KR20100117522A - 셀룰라 무선 통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 이를 수행하는 단말기 - Google Patents

셀룰라 무선 통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 이를 수행하는 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 협력 통신 방법은 셀룰라 무선통신 시스템에서 복수개의 셀이 서로 협력하여 다중안테나 송신 및 수신을 수행하되, 단말에서 서빙셀 및 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하여 서빙셀 및 협력셀에서 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력 다중 점 협력 통신을 수행한다. 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 셀인 경우에도 이들 셀 간의 정보교환을 최소화하여 백홀망의 전송지연(Transmission Delay) 및 백홀 망의 트래픽(Traffic) 증가를 방지할 수 있다.

Description

셀룰라 무선 통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 이를 수행하는 단말기{Coordinated Communication Methods in Radio Communication Systems and Device for Performing the same}
본 발명은 셀룰라 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 셀룰라 무선 통신 시스템에서의 협력 통신을 위한 협력 통신 방법 및 이를 수행하는 단말기에 관한 것이다.
셀룰라 무선 통신 시스템에서 셀 경계에 위치하는 단말은 다른 셀로부터 받는 간섭이 클 경우가 많아 데이터 전송률을 높이는데 한계가 있다. 셀간 협력 통신은 셀 경계에 위치한 단말의 데이터 전송률을 높이기 위한 기술로서 3GPP의 LTE-Advanced 시스템에 적용될 후보 기술중의 하나이다. LTE-Advanced 시스템을 위해 논의되고 있는 OFDMA 하향링크를 위한 셀간 협력 통신은 다음의 두 가지 분야로 나눌 수 있다.
합동 전송 (Joint Processing): 단말이 다수 개의 전송 지점(transmission point)으로부터 데이터를 전송 받는다.
협력 스케줄링 (Coordinated Scheduling): 단말이 한 개의 전송 지점으로부터 데이터를 전송 받는다. 단말의 스케줄링과 프리코딩 (precoding) 혹은 빔포밍 (beam-forming)은 다수 개의 셀이 협력하여 이루어진다.
대개의 경우 한 개 셀은 한 개의 전송지점을 갖는 것이 보통이다.
종래의 셀간 협력 전송 방식은 단말이 상향링크를 통해 전송한 채널상태정보를 서빙셀만이 수신하고 이로부터 협력에 필요한 정보를 추출하여 추출된 정보를 주변의 협력 셀들에게 전송하는 방식을 이용한다. 그러나 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 셀인 경우 이들 셀 간의 정보교환은 전송지연 (Transmission Delay) 및 백홀 망의 트래픽 (Traffic) 증가 등의 문제점을 갖고 있다.
셀간 협력 통신에 관한 미국등록특허 7428268호(발명의 명칭 “Cooperative MIMO in multicell wireless networks”)에서는, 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 구조하에서의 협력 전송(Joint transmission) 동작을 개시하고 있다. 미국등록특허 7428268호에 따르면, 서빙셀의 기지국과 협력셀의 기지국에서 협력 전송(Joint transmission)하는 방법을 언급하고 있으며 전술한 바와 같은 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 셀인 경우 이들 셀 간의 정보교환시 백홀의 전송지연 및 트래픽 오버헤드의 문제를 여전히 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 단말에서 서빙셀 및 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하여 서빙셀 및 협력셀에서 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력 다중 점 협력 통신을 수행하기 위한 협력 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 협력 통신을 수행하는 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 LTE-Advanced 시스템에서 호환성(Backward compatibility)을 지원할 수 있도록 안테나 포트 정보를 LTE 단말 또는 LTE-Advanced 단말에게 전송하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 서빙셀과 적어도 하나의 협력셀을 포함하는 셀룰러 무선 통신시스템에서의 협력 통신을 위한 방법은, 상기 단말에서 상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 단계와, 상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀에서 상기 단말로부터 수신된 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력하여 통신을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 단말에서 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 단계는 상기 서빙셀에서 상기 단말로부터 제1 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 수신하는 단계와, 상기 적어도 하나의 협력셀에서 상기 단말로부터 제2 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 상기 서빙셀에서 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보와 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보를 상기 협력셀에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 상기 서빙셀에서 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 식별자(ID)를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 상기 서빙셀에서 상기 단말이 보고한 이웃셀 측정 결과를 참조로 하여 상기 협력셀을 구성하는 셀들을 결정하여 상기 서빙셀에서 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 ID를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 상기 서빙셀에서 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 포트 정보는 안테나 포트 개수 및 안테나 포트별 시간-주파수 자원 공간에서 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 위치정보를 포함할 수 있다. 상기 서빙셀에서 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려주는 단계는 상기 서빙셀에서 상기 안테나 포트 정보를 RRC 메시지를 통해 상기 단말에게 알려줄 수 있다. 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보는 상기 채널상태정보 피드백이 사용하는 상향링크 자원의 위치 및 복조에 필요한 피드백 전송 포맷 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보는 상기 단말에게 데이터가 전송되는 하향링크 자원의 위치를 포함할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 펨토셀과 펨토셀간 간섭 상황에서 상기 단말이 상기 협력셀에게 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보와 단말의 하향링크 스케쥴링 정보를 전송할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 서빙셀과 적어도 하나의 협력셀을 포함하는 셀룰러 무선 통신시스템에서의 협력 통신을 수행하기 위한 단말기는 상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송한다. 상기 단말에서는 상기 서빙셀에게 제1 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 협력셀에게 제2 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송할 수 있다. 상기 단말기는 상기 서빙셀로부터 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 식별자(ID)를 수신할 수 있다. 상기 단말기는 RRC 메시지를 통해 상기 서빙셀로부터 상기 서빙셀의 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 수신할 수 있다. 상기 단말기는 상기 서빙셀과 주변 이웃셀의 PBCH 채널들을 통해 상기 서빙셀과 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 안테나 포트 정보를 LTE 단말 또는 LTE-Advanced 단말에게 전송하는 방법은 동일 셀 내에서 LTE 단말을 지원하는 안테나 포트의 수와 LTE-Advanced 단말을 지원하는 안테나 포트의 수가 다르게 설정되고, 상기 안테나 포트 정보를 LTE 단말 또는 LTE-Advanced 단말에게 전송하는 방법은 각 셀이 자신의 안테나 포트 정보를 PBCH(Physical Broadcasting Channel) 채널에 포함하여 셀 내 단말들에게 알려주는 단계를 포함한다. 상기 PBCH는 상기 안테나 포트 개수 정보외에 부가적으로 해당 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 시간 및 주파수적 발생 패턴 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 LTE-Advanced 단말을 지원하는 안테나 포트 개수는 상기 PBCH의 미사용 비트(reserved bits)에 표시될 수 있다. 상기 안테나 포트 정보 중 안테나 포트 개수 정보는 PBCH의 CRC 비트를 이용하여 상기 안테나 포트 정보 중 안테나 포트 개수에 따라 서로 다른 마스크 패턴을 사용하여 표현될 수 있다.
본 발명에서 기술하는 다중 셀 협력 통신 방식은 통상적인 셀에만 국한 되지 않는다. 이하에서는 편의상 셀이라 지칭하지만 셀은 매크로 셀, 피코셀 또는 펨토셀을 포함할 수 있으며, 릴레이 노드를 포함할 수도 있다. 즉, 본 발명에서 기술하는 다중 셀 협력 통신 방식은 통상적인 셀들의 협력 송수신, 릴레이 노드들의 협력 송수신, 통상적인 셀들과 릴레이 노드들의 협력 송수신 등의 다양한 형태에 모두 적용될 수 있다. 본 발명의 협력 송수신 또는 협력 통신을 위해 셀간의 통신이 필요하다. 셀간 통신은 네트워크에 연결되는 백본 (backbone) 망을 사용하거나, 셀과 셀을 직접 연결하는 전용선을 사용하거나 혹은 셀간의 무선통신으로 이루어질 수도 있다. 셀간 무선통신의 경우 통신에 사용되는 무선자원은 셀과 단말간의 통신에 사용되는 주파수 밴드의 일부를 사용할 수도 있고 셀과 단말간의 통신에 사용되는 주파수 밴드와는 분리된 다른 주파수 밴드를 사용할 수도 있다.
합동 전송 (Joint Processing) 혹은 협력 스케줄링 (Coordinated Scheduling)이 효율적으로 실현되려면 효율적인 셀간 통신이 요구된다. 특히 합동 전송의 경우는 매우 빠른 셀간 통신이 요구되므로 예를 들어 셀들이 전용선으로 연결된 경우에 적용이 가능하다. 한편, 협력 스케줄링은 서로 다른 기지국에 속하는 셀들 사이의 통신을 위해 네크워크로 연결되어 있는 백본망 (Backhaul Network)을 사용할 수 있다.
본 발명의 협력 통신 방법 및 이를 수행하는 단말기에 따르면, 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 셀인 경우에도 이들 셀 간의 정보교환을 최소화하여 백홀망의 전송지연 (Transmission Delay) 및 백홀 망의 트래픽 (Traffic) 증가를 방지할 수 있다.
도 1은 단말이 서빙셀을 포함한 복수개의 셀들로부터 하향링크 합동 전송을 받는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 2는 단말이 서빙셀을 포함한 복수개의 셀들로부터 하향링크 협력 스케쥴링을 받는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 메시지 흐름도이다.
도 4는 LTE에서 PBCH CRC 마스크를 나타낸 테이블이다.
도 5는 본발명의 일실시예에 따른 LTE-Adanced에서 PBCH CRC 마스크를 예시적으로 나타낸 테이블이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PBCH의 MIB 데이터 포맷의 일예를 나타낸다.
도 1은 단말이 서빙셀을 포함한 복 수개의 셀들로부터 합동 전송을 받는 경우를 도식화 한 것이다. 도 2는 단말이 서빙셀을 포함한 복 수개의 셀들로부터 협력 스케줄링을 받는 경우를 도식화 한 것이다. 도 1과 2에서 단말의 서빙셀이 셀 A라고 가정하면 도 1의 경우 이웃 셀인 셀 B와 셀 C도 셀 A와 함께 단말에게 데이터를 전송한다. 도 2의 경우 단말은 서빙셀인 셀 A로 부터만 데이터를 전송받고 이웃 셀인 셀 B와 셀 C에서 전송되는 신호는 간섭신호가 된다. 도 1 및 도 2에서 셀은 매크로 셀, 피코셀 또는 펨토셀을 포함할 수 있으며, 릴레이 노드를 포함할 수도 있다.
단말은 합동 전송 혹은 협력 스케줄링을 위해 자신이 속해 있는 서빙셀(Serving Cell) 뿐만 아니라 주변 셀들에 대하여 하향링크 채널상태정보(Channel State Information, CSI)를 피드백해야 할 필요가 생긴다.
통상적으로 단말은 자신의 서빙셀로부터 하향링크 제어정보(Downlink Control Information)을 받으며 상향링크로 전송하는 피드백은 서빙셀이 수신하는 것을 가정한다. 예를 들어 도 1과 도 2에서 단말은 셀 B와 셀 C에 대한 채널상태정보를 서빙셀인 셀 A가 수신한다는 가정하에 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 메시지 흐름도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2에서 서빙셀이 A인 경우 복수의 협력셀 B, C 중에서 협력셀 B를 예로 들어 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 서빙셀 A에서 협력셀들을 결정할 수 있도록 하기 위하여, 단말은 서빙셀 A 및 상기 단말의 이웃셀들에 대한 채널 상태를 측정하여(단계 301) 상기 서빙셀 A에게 전송한다(단계 303). 예를 들어 단말은 상기 단말의 이웃셀들에 대한 신호 세기를 측정하여 서빙셀 A에게 보고할 수 있다.
서빙셀 A에서는 단말로부터 보고받은 이웃셀 측정 결과를 참고로하여 다중 셀 협력 통신에 참여할 협력셀을 결정한다(단계 305). 예를 들어, 서빙셀 A에서는 상기 이웃셀 측정 결과를 참고로하여 신호의 크기가 일정 레벨 이상인 이웃셀들을 협력셀로 결정할 수 있다.
서빙셀 A에서는 상기 결정된 협력셀에 대한 정보-예를 들어 협력셀을 구성하는 셀들의 셀 식별자(ID)-를 상기 단말에게 전송한다(단계 307). 또한, 서빙셀 A에서는 상기 서빙셀 A의 안테나 포트 정보 및 상기 단말의 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려줄 수 있다. 여기서 안테나 포트 정보는 안테나 포트 개수 및 안테나 포트별 시간-주파수 자원 공간에서 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 위치정보를 포함할 수 있다.
상기 서빙셀에서는 상기 안테나 포트 정보를 RRC(Radio Resource Control) 메시지에 실어 상기 단말에게 전송할 수 있다. 각 셀은 자신의 안테나 포트 정보를 셀 내의 단말에게 알려주기 위해 안테나 포트 정보를 포함하는 PBCH를 전송할 수 있다. PBCH 채널 또는 RRC 메시지는 안테나 포트 개수 정보 외에 부가적으로 해당 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 시간 및 주파수적 발생 패턴 정보를 더 포함할 수도 있다.
단말에서 서빙셀 및 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하여 상기 서빙셀 및 협력셀에서 상기 단말로부터 수신된 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력 통신을 수행하기 위하여, 서빙셀에서 협력 전송의 대상이 되는 단말의 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보와 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보를 협력셀 A에게 알려준다(단계 301).
여기서, 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보는 단말의 채널상태정보 피드백이 사용하는 상향링크 자원의 위치 및 복조에 필요한 피드백 전송 포맷을 포함할 수 있다. 상기 복조에 필요한 피드백 전송 포맷은 예를 들어, 트랜스포트 블록(Transport Block)의 크기, 변조차수(Modulation Order), 스크램블링(Scrambling) 정보 등을 포함할 수 있다.
상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보는 상기 단말에게 데이터가 전송되는 하향링크 자원의 위치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보는 합동 전송 (Joint Processing) 다중 셀 협력 통신의 경우는 전송 포맷에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 전송 포맷에 관한 정보는 예를 들어, 트랜스포트 블록(Transport Block)의 크기, 변조차수(Modulation Order), 스크램블링(Scrambling) 정보 등을 포함할 수 있다. 여기서 상기 301 단계는 결정된 협력셀에 대한 정보를 수신하기 전에 혹은 수신 한 후에 단말에서 수행되며, 상기 서빙셀 A에서 서빙셀 A의 안테나 포트 정보 및 상기 단말의 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려주기 전에 수행될 수도 있다. 단말에서는 상기 서빙셀에게 제1 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하고(단계 311), 단말에서는 상기 결정된 협력셀들에게 제2 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송한다(단계 313).
상기와 같이 단말에서 서빙셀 및 적어도 하나의 협력셀들로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하여 상기 서빙셀 및 적어도 하나의 협력셀에서 상기 단말로부터 수신된 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력 통신을 수행한다.
종래의 셀간 협력 전송 방식은 단말이 상향링크를 통해 전송한 채널상태정보를 서빙셀만이 수신하고 이로부터 협력에 필요한 정보를 추출하여 추출된 정보를 주변의 협력 셀들에게 전송하는 방식을 이용한다. 그러나 서빙셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하는 셀인 경우 이들 셀 간의 정보교환은 전송지연 (Transmission Delay) 및 백홀 망의 트래픽 (Traffic) 증가 등의 문제점을 갖고 있다.
이러한 문제점을 해결하는 방안 중의 하나는 단말이 상향링크를 통해 전송하는 채널상태정보를 서빙셀 뿐만 아니라 협력에 참여하는 셀들도 수신하도록 하는 것이다. 이를 실현하기 위해서 협력에 참여하는 셀들은 도 3에서 전술한 바와 같이 아래의 정보를 제공받을 수 있다.
(1) 단말의 채널상태정보 피드백에 대한 정보
- 피드백이 사용하는 상향링크 자원의 위치
- 복조에 필요한 피드백 전송포맷 [즉, 트랜스포트 블록 (Transport Block)의 크기, 변조차수 (Modulation Order), 스크랭블링 (Scrambling) 정보 등]
(2) 단말의 하향링크 스케줄링 정보
- 단말에게 데이터가 전송되는 하향링크 자원의 위치
- 합동전송 (Joint Processing) 다중셀 협력의 경우는 전송포맷 [즉, 트랜스포트 블록 (Transport Block)의 크기, 변조차수 (Modulation Order), 스크랭블링 (Scrambling) 정보 등]
이를 위해 서빙셀은 도 3에서 전술한 바와 같이 위의 (1) 단말의 채널상태정보 피드백에 대한 정보와 (2) 단말의 하향링크 스케줄링 정보에 해당하는 정보를 협력 셀들에게 알려 준다. 예를 들어 도 1과 도 2에서 서빙셀 A는 이웃 셀 B와 C에게 협력의 대상이 되는 단말들에 대해 위에서 기술한 상향링크 피드백 전송 관련 정보와 하향링크 스케줄링 정보를 보내줄 수 있다.
협력 셀들이 서로 다른 기지국에 위치해 있고 전용선으로 연결되어 있지 않아 백홀 망을 사용하여 셀간 통신이 이루어지게 된다면 전송지연 및 트래픽 증가 등의 문제점이 발생하지 않도록 하기 위해 적은 량의 정보가 시간적으로 낮은 발생 빈도로 발생하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 이러한 스케줄링 정보는 시간적으로 자주 변하지 않는 것이 바람직하다. 이런 관점에서 LTE Release 8 규격의 SPS(Semi Persistent Scheduling)는 위 방식을 적용하기에 좋은 스케줄링 방법이 된다. LTE의 SPS는 단말에게 할당된 무선자원, MCS(Modulation Coding Scheme) 등의 스케줄링 정보를 하향링크 제어채널 PDCCH를 통해 맨 처음에 알려주면 이후의 전송은 PDCCH 없이 같은 스케줄링 정보가 지속되는 방식이다. 각 패킷의 처음 전송만이 PDCCH 없이 지속될 수 있고 재 전송의 경우 하향링크 SPS는 항상 PDCCH를 사용하여 할당(assignment)하여야 한다. SPS는 VoIP(Voice over IP)와 같이 일정한 시간 간격으로 일정한 양의 트래픽이 발생하는 경우에 적용할 수 있다.
협력셀들은 단말로부터 직접 채널상태정보를 획득하고 이를 바탕으로 협력 전송에 참여한다.
합동전송 (Joint Processing) 다중셀 협력의 경우, 협력 셀들은 단말의 피드백 정보에 포함되어 있는 채널상태정보(CSI)를 이용하여, 자신의 셀에 속한 송신안테나에 대해 프리코딩을 적용할 수 있다.
협력 스케줄링 (Coordinated Scheduling) 다중셀 협력의 경우, 협력 셀들은 단말의 피드백 정보에 포함되어 있는 채널상태정보를 이용하여, 자신의 셀에 속한 단말에게 적용되는 프리코딩을 선택할 때 이웃 셀의 단말에게 간섭을 적게 미치는 프리코딩을 선택할 수 있다.
다음은 단말이 서빙셀과 이웃셀에 대한 채널상태정보를 만들기 위해 필요한 정보를 얻는 방법에 대해 구체적으로 기술한다.
3GPP LTE Release 8 규격에 따르면 단말은 이웃셀 탐색 (Neighbor Cell Search)를 통해 이웃셀에 대한 시간 및 주파수 동기를 획득할 수 있다. 단말은 이웃셀의 레퍼런스 시그널 (Reference Signal)을 수신하여 측정한 결과를 서빙셀에 보고 하기도 한다. 3GPP Technical Specification 36.214에 따르면 이때 단말이 수행하는 이웃셀에 대한 측정 (Measurement)은 안테나 포트 0번 혹은 0번과 1번에 대해서 이루어진다.
단말이 보고한 이웃셀 측정결과를 참고로 하여 서빙셀을 관장하는 기지국이 다중셀 협력에 참여할 셀들을 결정하고, 단말이 채널상태 피드백 정보를 만드는 대상이 되는 셀들을 서빙셀을 관장하는 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.
반면 단말이 다중셀 협력 전송을 위해서는 서빙 셀 뿐만 아니라 특정 이웃 셀에 대해 자세한 채널상태정보를 측정할 수 있어야 한다. 예를 들어 협력 스케줄링 (Coordinated Scheduling) 다중셀 협력 통신의 경우 아래와 같은 형태의 이웃셀에 대한 단말 피드백 정보가 제공될 수 있다.
- 단말에 간섭을 적게 주는 프리코딩 인덱스 혹은 인덱스들
- 단말에 간섭을 많이 주는 프리코딩 인덱스 혹은 인덱스들
- 이웃셀과 단말이 이루는 채널 매트릭스 (Channel Matrix): 단말의 수신 안테나 개수가 NR개 이고 셀의 송신 안테나 개수를 NT개 일때, 단말이 채널추정을 통해 얻은 k번째 부반송파 (subcarrier)의 채널 매트릭스 (Channel Matrix)를
Figure pat00001
라고 표기하면 이는 크기가 (NRxNT)인 아래 수학식 1의 매트릭스로 표현할 수 있다.
Figure pat00002
- 이웃셀과 단말이 이루는 채널 매트릭스로부터 계산된 채널 공분산 매트릭스 (Channel Covariance Matrix): 아래와 같이 k번째 부반송파의 채널 공분산 매트릭스 (covariance matrix)
Figure pat00003
를 다음의 수학식 2와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00004
- 이웃셀과 단말이 이루는 채널 매트릭스로부터 계산된 채널 고유매트릭스 및 고유값:
Figure pat00005
를 Singular Value Decomposition (SVD)하여 얻어지는 0이 아닌 고유값과 해당 고유벡터들
합동전송 (Joint Processing) 다중셀 협력의 경우는 송신 안테나를 고려할 때 협력에 참여하는 셀들이 가지고 있는 모든 송신 안테나를 대상으로 선호하는 프리코딩 인덱스를 구하거나 채널매트릭스, 채널 공분산 매트릭스, 채널 고유매트릭스 등의 피드백이 필요하게 된다.
따라서, 단말은 위와 같은 피드백을 위해 서빙셀 뿐만 아니라 주변 이웃셀의 안테나 포트 개수 및 안테나 포트 별로 시간-주파수 자원공간에서 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그날 (CSI Reference Signal)의 위치를 알고 있어야 한다. 이하, 이러한 정보를 안테나 포트 정보라고 한다. 상기 안테나 포트 정보로부터 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그날 (CSI Reference Signal)의 위치를 알게 되면 레퍼런스 시그날을 수신하여 채널상태정보를 만들어 낼 수 있다. 단말이 서빙셀과 이웃셀의 안테나 포트 정보를 획득하는 방법으로 아래와 같은 방식들이 가능하다.
[방법 1] 단말이 PBCH (Physical Broadcasting Channel)을 복조하면 그 셀의 안테나 포트정보를 알 수 있도록 한다.
이를 위해 PBCH는 안테나 포트 정보를 구성하는데 필요한 정보들을 포함하고 있어야 한다. LTE Release 8 규격 TS 36.212에 따르면 PBCH의 CRC (Cyclic Redundancy Check) 비트들이 안테나 포트 개수에 따라 다른 마스크 패턴을 사용하도록 되어 있다. 따라서, 단말은 CRC 비트들을 확인하여 안테나 포트개수를 알아낼 수 있다.
도 4는 3GPP LTE에서 PBCH CRC 마스크를 나타낸 테이블이다. 3GPP LTE의 경우 TS 36.212 Section 5.3.1.1을 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이, PBCH의 16 bit CRC를 안테나 포트 정보에 따라 달리 마스킹할 수 있다.
LTE와 LTE-Advanced 시스템에서 사용하는 안테나 포트와 관련하여 아래의 내용이 고려되어야 한다.
- LTE-Advanced 시스템에서는 LTE에서 사용 가능한 안테나 포트 개수 1, 2, 혹은 4개 보다 많은 최대 8개의 안테나 포트가 사용될 수 있다.
- Backward compatibility를 보장하기 위해 LTE-Advanced 시스템은 LTE 단말을 지원할 수 있어야 한다.
위와 같은 이유에 의해 LTE-Advanced 시스템에서는 동일 셀 내에서 LTE 단말을 지원하는 안테나 포트의 수와 LTE-Advanced 지원을 위한 안테나 포트의 수가 다르게 설정될 수 있어야 한다.
다중 셀 협력 전송을 위해 단말이 피드백 정보를 만들어내기 위해서는 LTE-Advanced를 지원하는 안테나 포트의 수를 알아야 한다.
현재 LTE Release 8 규격에 정의된 PBCH는 총 24 비트를 사용하여 정보를 구성할 수 있고 그 중 10개 비트는 향후 사용을 위해 Release 8에서는 사용되지 않는 미사용비트들(reserved bits)이다. 사용되지 않고 있는 일부 비트들을 사용하여 LTE-Advanced 안테나 포트의 수를 표시해 주면 단말은 LTE-Advanced 안테나 포트의 수와 셀 아이디 (Cell ID) 등으로부터 해당 안테나 포트별 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그날의 위치를 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PBCH의 MIB 데이터 포맷의 일예를 나타낸다. 도 6을 참조하면, MIB(Master Information Block)는 DL-bandwidths 필드(601), PHICH-Config 필드(603), SystemFrameNumber 필드(605), 미사용비트들(reserved bits, 607)를 포함한다. MIB의 전송블록(transport block)의 크기는 24 bits이고, 도 6에 도시된바와 같이 LTE-Advanced 단말을 지원하는 안테나 포트 개수를 미사용비트들(reserved bits, 607)을 이용하여 표시하고, MIB에 16비트의 CRC bits(609)를 추가하여 MIB를 총 40 비트로 구성하고, PBCH의 CRC (Cyclic Redundancy Check) 비트들이 안테나 포트 개수에 따라 다른 마스크 패턴을 사용하도록 함으로써 단말은 상기 추가된 CRC 비트들을 확인하여 안테나 포트개수를 알아낼 수 있다.
PBCH에 부가적으로 포함되어는 정보로 LTE-Advanced 용 안테나 포트의 개수와 해당 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그날의 시간 및 주파수적 발생 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우 레퍼런스 시그날의 시간 및 주파수의 2차원적인 위치를 주는 패턴을 복수개를 정의하고 PBCH에 포함된 비트들의 값에 따라 대응되는 패턴을 미리 규격에 정의해 놓으면 된다.
LTE Release 8에서 사용된 방식과 비슷하게, LTE-Advanced 용 안테나 포트에 관한 정보를 CRC에 적용되는 마스크에 담을 수도 있다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LTE-Advanced에서 PBCH CRC 마스크를 예시적으로 나타낸 테이블이다. 이 경우, LTE 용 안테나 포트의 수와 LTE Advanced 용 안테나 포트의 수에 따라 다른 마스크 패턴을 정의하여야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, Backward compatibility를 보장하기 위해서서는 LTE Release 8에 정의된 기존 PBCH CRC 마스크 패턴들을 포함하여야 하며, 여기에 다양한 LTE-Advanced 용 안테나 포트 정보를 표시하기 위해 PBCH CRC 마스크 패턴들을 추가적으로 정의하여 사용할 수 있다.
이와 같이 PBCH에 LTE-Advanced 안테나 포트 개수에 대한 정보를 추가하면 단말은 서빙셀과 이웃셀의 안테나 포트 정보를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다.
[방법 2] 단말이 보고한 이웃셀 측정결과를 참고로 하여 서빙셀을 관장하는 기지국이 다중셀 협력에 참여할 셀들을 결정하고, 단말이 피드백 정보를 만드는 대상이 되는 셀들을 기지국이 단말에게 알려준다. 이때, 피드백 대상이 되는 셀들의 안테나 포트 정보를 함께 알려준다. 이 방식에서는 단말은 [방법 1]과 달리 이웃셀의 PBCH를 열어보지 않고도 서빙셀로부터 전송된 메시지를 수신하여 이웃셀의 안테나 포트 정보를 획득하게 된다.
701: 하향링크 대역폭 703: PHICH-configuration
705: System Frame Number 707: Reserved
709: CRC

Claims (18)

  1. 서빙셀과 적어도 하나의 협력셀을 포함하는 셀룰러 무선 통신시스템에서의 협력 통신을 위한 방법에 있어서,
    상기 단말에서 상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 단계; 및
    상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀에서 상기 단말로부터 수신된 채널상태정보(CSI) 피드백을 이용하여 협력하여 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단말에서 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 단계는
    상기 서빙셀에서 상기 단말로부터 제1 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 협력셀에서 상기 단말로부터 제2 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 협력 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서빙셀에서 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보와 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보를 상기 협력셀에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서빙셀에서 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 식별자(ID)를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서빙셀에서 상기 단말이 보고한 이웃셀 측정 결과를 참조로 하여 상기 협력셀을 구성하는 셀들을 결정하여 상기 서빙셀에서 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 ID를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서빙셀에서 상기 서빙셀의 안테나 포트 정보 및 상기 단말의 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 안테나 포트 정보는 안테나 포트 개수 및 안테나 포트별 시간-주파수 자원 공간에서 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 서빙셀에서 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 상기 단말에게 알려주는 단계는
    상기 서빙셀에서 상기 안테나 포트 정보를 RRC 메시지를 통해 상기 단말에게 알려주는 것을 특징으로하는 협력 통신 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보는 상기 채널상태정보 피드백이 사용하는 상향링크 자원의 위치 및 복조에 필요한 피드백 전송 포맷 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 단말의 하향링크 스케쥴링 정보는 상기 단말에게 데이터가 전송되는 하향링크 자원의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  10. 제3항에 있어서, 상기 협력 통신 방법은 펨토셀과 펨토셀간 간섭 상황에서 상기 단말이 상기 협력셀에게 상기 채널상태정보(CSI) 피드백에 대한 정보와 단말의 하향링크 스케쥴링 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  11. 안테나 포트 정보를 LTE 단말 또는 LTE-Advanced 단말에게 전송하는 방법에 있어서,
    동일 셀 내에서 LTE 단말을 지원하는 안테나 포트의 수와 LTE-Advanced 단말을 지원하는 안테나 포트의 수가 다르게 설정되고,
    상기 안테나 포트 정보를 LTE 단말 또는 LTE-Advanced 단말에게 전송하는 방법은 각 셀이 자신의 안테나 포트 정보를 PBCH(Physical Broadcasting Channel) 채널에 포함하여 셀 내 단말들에게 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 포트 정보를 단말에게 전송하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 PBCH는 상기 안테나 포트 개수 정보외에 부가적으로 해당 채널상태정보 획득용 레퍼런스 시그널의 시간 및 주파수적 발생 패턴 정보를 더 포함하는 것을 특징으로하는 안테나 포트 정보를 단말에게 전송하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 LTE-Advanced 단말을 지원하는 안테나 포트 개수는 상기 PBCH의 미사용 비트(reserved bits)에 표시되는 것을 특징으로 하는 안테나 포트 정보를 단말에게 전송하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 안테나 포트 정보 중 안테나 포트 개수 정보는 PBCH의 CRC 비트를 이용하여 상기 안테나 포트 정보 중 안테나 포트 개수에 따라 서로 다른 마스크 패턴을 사용하여 표현되는 것을 특징으로 하는 안테나 포트 정보를 단말에게 전송하는 방법.
  15. 서빙셀과 적어도 하나의 협력셀을 포함하는 셀룰러 무선 통신시스템에서의 협력 통신을 수행하기 위한 단말기는,
    상기 서빙셀 및 상기 적어도 하나의 협력셀로 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하는 협력 통신을 수행하기 위한 단말기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단말에서는
    상기 서빙셀에게 제1 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 협력셀에게 제2 채널상태정보(CSI) 피드백을 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하는 협력 통신을 수행하기 위한 단말기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단말기는 상기 서빙셀로부터 결정된 협력셀 구성 셀들의 셀 식별자(ID)를 수신하는 것을 특징으로 하는 협력 통신을 수행하기 위한 단말기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 단말기는 PBCH 채널 또는 RRC 메시지를 통해 상기 서빙셀로부터 상기 서빙셀의 주변 이웃셀들의 안테나 포트 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 협력 통신을 수행하기 위한 단말기.
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