beamforming) 모듈'로 지칭될 수 있다. 채널 압축 모듈 248은 채널 행렬의 성분들 중 일부를 잡음으로 처리함으로써, 신호 검출 시 고려할 채널 성분의 개수를 감소시킨다. 즉, 채널 압축 모듈 248은 채널 행렬을 희소(sparse) 행렬로 변환한다. 신호 검출 모듈 250을 일부 성분이 잡음으로 취급된, 다시 말해, 압축된 채널 정보에 기반하여 송신 신호들을 검출한다. 예를 들어, 신호 검출 모듈 250은 최대 우도(maximum likelihood, ML) 검출 기법을 이용할 수 있다. 이 경우, 신호 검출 모듈 250은 '저-복잡도 최대 우도 디코더(low-complexity ML decoder)'로 지칭될 수 있다.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 단말들 120-1 내지 120-9 중 어느 하나의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3을 참고하면, 단말 120은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330을 포함한다.

통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 310은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.

또한, 통신부 310은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부(210)는 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부 310은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 빔포밍을 수행할 수 있다.

통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

저장부 320은 단말 120의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부 330은 단말 120의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 310을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 330은 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 310의 일부 및 제어부 330은 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 330은 단말 120이 공간 영역에서 비-직교 다중 접속을 수행하도록 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

도 4a 내지 4c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다. 도 4a 내지 4c는 도 2a의 통신부 210 또는 도 3의 통신부 210의 상세한 구성에 대한 예를 도시한다. 구체적으로, 도 4a 내지 4c는 도 2a의 통신부 210 또는 도 3의 통신부 210의 일부로서, 빔포밍을 수행하기 위한 구성요소들을 예시한다.

도 4a를 참고하면, 통신부 210 또는 310은 부호화 및 변조부 410, 디지털 빔포밍부 420, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N, 아날로그 빔포밍부 440을 포함한다.

부호화 및 변조부 410은 채널 인코딩을 수행한다. 채널 인코딩을 위해, LDPC(low density parity check) 코드, 컨볼루션(convoluation) 코드, 폴라(polar) 코드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 부호화 및 변조부 410은 성상도 맵핑(contellation mapping)을 수행함으로써 변조 심벌들을 생성한다.

디지털 빔포밍부 420은 디지털 신호(예: 변조 심벌들)에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 420은 변조 심벌들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용되며, '프리코딩 행렬(precoding matrix)', '프리코더(precoder)' 등으로 지칭될 수 있다. 디지털 빔포밍부 420은 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N로 디지털 빔포밍된 변조 심벌들을 출력한다. 이때, MIMO(multiple input multiple output) 전송 기법에 따라, 변조 심벌들은 다중화되거나, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N로 동일한 변조 심벌들이 제공될 수 있다.

다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N은 디지털 빔포밍된 디지털 신호들을 아날로그 신호로 변환한다. 이를 위해, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N 각각은 IFFT(inverse fast fourier transform) 연산부, CP(cyclic prefix) 삽입부, DAC, 상향 변환부를 포함할 수 있다. CP 삽입부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 위한 것으로, 다른 물리 계층 방식(예:FBMC(filter bank multi-carrier))이 적용되는 경우 제외될 수 있다. 즉, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N은 디지털 빔포밍을 통해 생성된 다수의 스트림(stream)들에 대하여 독립된 신호처리 프로세스를 제공한다. 단, 구현 방식에 따라, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N의 구성요소들 중 일부는 공용으로 사용될 수 있다.

아날로그 빔포밍부 440은 아날로그 신호에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 420은 아날로그 신호들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용된다. 구체적으로, 다수의 송신 경로들 430-1 내지 430-N 및 안테나들 간 연결 구조에 따라, 아날로그 빔포밍부 440은 도 4b 또는 도 4c와 같이 구성될 수 있다.

도 4b를 참고하면, 아날로그 빔포밍부 440로 입력된 신호들은 위상/크기 변환, 증폭의 연산을 거쳐, 안테나들을 통해 송신된다. 이때, 각 경로의 신호는 서로 다른 안테나 집합들 즉, 안테나 어레이들을 통해 송신된다. 첫번째 경로를 통해 입력된 신호의 처리를 살펴보면, 신호는 위상/크기 변환부들 442-1-1 내지 442-1-M에 의해 서로 다른 또는 동일한 위상/크기를 가지는 신호열로 변환되고, 증폭기들 444-1-1 내지 444-1-M에 의해 증폭된 후, 안테나들을 통해 송신된다.

도 4c를 참고하면, 아날로그 빔포밍부 440로 입력된 신호들은 위상/크기 변환, 증폭의 연산을 거쳐, 안테나들을 통해 송신된다. 이때, 각 경로의 신호는 동일한 안테나 집합, 즉, 안테나 어레이를 통해 송신된다. 첫번째 경로를 통해 입력된 신호의 처리를 살펴보면, 신호는 위상/크기 변환부들 442-1-1 내지 442-1-M에 의해 서로 다른 또는 동일한 위상/크기를 가지는 신호열로 변환되고, 증폭기들 444-1-1 내지 444-1-M에 의해 증폭된다. 그리고, 하나의 안테나 어레이를 통해 송신되도록, 증폭된 신호들은 안테나 요소를 기준으로 합산부들 446-1-1 내지 446-1-M에 의해 합산된 후, 안테나들을 통해 송신된다.

도 4b는 송신 경로 별 독립적 안테나 어레이가 사용되는 예를, 도 4c 송신 경로들이 하나의 안테나 어레이를 공유하는 예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시 예에 따라, 일부 송신 경로들은 독립적 안테나 어레이를 사용하고, 나머지 송신 경로들은 하나의 안테나 어레이를 공유할 수 있다. 나아가, 또 다른 실시 예에 따라, 송신 경로들 및 안테나 어레이들 간 스위치 가능한(switchable) 구조를 적용함으로써, 상황에 따라 적응적으로 변화할 수 있는 구조가 사용될 수 있다.

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 5는 단말들 120-1 내지 120-3 중 어느 하나의 동작 방법을 예시한다.

도 5를 참고하면, 501 단계에서, 단말은 직교 다중 접속 자원 및 비-직교 다중 접속 자원을 통해 기준 신호들을 송신한다. 단말은 직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 기준 신호를, 비-직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 다른 기준 신호를 송신한다. 여기서, 적어도 하나의 다른 기준 신호를 송신하기에 앞서, 단말은 다른 기준 신호에 대한 할당 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 직교 다중 접속 자원 및 비-직교 다중 접속 자원은 서로 다른 서브 프레임에 포함될 수 있다. 예를 들어, 각 프레임의 다중 접속 방식 구간에 따라, 단말은 하나의 서브 프레임 동안 직교-방식으로 적어도 하나의 기준 신호 및 데이터를 송신하고, 다른 서브 프레임 동안 비-직교 방식으로 적어도 하나의 다른 기준 신호 및 데이터를 송신할 수 있다. 직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 기준 신호는 긴-주기 채널 정보를 생성하기 위해 사용되며, 비-직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 다른 기준 신호는 결합 채널 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 기준 신호는 채널 추정에 사용될 수 있는 미리 약속된 값들을 포함하는 신호이다. 기준 신호는 시스템 규격에 따라 다양하게 지칭될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 프리앰블(preamble), 랜덤 접속 프리앰블(random access preamble), 사운딩 기준 신호(sounding reference signal, SRS), 미드앰블(midamble) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

이후, 503 단계에서, 단말은 데이터 신호를 송신한다. 예를 들어, 단말은 기지국으로 상향링크 자원의 할당을 요청하고, 기지국으로부터 상향링크 자원에 대한 승인(grant)을 수신하고, 할당된 상향링크 자원을 통해 데이터 신호를 송신할 수 있다. 이때, 단말은 적어도 하나의 다른 단말과 공간 영역에서 다중 접속된 상태에서 데이터 신호를 송신할 수 있다. 즉, 단말은 적어도 하나의 다른 단말과 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 데이터 신호를 송신할 수 있다.

도 5에 도시되지 아니하였으나, 기준 신호들을 송신하기에 앞서, 단말은 직교 다중 접속 자원을 확인할 수 있다. 예를 들어, 단말은 직교 다중 접속 자원에 대한 할당 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 직교 다중 접속 자원에 대한 할당 정보는 시스템 정보로서 브로드캐스팅되거나, 또는, 단말의 망 진입(entry) 절차 중 시그널링될 수 있다.

도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 도시한다. 도 6은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.

도 6을 참고하면, 601 단계에서, 기지국은 직교 다중 접속 자원 및 비-직교 다중 접속 자원을 통해 기준 신호들을 수신한다. 기지국은 다수의 단말들 각각으로부터 직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 기준 신호를, 비-직교 다중 접속 자원을 통해 적어도 하나의 다른 기준 신호를 수신한다. 여기서, 직교 다중 접속 자원 및 비-직교 다중 접속 자원은 서로 다른 서브 프레임에 포함될 수 있다. 예를 들어, 각 프레임의 다중 접속 방식 구간에 따라, 기지국은 하나의 서브 프레임 동안 직교-방식으로 적어도 하나의 기준 신호 및 데이터를 수신하고, 다른 서브 프레임 동안 비-직교 방식으로 적어도 하나의 다른 기준 신호 및 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 기준 신호는 채널 추정에 사용될 수 있는 미리 약속된 값들을 포함하는 신호이다. 기준 신호는 시스템 규격에 따라 다양하게 지칭될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 프리앰블, 랜덤 접속 프리앰블, 사운딩 기준 신호, 미드앰블 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

603 단계에서, 기지국은 비-직교 다중 접속을 위한 채널을 추정한다. 즉, 기지국은 직교 다중 접속 자원을 통해 기준 신호들을 이용하여 긴-주기 채널 정보를 생성한다. 예를 들어, 긴-주기 채널 정보는 각 단말의 채널 크기의 평균으로서, 공분산 행렬을 포함할 수 있다. 그리고, 기지국은 하고, 긴-주기 채널 정보에 기반하여 결합 채널에 대한 정보를 결정할 수 있다. 이때, 기지국은 다중 경로 채널의 공간적 희소성을 이용할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 유효한 경로들, 즉, 스캐터러(scatterer)들을 고려하여 추정해야할 채널 행렬의 차원을 감소시킴으로써, 기준 신호의 길이보다 많은 개수의 단말들에 대한 결합 채널에 대한 정보를 생성할 수 있다.

605 단계에서, 기지국은 데이터 신호들을 수신한다. 예를 들어, 기지국은 단말들로부터 상향링크 자원의 할당에 대한 요청을 수신하고, 단말들로 상향링크 자원에 대한 승인을 송신하고, 할당된 상향링크 자원을 통해 데이터 신호를 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 공간 영역에서 다중 접속된 다수의 단말들로부터 데이터 신호들을 수신할 수 있다. 즉, 기지국은 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 다수의 단말들로부터 데이터 신호들을 수신할 수 있다.

607 단계에서, 기지국은 추정된 채널을 이용하여 송신 신호들을 검출한다. 다시 말해, 기지국은 MIMO 검출을 수행한다. 이때, 기지국은 연산 복잡도를 낮추기 위해, 수신된 데이터 신호들에 대해 후처리 및 압축을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 직교 다중 접속 자원 및 비-직교 다중 접속 자원을 이용함으로써, 공간 영역에서의 비-직교 다중 접속을 위한 결합된 채널이 추정될 수 있다. 이하, 채널 추정에 대한 보다 상세한 실시 예가 설명된다.

도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국 간 다중 경로 채널의 예를 도시한다. 도 7은 다양한 실시 예들에서 고려되는 다중 경로 채널 760 환경으로서, 다수의 스캐터러(scatterer)들이 존재하는 상황을 예시한다. 이하, 도 7과 같은 다중 경로 채널 760 환경에서 형성되는 채널을 수학적으로 모델링하고, 다중 경로 채널 760에 존재하는 공간적 희소성(sparsity) 개념이 설명된다.

다중 사용자(multi-user, MU) 다중 입출력 통신 시스템에서 k번째 단말 및 기지국 간 채널은 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.

<수학식 1>에서, h_k는 k번째 단말 및 기지국 간 채널,

는 각 원소가 독립적이고 동일한 분포를 따르는 유효 채널 벡터, R_k는 k번째 단말이 형성하는 채널의 공분산 행렬을 나타낸다. 공분산 행렬 R_k는 k번째 단말 및 기지국 간 형성되는 다중 경로와 다중 안테나로 인해 형성되는 일종의 공간적 시그니쳐(signature)에 해당한다. <수학식 1>의 채널 벡터는 다중 경로의 효과를 고려하여 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.

<수학식 2> 에서, h_k는 k번째 단말 및 기지국 간 채널,

는 다중 경로 채널 내의 p번째 경로의 채널 이득,

은 다중 경로 채널 내의 p번째 경로의 입사각(angle of arrival, AOA), P는 다중 경로 채널 내의 경로 개수, A_k는 k번째 단말의 다중 경로들의 방향들을 나타내는 행렬,

는 k번째 단말의 채널 이득 행렬, M은 기지국의 안테나 요소 개수를 나타낸다.

<수학식 2>에 따르면, 공분산 행렬은

로 얻어질 수 있다. 다중 경로에 존재하는 스캐터러들의 개수(=P)가 기지국의 안테나 개수(=M) 보다 작을 경우, 공분산 행렬의 랭크(rank)는 <수학식 3>을 만족한다.

<수학식 3>에서, R_k는 k번째 단말이 형성하는 채널의 공분산 행렬, A_k는 k번째 단말의 다중 경로들의 방향들을 나타내는 행렬, P는 스캐터러 개수 개수, M은 기지국의 안테나 개수를 나타낸다.

이 경우, <수학식 1>으로 표현된 채널 벡터에서 유효 채널 벡터의 길이는 기지국의 안테나 개수(=M)보다 작다. 유효 채널 벡터의 길이가 실제 채널 길이보다 작은 경우, 공간적 희소성이 존재한다는 표현이 가능하다.

다양한 실시 예들은 기지국에서 대규모 다중 입출력 통신 시스템에 존재할 수 있는 공간적 희소성을 이용하여 채널 추정에 소모되는 시간 자원을 효율적으로 줄일 수 있는 채널 추정 기법을 제안한다. 제안된 채널 추정 기법을 실시하기 위해, 각 단말의 긴-주기 채널 정보(예: 공분산 행렬)가 요구된다. 따라서, 제안되는 채널 추정 기법은 긴-주기 채널 정보의 추정 동작, 결합 시공간 채널 추정 동작을 포함한다.

공분산 행렬 추정 과정의 일 실시 예로서, 직교 공간 분할 다중 접속을 수행하는 방식이 고려될 수 있다. 도 8a 내지 도 8c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 프레임 운용의 예들을 도시한다. 도 8a 내지 도 8c는 공분산 행렬 정보를 얻기 위한 전송 프레임 구조의 다양한 실시 예들이다. 도 8a 내지 도 8c를 참고하면, 각 전송 프레임은 직교 공간 분할 다중 접속을 지원하기 위한 자원(872)(이하 ‘직교 다중 접속 자원’) 및 비-직교 공간 분할 다중 접속을 지원하기 위한 자원(874)(이하 ‘비-직교 다중 접속 자원’)을 포함한다.

일 실시 예에 따라, 도 8a와 같이, 다수의 서브프레임(subframe)들이 직교 다중 접속 자원(872)으로, 다른 다수의 서브프레임들이 비-직교 다중 접속 자원(874)으로 할당될 수 있다. 즉, 직교 다중 접속 자원(872)은 서브프레임 단위로 할당될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 도 8b 및 도 8c와 같이, 직교 다중 접속 자원(872)은 서브프레임의 일부를 점유할 수 있다. 구체적으로, 일부 서브프레임에서, 직교 다중 접속 자원(872)은 도 8b와 같이 일부 주파수 영역에 할당되거나, 도 8c와 같이 일부 시간 영역에 할당될 수 있다. 또는, 도시되지 아니하였으나, 직교 다중 접속 자원(872)은 서브프레임의 일부 주파수 영역 및 일부 시간 영역에 할당될 수 있다.

여기서, 결합 채널을 추정하기 위한 긴-주기 채널 정보는 1회의 추정 후 재사용이 가능할 수 있다. 따라서, 비-직교 다중 접속을 수행할 단말이 새로이 접속하거나, 새로운 다중 사용자 그룹이 결정된 경우, 일시적으로 직교 다중 접속 자원(872)이 할당될 수 있다. 즉, 일부 프레임에서 직교 다중 접속 자원(872)이 할당될 수 있다. 이에 따라, 도 8b 및 도 8c와 같이 서브프레임의 일부에서 직교 다중 접속 자원(872)이 할당되더라도, 기지국의 판단에 따라 가변적인 프레임 운용이 가능하다. 이 경우, 기지국은 하향링크 제어 정보 또는 시스템 정보를 통해 직교 다중 접속 자원(872)의 할당 여부, 직교 다중 접속 자원(872)의 위치 및 크기 중 적어도 하나를 단말들에게 알릴 수 있다.

도 8a, 도 8b, 도 8c 또는 다른 형태의 직교 다중 접속 자원(872)을 이용하여, 기지국은 각 서브프레임마다 최대 M개의 단말을 선택하여 공간 분할 다중 접속을 지원할 수 있다. 기지국은 직교 다중 접속 자원(872)을 이용하여 추정된 단말들의 채널 정보에 기반하여 각 단말의 공분산 행렬을 추정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 각 단말들의 추정 채널의 통계적인 분산을 공분산 행렬에 대한 추정 값으로 사용할 수 있다.

이후, 결합 시공간 채널 추정 동작(예: 도 6의 603 단계)에서, 기지국은 추정된 공분산 행렬을 이용하여 비-직교 공간 분할 다중 접속을 위한 채널 추정을 수행한다. k번째 단말의 랜덤 접속 프리앰블(preamble) 중 파일럿(pilot) 신호를 x_k라고 할 때, 활성 단말들의 파일럿 신호에 대한 기지국의 수신 신호는 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.

<수학식 4>에서, Y는 수신 신호 행렬, h_k는 k번째 단말 및 기지국 간 채널, x_k는 k번째 단말에서 송신된 프리앰블 내의 파일럿 신호,

는 활성 단말들의 인덱스 집합, N은 잡음 행렬, U_k는 k번재 단말의 공분산 행렬의 특이값 분해(singular value decomposition)

를 통해 얻어지는 좌측 특이벡터 행렬(left singular vector matrix),

는 k번째 단말의 유효 채널 벡터를 나타낸다. 여기서, 새로운 유효 채널 벡터는

으로 표현할 수 있게 된다.

<수학식 4>의 수신 신호를 벡터로 표현하면 <수학식 5>와 같다.

<수학식 5>에서, vec(Y)는 수신 신호 행렬의 열들을 포함하는 벡터,

는 활성 단말들의 인덱스 집합, x_k는 k번째 단말에서 송신된 프리앰블 내의 파일럿 신호,

는 크로네커(kronecker) 곱 연산자, U_k는 k번재 단말의 공분산 행렬의 좌측 특이벡터 행렬,

는 k번째 단말의 유효 채널 벡터, vec(N)은 잡음 행렬의 열들로 구성되는 벡터를 나타낸다. 만약,

={1,2,3,…, K}이면, <수학식 5>는 <수학식 6>과 같이 표현될 수 있다.

<수학식 6>에서, y_k는 k번째 단말의 파일럿 신호에 대한 수신 신호 벡터, L은 파일럿의 길이, x_k _.j는 x_k의 j번째 요소, U_k는 k번째 단말의 채널 공분산 행렬의 좌측 특이벡터 행렬, n_k는 k번째 단말의 잡음 벡터를 나타낸다. <수학식 6>에 포함된 파일럿 신호들 및 좌측 특이벡터 행렬의 곱으로 표현되는 행렬에서, 각 열은 각 단말에 대응하며, 각 단말의 시간-주파수 시그니쳐(space-time signature)에 해당한다.

<수학식 6>으로부터 모든 단말들에 대한 유효 채널 벡터가 추정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 최소 자승(least squares, LS) 기법이 사용될 수 있다. 최소 자승 기법을 이용하면, 단말들의 유효 채널 벡터는 <수학식 7>과 같이 얻어질 수 있다.

<수학식 7>에서,

는 k번째 단말의 유효 채널 벡터,

는 송신 신호 및 촤측 특이벡터 행렬로 구성되는 행렬,

는 수신 신호 벡터를 나타낸다. <수학식 7>의 각 항은 <수학식 8>, <수학식 9>와 같이 정의될 수 있다.

<수학식 8>에서,

는 수신 신호 벡터, y_k는 k번째 단말의 파일럿 신호에 대한 수신 신호 벡터를 나타낸다.

<수학식 9>에서,

는 시그니처 행렬, x_k _.j는 x_k의 j번째 요소, U_k는 k번째 단말의 채널 공분산 행렬의 좌측 특이벡터 행렬을 나타낸다.

<수학식 9>의 시그니처 행렬

의 크기는 ML×KP이므로, ML>KP를 만족하면, 최소 자승 기법을 통한 채널 추정이 가능하다. 따라서, 공간적 희소성이 존재하는 경우, 즉, P<M인 경우에 대해서, 기지국은 파일럿 길이보다 많은 개수(=K>L)의 단말들을 지원할 수 있다.

도 9a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 추정을 위한 신호 교환을 도시한다. 도 9a는 본 발명에서 제안하는 채널 추정 기법을 수행하기 위한 일 실시 예로, 3개의 단말들 120-1 내지 120-3이 2개의 직교 파일럿들로 이루어진 2개의 프리앰블들을 이용하는 경우를 예시한다.

도 9a를 참고하면, 직교 다중 접속 구간 동안, 901 단계, 903 단계, 905 단계에서, 2개의 직교 파일럿들로 이루어진 2개의 프리앰블들을 이용하여 각 서브프레임 마다 2개의 단말들의 다중 접속이 지원된다. 예를 들어, 기지국 110은 단말 120-1과 단말 120-2, 단말 120-2와 단말 120-3, 단말 120-1과 단말 120-3의 다중 접속을 순차적으로 지원할 수 있다. 이때, 기지국 110은 매 프리앰블 전송 기회(예: 서브 프레임) 마다 2개의 단말들의 채널들을 추정한다. 예를 들어, 도 9b와 같이, 기지국 110은, 서브프레임1 901에서 수신된 프리앰블들에 기반하여 단말 120-1의 채널 981-1 및 단말 120-2의 채널 982-1을 추정하고, 서브프레임2 902에서 수신된 프리앰블들에 기반하여 단말 120-2의 채널 982-2 및 단말 120-3의 채널 983-1을 추정하고, 서브프레임3 903에서 수신된 프리앰블들에 기반하여 단말 120-1의 채널 981-2 및 단말 120-3의 채널 983-2을 추정할 수 있다.

이어, 비-직교 다중 접속 구간의 시작 전에, 907 단계에서, 기지국 110은 각 단말 별로 추정된 채널들을 이용하여 단말들 120-1 내지 120-3 각각의 공분산 행렬을 추정한다. 예를 들어, 도 9b와 같이, 기지국 110은, 서브프레임1 901 및 서브프레임3 903에서 추정된 단말 120-1의 채널들 981-1 및 981-2에 기반하여 단말 120-1의 공분산 행렬991을 추정하고, 서브프레임1 901 및 서브프레임2 902에서 추정된 단말 120-2의 채널들 982-1 및 982-2에 기반하여 단말 120-2의 공분산 행렬 992를 추정하고, 서브프레임2 902 및 서브프레임3 903에서 추정된 단말 120-3의 채널들 983-1 및 983-2에 기반하여 단말 120-3의 공분산 행렬 993을 추정할 수 있다.

이후, 비-직교 다중 접속 구간 동안, 909 단계에서, 기지국 110은 단말들 120-1 내지 120-3에게 프리앰블들을 할당한다. 이때, 프리앰블들의 할당은 추정된 공분산 행렬에 기반할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국 110은 공분산 행렬들 사이의 코달 거리(chordal distance)를 비교하고, 코달 거리가 가장 큰 두 개의 공분산 행렬들을 선택한 후, 해당 공분산 행렬들을 가진 단말들에게 동일한 프리앰블들을 할당할 수 있다. 만일, 단말 120-1과 단말 120-2의 공분산 행렬들 사이의 코달 거리가 가장 크다고 가정하면, 단말 120-1과 단말 120-2에게 프리앰블1이 할당되고, 단말 120-3에게 프리앰블2가 할당될 수 있다.

이어, 911 단계에서, 기지국 110은 단말들 120-1 내지 120-3 각각으로 프리앰블의 할당 결과를 알리는 프리앰블 지시를 송신한다. 이어, 913 단계에서, 단말들 120-1 내지 120-3은 비-직교 다중 접속 방식에 따라 할당된 프리앰블들을 송신한다. 이후, 915 단계에서, 기지국 110은 시-공간 결합 채널(space-time joint channel)을 추정한다.

도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 신호 검출을 위한 동작 방법을 도시한다. 도 10은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.

도 10을 참고하면, 1001 단계에서, 기지국은 선형 빔포밍을 수행한다. 여기서, 선형 빔포밍은 수신된 데이터 신호들에 대한 후처리로서, '포스트코딩(post coding)'으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 의도한(desired) 신호가 특정 채널 성분에 집중되도록 수신된 데이터 신호에 대한 선형 빔포밍을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국은 수신된 데이터 신호들에 대한 최대 비 결합(maximum ratio combination, MRC)을 수행할 수 있다.

1003 단계에서, 기지국은 채널 압축을 수행한다. 여기서, 채널 압축은 송신 신호 검출 시 고려할 채널의 차원을 감소시키는 동작을 포함한다. 기지국은 채널 성분 중 일부를 잡음으로 취급함으로써, 신호 검출 시 고려할 채널의 차원을 감소시킬 수 있다. 따라서, 기지국은 채널 성분들 중 적어도 잡음으로 취급할 적어도 하나의 성분을 선택한다. 예를 들어, 기지국은 각 채널 성분의 크기에 기반하여 검출에서 제외할 적어도 하나의 성분을 선택할 수 있다.

1005 단계에서, 기지국은 압축된 채널에 기반하여 송신 신호들을 검출한다. 예를 들어, 기지국은 최대 우도 검출을 수행할 수 있다. 이때, 기지국은 채널 압축의 결과에 따라 최대 우도 검출 시 고려할 신호 조합들의 일부를 단말 단위로 제외할 수 있다. 다시 말해, 잡음으로 취급되는 성분에 대응하는 두(2) 단말들 중 제1 단말의 신호는 제2 단말에게 간섭으로 고려되지 아니한다. 다시 말해, 제2 단말의 입장에서, 제1 단말은 간섭원으로 작용하지 아니한다. 이에 따라, 최대 우도 검출 시 고려되는 신호 조합들의 개수가 감소될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 최대 우도 기법 외 다른 MIMO 검출 기법이 사용될 수 있다.

도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 채널 압축을 위한 동작 방법을 도시한다. 도 11은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.

도 11을 참고하면, 1101 단계에서, 기지국은 압축 지표(compression metric)들을 결정한다. 여기서, 압축 지표는 채널 행렬의 압축을 위해 잡음으로 취급할 성분을 선택하는 기준이 되는 지표이다. 예를 들어, 기지국은 각 성분의 크기 및 관련되는 단말의 채널 크기에 기반하여 압축 지표를 결정할 수 있다.

1103 단계에서, 기지국은 압축 지표들에 기반하여 적어도 하나의 간섭원을 제거한다. 압축 지표들에 기반하여, 기지국은 유효 채널 행렬의 적어도 하나의 성분을 간섭으로 취급할 수 있다. 예를 들어, 제1 성분의 압축 지표가, 동일 열에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값 및 동일 행에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값의 합 및 가중치의 곱보다 작으면, 제1 성분은 잡음으로 취급될 수 있다. 잡음으로 취급된 성분에 따라, 기지국은, 각 단말에 대하여, 다른 단말들 중 적어도 하나를 간섭원이 아닌 것으로 판단할 수 있다. 단, 채널 압축에도 불구하고, 간섭원 감소의 이득을 얻지 못하는 단말이 존재할 수 있다.

이하, 도 10 및 도 11을 참고하여 설명한 신호 검출 절차의 구체적인 동작들의 예가 수학식들의 참고와 함께 상세히 설명된다.

단말의 데이터 전송 시 기지국의 수신 신호를 y라고 하면, y는 <수학식 10>과 같이 표현될 수 있다.

<수학식 10>에서, y는 수신 신호 행렬, x는 단말들의 전송 데이터를 벡터로 정렬한 송신 신호, H는 데이터 전송 시 단말들 및 기지국 사이의 채널 행렬, z는 잡음 벡터를 나타낸다.

선형 빔포밍 동작((예: 도 10의 1001 단계)에서, 최대 비 결합 빔포밍에 의해 수신 신호를 선형 결합하는 것이 사용될 수 있다. MRC를 통해 선형 결합된 수신 신호는 <수학식 11>과 같이 표현될 수 있다.

<수학식 11>에서,

는 선형 결합된 유효 수신 신호 행렬, H는 채널 행렬, y는 수신 신호 행렬,

는 유효 채널 행렬, X는 송신 신호 행렬,

는 유효 잡음 벡터를 나타낸다. 안테나 수가 많은 경우(M>>1), 유효 채널 행렬은, 대각 성분들의 크기가 상대적으로 크고 비-대각 성분들의 크기가 상대적으로 적은 특징을 가지게 된다.

채널 분해 동작(예: 도 10의 1003 단계)에서, 기지국은 유효 채널 행렬의 성분들의 크기에 따라서 잡음-처리(treating as noise) 여부를 판단한다. 일 실시 예에 따라, 각 성분에 대해서 잡음-처리 여부를 판단하기 위한 기준은 <수학식 12>과 같다.

<수학식 12>에서, α_ii는 채널 행렬의 i,j번째 성분의 잡음-처리 여부 판단을 위한 압축 지표, δ는 지표 계산을 위한 가중치, P_j는 j번째 단말의 신호 대 잡음 비율, σ²는 잡음 전력,

는 유효 채널 행렬의 i,j번째 성분을 나타낸다.

<수학식 12>를 만족하는 성분들은 잡음으로 처리된다. 그리고, 나머지 성분에 대해, 간섭 제거를 위한 후처리가 수행될 수 있다. <수학식 12>에서, δ는 잡음-처리의 판별 수준을 결정하는 시스템 파라미터이다. δ의 값이 클수록 <수학식 12>를 만족하기가 어려워지므로, 잡음으로 처리되는 성분들의 개수가 적어진다. <수학식 12> 혹은 또 다른 특정한 잡음-처리 판단 기준에 따라서 유효 채널 행렬 성분들의 잡음-처리 유무를 결정되면, 유효 수신 신호

는 <수학식 13>과 같이 표현될 수 있다.

<수학식 13>에서,

는 선형 결합된 유효 수신 신호 행렬,

는 잡음으로 처리하지 아니할 성분들로 구성된 제1 부분 유효 채널 행렬,

는 잡음으로 처리할 성분들로 구성된 제2 부분 유효 채널 행렬, x는 송신 신호 행렬,

는 유효 채널 행렬의 i,j번째 성분,

는 유효 잡음 행렬을 나타낸다. 잡음 처리 행렬에 의한 수신 신호를 고려하여 유효 잡음 신호를

로 정의할 때, <수학식 13>은 <수학식 14>와 같이 표현될 수 있다.

<수학식 13>과 같이 채널이 압축된 경우, 제1 부분 유효 채널 행렬의 첫번째 열에 따라, 1번째 단말에 있어서, 2번째 단말 및 4번째 단말은 간섭원에서 제외될 수 있다. 유사하게, 2번째 단말에 있어서, 1번째 단말, 3번째 단말, 5번째 단말은 간섭원에서 제외될 수 있다. 또한, 3번째 단말에 있어서, 2번째 단말, 4번째 단말, 5번째 단말은 간섭원에서 제외될 수 있다.

<수학식 14>에서,

는 선형 결합된 유효 수신 신호 행렬,

는 유효 잡음 행렬,

는 잡음으로 처리된 데이터 신호를 포함하는 유효 잡음 신호를 나타낸다.

저-복잡도 최대-우도 디코딩 동작(예: 도 10의 1005 단계)에서, 기지국은 <수학식 14>에 기반하여 최대 우도 검출을 수행할 수 있다.

채널 행렬

은 원래의 유효 채널 행렬인

중에서 잡음으로 처리 되지 아니하는 성분들로 이루어지므로, 다수개의 영(zero) 성분을 가진 희소(sparse) 행렬로 이해될 수 있다. 희소성을 가지지 않는 일반적인 채널 행렬에 대해 최대 우도 검출 기법을 적용하는 것은 높은 구현 복잡도를 요구한다. 반면에, 희소 행렬에 대한 최대 우도 검출 기법은 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm) 혹은 신뢰 전파(belief propagation)를 사용하여 낮은 복잡도로도 구현될 수 있다. 따라서, 채널 분해 과정과 함께 메시지 전달 알고리즘 등을 적용할 경우, 기지국은 낮은 복잡도를 가지는 최대 우도 검출을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 채널 행렬에 대한 최대 우도 검출의 복잡도는 <수학식 15>와 같이, 희소 행렬에 대한 최대 우도 검출의 복잡도는 <수학식 16>과 같다.

<수학식 15>에서, M은 기지국 안테나 개수,

은 변조 크기(modulation size), K는 활성 단말의 개수를 나타낸다.

<수학식 16>에서, c는 상수, M은 기지국 안테나 개수,

은 변조 크기(modulation size), K는 활성 단말의 개수, δ는 잡음-취급할 성분을 선택하기 위해 사용되는 지표의 계산을 위한 가중치를 나타낸다.

도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능 분석 그래프를 도시한다. 도 12는 8개의 안테나를 가진 기지국(M=8) 및 12개의 단말들(K=12)이 BPSK(binary-shift-keying modulation)을 사용해서 다중 접속을 수행하는 환경에서, 모의 실험 성능 비교 결과를 예시한다. 모의 실험에서, <수학식 2>의 P=2인 경우가 가정되었다. 종래 기법은 L=K=12의 길이를 가지는 파일럿 신호를 사용하며, 기법은 L=K-T_red의 길이를 가지는 파일럿 신호를 사용한다.

도 12의 범례를 참고하면, 하단에서부터 완벽한(perfect) 채널 정보에 최대 우도 검출을 수행하였을 경우, 제안된 채널 추정 기법과 최대 우도 검출을 수행하였을 경우 (T_red=0 이나 2로 설정), 종래 최소 자승 채널 추정 기법과 최대 우도 검출을 수행하였을 경우, 제안된 채널 추정 기법과 제안된 디코딩 기법을 사용하였을 경우(T_red=0 이나 2로 설정)를 나타낸다.

도 12를 참고하면, 최대 우도 검출 기법을 사용하였을 때, 제안된 채널 추정 기법은 최소 자승 채널 추정보다 좋은 성능을 보인다. 또한, 파일럿 길이를 2 적게 설정한 경우에도, 제안된 기법은 종래 기술 보다 낮은 비트 오류율을 달성한다. 제안된 검출 기법은 최대 우도 검출 보다 높은 비트 오류율을 가지나, 그 차이가 크지 아니하고, 대신 낮은 구현 복잡도를 가진다는 장점을 가진다. 따라서, 시스템 파라미터와 무선 환경에 따라 제안된 검출 기법을 사용하면, 오류 성능 저하는 최소화되면서, 구현 복잡도를 감소될 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
기지국으로, 적어도 하나의 다른 단말과의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 적어도 하나의 제1 기준 신호를 송신하는 과정과,
상기 기지국으로, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해, 상기 적어도 하나의 제1 기준 신호에 기초하는 제1 채널 추정의 결과에 기초하여 결정된 적어도 하나의 제2 기준 신호를 송신하는 과정과,
상기 기지국으로, 상기 적어도 하나의 제2 기준 신호에 기초하는 제2 채널 추정의 결과에 기초하여, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 기준 신호는, 긴-주기(long-term) 채널 정보를 생성하기 위해 사용되고,
상기 적어도 하나의 제2 기준 신호는, 상기 적어도 하나의 다른 단말 및 상기 단말의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널(joint channel) 정보를 생성하기 위해 사용되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 자원에 대한 할당 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 기준 신호에 대한 할당 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
복수의 단말들의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해, 상기 복수의 단말들로부터, 제1 기준 신호들을 수신하는 과정과,
상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해, 상기 복수의 단말들로부터, 상기 제1 기준 신호들에 기초하는 제1 채널 추정의 결과에 기초하여 결정된 제2 기준 신호들을 수신하는 과정과,
상기 복수의 단말들로부터, 상기 제2 기준 신호들에 기초하는 제2 채널 추정의 결과에 기초하여, 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호들을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 기준 신호들에 기반하여, 상기 복수의 단말들 각각의 긴-주기(long-term) 채널 정보를 생성하는 과정과,
상기 제2 기준 신호들 및 상기 긴-주기 채널 정보에 기반하여, 상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널(joint channel) 정보를 생성하는 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 결합 채널 정보는, 상기 긴-주기 채널 정보의 특이값 분해(singular value decomposition)를 통해 얻어지는 좌측 특이벡터 행렬(left singular vector matrix)을 이용하여 결정되는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 결합 채널 정보를 생성하는 과정은,
상기 좌측 특이벡터 행렬 및 상기 제2 기준 신호들의 값들을 이용하여 상기 복수의 단말들에 대한 시그니처 행렬을 생성하는 과정과,
상기 시그니처 행렬을 이용하여 상기 결합 채널을 생성하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 데이터 신호로부터, 상기 복수의 단말들의 송신 신호들을 검출하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 송신 신호들을 검출하는 과정은,
상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널에 기반하여, 적어도 하나의 단말에 대한 간섭원의 개수를 감소시키는 과정과,
감소된 개수의 간섭원을 기반으로 최대 우도(maximum likelihood) 검출을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 간섭원의 개수를 감소시키는 과정은,
상기 결합 채널에 대한 최대 비 결합(maximum ratio combination, MRC)을 수행함으로써 유효 채널을 생성하는 과정과,
상기 유효 채널의 각 성분의 크기에 기반하여 적어도 하나의 성분을 잡음으로 취급하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 11에 있어서,
적어도 하나의 성분을 잡음으로 취급하는 과정은,
상기 유효 채널의 성분들의 압축 지표들을 생성하는 과정과,
제1 성분의 압축 지표가, 동일 열에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값 및 동일 행에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값의 합 및 가중치의 곱보다 작으면, 제1 성분을 잡음으로 취급하는 과정을 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
신호를 송신하는 송신부와,
기지국으로, 적어도 하나의 다른 단말과의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해 적어도 하나의 제1 기준 신호를 송신하고, 상기 기지국으로, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해, 상기 적어도 하나의 제1 기준 신호에 기초하는 제1 채널 추정의 결과에 기초하여 결정된 적어도 하나의 제2 기준 신호를 송신하고, 상기 기지국으로, 상기 적어도 하나의 제2 기준 신호에 기초하는 제2 채널 추정의 결과에 기초하여, 상기 적어도 하나의 다른 단말과의 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호를 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 기준 신호는, 긴-주기(long-term) 채널 정보를 생성하기 위해 사용되고,
상기 적어도 하나의 제2 기준 신호는, 상기 적어도 하나의 다른 단말 및 상기 단말의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널(joint channel) 정보를 생성하기 위해 사용되는 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 자원에 대한 할당 정보를 수신하는 수신부를 더 포함하는 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 기준 신호에 대한 할당 정보를 수신하는 수신부를 더 포함하는 장치.
무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
신호를 수신하는 수신부와,
복수의 단말들의 직교 다중 접속을 지원하는 제1 자원을 통해, 상기 복수의 단말들로부터, 제1 기준 신호들을 수신하고, 상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 지원하는 제2 자원을 통해, 상기 복수의 단말들로부터, 상기 제1 기준 신호들에 기초하는 제1 채널 추정의 결과에 기초하여 결정된 제2 기준 신호들을 수신하고, 상기 복수의 단말들로부터, 상기 제2 기준 신호들에 기초하는 제2 채널 추정의 결과에 기초하여, 비-직교 다중 접속 방식에 따라, 데이터 신호들을 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 기준 신호들에 기반하여, 상기 복수의 단말들 각각의 긴-주기(long-term) 채널 정보를 생성하고, 상기 제2 기준 신호들 및 상기 긴-주기 채널 정보에 기반하여, 상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널(joint channel) 정보를 생성하는 장치.
청구항 18에 있어서,
상기 결합 채널 정보는, 상기 긴-주기 채널 정보의 특이값 분해(singular value decomposition)를 통해 얻어지는 좌측 특이벡터 행렬(left singular vector matrix)을 이용하여 결정되는 장치.
청구항 19에 있어서,
상기 제어부는, 상기 좌측 특이벡터 행렬 및 상기 제2 기준 신호들의 값들을 이용하여 상기 복수의 단말들에 대한 시그니처 행렬을 생성하고, 상기 시그니처 행렬을 이용하여 상기 결합 채널을 생성하는 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 제어부는, 상기 데이터 신호로부터, 상기 복수의 단말들의 송신 신호들을 검출하는 장치.
청구항 21에 있어서,
상기 제어부는, 상기 복수의 단말들의 비-직교 다중 접속을 위한 결합 채널에 기반하여, 적어도 하나의 단말에 대한 간섭원의 개수를 감소시키고, 감소된 개수의 간섭원을 기반으로 최대 우도(maximum likelihood) 검출을 수행하는 장치.
청구항 22에 있어서,
상기 제어부는, 상기 결합 채널에 대한 최대 비 결합(maximum ratio combination, MRC)을 수행함으로써 유효 채널을 생성하고, 상기 유효 채널의 각 성분의 크기에 기반하여 적어도 하나의 성분을 잡음으로 취급하는 장치.
청구항 23에 있어서,
상기 제어부는, 상기 유효 채널의 성분들의 압축 지표들을 생성하고, 제1 성분의 압축 지표가, 동일 열에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값 및 동일 행에서의 다른 성분들의 압축 지표들 중 최대 값의 합 및 가중치의 곱보다 작으면, 제1 성분을 잡음으로 취급하는 장치.