KR20110021603A - 무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법과 장치, 및 그를 이용한 하향링크 채널정보 획득방법 - Google Patents

무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법과 장치, 및 그를 이용한 하향링크 채널정보 획득방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송방법 및 장치와, 그를 이용한 하향링크 채널정보 획득방법에 대하여 개시하고 있다.
하향링크, 채널정보, 상향링크 광대역 측정 신호, 사운딩 기준신호

Description

무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법과 장치, 및 그를 이용한 하향링크 채널정보 획득방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DOWNLINK CHANNEL INFORMATION USING UPLINK WIDEBAND MEASUREMENT SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, AND METHOD FOR OBTAINING DOWNLINK CHANNEL INFORMATION}
본 명세서는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송방법 및 장치와, 그를 이용한 하향링크 채널정보 획득방법에 관한 것을 개시하고 있다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
따라서, 통신 서비스 사업자들은 무선 단말기들에 대한 새로운 통신 서비스 시장을 창출하고, 신뢰성 있으면서도 저렴한 서비스를 제공하여 기존의 통신 서비스 시장을 확대시키려는 시도를 계속하고 있다.
무선통신 시스템에서 기지국 등이 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 환경에서 하향링크 채널의 상태를 추정하는 것이 기본적으로 요구된다.
한편, 작은 피드백 오버헤드를 통하여 하향링크 채널 정보를 전달하기 위하여 종래의 시스템들은 코드북(Codebook)을 사용한다. 구체적으로는, 채널의 대표적 형태 몇 개를 선정하거나, 선정된 채널 형태에 적합한 프리코더(precoder)을 선정하고, 선정된 각 채널 형태 또는 사용될 프리코더를 표현하는 코드 워드(Codeword)를 만들고 코드워드들로 이루어진 코드북(Codebook)을 설계한다. 단말은 하향링크 채널을 추정한 후 코드북을 검색하여 가장 적합한 코드워드를 추출한 후, 이를 상향링크로 전송되는 제어신호 또는 정보신호와 함께 전송한다. 즉, 폐루프 전송 방식의 경우 수신측에서는 수신 신호에 따라 미리 규정된 코드북 중 특정 코드워드 또는 프리코딩 벡터를 지시하여, 이에 따른 채널 정보 등을 피드백하게 되며, 송신측에서는 이와 같은 피드백 신호를 이용하여 신호를 송신하게 된다.
이러한 종래의 방식에서는 단말이 정보 신호 또는 제어 신호를 전달할 수 있는 기지국이 하나이므로, 아래에서 설명할 바와 같이 단말이 복수의 기지국을 이용하여 통신하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP) 등에 적합하지 않을 뿐 아니라, 정확한 하향링크 채널 정보를 기지국에 전달하려면 많은 비트(bit)를 사용하여 채널 정보를 표현하여야 하며, 따라서 큰 피드백 오버헤드가 요구된다. 피드백 오버헤드를 줄이기 위하여, 가급적 적은 회수로 하향링크 채널 정보를 기지국에 전달하도록 전송 제어를 할 필요가 있으나, 이는 별도의 전송 제어 오버헤드를 요구한다는 단점이 있다.
또한, 보다 작은 자원(Resource)을 사용하면서 채널 정보를 표현할 수 있는 방법이 필요하게 되었다.
특히, 최근 연구되고 있는 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등의 통신규약에서는 하향링크에서 MIMO를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 정보를 전달하는 MU-MIMO 방식을 사용하며, 따라서 다중 접속에 의한 다중 접속 간섭(Multiple Access Interference ; MAI)을 효과적으로 제어하기 위하여, 기지국은 각 단말을 향해 전송한 신호가 전파되는 채널에 대한 정확한 정보를 요구하게 되었다.
본 명세서는 무선통신시스템에서 상향링크 광대역 측정 신호를 이용하여 단말이 2이상의 기지국으로 하향링크 채널정보를 전송하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에서, 단말이 2 이상의 기지국으로 하향링크 채널정보를 동시에 전송하는 방법으로서, 상기 단말이 각 기지국의 하향링크 채널정보(CSI)를 획득하는 단계와, 상기 획득된 하향링크 채널 정보를 각 기지국에 대한 상향링크 광대역 측정신호에 매핑하여 합성신호를 생성하는 단계와, 상기 합성신호를 상기 2이상의 기지국으로 동시에 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 타측면에서는 각 기지국으로부터 수신한 신호로부터 하향링크 채널을 추정하는 채널 추정부, 추정된 하향링크 채널 상태에 맞는 하향링크 채널 정 보를 결정하는 하향링크 채널정보 결정부, 2 이상의 기지국으로 전송할 상향링크 광대역 측정신호 생성부, 상기 상향링크 광대역 측정신호에 상기 하향링크 채널정보를 매핑하여 합성신호를 생성하는 신호 합성부, 상기 합성신호를 상기 2 이상의 기지국으로 동시에 전송하는 신호 송신부를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 타측면에서는, 기지국에서의 하향링크 채널정보 획득방법으로서, 상향링크 광대역 측정신호에 하향링크 채널정보를 매핑하여 합성된 합성신호를 단말기로부터 수신하는 단계와, 상기 합성신호로부터 상기 하향링크 채널정보를 복원하여 획득하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되 거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 나타낸 블록도이다.
무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated multi-point transmission/reception System; 이하, ‘CoMP’라 함)에서 동작하는 무선통신시스템은 단말(10; User Equipment, UE)이 하나 또는 복수의 기지국(20; Base Station, BS)으로부터 동시에 정보를 전송받으며, 원활한 정보 전송을 위해 단말은 하나 이상의 기지국에 하향링크 채널에 대한 정보를 전달하여야 한다.
본 명세서에서의 단말(10)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국(20) 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node) 등 다른 용어로 불릴 수 있다
즉, 본 명세서에서 기지국(20) 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB 등이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node) 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
본 명세서에서 단말(10)과 기지국(20)은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야의) 등 의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
하나의 단말이 하나의 기지국에 하향링크 채널 정보를 전달하는 기존의 무선 통신 시스템에 비하여, CoMP 시스템은 하향링크 채널 정보를 전달하기 위한 피드백 오버헤드가 매우 크며, 또한 각기 다른 기지국에 동시에 채널 정보를 전달하여야 함으로 시그널링 오버헤드(signaling overhead) 또한 크게 증가하는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 상방향 기준 신호로부터 하향링크 채널 정보를 추정하는 방식이 제안되었다. 그러나 상향링크와 하향링크 채널의 상이성에 의해 이러한 방식은 하향링크 채널에 대한 정확한 정보를 기지국에 전달할 수 없다는 단점이 있으며, 이러한 단점을 보완하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 상향링크 기준 신호에 하향링크 채널정보를 추가 또는 합성하여 전송하는 방식을 제시한다.
본 발명의 일 실시예에서 하향링크 채널 정보를 추가 또는 합성할 수 있는 상향링크 기준신호 또는 상향링크 광대역 측정신호의 일 예로서 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-Advanced에서 사용되는 사운딩 기준신호(Sounding Reference Signal; SRS)를 들 수 있으며, 이는 상향링크 채널에 대한 파일롯 채널과 같은 기능을 가진다.
이하에서는 상향링크 광대역 측정 신호의 일 예인 사운딩 기준신호(이하, 사운딩 기준신호 또는 SRS라 칭함)를 기준으로 설명하지만, 본 발명은 SRS로 한정되어서는 아니되며, SRS는 넓은 의미의 상향링크 광대역 측정 신호로 해석되어야 할 것이다.
이러한 SRS는 각 사용자가 사용할 대역뿐 아니라 사용자가 사용할 가능성이 있는 대역까지 포함하는 전 대역에 대한 상향링크 채널 정보를 기지국에 전달할 수 있어야 한다.
다음은 상향링크 기준신호의 일 예인 SRS의 사용 방법 및 SRS을 통해 하향링크 채널 정보를 추정 또는 획득하는 방법에 대한 설명이다.
기지국은 특정 단말기로부터 이미 알고 있는 SRS를 수신한 후, 수신신호 R을 이미 알고 있는 SRS 신호와 비교함으로써, 상향링크 채널에서의 감쇄(Fading 또는 Attenuation) 및 잡음(Noise)의 정도를 파악함으로써 상향링크 채널 정보를 획득하게 된다. 예를 들어, SRS가 1111인 경우, 수신신호 R이 0.85, 0.95, 0.75, 0.65인 경우 R/SRS = 0.85, 0.95, 0.75, 0.65가 되며, 이 때 4개 값의 평균인 0.8이 감쇄율로 결정되고, 각 채널 영역에서의 평균값과의 차이가 잡음으로 결정될 수 있다.
또한, 상향링크와 하향링크의 대역간 간격 및 전송 시간 간격이 크지 않은 경우 상향링크 채널과 하향링크 채널은 일부 특성을 공유하며 따라서, 기지국은 수신한 SRS를 이용하여 하향링크 채널에 대한 추정이 가능하다. 즉, 일례로 기지국은 단말로부터 전송되는 SRS를 이용하여 상향링크 채널 행렬을 구한 후 이에 대한 전치 행렬을 취하여 하향링크 채널을 추정할 수 있다. 그러나 이런 방식으로 얻어지는 하향링크 채널 정보는 정확도가 높지 않다는 단점이 있다. 즉, 기지국은 고속 정보 전송을 지원하기 위하여 하향 링크 채널에 대한 정확한 정보를 요구함으로, SRS 측정을 통해 하향링크 채널 정보를 추정하는 이러한 방식은 고속 정보 전송에 적합하지 않다는 것이다. 또한, 하향링크 채널이 빠르게 변하는 경우 지속적으로 하향링크 채널 정보를 기지국에 전달하여야 하는데 기존의 방식으로는 하향링크 채널 변화를 빠르게 추적할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP)에서 복수의 기지국은 한 사용자에게 협력형 송수신 서비스를 시도할 때 동일한 시간에 동일 또는 다른 주파수 자원을 할당하여 서비스를 하게 된다
이러한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 기지국과 단말은 협력형 데이터를 송수신 할 시, 동일 시간에 동일 주파수 자원을 할당받아 송수신 하게 된다. 즉 동일 시간에 협력형 기지국으로 선택된 복수의 기지국은 동일 또는 다른 주파수 자원을 사용하여 한 사용자에게 데이터를 송수신하게 된다. 따라서 협력형 기지국으로 선택 되는 기지국은 해당 사용자에 대해 임의의 사용 주파수 대역에 대해 좋은 채널 성능을 가지는 기지국이어야 한다.
사용자는 각 기지국이 보내오는 기준 신호들을 해석하여 각 기지국과 각 기지국의 안테나별 하향링크 채널 상황을 파악하고, 그 정보를 직접 또는 간접적으로 해당 기지국에 피드백하게 된다.
이러한 협력형 다중안테나 송수신 시스템이 도입되면서 한 사용자가 동일한 기준신호를 인접 셀, 즉 여러 기지국에 동시에 보낼 필요가 발생하였지만, 종래 기술에 의하면 단말은 동시에 하나의 기지국에만 정보를 전달할 수 있다. 즉, 하향링크 채널 정보를 요구하는 기지국은 다수인 반면, 단말이 정보 신호 또는 제어 신호를 전달할 수 있는 기지국은 하나이므로, 하향링크 채널 정보를 제어 신호, 또는 정보 신호와 함께 전송할 경우 여러 개의 기지국에 동시에 전달할 수 없고, 이를 해결하기 위해서는 제어 신호 또는 정보 신호 이외의 신호를 사용하여 하향링크 채 널 정보를 전달하는 방식이 필요하게 되었다.
따라서, 본 명세서에 의하면 단말이 2 이상의 기지국으로 하향링크 채널정보를 전송함에 있어서, 단말이 각 기지국의 하향링크 채널정보(CSI)를 획득하고, 획득된 하향링크 채널 정보를 각 기지국에 대한 상향링크 광대역 측정신호에 매핑하여 합성신호를 생성한 후, 그 합성신호를 2이상의 기지국으로 동시에 전송한다.
이 때, SRS와 하향링크 채널정보가 매핑된 합성신호를 2 이상의 기지국에 동시에 전송해야 하므로, 생성된 합성신호를 각 기지국에 대해서 중첩되지 않도록 시간-주파수 영역에 할당함으로써 간섭을 방지할 수 있는 기술에 대해서도 개시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 장치의 기능별 블록도를 도시한다.
일 실시예에 의한 하향링크 채널 정보 전송 장치는 단말기에 구현되는 것이 바람직하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 SRS를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 장치는, 도 2에서와 같이, 각 기지국으로부터 수신한 신호로부터 하향링크 채널을 추정하는 채널 추정부(210), 추정된 하향링크 채널 상태에 맞는 하향링크 채널 정보를 결정하는 하향링크 채널정보 결정부(220), 2 이상의 기지국으로 전송할 상향링크 광대역 측정신호인 SRS를 생성하는 SRS 생성부(230), 상기 상향링크 광대역 측정신호에 상기 하향링크 채널정보를 매핑하여 합성신호를 생성하는 신호 합성부(240), 합성신호를 상기 2 이상의 기지국으로 동시에 전송하는 신호 송신부(250)를 포함할 수 있다.
채널 추정부(210)는 각 기지국으로부터 수신한 파일럿 신호 등으로부터 하향링크 채널을 추정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기타 각 기지국과 단말 사이의 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있는 어떠한 방법도 이용될 수 있을 것이다.
채널정보 결정부(220)는 추정된 하향링크 채널 상태에 맞는 하향링크 채널 정보를 결정하며, 그 일 실시예로서 다수의 코드워드(Cordword; CWi)로 이루어진 코드북(Codebook) 중에서 현재 하향링크 채널 상태에 가장 잘 나타내는 코드워드를 하향링크 채널정보로 결정하는 방식이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
SRS 생성부(230)는 기지국이 이미 알고 있는 SRS를 생성하고 그를 전송할 시간-주파수 대역을 결정하는 기능을 한다. 전송할 SRS는 예를 들면 1111과 같은 디지털 비트 신호일 수 있다.
신호 합성부(240)는 생성된 SRS와 하향링크 채널정보, 예를 들면 코드워드를 합성하며, 합성은 모듈러2 연산과 같은 가산이 가능하지만 그에 한정되는 것은 아니며 기지국과 단말이 공통적으로 적용할 수 있는 한 적산(곱하기), 감산(빼기) 등 여하한 연산 방법이 이용될 수 있다.
또한, 일 실시예에서는 전송되는 정보의 양을 감소시키기 위하여 채널정보 결정기(220) 이후에 결정된 채널정보값을 차등변조(Differential Modulation)하는 차등변조부(260)를 추가로 포함할 수 있으며, 이 경우에는 차등변조된 하향링크 채 널정보 값이 상기 신호합성부(240)로 입력되어 SRS생성부(230)로부터 입력되는 SRS값과 합성될 수 있다.
합성된 합성신호는 신호 송신부(250)를 통해서 2 이상의 기지국으로 동시에 전송될 수 있다.
전술한 하향링크 채널정보 및 상향링크 광대역 측정신호(SRS)는 디지털 비트 신호인 것이 바람직하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이러한 SRS 신호와 하향링크 채널정보가 합성된 합성신호를 수신한 기지국 또는 셀에서는 합성신호와 다시 이미 알고 있는 SRS 신호로부터 하향링크 채널정보를 복원하여 원하는 하향링크 채널정보를 획득할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 예시는 아래에서 별도로 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 하향링크 채널정보는 채널상태정보(Channel State Information; CSI)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 채널상태정보는 H의 현재값에 대한 정보로서 H는 신호채널을 나타내는 수학적인 값이다. 이것은 무선통신에서 신호모델을 구성하는 한부분으로 완전한 식을 나타내면 아래 수학식 1과 같다.
R = H·X+N
여기서 R은 수신신호, X는 전송된 신호, N은 잡음이다. H는 채널상태정보로서 이들 값은 일정(constant)하지 않으며, 따라서 시스템은 일반적으로 전송측으로부터 어떠한 신호가 전송되었는지 인식하기 위하여 H에 대한 정보를 획득하여야 한 다.
전술한 본 발명의 일 실시예에서는 단말기가 이러한 하향링크 채널정보로서의 코드워드를 SRS에 합성하여 2 이상의 기지국으로 동시에 전송하고, 기지국에서는 합성신호로부터 SRS와 코드워드를 복원한 후, SRS를 이용해서 상향링크 채널상태를 파악함과 동시에, 코드워드로부터 하향링크 채널상태를 파악하게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법의 흐름도이다.
단말기는 2 이상의 기지국 각각으로부터의 파일럿 신호 등을 이용하여 하향링크 채널을 추정한 후, 단말이 각 기지국의 하향링크 채널정보(CSI)를 결정한다. (S310)
이 때 하향링크 채널정보는 코드북에서 선택되는 하나의 코드워드일 수 있다.
그 다음으로, 결정된 하향링크 채널정보를 각 기지국에 대한 SRS 신호와 합성 또는 SRS 신호에 맵핑하여 합성신호를 생성(S320)한 후, 해당 기지국으로 전송한다(S330).
이 때, 전송되는 정보의 양을 감소시키기 위하여 코드워드를 결정한 이후에 결정된 채널정보값을 차등변조(Differential Modulation)할 수 있다.
이러한 하향링크 채널정보 결정 및 SRS 신호와의 합성과정을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
단말기 기지국 A로부터 수신한 파일럿 신호로부터 기지국 A의 하향링크 채널상태에 적합한 코드워드로서, 16개의 코드워드 CW0 내지 CW15 중에서 하나인 CW11=(1011)을 결정한 것으로 가정한다. 이 경우 (1011)을 차등변조하여 (10010)을 생성한다.(차등변조시 최초값은 1로 가정한다) 차등변조는 바로 이전 값과 비교하여 값이 변하면 1로, 변하지 않으면 0으로 결정하는 변조방식을 적용하였다.
그 다음 이미 결정되어 있는 SRS 신호로서 예를 들면 11111과 합성한다. 이 때 합성방법으로서 가장 간단한 연산중 하나인 모듈러2 연산을 예로 들면, 합성신호 Xsyn은 아래의 수학식 2와 같이 01101로 결정된다.
Xsyn = SRS mod2 CW11 = (11111) mod2 (10010) = (01101)
기지국은 하향링크 채널정보로서의 코드워드 CW11 과 SRS가 합성된 합성신호인 Xsyn = (01101)을 기지국 A로 송신한다.
물론, 다른 기지국에 대해서는 위와 유사한 방식으로 해당 기지국의 하향링크 채널상태에 적합한 코드워드를 SRS에 합성하여 해당 기지국으로 동시 전송한다.
이때 SRS와 같은 기준 신호의 길이가 코드워드보다 긴 것이 일반적인 경우이며, 이 경우 코드워드 반복(codeword repetition)을 통해 양 신호의 길이를 동일하게 유지할 수 있으며, 경우에 따라 기준신호의 일부를 절삭(puncturing) 하여 길이를 조절하는 방법도 가능하다. 또한, 기준 신호의 일부분에만 코드워드를 합성 또는 혼합하는 방식도 가능하다.
위와 같이 송신된 합성신호는 기지국 A에서 수신신호 R로서 수신되며, 기지국 A는 이미 알고 있는 SRS와 송신 단말기에서 합성한 방식을 이용하여 수신신호 R에서 하향링크 채널정보 수신신호 r을 복원한다.
예를 들면, 송신된 합성신호인 Xsyn = (01101)이 전송과정에서 감쇄와 잡음의 영향으로 수신신호 R이 (-0.1, 0.8, 0.9, 0.1, 0.7)로 수신된 경우, 이미 SRS가 (11111)임을 알고 있으므로 단말이 합성한 방식, 즉 모듈러2 연산을 이용하여 아래 수학식 3과 같이 하향링크 채널정보 수신신호 r인 (-0.1, 0.8, 0.9, 0.1, 0.7)을 복원한다.
Xsyn = SRS mod2 R = (11111) mod2 (-0.1, 0.8, 0.9, 0.2, 0.7) = (-0.1, 0.8, 0.9, 0.1, 0.7)
그 다음으로 복원된 하향링크 채널정보 수신신호 r로부터 단말이 송신한 하향링크 채널정보인 코드워드를 찾기 위하여, 아래 수학식 4을 이용한다.
CWDM = min |r-CWi DM|
여기서 CWi DM 은 각 코드워드 CWi 의 차등변조값이며, 하향링크 채널정보 수신신호 r과 차이가 최소가 되는 코드워드의 차등변조값이 CWDM 으로 결정된다.
위의 예에 의하면 복원된 하향링크 채널정보 수신신호 r과 최소가 되는 코드워드 차등변조값인 (10010)이 결정되며, 이로부터 단말이 전송한 하향링크 채널정 보인 코드워드가 CW11=(1011)임을 알게 된다.
이로써, 기지국 A는 단말이 전송한 하향링크 채널정보인 코드워드를 인지하게 됨으로써 하향링크 채널정보를 획득하게 된다.
물론, 이 과정에서 하향링크 채널정보 수신신호 r과 이미 알고 있는 SRS를 이용하여 상향링크의 채널환경도 종래 방식으로 구할 수 있다. 즉, 기지국 A는 송신된 합성신호가 (01101)임을 알게 되므로, 종래와 유사하게 수신신호 R을 이용하여, R/송신신호 = (-0.1, 0.8, 0.9, 0.1, 0.7)가 되며, 이 때 5개 값의 평균인 0.8이 감쇄율로 결정되고, 각 채널 영역에서의 평균값과의 차이가 잡음으로 결정될 수 있다.
따라서, 기지국 A에서는 SRS의 기본기능인 상향링크 채널추정이 가능함과 동시에, 하향링크 채널정보를 획득할 수 있게 되는 것이다.
이상의 설명은 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 사상을 포함하는 한 하향링크 채널정보와 SRS의 합성방법, 연산방법, 변조방식 등은 다른 방식으로 적용될 수도 있을 것이다.
또한, 전술한 바와 같이, 단말이 SRS와 하향링크 채널정보가 매핑된 합성신호를 2 이상의 기지국에 동시에 전송해야 하므로, 생성된 합성신호를 각 기지국에 대해서 중첩되지 않도록 시간-주파수 영역에 할당함으로써 간섭을 방지할 수 있어야 하며, 아래에서는 이에 대하여 설명한다.
이러한 조건을 만족하기 위해서, 도 4와 같은 본 발명의 일 실시예에서는, 단말이 여러 기지국에 전송할 합성신호 또는 SRS 자원을 할당하되, 다른 기지국(또는 셀)에는 다른 심볼 또는 다른 시간에 합성신호 또는 SRS를 전송하도록 한다
즉, 도 2와 같이, 기지국 A(또는 셀 A)에는 세부 시간 간격(타임 슬롯) t1 시간 동안 전 대역에 걸쳐 합성신호 또는 SRS를 전송하고, 다른 기지국 B(또는 셀 B)에는 t2 동안 전 대역에 걸쳐 합성신호 또는 SRS를 전송하고, 다시 t3 동안에는 기지국 A에 합성신호 또는 SRS를 전송하는 것과 같이, 한 타임 슬롯을 이격하여 각 기지국의 합성신호 또는 SRS 전송영역을 할당하는 것이다. 다시 말해, 각 셀에 대응되는 합성신호 또는 SRS 전송 리소스를 시간 도메인(Time Domain)으로 구분하는 것이다.
이렇게 합성신호 또는 SRS 전송 자원을 할당함으로써, 각 기지국에 대해서 전 대역에 걸쳐서 합성신호 또는 SRS가 전송되어야 한다는 조건을 만족하면서도, 하나의 단말에서 2 이상의 기지국으로 간섭없이 합성신호 또는 SRS를 전송할 수 있게 된다.
전술한 실시예에서는 단말이 여러 기지국에 전송할 합성신호 또는 SRS 자원을 할당하되, 다른 기지국(또는 셀)에는 다른 심볼 또는 다른 시간에 합성신호 또는 SRS를 전송하는 시간 분할(Time Division)방식, 즉 각 기지국마다 시간 영역만 구분하여 전 대역 자원을 사용하는 방식을 이용하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 아래 다른 실시예와 같이 하나의 기지국마다 일정한 규칙에 따라 시간-주파수 영역을 중첩되지 않게 할당하는 세미 랜덤(Semi-random) 방식을 이용할 수도 있다.
상기 다른 실시예에 의하면 다수의 세부 시간 대역(타임 슬롯; t)으로 구성된 한정 시간 간격(Finite Time Interval; T) 동안 다수의 서브 밴드로 이루어진 전체 대역에 걸친 시간-주파수 도메인에서 단말이 여러 기지국에 전송할 합성신호 또는 사운딩 기준신호를 할당함에 있어서, 각 기지국 또는 각 셀에 대해서 세부시간대역 및 서브 밴드별로 일정 규칙에 따라 합성신호 또는 SRS 자원을 할당하되, 기지국 또는 각 셀은 다른 기지국의 합성신호 또는 SRS 전송 자원과 중복되지 않으면서도, 한정 시간 간격(Finite Time Interval; T) 동안 모든 대역에서 합성신호 또는 SRS를 수신할 수 있도록 하는 세미 랜덤(Semi-Random) 할당방법을 도시한다.
여기서 한정 시간 간격 T는 단말로부터 합성신호 또는 SRS를 수신하는 복수의 기지국에 포함되는 각각이 전 대역에서 SRS를 수신/송신할 수 있도록 하는 전체 주기를 의미하는 것으로 기지국 및 그에 속한 단말의 숫자 등에 의하여 가변적으로 정해질 수 있으며, 세부 시간대역 또는 타임슬롯은 하나의 합성신호 또는 SRS 심볼 크기를 가질 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
즉, 도 5에서와 같이, 세부 시간대역 t1 동안 전 대역에 걸쳐 하나의 셀에 합성신호 또는 SRS를 전송하는 도 4의 실시예와 달리, 각 세부 시간대역(t1 내지 t6)별로 중첩되지 않도록 일부 서브 밴드들을 각각 기지국 A 및 B에 할당(음영이 표시된 부분이 기지국 A에 할당된 영역이고 음영이 없는 부분이 기지국 B에 할당된 영역임)하되, 전체 한정 시간 간격 T을 고려할 때에는 각 셀이 모든 서브 밴드(대역)에서 합성신호 또는 SRS를 수신하도록 하는 것이다.
상기 실시예에서 일정한 규칙으로 사용되는 바람직한 예는, 각 기지국 별로 모든 타임 슬롯 또는 세부 시간 대역에서 합성신호 또는 SRS 신호가 전송되도록 할당하는 것이다. 즉, 단말이 기지국 2개에 합성신호 또는 SRS를 전송하는 경우는 도 5와 같이 할당하면 되지만, 만일 3개의 기지국에 합성신호 또는 SRS를 전송하는 경우에는 T=3t로 설정하여 할당하되 모든 타임 슬롯에서 3개의 기지국 각각이 하나의 서브 밴드 이상에서는 합성신호 또는 SRS를 수신하도록 할당하는 것이다.
이렇게 합성신호 또는 SRS 자원을 할당하여 전송하게 되면, 전체 한정 시간 간격 T을 고려할 때 각 셀이 서로 간섭없이 모든 서브 밴드(대역)에서 합성신호 또는 SRS를 수신하게 된다.
특히, 앞선 실시예의 시간 분할 방식에서는 각 기지국 단위로 볼 때 전 대역에 걸쳐서 합성신호 또는 SRS가 전송되어야 한다는 조건을 만족하지만, 매 일정 시간 간격 또는 타임 슬롯(T)마다 합성신호 또는 SRS을 수신하지 않으므로, 동시에 신호를 전송하여야 하는 기지국 또는 포인트 수가 증가할수록 타임 슬롯 이격은 더욱 증가하게 되므로 하향링크 채널정보 획득의 주기가 떨어지게 된다는 단점이 있었다.
그러나, 뒤에 설명한 실시예와 같은 세미 랜덤 방식, 특히 모든 타임 슬롯에서 복수의 기지국 각각이 하나의 서브 밴드 이상에서는 합성신호 또는 SRS를 수신하는 방식으로 할당되는 경우에는, 매 타임슬롯마다 합성신호 또는 SRS를 수신하게 됨으로써 빈번하고 정확한 하향링크 채널정보 획득이 가능하게 되는 장점을 가진다.
한편, 이상과 같이 합성신호 또는 SRS 자원 할당(설계)와 별도로 합성신호 또는 SRS 전송 주기 또는 전송 방법에 대하여 고려되어야 할 것이며, 아래에서는 합성신호 또는 SRS 전송 주기 또는 전송 방법을 선정함에 있어, 어떤 요소를 고려하여야 지에 대하여 설명한다.
일반적으로 하향링크 채널의 변화속도는 단말이 추정하여 기지국으로 보고하는 형식이다.
그러나, 본 발명에서는 그러한 단계를 생략하고 기지국이 수신한 합성신호 또는 SRS로부터 채널 변화 속도를 추정하고 합성신호 또는 SRS 전송 주기를 결정하는 구성을 채택하며, 그렇게 하여도 충분히 하향링크 채널 변화를 측정할 수 있다.
SRS의 전송주기는 각 기지국이 하나 이상의 단말로부터 전달받은 SRS를 이용하여 하향링크 채널을 추정할 수 있도록 결정되어야 하는데, 기본적으로 SRS은 상향링크 채널 정보를 추정하기 위해 사용되는 신호이므로, SRS가 전송되는 빈도는 상향링크 채널의 변화 속도에 의해 결정된다. 상향링크와 하향링크는 다른 채널 특성을 가지는 것이 일반적이나, 두 채널의 변화 속도는 단말의 이동 속도에 의해 결정되므로 높은 확률로 두 채널의 변화 속도는 동일하게 되며. 따라서, 상향링크 채널 정보를 기지국에 전달하여야 하는 빈도와 하향링크 채널 정보를 기지국에 전달하여야 하는 빈도는 동일하여도 무방하다.
또한, 본 발명은 잦은 주기로 SRS을 전송하는 방법을 제시하였으므로, 종래방식과 같이 채널의 변화속도를 단말이 추정하여 기지국으로 보고(피드백)하는 방식을 생략하고, 본 발명에서는 별도의 전송 제어 없이 상향링크 채널 정보가 필요할 때 마다 SRS을 전송하는 구성을 채택하며, 이렇게 하여도 충분한 빈도로 하향링 크 채널 정보를 얻을 수 있을 것이다.
그러나, 기지국이 수신한 SRS로부터 채널 변화 속도를 추정하고 SRS 전송 주기를 결정할 때, 상향링크 채널의 변화속도 뿐 아니라 하향링크 채널의 변화 속도 또한 고려하여 결정하는 방법 또한 가능하다.
이상의 설명은 합성신호 또는 SRS 전송영역을 시간(심볼 또는 서브 프레임) 및 주파수(서브 밴드)로 구획한 후, 각 기지국별 및/또는 단말별로 중첩되지 않으면서도 SRS로부터 하향링크 채널 추정이 가능하도록 SRS 전송영역을 할당 및 재할당하는 방식에 대하여 예시하였으나, 이러한 방식에 한정되는 것은 아니며 기타 다른 방식으로도 구현될 수 있을 것이다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 반드시 SRS 전송영역을 시간(심볼 또는 서브 프레임) 및 주파수(서브 밴드)로 구획한 후, 각 기지국별 및/또는 단말별로 중첩되지 않으면서도 SRS로부터 하향링크 채널 추정이 가능하도록 SRS 전송영역을 할당 및 재할당하는 방식에 한정되는 것은 아니며, 전체 SRS 전송영역을 모든 기지국 또는 단말이 모두 사용하되, 다양한 코드 등을 이용하여 각 기지국 및 단말의 SRS 신호를 구분하는 것도 가능하다.
다시 말해, 단말이 2 이상의 기지국으로 전송하는 사운딩 기준신호 전송방법에 있어서, 각 기지국에 대해서 중첩되지 않도록 상기 사운딩 기준신호를 생성하여, 상기 사운딩 기준신호를 시간-주파수 영역에 할당하되, 각 기지국에 대해서 상기 사운딩 기준신호로부터 하향링크 채널 추정이 가능한 시간들에 할당하여 전송하는 구성을 채택할 수도 있다.
예를 들면, 모든 셀이 전 대역을 사용하도록 하고 다른 서브 프레임에서 SRS를 수신받도록 각 셀이 사용할 대역을 자도프 시퀀스(Zadoff) 등과 같은 시퀀스로 결정하는 등으로 구현될 수도 있을 것이다.
즉, 1) 한정 시간 간격(finite time interval ;T) 내에서 각 셀이 모든 대역을 할당 받을 수 있도록 하고, 2) 셀간 대역 배당을 수행하며, 각 셀 내부에서 단말 간 SRS 전송용 대역을 할당하는 계층적 구조가 사용된다.
이 중 1)은 각 단말에 SRS용 대역을 할당하는 방식과 동일한 방식으로 각 셀에 SRS용 대역을 할당하여 구현할 수 있다.
그 후, 각 셀 내부 단말간 SRS용 대역 할당은, 다시 2-1) 모든 단말이 동일한 호핑(Hopping) 방식 그리고 다른 초기 오프셋(offset)을 가지도록 하여 각 단말이 일정 구간 T 내에서 모든 대역을 통해 SRS을 전송하도록 하거나, 또는 2-2) 기존의 시스템에서 각 단말에 SRS을 할당하는 방식과 동일한 방식을 사용하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 장치의 기능별 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 기지국별 합성신호 또는 SRS 자원 할당 방법을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 기지국별 합성신호 또는 SRS 자원 할당 방법을 예시하는 도면이다.

Claims (7)

  1. 단말이 하향링크 채널정보를 전송하는 방법에 있어서,
    2이상의 기지국으로부터 획득한 하향링크 채널 정보를 상기 각 기지국에 대한 상향링크 광대역 측정신호에 매핑하여 합성신호를 생성하는 단계;
    상기 합성신호를 상기 2이상의 기지국으로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하향링크 채널정보는 프리코딩 코드북의 코드워드인 것을 특징으로 하는 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합성신호를 생성하기 이전에 상기 하향링크 채널정보를 차등변조(Differential Modulation)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 합성신호를 상기 2 이상의 기지국에 전송할 때, 간섭이 발행하지 않도 록 생성된 합성신호를 각 기지국에 대해서 중첩되지 않도록 시간-주파수 영역에 할당하는 것을 특징으로 하는 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 방법.
  5. 각 기지국으로부터 수신한 신호로부터 하향링크 채널을 추정하는 채널 추정부;
    추정된 하향링크 채널 상태에 맞는 하향링크 채널 정보를 결정하는 하향링크 채널정보 결정부;
    2 이상의 기지국으로 전송할 상향링크 광대역 측정신호 생성부;
    상기 상향링크 광대역 측정신호에 상기 하향링크 채널정보를 매핑하여 합성신호를 생성하는 신호 합성부;
    상기 합성신호를 상기 2 이상의 기지국으로 동시에 전송하는 신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 광대역 측정 신호를 이용한 하향링크 채널 정보 전송 장치.
  6. 기지국에서의 하향링크 채널정보 획득방법으로서,
    상향링크 광대역 측정신호에 하향링크 채널정보를 매핑하여 합성된 합성신호를 단말기로부터 수신하는 단계;
    상기 합성신호로부터 상기 하향링크의 채널 상태에 관한 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향링크 채널정보 획득 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은 합성신호에 대한 수신신호를 이용하여 상향링크 채널정보를 획득하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하향링크 채널정보 획득 방법.
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