KR20100100666A - 다중안테나 시스템에서 신호 전송방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

다중 안테나 시스템에서 신호 전송방법은 기지국으로부터 전력증폭기 설정정보를 수신하는 단계; 상기 전력증폭기 설정정보에 따라 다중 전력증폭기와 다중 안테나 간의 설정을 변경하는 단계; 및 상기 변경된 설정에 따라 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전력증폭기 설정정보는 상기 다중 안테나에 연결되는 전력증폭기를 지시하는 정보를 포함한다.

Description

다중안테나 시스템에서 신호 전송방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANMITTING SIGNAL IN MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 다중안테나 시스템에서 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.

최근에는 무선통신 시스템의 성능과 통신용량을 극대화하기 위하여 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 시스템이 주목받고 있다. MIMO 기술은 지금까지 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 채택해 송수신 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방법이다. MIMO 시스템을 다중안테나(Multiple antenna) 시스템이라고도 한다. MIMO 기술은 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 그 결과, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.

MIMO 기술에는 송신 다이버시티(transmit diversity), 공간 다중화(spatial multiplexing) 및 빔포밍(beamforming) 등이 있다. 송신 다이버시티는 다중 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 전송 신뢰도를 높이는 기술이다. 공간 다중화는 다중 송신 안테나에서 서로 다른 데이터를 동시에 전송하여 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 빔 형성은 다중 안테나에서 채널 상태에 따른 가중치를 부가하여 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 증가시키기 위해 사용된다. 이때, 가중치는 가중치 벡터(weight vector) 또는 가중치 행렬(weight matrix)로 표시될 수 있고, 이를 프리코딩 벡터(precoding vector) 또는 프리코딩 행렬(precoding matrix)이라 한다.

종래 다중안테나 시스템에서 기지국은 복수의 전력증폭기를 이용하여 다중안테나 전송을 수행하고, 단말은 하나의 전력증폭기를 이용하여 다중안테나 전송을 수행하는 것으로 고려되고 있었다. 단말의 전력증폭기는 소정의 최대 출력을 가지며(예를 들어, 단말의 최대 출력은 23dBm이 될 수 있다), 최대 출력에 맞추어 상향링크 전력제어가 수행된다.

그러나, 이후의 단말은 복수의 전력증폭기를 이용하여 다중안테나 전송을 수행할 수 있다. 단말이 복수의 전력증폭기를 사용하는 경우, 신호를 전송하는 물리적 안테나와 출력 전력을 제공하는 전력증폭기 간의 맵핑 관계를 고려하여야 한다.

다중안테나 시스템에서 복수의 전력증폭기를 사용하는 단말로부터 신호를 효과적으로 전송할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중안테나 시스템에서 신호를 효과적으로 전송할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

다중 안테나 시스템에서 신호 전송방법은 기지국으로부터 전력증폭기 설정정보를 수신하는 단계; 상기 전력증폭기 설정정보에 따라 다중 전력증폭기와 다중 안테나 간의 설정을 변경하는 단계; 및 상기 변경된 설정에 따라 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전력증폭기 설정정보는 상기 다중 안테나에 연결되는 전력증폭기를 지시하는 정보를 포함한다.

다중안테나 시스템에서 복수의 전력증폭기를 사용하는 단말이 상향링크 신호를 효과적으로 전송할 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3은 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일예를 나타낸다.
도 4는 다중안테나를 구비한 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 다중안테나 및 다중 전력증폭기를 포함하는 송신기에서 신호 전송방법을 나타낸다.
도 6은 다중 안테나와 다중 전력증폭기의 설정을 나타내는 일 예이다.
도 7은 다중 안테나와 다중 전력증폭기의 설정을 나타내는 다른 예이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.

무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기는 데이터에 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기는 수신신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.

OFDM/OFDMA 시스템의 주된 문제점 중 하나는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 매우 클 수 있다는 것이다. PAPR 문제는 전송 신호의 최대 진폭(peak amplitude)이 평균 진폭보다 매우 크게 나타나는 것으로, OFDM 심볼이 서로 다른 부반송파 상에서 N개의 정현파 신호(sinusoidal signal)의 중첩이라는 사실에 기인한다. PAPR은 특히 배터리의 용량과 관련되어 전력 소모에 민감한 단말에서 문제가 된다. 전력 소모를 줄이기 위해서는 PAPR을 낮추는 것이 필요하다.

PAPR을 낮추기 위해 제안되고 있는 시스템 중 하나가 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access; SC-FDMA)이다. SC-FDMA는 SC-FDE(Single Carrier-Frequency Division Equalization) 방식에 FDMA(Frequency Division Multiple Access)를 접목한 형태이다. SC-FDMA는 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)을 이용하여 데이터를 시간 영역 및 주파수 영역에서 변조 및 복조한다는 점에서 OFDMA와 유사한 특성을 갖지만, 전송 신호의 PAPR이 낮아 전송 전력 절감에 유리하다. 특히 배터리 사용과 관련하여 전송 전력에 민감한 단말에서 기지국으로 통신하는 상향링크에 유리하다고 할 수 있다. SC-FDMA 시스템에서 각 안테나 경로의 심볼은 DFT 스프레딩(spreading)되고, 낮은 PAPR을 유지하기 위하여 프리코딩된 심볼들은 국지적 맵핑(localized mapping) 또는 인터리빙 맵핑(interleaved mapping) 등으로 부반송파에 맵핑된다. OFDM 심볼은 SC-FDMA 심볼과 같은 의미로 사용될 수 있다.

단말이 기지국으로 데이터를 전송할 때, 중요한 점은 전송하는 데이터의 대역폭은 크지 않은 대신 파워를 집중할 수 있는 넓은 커버리지(coverage)이다. SC-FDMA 시스템은 신호의 변화량이 작도록 만들어 주어, 동일한 전력 증폭기(power amplifier)를 사용했을 때 다른 시스템보다 더 넓은 커버리지를 가진다.

한편, SC-FDMA 기법과 달리, clustered DFT-S-OFDM은 DFT 확산된 N 심볼열 중 M(<N) 심볼열은 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)하고, 나머지 N-M 심볼열은 M 심볼열이 할당(또는 맵핑)된 부반송파에서 일정 간격 떨어진 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)한다. clustered DFT-S-OFDM을 사용할 경우, 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 할 수 있는 장점이 있다.

무선통신 시스템은 다중안테나(multiple antenna) 시스템일 수 있다. 다중안테나 시스템은 다중입출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템일 수 있다. 또는 다중안테나 시스템은 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템 또는 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수도 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.

다중 안테나 시스템에서 다중 안테나를 이용한 기법으로는 랭크 1에서 SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code)와 같은 STC(Space-Time Coding), CDD(Cyclic Delay Diversity), FSTD(frequency switched transmit diversity), TSTD(time switched transmit diversity) 등이 사용될 수 있다. 랭크 2 이상에서는 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM), GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity), S-VAP(Selective Virtual Antenna Permutation) 등이 사용될 수 있다. SFBC는 공간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 효율적으로 적용하여 해당 차원에서의 다이버시티 이득과 다중 사용자 스케줄링 이득까지 모두 확보할 수 있는 기법이다. STBC는 공간 영역과 시간 영역에서 선택성을 적용하는 기법이다. FSTD는 다중 안테나로 전송되는 신호를 주파수로 구분하는 기법이고, TSTD는 다중 안테나로 전송되는 신호를 시간으로 구분하는 기법이다. 공간 다중화는 안테나별로 서로 다른 데이터를 전송하여 전송률을 높이는 기법이다. GCDD는 시간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 적용하는 기법이다. S-VAP는 단일 프리코딩 행렬을 사용하는 기법으로, 공간 다이버시티 또는 공간 다중화에서 다중 코드워드를 안테나 간에 섞어주는 MCW(Multi Codeword) S-VAP와 단일 코드워드를 사용하는 SCW(Single Codeword) S-VAP가 있다.

도 2는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임(Radio Frame)은 10개의 서브프레임(Subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(Slot)으로 구성될 수 있다. 무선 프레임 내의 슬롯은 0번부터 19번까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록을 포함한다. 여기서, 하나의 상향링크 슬롯은 7 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록은 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 하며, 하나의 자원 블록은 12 x 7 자원요소를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 N^UL은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭에 종속한다.

도 4는 다중안테나를 구비한 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 송신기(100)는 인코더(encoder, 110-1,...,110-K), 맵퍼(mapper, 120-1,..., 120-K), 계층 맵퍼(layer mapper, 130), 프리코더(precoder, 140), 자원 맵퍼(resource element mapper, 150-1,...,150-K) 및 신호 발생기(160-1,...,160-K)를 포함한다. 송신기(100)는 Nt개의 송신 안테나(170-1,..,170-Nt)를 포함한다.

인코더(110-1,...,110-K)는 입력되는 데이터를 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data; 이하 부호어(codeword))를 형성한다. 맵퍼(120-1,...,120-K)는 상기 부호어를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 변조 심볼에 맵핑한다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 BPSK, QPSK 또는 8-PSK 일 수 있다. m-QAM은 16-QAM, 64-QAM 또는 256-QAM 일 수 있다.

계층 맵퍼(130)는 프리코더(140)가 안테나 특정 심볼(antenna-specific symbol)을 각 안테나의 경로로 분배할 수 있도록 변조 심볼의 계층을 정의한다. 계층은 프리코더(140)로 입력되는 정보 경로(information path)로 정의될 수 있다. 프리코더(140) 이전의 정보 경로를 가상 안테나(virtual antenna) 또는 계층(layer)라 할 수 있다.

프리코더(140)는 변조 심볼을 다중 송신 안테나(170-1,..,170-Nt)에 따른 MIMO 방식으로 처리하여 안테나 특정 심볼을 출력한다. 프리코더(140)는 안테나 특정 심볼을 해당 안테나의 경로의 자원 맵퍼(150-1,...,150-K)로 분배한다. 프리코더(140)에 의해 하나의 안테나로 보내어지는 각 정보 경로를 스트림(stream)이라 한다. 이를 물리적 안테나(physical antenna)라 할 수 있다.

자원 맵퍼(150-1,...,150-K)는 안테나 특정 심볼을 적절한 자원요소(resource element)에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. 신호 발생기(160-1,...,160-K)는 안테나 특정 심볼을 OFDM 방식으로 변조하여 전송 신호를 출력한다. 신호 발생기(160-1,...,160-K)는 OFDMA 또는 SC-FDMA 방식과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 전송 신호를 생성할 수 있다. 전송 신호는 각 안테나 포트(170-1,..,170-Nt)를 통해 송신된다.

안테나 전력 증폭기(antenna power amplifier)는 신호 발생기(160-1,...,160-K)에 포함될 수 있다. 또는 안테나 전력 증폭기는 신호 발생기(160-1,...,160-K)와 별도의 장치로 구비될 수도 있다. 여기서, 안테나 전력증폭기는 2가지로 구성될 수 있다. 하나는 신호 증폭기(signal amplifier, SA)이고 다른 하나는 파워 앰프(power amplifier, PA)이다. 신호 증폭기는 무선 신호를 증폭시키고 증폭된 무선 신호를 연결된 안테나로 제공한다. 파워 앰프는 신호 증폭기에서 요구되는 전류를 제공한다. 이하에서, 안테나 전력증폭기는 신호 증폭기를 의미하며 안테나 전력증폭기를 편의상 전력증폭기라 약칭하기로 한다. 이하에서, 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부인 경우를 예로 하여 설명하나, 이는 제한이 아니다. 즉, 송신기는 기지국의 일부일 수도 있고 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 또한, 송신기 및 수신기는 중계국의 일부일 수도 있다. 송신기는 다중 안테나 및 다중 전력증폭기를 가지는 것으로 가정한다. 각 전력증폭기의 최대 전력은 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들어 모든 전력증폭기는 최대 전력이 23dBm일 수도 있고, 각 전력증폭기가 23dBm, 20dBm, 17dBm 중 어느 하나의 값을 가지는 것과 같이 서로 다른 최대 전력을 가질 수도 있다. 또는 송신기는 단일 안테나 전송을 지원하기 위해 하나의 전력증폭기가 다른 전력증폭기에 비해 2배의 최대 전력을 가질 수 있다. 전력증폭기에 의해 증폭된 신호는 다중 안테나 중 어느 하나를 통해 전송될 수 있다.

송신기는 MIMO 전송을 수행할 수 있다. MIMO 전송에는 예를 들어 공간 다중화(spatial multiplexing), 전송 다이버시티(transmit diversity), 빔포밍(beamforming) 등이 있다. 또한, 송신기는 안테나의 차단(trun-off), 다중 안테나 중 하나의 안테나만을 통한 전송(예를 들어, PVS(precoding vector switching), 작은 지연 CDD(small-delay CDD), 가상화 스킴(virtualization scheme) 등을 이용한 전송)등을 통해 SIMO 전송을 수행할 수도 있다.

예를 들어, MIMO 전송을 수행할 수 있는 송신기를 포함하는 단말이 상향링크 전송에서 단일 안테나 전송만 허용되는 시스템으로 진입한 경우를 가정해보자. 이러한 경우, 단말은 단일 안테나 전송만을 통해 시스템과 상향링크 통신을 하여야 할 수 있다.

최대 전력이 낮은 전력증폭기들(예컨대, 20dBm, 17dBm을 가지는 경우)을 가지는 단말이 단일 안테나 전송만을 허용하는 통신시스템에 진입하는 경우, 단일 안테나 전송과 같은 효과를 갖도록 단말이 랭크 1 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 랭크 1인 프리코딩 벡터를 이용하여 모든 송신안테나에서 동일한 전송전력의 신호가 전송되면, 기지국은 단말의 다중안테나 전송을 단일 안테나 전송처럼 수신할 수 있다. 이외에도 단일 안테나 전송을 지원하기 위해 단말은 PVS, 작은 지연 CDD, 가상화 스킴 등을 사용할 수 있다.

복수의 전력증폭기 중 최대 전력증폭기(예컨대, 23dBm을 가지는 전력증폭기)를 적어도 하나 가지는 단말이 단일 안테나 전송만을 허용하는 통신시스템에 진입하는 경우에는 최대 전력증폭기를 이용하여 단일 안테나 전송을 수행할 수 있다. 단말은 다중 안테나 중에서 하나의 안테나를 제외한 나머지 안테나를 차단하고 하나의 안테나를 사용할 수 있다.

사용할 수 있는 전력이 제한되는 경우 송신기는 전력증폭기의 최대 전력 내에서 보다 높은 전력을 사용하여 데이터를 전송하기를 시도할 수 있다. 그러나, 더 높은 전송 전력이 할당된 안테나에서 출력된 신호가 안테나 앞의 장애물에 의해 약화되거나 흡수되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 전송되는 데이터는 요구되는 전력 레벨 및 전송 수행치(transmission performance)에 미치지 못할 수 있다. 이러한 경우, 송신기는 최대 전력을 사용하였음에도 불구하고 성능 열화가 발생할 수 있다. 이처럼 송신기의 전송 전력이 약해지는 문제를 해결하기 위해 전력증폭기 설정 변경이 사용될 수 있다. 전력증폭기 설정 변경은 전력증폭기와 물리적 안테나 사이의 맵핑을 재설정하는 것을 의미한다.

설정 신호는 기지국에서 단말에게 주어질 수도 있고, 단말에서 기지국으로 주어질 수도 있다. 단말에서 기지국으로 설정 신호가 주어지는 경우 다이버시티 모드가 추가되어 최대 안테나 선택 이득을 얻을 수 있다. 반면, 기지국에서 단말로 설정신호가 주어지는 경우, 단말은 상향링크 사운딩 채널에서 각 안테나 설정 신호를 수신할 수 있어야 한다.

도 5는 다중안테나 및 다중 전력증폭기를 포함하는 송신기에서 신호 전송방법을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 단말은 기지국으로 채널 측정에 사용될 수 있는 신호를 전송한다(S110). 단말은 예를 들어, 사운딩 참조신호(sounding reference signal,SRS)를 전송할 수 있다. 사운딩 참조신호는 상향링크 채널 상태를 측정하기 위하여 단말로부터 기지국으로 전송되는 참조신호이다. 사운딩 참조신호는 시스템 대역폭의 전체 또는 일부의 대역폭을 통하여 전송될 수 있다. 사운딩 참조신호는 예시에 불과하며, 제안하는 발명은 시스템 대역폭의 전체 또는 일부를 이용하는 다른 상향링크 신호를 전송할 수도 있다.

기지국은 수신된 신호를 측정한다(S120). 기지국에 포함된 수신기는 수신한 신호를 측정하는데 이 때 사용되는 신호는 데이터 신호, 데이터 복조 신호, 제어 신호, 사운딩 참조신호 등 다양한 신호 중 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 사운딩 참조신호를 선택하여 사용하는 경우, 수신된 사운딩 참조신호의 측정을 통해 기지국은 각 전송 안테나가 겪는 채널의 상태를 알 수 있다.

수신된 신호의 측정 방법은 SINR(signal to interference plus noise ratio), BLER(block error rate) 등 다양한 방법으로 수행될 수 있다.

기지국은 수신된 신호의 측정 결과 채널 상태가 요구되는 수준보다 좋지 못한 경우, 전력증폭기 설정정보를 단말에게 전송한다(S130). 예를 들어, 수신된 사운딩 참조신호에 의해 측정된 SINR 값이 미리 설정된 문턱치(threshold value)보다 작은 경우 기지국은 전력증폭기 설정정보를 단말에게 전송할 수 있다(또는 수신된 사운딩 참조신호에 의해 측정된 BLER 값이 미리 설정된 문턱치보다 큰 경우 기지국은 전력증폭기 설정정보를 단말에게 전송할 수 있다, 즉, 측정방법에 따라 문턱치보다 큰 경우 또는 작은 경우에 전력증폭기 설정정보를 단말에게 전송할 수 있다).

여기서, 전력증폭기 설정정보는 단말(즉 송신기)에 포함된 다중 안테나와 다중 전력증폭기 간의 설정(configuration)을 제어하는 정보를 의미한다. 전력증폭기 설정정보는 단말에게 1) 모든 전송 안테나의 전송 전력을 변경하도록 요청, 2) 각 전송 안테나 별로 전송 전력을 변경하도록 요청, 3) 전송 안테나와 전력증폭기 간의 맵핑을 스위칭해줄 것을 요청 또는 4) 전송 안테나와 전력증폭기 간의 맵핑 룰(rule)의 변경을 요청하는 지시자 및/또는 인덱스를 포함할 수 있다. 이러한 전력증폭기 설정정보는 L1/L2 신호 또는 상위 계층 신호로 전송될 수 있다. 예를 들어, 전력증폭기 설정정보는 PDCCH(physical downlink control channel)을 통해 물리적 신호로 전송될 수도 있고 RRC(radio resource control)와 같은 상위 계층 신호를 통해 전송될 수도 있다. 전력증폭기 설정정보에 따른 다중 안테나와 다중 전력증폭기 간의 설정은 상세히 후술한다.

단말은 수신한 전력증폭기 설정정보에 따라 다중 안테나와 다중 전력증폭기 간의 설정을 변경하고(S140), 변경된 전력증폭기 설정에 따라 신호를 기지국으로 전송한다(S150). 이 때, 단말은 기지국에게 전력증폭기 설정 변경을 리포트(report) 또는 피드백할 수 있다. 전력증폭기 설정 변경 리포트는 L1/L2 신호 또는 상위 계층 신호로 전송될 수 있다.

전력증폭기와 물리적 안테나 간의 맵핑은 미리 정의되어 있을 수 있다. 다음 표 1은 2개의 전력증폭기와 4개의 물리적 안테나 간의 맵핑 룰을 나타내는 예들이다. P1, P2는 전력증폭기의 인덱스이고, A1 내지 A4는 물리적 안테나의 인덱스이다. 전력증폭기에 부가되는 인덱스는 물리적 또는 논리적 인덱스일 수 있다.

다음 표 2는 4개의 전력증폭기와 4개의 물리적 안테나와의 맵핑 룰의 예를 나타낸다.

상기 표 2에서 4개의 전력증폭기를 구분하기 위해 인덱스를 P1 내지 P4로 부가하였고 물리적 안테나를 구분하기 위해 인덱스를 A1 내지 A4로 부가하였다.

기지국은 전력증폭기 설정정보에 맵핑 룰 변경 지시자 및/또는 맵핑 룰 인덱스를 포함하여 전송할 수 있다. 단말은 맵핑 룰 변경 지시자를 통해 전력증폭기와 물리적 안테나 간의 맵핑 룰 변경 여부를 알 수 있으며, 맵핑 룰 변경이 요청되면 맵핑 룰 인덱스를 통해 전력증폭기 설정을 변경할 수 있다. 전력증폭기 설정정보는 맵핑 룰이 적용되는 시간 구간을 지정할 수도 있다. 시간 구간은 예를 들어, 심벌 단위, 슬롯 단위, 서브프레임 단위 또는 무선 프레임 단위일 수 있다. 더 좋은 전송 다이버시티 효과를 내기 위해 전력증폭기와 물리적 안테나 사이의 맵핑 룰은 다양한 시간 구간 단위로 변경될 수 있다.

도 6은 다중 안테나와 다중 전력증폭기의 설정을 나타내는 일 예이다. 송신기에 2개의 전력증폭기와 2개의 물리적 안테나가 있는 경우를 가정한다.

도 6 (a)를 참조하면, 전력증폭기 1(power amp #1, P1)는 물리적 안테나 1(A1)에게 맵핑되고, 전력증폭기 2(power amp #2, P2)는 물리적 안테나 2(A2)에게 맵핑될 수 있다. 이러한 전력증폭기와 물리적 안테나의 맵핑은 표 1에 의하면 맵핑 룰 인덱스가 ‘0000’일 수 있다.

도 6 (b)를 참조하면, 전력증폭기 1(P1)는 물리적 안테나 2(A2)에게 맵핑되고, 전력증폭기 2(P2)는 물리적 안테나 1(A1)에게 맵핑될 수 있다. 이러한 전력증폭기와 물리적 안테나의 맵핑은 표 1에 의하면 맵핑 룰 인덱스가 ‘0011’일 수 있다. 도 6 (b)의 맵핑 은 도 6 (a) 맵핑의 스위칭 형태이다.

송신기는 맵핑 룰 인덱스 ‘0000’에 의한 맵핑을 선택하여 사용하다가 전력증폭기 설정정보에 포함된 맵핑 룰 변경 지시자 및/또는 맵핑 룰 인덱스가 수신되면 맵핑 룰 인덱스 ‘0011’인 맵핑으로 변경할 수 있다.

도 7은 다중 안테나와 다중 전력증폭기의 설정을 나타내는 다른 예이다.

도 7(a)에서는 전력증폭기 #1에 맵핑되는 물리적 안테나가 안테나 #1이고, 도7(b)에서는 전력증폭기 #1에 맵핑되는 물리적 안테나가 안테나 #2이다. 즉, 도 7(a)와 도 7(b)는 전력증폭기 설정정보에 의해 전력증폭기 #1에 대해 맵핑되는 물리적 안테나가 스위칭되는 것으로 볼 수 있다. 또는 전력증폭기 설정정보에 의해 전력증폭기 중에서 하나 이상의 전력증폭기가 차단(turn-off)되는 것으로 볼 수 있다. 전력증폭기 설정정보가 각 전력증폭기에 대한 전력 조절 메시지(power control message) 형태로 주어지는 경우, 전력 조절 메시지에는 각 전력증폭기에 대한 출력 전력 값을 포함할 수 있다. 이 경우, 차단되는 전력증폭기에 대한 출력 전력 값은 ‘0’으로 설정될 수 있다.

전력 제어 과정에서 물리적 안테나 중에서 적어도 어느 하나에 대하여 최대 출력 전력에 도달하거나, 또는 물리적 안테나 중 적어도 어느 하나의 출력 전력이 문턱치(threshold) 이하인 경우 등에 있어서 기지국(수신기)은 단말(송신기)에게 물리적 안테나의 스위칭을 요청할 수 있다. 그러면, 스위칭된 물리적 안테나를 통해 신호가 전송될 수 있다. 활성화된 전력증폭기의 수가 물리적 안테나의 수보다 작은 경우, 신호를 전송할 수 있는 물리적 안테나의 수는 활성화된 전력 증폭기의 수로 제한될 수 있다.

활성화된 전력증폭기는 전력 한계가 설정된 상황에서 최대 전력을 가지는 전력증폭기일 수 있다. 또는 단말의 전력 소모를 줄이기 위해 낮은 전송 전력을 사용하는 경우 활성화된 전력증폭기는 상기 최대 전력보다 낮은 전력을 가지는 전력증폭기일 수 있다.

상술한 설명에서 단말(즉, 송신기)은 기지국(즉, 수신기)이 전송하는 전력증폭기 설정정보에 의해 전력증폭기와 물리적 안테나 간의 설정을 변경하는 것을 예로 설명하였으나 이는 제한이 아니다. 즉, 단말(예를 들어, LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 단말)은 스스로의 결정에 의해 전력증폭기와 물리적 안테나 간의 설정을 변경할 수도 있다. 단말이 스스로 상기 설정을 변경하는 경우, 설정변경에 대한 정보를 기지국으로 리포트할 수 있다. 예를 들면, 기지국으로 맵핑 룰 변경 지시자 및/또는 변경된 맵핑 룰 인덱스를 전송할 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 다중 안테나 시스템에서 신호 전송방법에 있어서,
   기지국으로부터 전력증폭기 설정정보를 수신하는 단계;
   상기 전력증폭기 설정정보에 따라 다중 전력증폭기와 다중 안테나 간의 설정을 변경하는 단계; 및
   상기 변경된 설정에 따라 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전력증폭기 설정정보는 상기 다중 안테나에 연결되는 전력증폭기를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭기 설정정보는
   상기 다중 전력증폭기와 상기 다중 안테나 간에 미리 정해진 맵핑 관계를 나타내는 맵핑 룰 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭기 설정정보는
   상기 다중 안테나 중 하나에 연결되는 전력증폭기 각각에 대한 출력 전력 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭기 설정정보를 수신하는 단계 전에
   상기 기지국으로 채널 측정에 사용되는 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 전력증폭기 설정정보는
   상기 기지국이 상기 채널 측정에 사용되는 신호를 측정한 결과에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 채널 측정에 사용되는 신호는 사운딩 참조신호(sounding reference signal)인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭기 설정정보는
   상기 기지국이 전송하는 PDCCH(physical downlink control channel)를 통해 전송되거나, RRC(radio resource control) 신호에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 변경된 설정에 따라 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계는
   상기 변경된 설정을 상기 기지국에게 피드백하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 변경된 설정을 상기 기지국에게 피드백하는 정보는 제어 신호를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 변경된 설정을 상기 기지국에게 피드백하는 정보는 상기 다중 전력증폭기와 상기 다중 안테나 간에 미리 정해진 맵핑 관계를 나타내는 맵핑 룰 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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