KR20130042598A - 다중-셀 ｍｉｍｏ를 위한 채널 상태 피드백 - Google Patents

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KR20130042598A
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Abstract

복수의 인접 셀을 갖는 일종의 다중-입력 다중-출력(MIMO) 무선 통신 시스템에서 사용하도록 의도된 방법이 개시되며, 각 인접 셀은 하나 이상의 사용자 장비에 신호를 송신하고 하나 이상의 사용자 장비로부터 송신된 신호를 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 기지국을 포함한다. 사용자 장비들은 관련 기지국(들)과 사용자 장비들 사이의 채널(들)에 관한 채널 상태 정보를 관련 기지국(들)에 피드백하도록 동작가능하고, 기지국들은 피드백된 채널 상태 정보에 기초하여 사용자 장비로의 송신을 위해 신호를 적응시키도록 동작가능하다. 제안된 방법은, 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 업링크 자원을 식별하는 단계; 상기 사용자 장비가 네트워크에 이용가능하지 않은 정보에 기초하여 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 대한 필요성을 판정하는 단계; 및 사용자 장비가 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 식별된 업링크 자원을 이용하여 네트워크에 송신하는 단계를 포함한다. 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는 CSI 보고이거나, CSI 보고 속도, 보고 속도, 보고 모드의 변경 요청일 수 있다.

Description

다중-셀 ＭＩＭＯ를 위한 채널 상태 피드백{CHANNEL STATE FEEDBACK FOR MULTI-CELL MIMO}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 셀들간 송신 조율이 있는 다중-셀의 다중-입력 다중-출력("MIMO") 시스템, 예를 들어, 3GPP 롱 텀 에볼루션(LTE), 3GPP LTE-A, IEEE 802.16 및 802.11 표준 그룹과 호환되는 시스템에 관한 것이다.
기지국(BS; base station)이 기지국(BS) 범위 내의 사용자 장비(UE; user equipment)(가입자 또는 이동국이라고도 함)와 통신하는 무선 통신 시스템이 널리 알려져 있다.
하나 이상의 기지국에 의해 커버되는 지리적 영역은 일반적으로 셀이라 부르며, 통상적으로, 다수의 BS는 인접하는 및/또는 중첩하는 셀들과 더불어 넓은 지리적 영역을 다소 끊김없이 커버하는 네트워크를 형성하도록 적절한 위치에 제공된다. (본 명세서에서는, 용어 "시스템" 및 "네트워크"는 동의어로서 사용된다) 각각의 BS는 그 가용 대역폭, 즉, 주파수 및 시간 자원을 사용자 장비를 위한 개개의 자원 할당으로 나눈다. 더 많은 사용자, 더 많은 데이터-집약형 서비스 및/또는 더 높은 데이터 송신 속도를 수용하기 위하여, 이러한 시스템의 용량을 증가시키고, 자원 이용의 효율을 개선할 계속적인 요구가 있다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하기 위한 하나의 알려진 기술이다. OFDM-기반의 통신 방식은 송신될 데이터 심볼들을 많은 수의 서브캐리어들 간에 분할하므로, 용어 주파수 분할 멀티플렉싱이 사용된다. 데이터는 그 위상, 진폭, 또는 위상과 진폭 양쪽 모두를 조정함으로써 서브캐리어 상으로 변조된다. 명칭 OFDM의 "직교" 부분이란, 주파수 영역에서 서브캐리어들의 간격은 다른 서브캐리어들과 수학적 의미에서 직교하도록 특별히 선택된다는 사실을 말한다. 즉, 이들은 인접한 서브캐리어들의 측대역들이 중첩하는 것을 허용하지만 여전히 서브캐리어간 간섭없이 수신될 수 있도록 주파수 축을 따라 배치된다. 수학적 의미에서, 각 서브캐리어의 정현파 파형은 선형 채널의 고유함수(eigenfunction)라 불리며, 각 정현파의 피크는 하나 걸러 다른 정현파의 널(null)과 일치한다. 이것은 서브캐리어 간격을 심볼 기간의 역수의 배수로 함으로써 달성될 수 있다.
개개의 서브캐리어 또는 서브캐리어 세트가 상이한 사용자 장비에 할당될 때, 그 결과는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)라 불리는 다중 액세스 시스템이다. 본 분야에서 사용되는 용어 OFDM은 OFDMA를 포함하는 것으로 의도된다. 따라서 2개 용어는 본 설명의 목적을 위해 바꾸어 쓸 수 있다고 간주될 수 있다. 셀 내의 각 사용자 장비에 별개의 주파수/시간 자원을 할당함으로써, OFDMA는 주어진 셀 내의 사용자들 사이의 간섭을 실질적으로 회피한다.
LTE와 같은 무선 통신 시스템에서, 다운링크 상의 송신을 위한 데이터는 OFDMA 프레임들로 조직되고, 그 각각은 다수의 서브프레임들로 분할된다. 다양한 프레임 타입이 가능하고 예를 들어 FDD와 TDD 간에 상이하다.
한편, 업링크 상에서, ODMA의 비교적 바람직하지 못한 PAPR(peak-to-average-power ratio) 속성에 비추어, SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)라 불리는 대안적 방식이 LTE에서 사용되어, 업링크 범위와 UE 증폭기 비용 사이의 더 양호한 밸런스를 허용한다. SC-FDMA 신호에서, 송신을 위해 사용되는 각 서브캐리어는 모든 송신되는 심볼들의 정보를 포함하는 반면, OFDMA 신호의 개개 서브캐리어는 특정 심볼에 관한 정보만을 운반한다.
스펙트럼 효율 이득, 공간 다이버시티 이득, 및 안테나 이득 때문에, LTE를 포함한 수 개의 상용 무선 시스템에서 MIMO(MIMO는 다중-입력 다중-출력을 나타냄)라 불리는 기술이 채용되었다. 이러한 타입의 방식은 송신기와 수신기 사이에서 달성가능한 데이터 용량을 향상시키기 위해 송신기 및/또는 수신기(종종 양쪽 모두)에서 복수의 안테나를 채용한다. 전형적으로, 이것은 하나 이상의 BS와 BS들에 의해 서빙되는 UE들 사이의 향상된 데이터 용량을 달성하는데 이용된다.
예로서, 2x2 MIMO 구성은 송신기측에 2개의 안테나와 수신기측에 2개의 안테나를 포함한다. 마찬가지로, 4x4 MIMO 구성은 송신기측에 4개의 안테나와 수신기측에 4개의 안테나를 포함한다. 송신기와 수신기가 동일한 개수의 안테나를 채용할 필요는 없다. 전형적으로, 무선 통신 시스템의 BS에는, (예를 들어, 모바일 핸드셋과 같은) UE에 비해, 전력, 비용 및 크기 한계 차이로 인해, 더 많은 안테나가 장착될 것이다.
용어 채널은 송신기와 수신기 사이의 무선 링크의 주파수(또는 등가적으로 시간 지연) 응답을 기술하는데 사용된다. 소위 MIMO 채널(또는 "채널")은 모든 서브캐리어들(상기 서브캐리어에 관한 논의 참조)을 포함하고, 전체 송신 대역을 커버한다. MIMO 채널은 많은 개개의 무선 링크를 포함한다. 개별적으로 단일-입력 단일-출력(SISO) 채널(소위 서브-채널)이라고 불릴 수도 있는 이들 개개의 무선 링크들의 개수는
Figure pct00001
이고, 여기서,
Figure pct00002
는 송신기측의 안테나 개수이고
Figure pct00003
은 수신기측의 안테나 개수이다. 예를 들어, 3x2 MIMO 배열은 6개 링크를 포함하므로, 6개의 SISO 채널을 가진다.
도 1에 개략적으로 나타낸 간략화된 2x3 MIMO 시스템을 고려하면, 수신기 R의 안테나 R0는 송신기 T의 송신기 안테나 T0, T1, 및 T2 각각으로부터의 송신을 수신한다. 마찬가지로 수신기 안테나 R1은 송신기 안테나 T0, T1 및 T2로부터의 송신을 수신한다. 따라서, 수신기에서 수신된 신호는 송신기 안테나로부터의 (즉, SISO 채널의) 송신의 조합을 포함한다(또는 조합으로 구성된다). 일반적으로, SISO 채널은 하나 이상의 데이터 스트림을 수신기에 송신하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있다.
MIMO 채널이 지원할 수 있는 동시에 송신되는 스트림의 개수는 흔히 "채널 랭크(channel rank)"라 불리며, 실제로 송신되는 스트림의 개수는 "송신 랭크"라 불린다. 송신 랭크는 전형적으로 현재의 채널 특성에 맞게 적합화되어 과도한 스트림간 간섭을 회피할 필요가 있다. 송신 랭크의 더 일반적인 정의는, 시간-주파수 자원당 송신되는 복소값의 독립 변조 심볼들의 개수이다.
도 2는 더 일반적인 MIMO 시스템의 개념도이다. 도 2에서, 송신기는
Figure pct00004
개의 송신 안테나를 이용하여 신호를 송신하고, 수신기는
Figure pct00005
개의 수신 안테나를 이용하여 송신기로부터의 신호를 수신한다. 전체 MIMO 채널의 특성의 수학적 모델을 생성하기 위하여, 송신기와 수신기 사이의 개개의 SISO 채널을 표현하는 것이 필요하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 개개의 SISO 채널은
Figure pct00006
내지
Figure pct00007
로 표현되고, 도면에서 암시되는 바와 같이, 이들은 흔히 채널 행렬 또는 채널 응답 행렬 H라 불리는 행렬의 항을 형성한다.
Figure pct00008
는 송신 안테나 0로부터 수신 안테나 0로 신호를 송신하기 위한 채널 특성(예를 들어, 채널 주파수 응답)을 나타낸다는 것을 인식할 것이다. 마찬가지로, "
Figure pct00009
"은 송신 안테나
Figure pct00010
로부터 수신 안테나
Figure pct00011
로 신호를 송신하기 위한 채널 특성을 나타내는 등등이다.
도 2에서, 송신 안테나 0 내지
Figure pct00012
을 이용하여 송신된 신호 요소를 나타내는 심볼
Figure pct00013
내지
Figure pct00014
은 함께 송신 신호 벡터
Figure pct00015
(즉,
Figure pct00016
)를 형성하고, 여기서 ()T는 벡터 트랜스포즈(transpose)를 나타낸다. 마찬가지로, 수신 안테나 0 내지
Figure pct00017
에 의해 수신된 수신 신호 요소
Figure pct00018
내지
Figure pct00019
은 함께 수신 신호 벡터
Figure pct00020
(즉,
Figure pct00021
)를 형성한다. 도 2에 도시된(및 도 3에도 도시된) 간략화된 시스템에 대한 벡터
Figure pct00022
와
Figure pct00023
사이의 관계는 기본적인 MIMO 시스템 등식에 의해 모델링될 수 있다.
Figure pct00024
여기서, H는 전술된 채널 행렬이고,
Figure pct00025
는 노이즈를 나타내는 벡터이다. 노이즈 요소
Figure pct00026
내지
Figure pct00027
은 도 2에 나타나 있으며, 각각의 수신 신호 요소
Figure pct00028
내지
Figure pct00029
에서의 노이즈를 나타낸다. 따라서, 노이즈 벡터
Figure pct00030
는
Figure pct00031
로 주어진다.
명칭 "다중-입력 다중-출력"에도 불구하고, MIMO 시스템은 송신기와 수신기 중 하나가 단 하나의 안테나만을 갖는 (즉,
Figure pct00032
또는
Figure pct00033
) 경우에도 동작할 수 있다.
MIMO 송신 방식은 "비적응성" 또는 "적응성"으로 기술될 수도 있다. 비적응성의 경우, 송신기는 채널 속성에 대한 아무런 지식을 갖지 않으며, 채널 상태의 변화를 야기하는 상태 변화를 고려할 수 없기 때문에 성능이 제한된다. 적응성 방식은, 예를 들어, 수신기로부터 송신기로의 정보(채널 상태 정보 또는 CSI)의 피드백에 의해 얻어질 수 있는 채널 지식에 의존하며, 이는, 변하는 상태를 고려하고 데이터 처리량을 최대화하도록 송신 신호의 수정을 허용한다. 적응성 MIMO 방식은 또한, "폐루프"(즉, 채널 상태 피드백의 혜택을 갖고 동작) 또는 "개방 루프"(즉, 채널 상태 피드백이 없음)로서 기술될 수 있다. 이 방식은 일부 양태에 관해서는 "폐루프"이고(예를 들어, 수신 전력을 피드백) 다른 양태에 관해서는 "개방 루프"일 수 있다(예를 들어, 채널 행렬에 관한 피드백 없음)는 의미에서 조합이 가능하다. 본 발명은 주로 폐루프 MIMO 방식에 관련되어 있다.
방금 설명된 피드백은, 특히, 업링크 송신(즉, 사용자 장비로부터 기지국으로의 송신)과 다운링크 송신(기지국으로부터 사용자 장비로의 송신)이 2개의 상이한 캐리어 주파수를 채용하는 소위 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서 중요하다. 주파수 변경 때문에, 업링크 및 다운링크 채널들은 상이하며, 특히 송신기가 신호 송신시에 (채널 상태의 변화 같은) 채널 변동을 고려하기 위하여 소위 "링크 적응"를 수행할 수 있도록 적응성 방식을 제공하기 위해 CSI가 피드백될 필요가 있다. 반면, 소위 TDD(Time Division Duplex) 시스템에서, 업링크 및 다운링크는 동일한 주파수 상의 2개의 인접한 시간 슬롯에서 송신된다. 2개의 시간 슬롯은 일반적으로 채널 코히어런스 시간(coherence time) 내에 있으며, 이것은 (업링크 및 다운링크 방향에서 동일한 안테나가 사용될 때) 채널 상태는 변하지 않으므로 채널 행렬에 관한 정보는 피드백될 필요가 없다고 합리적으로 가정할 수 있다는 것을 의미한다. 송신기는 역방향 링크 상의 수신 신호로부터 채널을 추정할 수 있으며, 대개는 역방향 링크 상에서 송신되는 신호 내로의 송신기에 의한 파일럿이나 알려진 파형의 삽입에 의해 보조된다. 이것은 종종 "업링크 사운딩(uplink sounding)"이라 불린다. 그러나, 업링크 사운딩의 오버헤드를 초래하는 것이 항상 바람직한 것은 아니며, 이 경우 폐루프 기술이 대안을 제공한다.
도 3은 도 1에 도시된 시스템과 유사하나 더욱 일반화된 MIMO 시스템을 나타내는 도면이다. MIMO 시스템(1)은 복수의 송신 안테나 (0), (1), ..., (
Figure pct00034
)을 포함하는 송신기(2)와 복수의 수신 안테나 (0), (1), ..., (
Figure pct00035
)을 포함하는 수신기(3)를 포함한다. 송신기(2)는
Figure pct00036
개의 송신 안테나를 이용하여 심볼들 0, 1, ...,
Figure pct00037
을 송신한다. 심볼들은, 수직 인코딩이라 불리는 하나의 데이터 스트림으로부터, 또는 수평 인코딩이라 불리는 상이한 데이터 스트림으로부터 생성될 수 있다. 또한, 각각의 송신된 심볼은, 예를 들어, 만일 변조 방법이 BPSK(binary phase-shift keying)라면 1-비트 데이터에 대응하거나, 만일 변조 방법이 QPSK(quadrature phase-shift keying)라면 2-비트 데이터에 대응한다. 이들 개념들은 당업자에게 익숙할 것이다. 수신기(3)는
Figure pct00038
개의 수신 안테나를 이용하여 송신기(2)로부터 송신된 신호를 수신하며, 수신된 신호로부터 송신 심볼을 재생하는 신호 재생 유닛(4)을 포함한다.
도 3에서 화살표로 표시된 바와 같이, 복수의 송신 안테나로부터 송신된 신호들은 복수의 수신 안테나에 의해 수신되어, 총
Figure pct00039
개의 가능한 서브채널을 야기한다. 즉, 송신 안테나(0)로부터 송신된 신호는 수신 안테나 (0) 내지 (
Figure pct00040
)에 의해 수신되고, 송신 안테나(1)로부터 송신된 신호는 수신 안테나 (0) 내지 (
Figure pct00041
)에 의해 수신되는 등등이다. i번째 송신 안테나로부터 j번째 수신 안테나로 신호를 전파시키는 서브채널의 특성은 "H ji"로 표현되며,
Figure pct00042
채널 행렬 H의 한 컴포넌트 항을 형성한다.
MIMO 채널을 통해 유용하게 병렬로 송신될 수 있는 독립된 데이터 스트림의 최대 개수는
Figure pct00043
및
Figure pct00044
중 작은 쪽에 의해 주어지며, 행렬 H의 랭크에 의해 추가로 제한된다. 송신 품질은 행렬 H에 의존하며, 예를 들어 산란(scattering)이 적은 환경에서나 안테나가 물리적으로 서로 근접해 있을 때 안테나가 충분히 비상관되지 않는 경우와 같이, 행렬의 특이값이 충분히 강하지 않은 경우에는 상당히 저하된다.
LTE에서, 2개까지의 코드워드는 상이한 소위 층들상으로 맵핑될 수 있다. 송신을 위한 층의 개수는 전형적으로, 행렬 H의 랭크 이하가 되도록 선택되며, 코드워드 대 층들 간에는 고정된 맵핑이 존재한다. 송신기측의 프리코딩은, 송신 전에 신호에 프리코딩 행렬 W를 적용함으로써 달성될 수 있다. 최적의 가용 프리코딩 행렬 W은, 기지국(들) 및 UE측 양쪽 모두에 알려진 미리정의된 "코드북"으로부터 선택된다. UE는 채널에 대한 그 지식에 기초하여 최적의 가용 프리코딩 행렬(가장 높은 데이터 속도를 제공하는 것)을 선택하고, 예를 들어, 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 이용하여 그 선호 프리코딩 행렬을 송신기측에 표시한다. PMI는 일종의 앞서 언급한 채널 상태 정보(CSI)이다. LTE에서, BS에서 이용되는 프리코더는 UE 피드백에 기초하여 설계되기 쉽지만, 이 프리코더는 반드시 코드북 엔트리들 중 하나로 제한될 필요는 없다는 점에 유의한다.
추가의 배경 설명으로서, MIMO-OFDM 송신기 및 MIMO-OFDM 수신기가 각각 도 4 및 도 5를 참조하여 간략하게 개요될 것이다. 도 4에 개략적으로 도시된 OFDM 송신기에서, 고속 2진 데이터가 인코딩되고(콘볼루션 코드가 예이다), 인터리빙되며, (BPSK, QPSK, 및 64QAM 등과 같은 변조 방식을 이용하여) 변조된다. 각각의 송신 안테나에 대해 독립된 채널 인코더가 이용될 수 있다. 후속해서, 데이터는 병렬의 저속 변조된 데이터 스트림으로 변환되어 M개의 서브캐리어에 공급된다. 각 인코더로부터의 출력은 복수의 서브캐리어 상에서 별개로 운반된다. 변조된 신호는 M-포인트 역 고속 푸리에 변환(IFFT)에 의해 주파수-분할 멀티플렉싱되고, 보호 구간(guard interval)이 추가된다. 결과적인 OFDM 신호는 D/A 변환기에 의해 아날로그 신호로 변환되고, RF 대역으로 상향변환되어 공중으로 송신된다.
도 5에 개략적으로 도시된 MIMO-OFDM 수신기에서,
Figure pct00045
개의 수신기 안테나로부터 수신된 신호는 대역 통과 필터(BPF)에 의해 필터링된 다음, 더 낮은 주파수로 하향변환된다. 하향변환된 신호는 A/D 변환기에 의해 샘플링되고(즉, 디지털 신호로 변환), 샘플링된 데이터가 M-포인트 고속 푸리에 변환기(FFT)에 공급되기 전에 보호 구간이 제거된다.
Figure pct00046
개의 수신기 안테나를 통해 수신된 신호들 각각 상에 푸리에 변환이 수행된 후에, 이들은 MIMO 신호 처리 유닛(11)에 공급된다. MIMO 신호 처리 유닛(11)은 채널 특성을 보상하는 처리를 수행하는 (도 3에 도시된 바와 같은) 신호 재생 유닛(4)을 포함한다.
설명의 목적을 위해, 상기 논의는 주로 신호 송신기가 단일 수신기에, 즉, 1개 장소의 한 세트의 안테나에 MIMO 신호를 송신하는 경우(소위 단일 사용자 또는 SU-MIMO)에 집중했지만, 물론 실제적인 MIMO 무선 통신 시스템은 일반적으로 이보다 훨씬 정교하며, 기지국이 각각의 MIMO 채널을 통해 하나보다 많은 UE에 동시에 송신하는 많은 서로 인접한 셀들을 제공한다는 점에 주목해야 한다. 사실상, 본 발명은 주로, 이들 더 정교한 시스템, 및 아래에서 논의되는 바와 같은 이들과 연관된 문제에 관한 것이다. 용어 다중-사용자 MIMO 또는 MU-MIMO란, 사용자의 각 안테나의 지리적 분리를 이용하기 위해 프리코딩에 의존하여, 동일한 주파수 대역에서 동시에 복수의 사용자 장비로부터 신호가 수신되거나 복수의 사용자 장비로 신호가 송신되는 것을 허용하는 기술을 말한다.
앞서 설명된 바와 같이, 종래의 MIMO 방식에서 주파수 자원이 이용되는 방식은 주어진 셀 내의 사용자 장비들간 간섭을 방지하거나 상당히 제한한다. 즉, 셀내 간섭은 실질적으로 회피된다. 그러나, 앞의 문단에서 논의된 더 정교한 다중-셀룰러 네트워크에서, MIMO 송신의 혜택은 종종 셀간 간섭에 의해 제한될 수 있다.
셀간 간섭은, 예를 들어, 하나의 셀 내의 사용자 장비들에 데이터를 송신하는데 있어서 기지국에 의해 사용되는 주파수 자원(즉, 캐리어 및 서브캐리어)은 인접한 셀 내의 사용자 장비들에 데이터를 송신하는데 있어서 기지국에 의해 사용되는 주파수 자원과 동일하기 때문에 발생될 수 있다. 즉, 본 발명이 이용성을 발견할 수 있는 종류의 무선 통신 시스템에서, 본 분야에 흔한 용어를 사용하여 인접 셀들간 1:1 주파수 재사용이 존재하기 쉽다. 이것의 효과는 특히, 셀들간의 경계 부근에 위치한 소위 "셀 가장자리 사용자"에 대해 중요할 수 있다. 셀 가장자리 사용자의 경우, 그 사용자를 현재 서빙하고 있는 한 기지국까지의 거리는, 인접 셀들에 있는 기지국들까지의 거리와 대략 동일하거나 겨우 약간 상이할 수 있다. 또한, 수신 신호 강도는 전형적으로 거리와 매우 상관되어 있다는 점에 주목해야 한다. 그 결과, 셀 가장자리 부근의 사용자의 관점에서는, 서빙 기지국으로부터 수신된 신호 강도는, 셀 가장자리 사용자에 의해 보았을 때 인접 셀들 내의 기지국들로부터의 신호 강도보다 겨우 약간 강하거나 그것과 거의 동일할 수 있다. 그리고, 인접 셀들에서는 공통 주파수 자원이 사용될 수 있기(즉, 인접 셀들에서는 실질적으로는 동일한 송신 주파수의 동시 사용이 존재) 때문에, 인접 셀들에서 송신되고 있는 신호들은 종종 셀-가장자리 사용자에게 송신되고 있는 데이터와 간섭할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해 제안된 한 방법은, 이러한 셀간 간섭을 제거하거나 줄이기 위해 복수의 기지국들간 MIMO 송신을 조율(즉, 인접 또는 근처 셀들에서의 송신을 조율)하는 것이다. 이러한 조율을 달성하기 위해 채용되는 기술의 전체 설명은 본 설명의 목적에 필요하지 않다. 현재의 목적에 대해 이러한 조율은 조율된 셀들(또는 셀들의 조율된 부분들)간의 셀간 간섭을 줄이거나 제거할 수 있고, 이것은 결과적으로 높은 데이터 속도의 커버리지, 셀-가장자리 처리량 및/또는 전체 시스템 처리량에서의 상당한 증가를 야기할 수 있다는 점에 주목하는 것으로 족하다. 그러나, 이러한 향상을 위한 맞바꿈(trade-off)은, 다중-셀룰러 MIMO 시스템에서의 송신의 조율은 채널 상태 정보(CSI)와 데이터 정보가 조율된 기지국들 사이에서 공유될 것을 요구한다는 점이다. 이것은 차례로, 시스템의 송신 및 데이터 용량 자원에 상당한 추가 부담을 준다. 특히, FDD 시스템의 경우, 기지국 채널 지식은 주로 사용자 장비(UE) 피드백에 의해 얻어진다(UE 피드백은 또한 TDD-기반의 시스템에서 유용하다). 복수의 셀 또는 섹터들이 조율된 송신에 참여하기 때문에, 피드백되도록 요구되는 채널 지식의 양은 협력 셀들의 개수(또는 협력 셀 섹터들의 개수)에 따라 선형적으로 증가한다. 즉, UE는 조율된 송신에 참여하고 있는 각 셀에 관한 정보를 이들 셀을 제공하고 있는 기지국들에 피드백할 필요가 있다. 이것은 특히 업링크 채널에 무거운 부담을 줄 것이라는 것을 이해할 것이다.
앞의 문단에서 설명된 바와 같이, 조율된 다중-셀 MIMO 송신/수신(종종 조율된 다중-포인트 송신/수신 또는 CoMP라 함)은 높은 데이터 속도의 커버리지, 셀-가장자리 처리량 및/또는 시스템 처리량을 향상시키는데 이용될 수 있다. CoMP에서 이용되는 다운링크 방식은 이하의 2개 카테고리 내에 해당된다고 간주될 수 있다:
■ "조율된 스케쥴링 및/또는 조율된 빔포밍(CS/CB)" 및
■ "공동 처리/공동 송신(JP/JT)".
채용될 수 있는 추가 기술은, 이용가능한 피크 데이터 속도를 증가시키고 가용 스펙트럼 할당의 더 완전한 이용을 허용하는 복수 캐리어의 집성(CA)이다.
한편, 당업자라면, 지향성 신호 송신 및/또는 수신을 보조하기 위해 건설적 및 파괴적 간섭을 이용하는 신호 처리 기술인 빔포밍의 기본 및 기저 원리에 일반적으로 익숙할 것이다. 따라서 빔포밍의 추가 설명은 여기서는 요구되지 않는다.
CS/CB에서, 단일 UE로의 데이터는 하나의 송신 포인트로부터 송신되지만, 사용자 스케쥴링(즉, 각 사용자 장비로의 송신을 위한 타이밍의 스케쥴링)에 관한 결정 및/또는 빔포밍 결정은 협력 셀들(또는 셀 섹터들) 사이의 조율에 의해 이루어진다. 즉, 스케쥴링/빔포밍 결정은, 가능한한 단일 UE가 하나보다 많은 송신 포인트로부터 신호를 수신하는 것을 방지하도록 조율된 방식에 참여하고 있는 셀들(또는 셀 섹터들)간의 조율에 의해 이루어진다.
반면, JP/JT에서, 단일 UE로의 데이터는, 수신 신호 품질을 (코히어런트로 또는 비코히어런트로) 향상시키고 및/또는 다른 UE로부터의 간섭을 상쇄시키기 위해 복수 송신 포인트로부터 동시에 송신된다. 즉, UE는, 복수 셀에서 동시에 하나 보다 많은 송신 포인트와 능동적으로 통신한다.
LTE에 적용되는 CoMP의 추가 상세사항은 하기 문서에서 찾을 수 있다:
3GPP TR 36.814: "Further advancements for E-UTRA physical layer aspects (Release 9)", V1.0.0, 26.02.200926
CA에서, 동일한 사용자 장비를 서빙하기 위해 이산적 주파수 대역들이 동시에 이용되어(집성됨), (100 MHz까지의) 높은 대역폭 요구를 갖는 서비스가 제공되는 것을 허용한다. CA는, 기존의 LTE 단말기 및 물리층과 호환을 유지하면서 동시에 LTE-A-가능 단말기가 수 개의 주파수 대역을 액세스하는 것을 허용하는 LTE-A(LTE-Advanced)의 특징이다. CA는 복수의 셀들간 조율을 달성하기 위한 JP의 보충으로서 간주될 수 있으며, (대략적으로 말해) 차이점은 CA는 주파수 영역에서는 조율을 요구하고 시간 영역에서는 JP를 요구한다는 것이다.
도 6은 CoMP에 이용되는 다운링크 송신의 상기 언급한 2개의 카테고리의 작동 원리를 개략적으로 나타내지만, 도 6에서 셀들의 분포에 관해 기지국이 예시되어 있는 방식은 실제적인 무선 통신 시스템의 셀들에 대한 기지국의 진짜 분포를 반영하는 것이 아님에 주목해야 한다. 특히, 실제적인 무선 통신 시스템에서, 셀들은 어느 정도 중첩하도록 도면에 도시된 6각형보다 더 연장되어, UE가 동시에 하나보다 많은 기지국의 범위 내에 있는 것을 허용한다. 또한, 예를 들어, LTE에서, 동일한 기지국(eNodeB)이 복수의 중첩하는 셀을 제공하는 것이 가능하다. 그럼에도 불구하고, 도 6은 CoMP에서 이용되는, CS/CB 및 JP 다운링크 송신 방식의 원리를 각각 설명하기 위한 현재의 목적에 대해 충분하다.
셀 A, B, 및 C는 UE에 능동적으로 송신하는 반면, 셀 D는 셀 A, B, 및 C에 의해 사용되는 송신 구간 동안에는 송신하지 않는 공동 처리(JP; Joint Processing)가 도 6의 (a)에 도시되어 있다.
셀 B만이 UE에 능동적으로 데이터를 송신하는 한편, 사용자 스케쥴링/빔포밍 결정은 셀들 A, B, C, 및 D간의 조율에 의해 이루어져 협력 셀들간의 공동-채널 셀간 간섭이 줄어들거나 제거될 수 있는, 조율된 스케쥴링 및/또는 조율된 빔포밍(CS/CB)이 도 6의 (b)에 도시되어 있다.
CoMP의 동작에서, UE는 채널 상태 정보를 피드백한다. 채널 상태 정보는 종종 상세하며, 종종, 채널 상태/통계 정보, 협대역 신호 대 간섭 및 노이즈 비(SINR) 등 중에서 하나 이상의 측정을 포함한다. 채널 상태 정보는 또한, 채널 공간 구조와, UE의 선호 송신 랭크 및 프리코딩 행렬을 포함한 기타의 채널-관련 파라미터들에 관한 측정을 포함할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 채널 상태 정보의 피드백은 변화하는 채널 상태를 고려하고 데이터 처리량을 최대화하기 위하여 송신되는 신호의 수정(전형적으로는 송신 이전에 기지국(들)에 의한 수정)을 허용한다. 더 구체적으로는, 이것은 종종 기지국에서의 프리코더 설계, 링크 적응, 및 스케쥴링을 수행하기 위해 이루어진다. 역시 앞서 설명된 바와 같이, FDD 시스템의 경우, 각 셀에 대한 채널 지식의 동등한 상세사항을 얻기 위해, 피드백될 필요가 있는 채널 정보의 총량은 협력 셀들(또는 셀들의 섹터들)의 개수에 따라 선형적으로 증가하며, 이것은 특히 업링크 채널에 대해 무거운 추가 부담을 생성한다.
종래에는, CSI 보고는, 특정 UE와 통신하는 복수의 셀들 또는 그들의 상대적 중요성을 고려하지 않고 제공된다. 그러나, 앞서 설명된 바와 같이, CoMP에서는 셀들간 조율이 있고, 사실상, 전술된 공동 처리(JP) 다운링크 송신 방식의 경우, 단일 UE로의 데이터는 복수의 송신 포인트로부터 동시에 송신된다. "셀들간 조율"은, 지리적으로 분리된 기지국에 의해 지원되는 셀들 뿐만 아니라(즉, CoMP), 하나의 기지국 또는 다수의 함께-위치한 기지국들에 의해 지원될 수 있는 상이한 캐리어 주파수들 상의 셀들(즉, CA)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다는 점에 주목한다.
따라서, 다중-셀 DL MIMO 송신에 이용되는 업링크 채널에 대한 피드백 오버헤드를 절감할 수 있는 피드백 방식을 연구할 가치가 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 방법이 제공되며, 여기서:
상기 네트워크는, 적어도 하나의 다운링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비에 신호들을 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비로부터 신호들을 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 기지국에 의해 제공되는 복수의 셀을 포함하고,
사용자 장비는, 기지국들과 그 사용자 장비 사이의 하나 이상의 채널에 관한 채널 상태 정보 CSI에 관한 보고들을 네트워크에 피드백하도록 동작가능하며;
기지국들은 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 사용자 장비들에 대해 적응시키도록 동작가능하고, 이 방법은,
사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 업링크 자원들을 식별하는 단계;
상기 사용자 장비가, 상기 네트워크에 이용가능하지 않은 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 대한 필요성을 판정하는 단계;
상기 사용자 장비가 상기 식별된 업링크 자원들을 이용하여 상기 네트워크에 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 섹션과 청구항을 통틀어, 용어 "셀"은 셀들의 섹터들을 포함하도록 의도된다.
사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
CSI 보고;
CSI 보고 송신 요청;
CSI 보고들의 속도 변경에 대한 요청;
CSI 보고 모드 변경에 대한 요청;
사용자 장비와 네트워크 사이의 송신 모드의 변경에 대한 요청.
판정하는 단계는 사용자 장비에 의해 관찰된 다운링크의 채널 상태 변화에 기초할 수 있다. 이 경우, 판정하는 단계는 바람직하게는 사용자 장비에 의해 결정된 다음과 같은 기준들 중 하나 이상을 채용한다:
채널 행렬;
채널 공간 구조
신호 대 간섭비 SIR, 신호 대 노이즈비 SNR, 또는 신호 대 간섭 및 노이즈 SINR
사용자 장비가 선호하는 송신 랭크
사용자 장비가 선호하는 송신 모드;
사용자 장비가 선호하는 프리코딩 행렬;
예상된 데이터 속도;
채널 상태의 변화 속도; 및/또는
2개 이상의 시점에서의 채널 상태의 함수.
또한, 판정하는 단계는 사용자 장비의 능력 변화에 기초할 수 있다. 이것은 사용자 장비의 다음과 같은 속성들 중 임의의 것을 포함할 수 있다:
가용 수신 안테나의 개수;
가용 처리 능력;
가용 트랜시버의 개수;
가용 전력;
사용자 장비의 위치 및/또는 속도.
한 형태의 방법에서, 상기 식별하는 단계는, 네트워크가 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 자원들이 사용자 장비에게 영구적으로 또는 정의된 기간 동안 이용가능하게 하는 단계를 포함한다. LTE-기반 시스템의 경우, 자원은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
물리적 업링크 공유 채널 PUSCH 상의 자원들의 지속적인 업링크 그란트(grant);
물리적 업링크 제어 채널 PUCCH 상의 자원들의 주기적인 할당;
비경쟁 기반의 랜덤 액세스 채널 RACH 상의 자원의 그란트.
대안으로서, 이 방법은, 사용자 장비가 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하기 위한 네트워크로부터의 자원들을 요청하는 단계를 포함할 수 있으며, 네트워크는 이러한 요청에 응답하여 자원들을 이용가능하게 한다. LTE-기반 무선 통신 시스템에서, 요청은 다음 중 하나 이상을 이용하여 이루어질 수 있다:
PUCCH 또는 PUSCH 상의 CSI 메시지;
매체 액세스 제어층 MAC 메시지
RACH 메시지.
추가의 대안으로서, 상기 식별하는 단계는 경쟁 기반으로 이용가능한 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 자원들을 식별하는 단계를 포함한다.
상기 방법들에서, 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지가 CSI 보고인 경우, 이것은 네트워크에 의해 사용자 장비에게 요청된 임의의 CSI 보고에 대한 추가가 될 수 있다. 즉, 사용자 장비-개시형 보고는 시스템에서 이미 제공된 기존의 네트워크-명령된 CSI 보고들을 증강(augment)할 수 있다.
대안으로서, CSI 보고는 네트워크에 의해 사용자 장비에게 요청된 CSI 보고의 대체물이 된다. 이것은, (채널 상태 등이 상당히 변화되지 않은 경우 등에서) 아마도 불필요한 CSI 보고가 제거될 수 있기 때문에 업링크 자원들이 자유롭게 되는 것을 허용한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 사용자 장비 UE가 제공되며, 여기서:
상기 네트워크는, 적어도 하나의 다운링크 상에서 UE에 신호를 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 UE로부터 신호를 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 기지국에 의해 제공되는 복수의 셀을 포함하고,
UE는, 기지국들과 UE 사이의 하나 이상의 채널에 관한 채널 상태 정보 CSI에 관한 보고들을 네트워크에 피드백하도록 동작가능하며;
기지국들은 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 UE에 대해 적응시키도록 동작가능하고, UE는,
사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 적합한 업링크 자원을 식별하고;
네트워크에 이용가능하지 않은 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 대한 필요성을 판정하며;
가용 업링크 자원을 이용하여 네트워크에 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하도록 구성된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 기지국 BS가 제공되며, 여기서:
네트워크는 복수의 셀을 포함하고, 복수의 셀 중 하나 이상은 BS에 의해 제공되고, 이 셀들은, 적어도 하나의 다운링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비에 신호들을 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비로부터 신호들을 수신하도록 동작가능하며,
상기 사용자 장비들은, 상기 BS와 상기 사용자 장비들 사이의 채널에 관한 채널 상태 정보 CSI에 관한 보고들을 상기 네트워크에 피드백하고;
상기 BS는 상기 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 UE에 적응시키도록 동작가능하며;
상기 BS는,
사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 적합한 자원을 식별하고;
식별된 업링크 자원 상에서 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 수신하며;
사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 응답하여 채널을 재구성하도록 배열된다.
상기 정의된 UE와 BS는 본 발명의 방법에 관하여 상기 열거된 특징들 중 임의의 특징을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 추가 양태들은 상기 방법들 중 임의의 방법에 따라 동작하도록 배열된 무선 통신 시스템 뿐만 아니라 프로세서를 장착한 트랜시버 장비가 상기 정의된 UE 또는 BS를 제공하는 것을 허용하는 소프트웨어를 제공할 수 있다. 이러한 소프트웨어는 컴퓨터-판독가능한 매체 상에 기록될 수 있다.
일반적으로, 그리고 상반되는 명시적인 의도가 있지 않는 한, 본 발명의 한 양태에 관하여 설명된 특징들은 임의의 다른 양태에 동등하게 그리고 임의의 조합으로, 이러한 조합이 명시적으로 언급되지 않거나 설명되지 않더라도, 적용될 수 있다.
상기로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 무선 통신 시스템에서 기지국들과 사용자 장비들 사이의 신호 송신을 포함한다. 기지국은 이러한 신호를 송신 및 수신하기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 기지국은 전형적으로는 3GPP LTE, 3GPP LTE-A, IEEE 802.16 및 802.11 표준 그룹에서 구현되기 위해 제안된 형태를 취하므로, 상이한 상황들에서 적절하다면 (Home eNodeB 또는 HeNB를 아우르는) NodeB 또는 eNodeB(eNB)로서 설명될 수도 있다. 그러나, 본 발명의 기능적 요건에 따라, 일부 또는 모든 기지국들은 사용자 장비와 신호를 송수신하는데 적합하고, 피드백된 채널 상태 정보에 기초하여 사용자 장비로의 송신을 위해 신호를 적응시키는데 적합한 임의의 다른 형태를 취할 수도 있다.
마찬가지로, 본 발명에서, 각각의 사용자 장비는 기지국과 신호를 송수신하기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 사용자 장비는 가입자 스테이션(SS), 또는 이동국(MS)의 형태, 또는 기타 임의의 적절한 고정 위치의 또는 이동가능한 형태를 취할 수 있다. 본 발명을 시각화하기 위한 목적을 위해, 사용자 장비를 모바일 핸드셋으로 상상하는 것(그리고 많은 경우에 사용자 장비들 중 적어도 일부는 모바일 핸드셋을 포함한다)이 편리하지만, 이로부터 어떤 제한이 암시되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템에서, 기지국들의 서로에 대한 배열은 셀들(및 셀들의 섹터들)의 레이아웃을 정의할 수 있다. 본 발명은 반드시 임의의 특정한 기지국 배열이나 셀 레이아웃으로 제한되는 것은 아니다.
단지 예로서 첨부된 도면들을 참조할 것이다.
도 1은, 간략화된 2x3 MIMO 시스템과, 각각의 송신기와 수신기 안테나들 사이의 개개의 SISO 채널들의 개략적 대표도이다.
도 2는, 송신기는
Figure pct00047
개의 송신 안테나를 가지며 수신기는
Figure pct00048
개의 수신 안테나를 갖는 더욱 일반화된 MIMO 시스템의 개념도이다.
도 3은 도 1에 주어진 것과 유사하지만 더욱 일반화된 MIMO 시스템에 관한 개략적 대표 시스템이다.
도 4는 MIMO-OFDM 송신기의 특정의 중요한 기능적 컴포넌트들을 나타내는 개략도이다.
도 5는 MIMO-OFDM 수신기의 특정의 중요한 기능적 컴포넌트들을 나타내는 개략도이다.
도 6의 (a)는 CoMP에서 사용되는 소위 공동 처리(JP) 다운링크 송신의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다.
도 6의 (b)는 CoMP에서 사용되는 소위 조율된 스케쥴링 및/또는 빔포밍(CS/CB) 다운링크 송신의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 종류의 무선 통신 시스템에서 기지국, 셀, 및 셀 섹터들이 분포될 수 있는 한 방식을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 LTE에서 정의된 논리 채널, 트랜스포트 채널, 및 물리 채널들 간의 관계를 나타낸다.
도 9는 본 발명을 구현하는 방법에 포함된 주요 단계들의 플로우 차트이다.
상기 설명에서, (MIMO 채널에서와 같이) 용어 "채널"은 송신기와 수신기 사이의 전체 무선 링크의 응답을 기술하는데 사용되었다. 그러나, 용어 "채널"은 또한, 또 다른 의미에서, 다양한 목적을 위해 업링크 또는 다운링크 상에 예약된 용량을 나타내는 데에 사용된다. 이러한 채널들은 네트워크 내의 다양한 추상화 레벨들에서 정의될 수 있다. 도 8은, LTE에서 논리 레벨, 트랜스포트층 레벨, 및 물리층 레벨 각각에서 정의된 채널들 중 일부와, 이들간의 맵핑을 도시한다. 현재의 목적을 위해, 물리층 레벨의 채널들이 특히 관심대상이다.
다운링크 상에서, 사용자 데이터는 물리적 다운링크 공유 채널(PDSCH) 상에서 운반된다. 다양한 목적을 위한 시그널링을 운반하는, 다운링크 상의 다양한 제어 채널들이 있다. 특히, 물리적 다운링크 제어 채널 PDCCH는 (LTE에서는 eNodeB라 불리는) 기지국으로부터 개개의 UE로의 스케쥴링 정보를 운반하는데 이용된다.
한편, 업링크 상에서, 사용자 데이터 및 또한 일부의 시그널링 데이터는, 물리적 업링크 공유 채널(PUSCH) 상에서 운반되며, 제어 채널들은, 채널 품질 표시(CQI) 보고, 프리코딩 행렬 정보(PMI), MIMO에 대한 랭크 표시 및 스케쥴링 요청을 포함한 시그널링을 UE로부터 운반하는데 이용되는 물리적 업링크 제어 채널 PUCCH를 포함한다. 즉, LTE에서, 송신 랭크 및 어떤 프리코더 행렬을 사용할지에 관한 추천은 CQI의 보고와 함께 UE에 의해 제공될 수 있다. (CSI의 형태라고 간주될 수 있는) 이들 추천들은, 현재 채널 상태에 맞게 프리코더 및 코딩 속도 및 변조 뿐만 아니라 송신 랭크를 적응시키는데 있어서 eNB를 안내한다. 그러나, eNB는 UE 추천을 무시할 수 있다.
현재 LTE는, (송신시 PUCCH 또는 PUSCH 상의) 주기적 CSI 보고, 및 (PUSCH 상의) 비주기적 CSI 보고 양쪽 모두를 지원한다. 전형적으로, 비주기적 CSI 보고는, PUSCH가 송신될 때 더 많은 자원이 이용가능하기 쉽기 때문에, 더 많은 정보를 운반할 수 있다. 따라서, UE 트리거형 CSI 보고가 주기적 CSI 보고보다 더 상세하거나(예를 들어, 더 정확하거나, 더 많은 셀들을 커버함) 더 신속하게 전달될 수 있는 경우, 주기적 CSI 보고가 이미 구성되어 있더라도, UE가 이러한 CSI 보고를 트리거하는 것이 유익할 수 있다. 비주기적 CSI 보고는, 사용될 UL 자원을 정의하는 PDCCH 상의 메시지를 이용하여 명령된다.
본 발명은, 전적이지는 않지만, 특히 LTE로의 적용에 관한 것으로, LTE(즉, LTE-Advanced)에 대한 잠재적 개선으로서 제안된다. UE에 의한 CSI 보고의 트리거링, UE로부터의 CSI 보고의 송신(또는 송신 필요성)을 네트워크에 표시하는 일부 수단 및 CSI 보고에 이용될 자원을 결정하기 위한 일부 수단을 포함한 다수의 특징을 가진다.
본 발명의 방법은 도 9의 플로우차트에 개요되어 있다. 프로세스는, 도시된 바와 같이, 네트워크가 신규한 UE-개시형 CSI 보고에 대한 일부 자원을 이용가능하게 하는 것으로 시작한다. 이것은 이하에서 설명되는 바와 같이 자원의 명시적 준비일 필요는 없다. UE는 자신과 통신하는 셀(또는 셀들)에서 채널을 모니터링한다. 특히 UE는 네트워크에 의해 송신된 기준 신호(RS)의 검출로부터 채널 품질을 결정할 수 있다. 종래의 동작의 일부로서, UE는 도시된 바와 같이 주기적 CSI 보고를 송신할 수 있다. 또한, 또는 대안으로서, 예시되지는 않았지만, 네트워크는 임의의 시기에 UE에게 비주기적 CSI 보고를 송신할 것을 명령할 수도 있다. 주기적 CSI 보고가 UE에 의해 송신된다고 가정하면, 네트워크는 이에 대해 어떤 방식으로, 예를 들어, 다운링크를 요구되는 레벨의 데이터 속도를 유지하도록 적응시킴으로써 응답한다.
어떤 시점에서, UE는 UE-개시형 CSI 보고를 정당화하기에 충분한 의미있는 채널 변화를 검출한다. (여기서, "의미있는"이란, 예를 들어, 데이터 속도와 같은 임의의 파라미터에서의 20% 변화를 의미할 수 있다) UE가 UE-개시형 CSI 보고를 송신하기로 결정하는 경우, UE는 Y로 라벨링된 수평 화살표로 표시된 바와 같이 네트워크에 시그널링하고, 이 보고는 네트워크에서 임의의 방식으로 응답된다. 간소화를 위해 도시되지는 않았지만, UE에 의한 이러한 보고 단계는, 이하에서 설명되는 바와 같이, UE가 먼저 CSI 보고 송신 요청을 송신하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 일부 신규한 특징은:
(i) CSI 피드백을 위한 트리거:
- UE 위치 변화
- "가용" UE 능력 변화
- 배터리 상태 변화 또는 배터리 고갈이나 충전 레벨로부터 발생하는 동작 제약 변화
(ii) UE-트리거형 CSI 보고에 대한 새로운 시그널링 지원
(iii) UE가 네트워크에게 UE 구성을 변경할 것을 요청
표준화가능한 양태들은, 물리층 시그널링, CSI 보고 트리거 조건의 정의, 및 RRC(Radio Resource Control) 구성 상세사항을 포함한다.
상기 특징 (i)에 관하여, 일반적으로 CSI 보고는, UE가 네트워크에 이용가능한 정보를 갖고 있고 현재 상태에서 새로운 CSI 보고가 도움이 될 것이라고 판정할 수 있는 경우 UE에 의해 트리거되어야 한다. LTE에서 이러한 접근법의 이점은, 이 접근법은, 만일 네트워크가 CSI 보고에 관한 모든 결정(즉, 비주기적 CSI 보고를 트리거하고 주기적 CSI 보고를 구성하는 결정)을 내리는 경우 필요할, 관련 정보를 네트워크에 전달하는데 필요한 시그널링 오버헤드를 회피하거나 줄인다는 것이다. 이것은, 네트워크가 새로운 채널 상태를 충분히 알고 있다는 것을 보장하는데 필요할 (예를 들어, 주기적 CSI 보고의 높은 속도로 인한) UL 시그널링 오버헤드를 줄일 가능성을 포함한다. 대안으로서, 주어진 양의 시그널링 오버헤드와 더불어, 네트워크에서 더 나은 CSI가 이용가능하기 때문에 DL 성능이 개선될 수 있다.
채널 상태에서의 충분히 큰 변화에 기초한 가능한 트리거들은 다음을 포함한다:
(a) 하기에 기초한 관측된 DL 채널 상태 변화:
- 채널 행렬
- CSI-RS(CSI-Reference Signal), CRS(Common-RS) 또는 DRS(Dedicated RS)를 이용하여 UE에 의해 측정
- 채널 공간 구조
- 예를 들어, 상관 행렬 거리(CMD)
- SIR, SNR, 또는 SINR
- UE가 선호하는 송신 랭크
- UE가 선호하는 송신 모드(예를 들어, CoMP 또는 단일 셀, 또는 MU/SU-MIMO)
- 선호되는 프리코딩 행렬(예를 들어, PMI) - 하기 참조
- 예상된 데이터 속도(예를 들어, CQI)
- 채널 상태의 변화 속도
- 2개 이상의 시점에서의 채널 상태의 일반 함수.
다른 변화들은 채널 상태 변화를 암시할 수 있다, 예를 들어, 아마도 GPS와 같은 위치 기술을 이용하여 측정되는, UE 위치 또는 속도 변화는 CSI 보고를 트리거하는데 이용될 수 있다.
상기 기준들 사이에는 약간의 중복이 있다. 상관 행렬 거리(CMD)는 채널 행렬의 변화 속도의 측정치로서 간주될 수 있고, PMI의 변화에서의 중요성은 CMD를 이용하여 평가될 수 있다. CMD는 이하의 문서에서 논의된다:
M. Herdin, N. Czink, H. Ozcelik, and E. Bonek, "Correlation matrix distance, a meaningful measure for evaluation of non-stationary MIMO channels", in IEEE VTC spring 2005, vol. 1, 2005, pp. 136-140.
상기 CMD는 "협대역" CMD로서 간주될 수도 있다. 대안적인 "확장된" 또는 "광대역" CMD는, 참조에 의해 그 내용을 포함하는 발명의 명칭이 "Feedback Interval Control”인 본 출원인에 의한 동시계류중인 유럽 특허 출원 09180243.9에서 제안되어 있다. 어느 하나 또는 양쪽 모두의 CMD 형태가 본 발명에 적용될 수 있다.
이 정황에서 송신 랭크의 중요성을 설명하기 위해, 달성가능한 데이터 속도는 전형적으로 채널 상태(즉, 송신 및 수신 안테나의 개수, 채널 행렬 및 SINR - 신호 대 간섭 및 노이즈)의 함수이다. 제한된 세트의 가능한 송신 프리코더 행렬(즉, 빔포머)은 상이한 송신 랭크를 갖는 프리코더를 포함한다. 주어진 세트의 채널 상태에서, 각 프리코더는 특정한 데이터 속도를 줄 것이고, 대응하는 송신 랭크를 가질 것이다. 따라서, 가장 높은 데이터 속도를 주는 것으로 추정되는 프리코더를 선택하는 것은 또한 추천된 송신 랭크로 이어질 것이다. 사실상 송신 랭크는 SINR과 상관되는 경향이 있다.
주어진 송신 랭크에 대한 선호도를 결정하는데 있어서, UE는 또한, 달성가능한 데이터 속도를 최대화하는 프리코더를 선택한다. 만일 이 프리코더가 코드북으로부터 선택되면, 선택된 코드북 엔트리에 대한 인덱스는 PMI(precoding matrix indicator)이다. 따라서, (PMI에 의해 표시된 행렬에서의 변화가 아니라) 한 시점으로부터 또 다른 시점까지의 PMI의 변화의 크기를 정량화하기 위해, UE는 2개의 상이한 PMI 값에 의해 표시된 2개의 행렬을 이용하여 CMD를 계산할 수 있다. LTE 릴리스 8/9에 있어서, UE는 전형적으로 단일의 PMI를 계산한다. LTE 릴리스 10에서 선호되는 프리코더는 상이한 코드북들로부터의 엔트리를 참조하는 2개의 행렬 인덱스에 의해 명시될 수 있다는 것을 고려하면, 관련된 변화는 하나 또는 양쪽의 행렬이나 인덱스 모두에 있을 수 있다. LTE 릴리스 10에서 하나보다 많은 PMI(예를 들어, 최상/최악 쌍)가 유도될 수 있다.
CSI 트리거링은 또한, 또는 대안으로서, 하기와 같은 특정 송신 모드, 공간 스트림의 개수나 데이터 속도를 수신하는 UE의 능력을 반영할 수 있는 UE의 상태 변화로부터 유도될 수 있다:
(b) UE 능력 변화
- 수신 안테나의 개수
- 가용 처리 능력
- 가용 UE 트랜시버의 개수
예를 들어, 만일 임의의 하드웨어 자원이 브로드캐스트 송신(예를 들어, MBMS)의 수신과 같은 또 다른 목적을 위해 사용중에 있다면, UE의 처리 능력 또는 가용 트랜시버의 개수는 임시적으로 줄어들 수 있다.
CSI 트리거는 또한, 또는 대안으로서, UE에서의 전력 가용성의 고려로부터 발생할 수 있다. 예를 들어, 배터리 전력을 절약하기 위하여 UE에 대해 데이터 속도를 제한하기를 바랄 수도 있다. 이 추가 클래스의 트리거는 하기와 같다:
(c) UE에서의 전력 공급에 관련된 변화
- 메인과 배터리 전력 공급간의 전환
- 배터리 충전 상태
- 전력 절감에 관한 정책(예를 들어, 사용자에 의해 설정된 "절약 모드")
(d) 또한, 예를 들어 QoS(quality-of-service) 요건에 비추어 UE에서의 애플리케이션 레벨의 변화가 CSI 보고에 대한 트리거가 될 수도 있다. 예를 들어, 만일 애플리케이션이 (예를 들어, 스트리밍을 위한) 데이터가 부족하다면, 추가의 CSI 보고를 트리거하는 것은 결과적으로 UE에 의해 더 높은 데이터 속도가 얻어지게 한다.
(e) 시간-기반의 기준이 역시 적용될 수도 있다. 예를 들어, "정상적" CSI 보고가 발행되지 않고 마지막 CSI-트리거 이벤트 이후에 경과된 시간이 임계치를 초과하면, CSI 보고가 트리거될 수도 있다. 여기서, "정상적" CSI 보고란 네트워크에 의해 명령된 비주기적 CSI 보고 또는 주기적 CSI 보고를 말한다.
이미 언급한 바와 같이 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 운반하는데 적합한 자원에 대한 필요성이 있다. 일반적으로 이러한 자원은, 네트워크에 의해 미리 결정되고 예를 들어 RRC 구성의 일부로서 UE에 알려지거나, 네트워크에 의해 UE에게 미리 또는 요청시에 명시적으로 통보되거나, UE 그 자신의 의지에 의해 식별될 수 있다.
이러한 UE-개시형 CSI 보고가 트리거시에 송신되는 것을 허용하기에 적합한 송신 자원에 대해, 몇 가지 가능한 접근법(다시 한번 LTE를 참조)은 다음과 같다:
(i) UL 자원은 영구적으로 또는 적어도 정의한 기간 동안에 이용가능하게 되지만, 필요할 때만 사용된다. 이것은 이용되는 자원 면에서는 덜 바람직하다. 여기서 옵션은 하기를 포함한다:
- PUSCH 상의 지속적인 UL 그란트
- 주기적인 PUCCH 할당으로서, 종래의 주기적 CSI 보고가 본 발명의 UE-트리거형 CSI 보고에 의해 대체되거나 그에 추가됨.
- 비경쟁 RACH
(ii) 요구시에 UL 자원이 그란트됨. 이것은 자원 이용면에서는 효율적이지만, UE가 CSI 보고를 위한 자원을 요청할 필요가 있기 때문에 더 많은 시그널링을 요구함(하기 참조). 즉, CSI 보고 그 자체 외에도 CSI 보고를 송신하기 위한 UE-개시형 요청이 있음.
(iii) 경쟁-기반의 CSI 보고 송신. 이 접근법은, 상이한 UE들이 동시에 CSI 보고의 송신을 시도하기 때문에 충돌을 겪을 수 있다. 가능한 자원들의 서브셋으로 제한되는, 경쟁-기반의 RACH 또는 PUCCH/PUSCH 상의 블라인드(blind) 송신이 이 목적을 위해 이용될 수 있다.
옵션 (ii)의 경우, CSI 송신에 이용되는 자원은, UE-개시형 CSI 보고 송신 요청에 이어 (자원 할당을 포함하는) 비주기적 CSI에 대한 명령과 함께 UL 그란트가 후속할 때 UE에게 시그널링될 수 있다. 이것은 업링크에서 작은 양의 추가 시그널링만을 요구한다는 이점을 가진다.
대안으로서, UE는 자신이 UE-트리거형 CSI 보고에 이용할 자원을 네트워크에게 명시적으로 표시할 수도 있다. 이러한 경우, CSI 요청의 네트워크 확인이 반드시 요구되는 것은 아니다. 네트워크는 UE에게 이용가능한 자원 세트를 구성하거나, 다른 말로, 이 목적을 위해 적합한 자원의 서브셋을 UE에게 식별시킬 수 있다. 만일 자원의 이용을 표시하는 UE와 실제의 송신 사이에 적절한 지연이 있다면, 네트워크 스케쥴러는 UE 요청을 고려할 수 있고 필요한 자원이 자유롭다는 것을 보장할 수 있다. 반면, 다른 UE들과의 잠재적 충돌을 회피하기 위하여, 네트워크가 UE 송신 허용을 확인하거나 거부하는 것을 허용하는 메커니즘이 제공될 수 있다. 이것은 자원을 표시하기 위한 작은 추가의 UL 시그널링 오버헤드를 댓가로 DL 시그널링 오버헤드를 줄인다.
CSI 자원은, 예를 들어, UE 신원(identity), 또는 CSI 요청에 이용되는 신호의 특성에 의존하여, 묵시적으로 결정될 수 있다. CSI 보고 트리거 조건(예를 들어, 특성 셀에서의 CSI 변화)과 CSI 보고에 이용될 자원 사이에는 연계(linkage)가 있을 수 있다. 이 접근법의 이점은, 자원 표시의 시그널링 오버헤드가 필요하지 않다는 것이지만, 시스템 동작(예를 들어, 스케쥴링)의 융통성을 제한할 수 있다.
LTE에서 사용되는 특정 시그널링의 면에서, UE-개시형 CSI 보고 요청의 명시적 시그널링에 대한 다양한 옵션이 있다:
(a) PUCCH 또는 PUSCH 상의 기존 CSI 메시지 구조
- 예약된 값을 이용하는 것
- 기존 비트들을 대체하는 것
- 추가 비트(들)로 확장하는 것
(b) MAC 메시지
(c) RACH
CA를 이용할 때, CSI 요청의 시그널링(즉, 사용자 장비-개시형 CSI 보고의 송신 허용을 위한 시그널링)은, CSI 보고에 이용되는 것과는 상이한 캐리어 상에 있을 수 있다.
복수의 셀(CoMP 및/또는 CA)에서, 어느 셀에 CSI 보고 요청이 적용되는지를 표시할 필요성이 있을 가능성이 크다. 이것은 명시적으로 표시될 수 있다; 대안으로서, 이것은 묵시적으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 만일 CSI 보고 요청이 PUCCH/PUSCH 상에의 CSI 메시지에서 운반된다면, CSI 메시지와 특정 셀(또는 캐리어) 사이에는 이미 연계가 정의되어 있을 수 있다. 동일한 연계는 어느 셀(또는 캐리어)에 대해 CSI 보고가 요청되고 있는지를 표시할 수 있다.
예를 들어, PUCCH 상의 주기적 CSI에서 데이터 값(들)에서의 특정한 변화에 의해, CSI 보고 요청을 묵시적으로 표시하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 만일 선호되는 송신 랭크(RI)가 변한다면, 이것은 UE의 CSI 보고 송신 요청으로서 이해될 수 있다.
UL 시그널링 부하를 제어하기 위하여, 시스템 명세에서 UE에 대해 정의되거나 네트워크에 의해 구성된 제한이 있을 수 있다. 예를 들어, 이것은, CSI 보고에 대한 UE 요청의 속도에 관한 제한, 또는 이러한 요청들 사이의 간격에 대한 제한일 수 있다.
전술된 바와 같이, UE-개시형 동작은 CSI 보고(필요하다면, 이러한 보고의 송신 허용/자원 요청을 포함)이다. 그러나, 더 일반적으로 UE-개시형 동작은 "사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지"라 부를 수 있으며, 이 용어는, 관련된 보고/요청, 특히 하기와 같은 네트워크-시그널링된 UE의 구성 변화에 대한 요청을 커버하도록 의도된 것이다:
- CSI 보고 속도 변화 (즉, 주기적 CSI 보고들 사이의 간격).
따라서, 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는, 예를 들어, 1회성 보고를 제공하는 것이 아니라 향후 보고의 빈도를 증가시키는 효과를 가질 것이다. 이것은 만일 UE 속도 변화로 인해 페이딩 속도가 변한 경우에 적절할 것이다.
- CSI가 보고되고 있는 셀의 변화. 이것은, UE가 복수의 셀과 동시에 통신하는 CoMP 또는 CA의 경우를 말한다.
- CSI 보고 모드의 변화. 이것은 CSI 정보의 내용의 변화(예를 들어, 채널 상태가 전체 주파수 대역에 대해 보고되는 것인지 또는 대역의 하나 이상의 부분에 대해 보고되는 것인지, 또는 어느 파라미터가 CSI 보고에 포함되는지)를 포함할 수 있다. 예로서, 이것은, UE가 BS 근처의 시선(line-of-sight)으로부터 다중-경로 채널로 더 멀리 이동하거나, 예를 들어 UE가 야외로부터 건물 내로 이동할 때 발생하는 것과 같은 큰 경로 손실의 변화를 겪는 경우에 발생할 수도 있는, 채널의 성격이 변하는 경우 적절할 것이다.
- (UE에서 구성되는) 송신 모드의 변화. 한 예는, UE 속도 증가로부터 발생하는, DL 상의 다이버시티(diversity)를 송신하기 위한 폐루프 MIMO로부터의 변화일 것이다. 전형적으로 송신 다이버시티는, 송신기측에서의 채널 행렬의 지식없이, 송신 및 수신 안테나의 상이한 쌍들 사이의 상이한 경로들 상의 상관되지 않은 페이딩을 이용할 수 있다. 폐루프 MIMO는 특정 채널 상태에 대한 송신 파라미터(특히 프리코딩 행렬)를 최적화하기 위해 채널 지식(특히 피드백)을 이용한다. 따라서, 피드백이 없을시, 또는 채널 변화에 관련된 피드백이 충분히 신속하게 제공될 수 없을 경우, MIMO 대신에 송신 다이버시티를 이용하는 것이 바람직하다.
네트워크는 CSI 피드백에 대한 자원(및 데이터 송신에 대한 다운링크 자원)을 제어하기를 원할 가능성이 높으므로, 추가의 유용한 특징은 네트워크가, 요청 허용된 변화에 관한 소정 한계와 더불어 UE를 구성하는 것이다.
UE 트리거형 CSI 보고의 내용은 CSI 보고 요청을 트리거하는 인자에 의존할 수 있다. 예를 들어, 만일 CSI 보고가 한 개 셀에 대한 채널 변화에 의해 트리거되면, 결과적인 CSI 보고는 그 셀에 대한 CSI 정보만을 포함할 수 있다. 만일 CSI 보고가 UE 상태 또는 전력 공급과 같은 어떤 다른 이유로 변경되면, CSI는 CSI 측정을 이용할 수 있는 모든 셀들에 대해 보고될 수 있다. 일반적으로, 최근의 CSI 측정은 어떤 셀들에 대해서는 (예를 들어, CSI-RS 심볼들이 최근 이들 셀들 상에서 송신되지 않은 경우) 이용가능하지 않을 수 있다. CSI 보고가 커버하는 셀들에 관한 정보는 CSI 보고 그 자체에 (예를 들어, 비트맵으로서) 포함될 수 있다.
지금 본 발명의 소정의 추가의 측정 실시예들이 예로서 LTE-A 네트워크에 관하여 개요될 것이다.
제1 실시예에서, 네트워크는 FDD를 이용하고 하나 이상의 eNodeB를 포함하며, 각각의 eNodeB는 대응하는 업링크 셀과 함께 적어도 하나의 다운링크 셀을 제어한다. 각각의 셀은, 그 셀에서 송신된 신호를 수신하여 디코드할 수 있는 하나 이상의 단말기(UE)를 서빙할 수 있다. UE로의 송신을 위해 시간, 주파수 및 공간 영역에서 송신 자원의 적절한 이용을 스케쥴링하기 위하여, 이들 각각은, 대응하는 eNodeB에 의해 각 셀에서 송신된 (앞서 언급한 CSI-RS, CRS 또는 DRS와 같은) 기준 심볼들에 관해 이루어진 측정으로부터 유도된, 다운링크 채널의 상태에 관한 정보(CSI)를 eNodeB에 제공한다. LTE 릴리스 8 및 9에서 이용가능한 메커니즘은, 임의의 주어진 UE로부터 단 하나의 셀(서빙 셀)에 대한 CSI 정보의 보고를 지원한다. CSI 보고는 (네트워크에 의해 구성된 타이밍과 주기성을 갖는) 주기적이거나, eNodeB가 UE에게 특정 시점에서 CSI 보고를 송신할 것을 명령하는 비주기적일 수 있다.
이 실시예에서, 정의된 기준을 고려하여, UE는 적어도 하나의 CSI 보고를 송신할 필요성을 결정한다. 이것은 네트워크에 의해 이미 구성된 임의의 보고에 대한 추가이거나 또는 이에 대한 대체물일 것이다. 또한, UE는 CSI 보고의 송신 요청을 그 서빙 eNodeB에게 시그널링한다. 긍정 응답의 수신시, UE는 원하는 자원을 이용하여 CSI 보고를 송신한다.
제1 실시예의 바람직한 버전에서, UE의 CSI 보고 송신 요청에 대한 트리거는, DL 송신을 주어진 속도에서 수신하는 UE 능력의 변화이다. 이 실시예의 다른 버전에서, 트리거 조건은 전술된 파라미터들 중 하나 이상에 기초할 수 있다. 특정한 트리거 조건의 이용은 네트워크에 의해 (예를 들어, RRC 시그널링에 의해) 구성될 수 있다.
제1 실시예의 선호되는 버전에서, UE의 CSI 송신 요청은 RACH 채널을 이용하여 시그널링된다. 본 실시예의 다른 버전들에서는, 시그널링 메커니즘은 앞서 설명된 것들 중 임의의 것일 수 있다. 특정한 메커니즘의 이용은 네트워크에 의해 (예를 들어, RRC 시그널링에 의해) 구성될 수 있다.
제1 실시예의 선호되는 버전에서, 네트워크는 PDCCH를 이용하여 비주기적 CSI 보고를 명령함으로써 UE CSI 요청에 응답할 수 있다. 이 실시예의 다른 버전에서 CSI 보고를 위한 송신 자원은, 전술된 (예를 들어, 섹션 3.2 및 3.3의) 다른 방법들 중의 임의의 것에 따라 정의될 수 있다. 다시 한번, 특정한 메커니즘의 이용은 네트워크에 의해 (예를 들어, RRC 시그널링에 의해) 구성될 수 있다. 이 실시예의 일부 변형에서, 네트워크로부터의 명시적인 응답이 없을 수도 있다.
제1 실시예의 확장판이지만 다른 것은 유사한 제2 실시예에서, 네트워크는 하나 이상의 eNodeB를 포함하고, 각 eNodeB는 하나 이상의 다운링크 셀과 대응하는 업링크 셀을 제어한다. 주어진 eNodeB에 의해 제어되는 셀들 중 일부는 상이한 캐리어 주파수를 갖는다. 주어진 단말기(UE)는 하나 보다 많은 셀에 의해 송신된 신호를 동시에 수신하여 디코드할 수 있다. 전형적인 구성에서, UE에 의해 수신되는 셀들은 동일한 eNodeB에 의해 제어될 수 있지만 상이한 캐리어 주파수를 가지고(CA) 및/또는 상이한 eNodeB에 의해 제어되지만 동일한 캐리어 주파수를 가질 수 있다(CoMP).
시간, 주파수 및 공간 영역에서 셀당 송신 자원의 적절한 이용을 스케쥴링하기 위하여, UE들은, 대응하는 eNodeB에 의해 각 셀에서 송신된 기준 심볼들에 관해 이루어진 측정으로부터 유도된, 다운링크 채널의 상태에 관한 정보(CSI)를 eNodeB들에 제공한다. LTE 릴리스 8 및 9에서 이용가능한 메커니즘은, 주어진 UE로부터 단 하나의 셀(서빙 셀)에 대한 CSI 정보의 보고를 지원한다. CSI 보고는 (네트워크에 의해 구성된 타이밍과 주기성을 갖는) 주기적이거나, eNodeB가 UE에게 특정 시점에서 CSI 보고를 송신할 것을 명령하는 비주기적일 수 있다.
현재 LTE는 특정 셀에 대해 CSI 보고가 송신되어야 하는 것을 나타내는 명령을 지원하지 않는다. 일반적으로, 네트워크는 UE 동작의 대부분의 양태를 제어한다: UE는 특정 셀에 대한 CSI 송신 요청을 표시할 수 있지만, 네트워크는 상이한 셀에 대한 CSI 보고를 실제로 자유롭게 요청한다. 따라서, 추가 메커니즘들은, UE가 그 서빙 eNodeB에 하나 보다 많은 셀에 대한 CSI 정보를 제공할 수 있게 하는데 이용된다. 예를 들어, 주기적 CSI 보고가 한 세트의 셀을 순환하도록 구성될 수 있거나, 비주기적 CSI 보고에 대한 명령 내의 정보도 역시 어느 셀(또는 셀들)이 그 보고 내에 포함되어야 하는지를 명시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정의된 기준을 고려하여, UE는 적어도 하나의 CSI 보고를 송신할 필요성을 결정한다. 이것은 네트워크에 의해 이미 구성된 하나의 또는 임의의 보고들에 대한 추가이거나 또는 이에 대한 대체물일 것이다. 또한, UE는 CSI 보고의 송신 요청을 그 서빙 eNodeB에게 시그널링한다. 긍정의 수신시, UE는 지정된 자원을 이용하여 CSI 보고를 송신한다.
제1 실시예에 대해 설명된 모든 변형들도 역시 제2 실시예에 적용될 수 있다.
제2 실시예의 변형에서, UE에 의해 트리거된 보고는 이미 구성된 주기적 보고에 대한 추가이거나 추가 셀들을 참조할 수 있다.
제2 실시예의 바람직한 버전에서, UE의 CSI 보고 송신 요청에 대한 트리거는, 상기 열거된 기준들 중 임의의 것에 기초하여 결정되는, 적어도 하나의 셀과 연관된 전파 경로에 대한 채널 상태의 변화이다.
바람직하게 또한, UE는 PUCCH 상의 주기적 보고를 이용하여 제한된 세트의 CSI 정보를 보고하도록 구성된다. 이것은 보고되는 상세사항의 양이나 셀의 개수, 또는 전체 세트의 CSI 정보가 시그널링되는 속도에서 제한될 수 있다. 이런 방식으로, 네트워크는 주기적 보고 형태로 특정 CSI 정보를 송신하도록 UE를 구성할 수 있고 더 상세한 보고는 UE로부터의 요청에 후속하여 송신된다. UE의 CSI 송신 요청은 추가 비트 필드(예를 들어, 1비트)에 의해 PUCCH 채널을 이용하여 시그널링된다.
제2 실시예의 선호되는 버전에서, 네트워크는 PDCCH를 이용하여 비주기적 CSI 보고를 명령함으로써 UE CSI 요청에 응답할 수 있다. CSI 보고는 하나 이상의 셀에 적용될 수 있고, 이것은 CSI 보고의 일부로서 표시된다.
CSI 보고 필요성을 나타낸다는 것을 제외하고는 제1 또는 제2 실시예와 유사한 제3 실시예에서, UE는 네트워크에게 UE 구성을 변경할 것을 요청한다. 이 실시예의 상이한 변형에서, UE는 CSI 보고 속도 변경, CSI가 보고되는 셀(또는 셀들)의 변경, CSI 보고 모드 변경 또는 송신 모드 변경 중 하나를 요청한다. 추가 특징으로서, UE가 요청할 수 있는 가능한 변경의 범위는, 통상 네트워크로부터의 시그널링에 의해 제한된다.
상기 실시예의 변형에서, UE-트리거형 CSI 보고의 내용은 CSI 보고 요청을 트리거하는 인자에 의존한다. 만일 CSI 보고가 한 개 셀에 대한 채널 변화에 의해 트리거되면, 결과적인 CSI 보고는 그 셀에 대한 CSI 정보만을 포함한다. 만일 CSI 보고가 UE 상태 또는 전력 공급과 같은 어떤 다른 이유로 변경(발행)되면, CSI는 정보를 이용할 수 있는 모든 셀들에 대해 보고된다. 일반적으로, 최근의 CSI 측정은 어떤 셀들에 대해서는 (예를 들어, CSI-RS 심볼들이 최근 이들 셀들 상에서 송신되지 않은 경우) 이용가능하지 않을 수 있다.
다양한 다른 수정들도 본 발명의 범위 내에서 가능하다.
예를 들어, 본 발명은, (비록 실제로는 함께 동작하는 셀들 상의 정보가, 하나 이상의 UE에 대한 송신을 스케쥴링하기 위한 것과 같은 그 정보를 이용하는 엔티티에서 끝나야 하지만) 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지가 임의의 특정 BS에 송신되는 것을 요구하지 않는다. 피드백은 하나 이상의 BS에 송신된 다음, 고정된 네트워크 내에서 조율 엔티티로 라우팅될 수 있다. 이것은, 아마도 분산된 스케쥴링/조율 알고리즘에 이용되는 BS 또는 eNodeB 중 하나일 수 있다.
언급한 바와 같이, LTE-기반의 구현에서 기지국을 제공하는 하나 이상의 eNB는 HeNB일 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 HeNB에 의해 정의된 셀(들)은 완전히 (매크로) eNB의 셀(들)과 중첩하는(또는 이들에 의해 포위되는) 것을 생각해 볼 수 있다.
본 발명이 DL에 관하여 설명되었지만 UL에도 역시 적용될 수 있다. DL 및 UL 셀들은 정상적으로는 유사한 지리적 커버리지를 갖지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 정의에 의해, FDD에서 UL 및 DL은 상이한 캐리어 주파수에서 동작한다.
마찬가지로, 본 발명이 특히 FDD-기반의 시스템을 참조하여 설명되었지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 본 발명은, 채널 전달 함수가 역수이므로 CSI에 대한 요건이 달라지더라도, TDD에도 역시 동등하게 적용될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는, 반드시, 또는 반드시 전적으로, CSI 보고인 것은 아니며, CSI 보고를 트리거하기 위한 것들과 같은 상기 열거된 다양한 기준은 다른 형태의 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에도 동등하게 적용된다.
전술된 본 발명의 양태들 또는 실시예들 중 임의의 것에서, 다양한 특징들은 하드웨어로 구현되거나 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수도 있다. 한 양태의 특징들은 임의의 다른 양태에 적용될 수도 있다.
본 발명은 또한, 여기서 설명된 임의의 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품, 및 여기서 설명된 임의의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 매체를 제공한다.
본 발명을 구현하는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터-판독가능한 매체에 저장되거나, 예를 들어, 인터넷 웹사이트로부터 제공된 다운로드가능한 데이터 신호와 같은 신호의 형태이거나, 기타 임의의 형태일 수 있다.
청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 방금 설명한 특정 실시예에 대해 다양한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다는 것을 분명히 이해할 수 있다.
산업상 이용가능성
네트워크 구성된 주기적 또는 네트워크 명령된 비주기적 CSI의 단말기에 의한 송신은 각 모바일 단말기에 대한 DL 채널 상태의 현재 지식을 기지국에 제공할 수 있다. 이것은, 예를 들어 처리량 메트릭을 최대화하기 위한 송신 파라미터의 선택과 송신의 스케쥴링을 허용한다. 그러나, 단말기에만 이용가능한 채널 상태의 지식이 본 발명에 따라 이용될 수 있어서, 네트워크에서 이용가능한 정보에만 기초하여 주기적 CSI 보다 낮은 업링크 오버헤드와 비주기적 보고에 대한 더 나은 송신 타이밍의 선택과 더불어, 적절한 CSI를 네트워크에 제공할 수 있는 CSI 보고의 송신의 개선된 타이밍을 가능케한다. 업링크 오버헤드를 감소하는 잠재적 혜택들은, 다른 UL 송신에 대한 더 낮은 간섭, 단말기에 의한 더 낮은 전력 소비, 및 UL 시스템 자원의 더 적은 이용을 포함한다.

Claims (15)

  1. 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 방법으로서,
    상기 네트워크는, 적어도 하나의 다운링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비에 신호들을 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비로부터 신호들을 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 기지국에 의해 제공되는 복수의 셀을 포함하고,
    사용자 장비는, 기지국들과 그 사용자 장비 사이의 하나 이상의 채널에 관한 채널 상태 정보(CSI)에 관한 보고들을 상기 네트워크에 피드백하도록 동작가능하며;
    기지국들은 상기 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 사용자 장비들에 대해 적응시키도록 동작가능하고, 상기 방법은,
    사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지(user equipment-initiated channel state message)를 위한 업링크 자원들을 식별하는 단계;
    상기 사용자 장비가, 상기 네트워크에 이용가능하지 않은 정보에 기초하여 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 대한 필요성을 판정하는 단계; 및
    상기 사용자 장비가 식별된 상기 업링크 자원들을 이용하여 상기 네트워크에 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는,
    CSI 보고;
    CSI 보고 송신 요청;
    CSI 보고들의 속도 변경에 대한 요청;
    CSI 보고 모드 변경에 대한 요청;
    상기 사용자 장비와 상기 네트워크 사이의 송신 모드의 변경에 대한 요청
    중 하나 이상을 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판정하는 단계는 상기 사용자 장비에 의해 관찰된 다운링크의 채널 상태 변화에 기초하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정하는 단계는, 상기 사용자 장비에 의해 결정된 하기 기준들:
    채널 행렬;
    채널 공간 구조;
    신호 대 간섭비(SIR), 신호 대 노이즈비(SNR), 또는 신호 대 간섭 및 노이즈(SINR);
    사용자 장비가 선호하는 송신 랭크;
    사용자 장비가 선호하는 송신 모드;
    사용자 장비가 선호하는 프리코딩 행렬;
    예상된 데이터 속도;
    채널 상태의 변화 속도;
    2개 이상의 시점에서의 채널 상태의 함수
    중 하나 이상을 채용하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정하는 단계는 상기 사용자 장비의 능력 변화에 기초하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 판정하는 단계는, 상기 사용자 장비의 하기 속성들:
    가용 수신 안테나의 개수;
    가용 처리 능력;
    가용 트랜시버의 개수;
    가용 전력;
    상기 사용자 장비의 위치 및/또는 속도
    중 하나 이상을 채용하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별하는 단계는, 상기 네트워크가 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 자원들이 영구적으로 또는 정의된 기간 동안 상기 사용자 장비에 이용가능하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방법은 LTE-기반의 무선 통신 시스템에 적용되고, 상기 자원들은,
    물리적 업링크 공유 채널(PUSCH) 상의 자원들의 지속적인 업링크 그란트(grant);
    물리적 업링크 제어 채널(PUCCH) 상의 자원들의 주기적인 할당;
    비경쟁 기반의 랜덤 액세스 채널(RACH) 상의 자원들의 그란트;
    중 하나 이상을 포함하는 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 장비가 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하기 위한 상기 네트워크로부터의 자원들을 요청하는 단계를 더 포함하며, 상기 네트워크는 이러한 요청에 응답하여 상기 자원들을 식별하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 방법은 LTE-기반의 무선 통신 시스템에 적용되고, 상기 요청은,
    PUCCH 또는 PUSCH 상의 CSI 메시지;
    매체 액세스 제어층(MAC) 메시지; 및
    RACH 메시지
    중 하나 이상을 이용하여 이루어지는 방법.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식별하는 단계는, 상기 네트워크가 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 위한 자원들을 경쟁 기반으로 이용가능하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는, 상기 네트워크에 의해 상기 사용자 장비에게 요청된 CSI 보고에 추가되는 CSI 보고를 포함하는 방법.
  13. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지는, 상기 네트워크에 의해 상기 사용자 장비에게 요청된 CSI 보고의 대체물인 CSI 보고를 포함하는 방법.
  14. 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 사용자 장비(UE)로서,
    상기 네트워크는, 적어도 하나의 다운링크 상에서 상기 UE에 신호들을 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 상기 UE로부터 신호들을 수신하도록 동작가능한 하나 이상의 기지국에 의해 제공되는 복수의 셀을 포함하고,
    상기 UE는, 기지국들과 상기 UE 사이의 하나 이상의 채널에 관한 채널 상태 정보(CSI)에 관한 보고들을 상기 네트워크에 피드백하도록 동작가능하며;
    기지국들은 상기 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 상기 UE에 대해 적응시키도록 동작가능하고, 상기 UE는,
    사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 적합한 업링크 자원을 식별하고;
    상기 네트워크에 이용가능하지 않은 정보에 기초하여 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 대한 필요성을 판정하며;
    이용가능한 업링크 자원을 이용하여 상기 네트워크에 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 송신하도록 구성되는, 사용자 장비.
  15. 다중-입력 다중-출력 통신 네트워크에서 사용하기 위한 기지국(BS)으로서,
    상기 네트워크는 복수의 셀을 포함하고, 상기 복수의 셀 중 하나 이상은 상기 BS에 의해 제공되고, 상기 셀들은, 적어도 하나의 다운링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비에 신호들을 송신하고 적어도 하나의 업링크 상에서 하나 이상의 사용자 장비로부터 신호들을 수신하도록 동작가능하며,
    상기 사용자 장비들은, 상기 BS와 상기 사용자 장비들 사이의 채널에 관한 채널 상태 정보(CSI)에 관한 보고들을 상기 네트워크에 피드백하고;
    상기 BS는 상기 CSI 보고들에 기초하여 다운링크 신호들을 상기 UE에 대해 적응시키도록 동작가능하며;
    상기 BS는,
    사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 적합한 업링크 자원을 식별하고;
    이용가능하게 된 상기 업링크 자원 상에서 상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지를 수신하며;
    상기 사용자 장비-개시형 채널 상태 메시지에 응답하여 채널을 재구성하도록 구성된 기지국.
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