KR20130143005A - 무선 통신 시스템 셀 간 간섭을 감소시키는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템 셀 간 간섭을 감소시키는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 서빙 셀이 인접 셀과의 협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호를 송신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 인접 셀로 하나 이상의 서브프레임을 지정하는 제 1 서브프레임 정보를 전달하는 단계, 상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 인접 셀로 미치는 간섭이 일정한 특성을 갖도록 빔(beam)을 형성하는, 하나 이상의 PMI (Precoding Matrix Index)를 포함하는 제 1 PMI 제한 관련 정보를 상기 서빙 셀의 단말로 송신하는 단계, 상기 제 1 PMI 제한 관련 정보에 기반하여 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정된 제 1 CSI (Channel Status Information) 보고를 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신하는 단계, 및 상기 제 1 CSI 보고에 기반하여, 상기 서빙 셀의 단말로 하향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 인접 셀은 상기 인접 셀의 단말이 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정한 인접 셀 대응 CSI 보고를 수신하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템 셀 간 간섭을 감소시키는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD OF REDUCING INTERCELL INTERFERENCE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템 셀 간 간섭을 감소시키는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 이종 네트워크 시스템에서 자원 특정 채널 측정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 서빙 셀이 인접 셀과의 협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호를 송신하는 방법은, 상기 인접 셀로 하나 이상의 서브프레임을 지정하는 제 1 서브프레임 정보를 전달하는 단계; 상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 인접 셀로 미치는 간섭이 일정한 특성을 갖도록 빔(beam)을 형성하는, 하나 이상의 PMI (Precoding Matrix Index)를 포함하는 제 1 PMI 제한 관련 정보를 상기 서빙 셀의 단말로 송신하는 단계; 상기 제 1 PMI 제한 관련 정보에 기반하여 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정된 제 1 CSI (Channel Status Information) 보고를 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 제 1 CSI 보고에 기반하여, 상기 서빙 셀의 단말로 하향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 인접 셀은, 상기 인접 셀의 단말이 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정한 인접 셀 대응 CSI 보고를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인접 셀은 상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 인접 셀 대응 CSI 보고에 기반하여 상기 인접 셀의 단말로 하향링크 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 서브프레임 정보는 X2 인터페이스를 통하여 상기 인접 셀로 전달되고, 상기 제 1 PMI 제한 관련 정보는 상위 계층 시그널링을 통하여 상기 서빙 셀의 단말로 송신되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 인접 셀로 하나 이상의 서브프레임을 지시하는 제 2 서브프레임 정보를 송신하는 단계; 상기 인접 셀로 미치는 간섭이 감소되는 하나 이상의 PMI 포함하는 제 2 PMI 제한 관련 정보를 상기 서빙 셀의 단말로 송신하는 단계; 및 상기 제 2 PMI 제한 관련 정보에 기반하여 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정된 제 2 CSI 보고를 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 서브프레임 정보에 포함된 하나 이상의 서브프레임에서는, 상기 제 1 PMI 제한 관련 정보에 포함된 PMI를 기반으로 상기 서빙 셀의 상기 제 1 CSI 보고가 제한되고, 상기 제 2 서브프레임 정보에 포함된 하나 이상의 서브프레임에서는, 상기 제 2 PMI 제한 관련 정보에 포함된 PMI를 기반으로 상기 서빙 셀의 상기 제 2 CSI 보고가 제한되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 서브프레임 정보 및 상기 제 2 서브프레임 정보 각각은, 상기 하나 이상의 서브프레임을 지정하기 위한 비트맵 정보와 상기 하나 이상의 서브프레임 각각에 대응하는 PMI 제한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 PMI 제한 정보와 상기 제 2 PMI 제한 정보에 동일한 PMI가 포함된 경우, 상기 제 1 서브프레임 정보와 상기 제 2 서브프레임 정보에서 공통적으로 지정하는 서브프레임에서는, 상기 제 1 CSI 보고 및 상기 제 2 CSI 보고는 상기 동일한 PMI를 기반으로 제한되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 인접 셀로부터, 상기 제 1 서브프레임 정보에 대응하는 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 서브프레임 정보에서 지정하는 하나 이상의 서브프레임에 대한 상기 인접 셀에서의 사용 여부에 관한 정보 및 증감하여야 하는 서브프레임의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 서브프레임 정보는 X2 인터페이스를 통하여 상기 인접 셀로 전달되고, 상기 제 1 PMI 제한 관련 정보는 상위 계층 시그널링을 통하여 상기 서빙 셀의 단말로 송신되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 인접 셀 대응 CSI 보고는, 상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 서빙 셀이 상기 인접 셀에 미치는 간섭이 일정한 특성을 갖는다는 가정하에 상기 인접 셀의 단말이 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 CoMP 기법이 적용된 무선 통신 시스템에서 협력적 빔포밍 기법을 보다 효과적으로 적용시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향 링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도.
도 7 및 도 8은 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 협력 빔포밍 기법을 예시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 협력 빔포밍 기법을 예시하는 도면.
도 11은 기존의 CoMP 기법 중 협력적 빔포밍을 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 다른 도면.
도 14는 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 또 다른 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다.제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향 링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13∼11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향 링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향 링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향 링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 6에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
Figure pct00001
예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure pct00002
한편, 각각의 전송 정보
Figure pct00003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure pct00004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
Figure pct00005
또한,
Figure pct00006
를 전송 전력의 대각행렬
Figure pct00007
를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
Figure pct00008
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure pct00009
에 가중치 행렬
Figure pct00010
가 적용되어 실제 전송되는 NT 개의 송신신호(transmitted signal)
Figure pct00011
가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure pct00012
는 벡터
Figure pct00013
를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서
Figure pct00014
는
Figure pct00015
번째 송신안테나와
Figure pct00016
번째 정보 간의 가중치를 의미한다.
Figure pct00017
는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
Figure pct00018
일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
Figure pct00019
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00020
여기서 "＃ of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.
이하에서는, 참조 신호에 관하여 보다 상세히 설명한다. 일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신측과 수신측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신측에서 수신측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도록 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말을 위한 전용 참조 신호(dedicated RS; DRS), 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 셀 특정 참조 신호인 공통 참조 신호(common RS; CRS)로 구분된다. 또한, 셀 특정 참조는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며, 이를 CSI-RS(Channel State Information-RS)라고 지칭한다.
도 7 및 도 8 은 4 개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 7 은 일반(normal) 순환 전치(Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며, 도 8은 확장(extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 격자에 기재된 0 내지 3 은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Common Reference Signal)를 의미하며, 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS 는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
또한, 격자에 기재된 'D' 는 단말 특정 RS 인 하향링크 DM-RS(Demodulation-RS)를 의미하고, DM-RS 는 데이터 영역 즉, PDSCH 를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS 인 DM-RS 의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 7 및 도 8 은 안테나 포트 5 에 대응하는 DM-RS 를 예시하며, 3GPP 표준문서 36.211 에서는 안테나 포트 7 내지 14 에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
한편, 자원블록(RB)으로의 참조 신호의 매핑 규칙은 다음 수학식 8 내지 수학식 10 과 같이 나타낼 수 있다. 다음 수학식 8 은 CRS 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이다. 그리고, 수학식 9 는 일반 CP 가 적용되는 DRS 의 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이고, 수학식 10 은 확장 CP 가 적용되는 DRS 의 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이다.
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
상기 수학식 8 내지 수학식 10 에서, k 및 p 는 각각 부반송파 인덱스 및 안테나 포트를 나타낸다.
Figure pct00024
, ns,
Figure pct00025
는 각각 하향링크에 할당된 RB 의 수, 슬롯 인덱스의 수, 셀 ID 의 수를 나타낸다. RS 의 위치는 주파수 도메인 관점에서 Vshift 값에 따라 달라진다.
한편, 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2 개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
하향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP 전송 방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
상향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH 를 수신하는데 이때 협력 스케줄링/빔포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀(혹은 기지국)들에 의해 결정된다.
본 발명에서는 CoMP 전송 방식 중 협력적 빔포밍 기법에서 셀 간 간섭 완화 방법에 관하여 논의하고자 한다.
＜제 1 실시예＞
본 발명에서 제안하는 협력적 빔포밍 기법은 다음과 같다.
협력 빔포밍을 위한 셀들 중 하나의 셀의 eNB (이하, eNB1)는 X2 인터페이스 등을 통해 나머지 셀들, 즉 협력 셀(coordinated cell)들 각각의 eNB 에게 동일한 특성의 셀 간 간섭이 존재하는 것으로 가정하여 채널 측정을 수행할 수 있는 서브프레임 세트를 시그널링한다. 또한, eNB1 은 상기 시그널링된 서브프레임 세트에서 상기 협력 셀들에서의 셀 간 간섭, 즉 상기 협력 셀들에게 미치는 간섭을 감소시키는 방향으로 자신의 셀에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다.
이 때 eNB1 은 자신의 커버리지에 속한 UE(들)에게 하나 이상의 PMI(이하, PMI 제한 정보)를 상위 계층을 통하여 시그널링하여, 빔포밍의 방향을 제한할 수 있다. 이 경우, 최종 PMI 가 Long-term PMI 와 Short-term PMI 의 조합의 형태로 구현되는 경우에는 Long-term PMI 를 제한하는 방법으로 구현할 수도 있다. 여기서 PMI 제한에 관련된 정보는 상기 협력 셀(들)에게 시그널링하는 특정 서브프레임의 집합에서만 유효할 수 있다.
예를 들어, eNB1 커버리지 내의 UE 들은 상기 협력 셀(들)에게 시그널링하는 특정 서브프레임 세트에서는 협력 셀로의 셀 간 간섭이 완화되도록 제한된 PMI 중에서 best PMI 를 선택하여 CQI/PMI/RI 와 같은 CSI 보고에 이용하고, 그 밖의 서브프레임에서는 일반적인 협력적 빔포밍 기법, 즉, PMI 에 대한 제한 없이 CSI 보고를 수행할 수 있다.
한편, eNB1 으로부터 상기 채널 측정을 별도로 수행할 수 있는 서브프레임 세트를 시그널링받은 협력 셀들의 eNB 들은 상기 서브프레임 세트에 포함되는 서브프레임에서 해당 셀 내의 UE 들이 CSI 보고를 위한 채널 측정을 수행하도록, 자원 특정 채널 측정을 트리거링한다. 여기서 자원 특정 채널 측정은 상기 채널 측정을 수행할 수 있는 서브프레임에서 채널 측정을 수행하여 CSI 보고를 수행하는 것을 의미할 수 있다.
또한 상기 채널 측정을 수행할 수 있는 서브프레임 세트는 둘 이상의 협력 셀로 시그널링될 수 있으며, 서브프레임 도메인에 한정되지 않고, 서브밴드와 같이 주파수 도메인에 대하여도 동일하게 적용할 수 있다. 이하에서는, 상술한 실시예를 1) 내지 3)을 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
1) eNB1 은 X2 인터페이스를 통하여 eNB2 에게 동일한 특성의 셀 간 간섭을 가정하여 채널 측정을 수행하기 위한 서브프레임 세트를 시그널링한다. 이 때 서브프레임 세트에 관한 정보는 비트맵 형태로 시그널링될 수 있으며, X2 인터페이스 시그널링인 eICIC(enhanced Inter-cell interference coordination)를 위한 ABS(Almost Blank subframe)를 위한 비트맵을 활용할 수도 있다. 참고로, ABS 로 지정된 서브프레임에서는 간섭 셀은 셀 특정 참조 신호인 CRS 만 전송하도록 설정되며, CRS 이외에 일정 주기를 갖는 PBCH, SCH, 페이징 등도 전송될 수 있다. 비트맵 정보의 시그널링 주기는, 프레임 단위 혹은 특정 시간 주기(예를 들어, HARQ 프로세스, BCH, SCH 전송 주기 등을 고려하여 40ms 주기)로 한정할 수 있다.
2) 한편, 상기 서브프레임 세트를 지시하기 위한 비트맵 정보의 각각의 비트는 eNB1 의 PMI 가 제한되는 경우와 제한되지 않는 경우를 각각 나타낼 수 있다. 또는 eNB2 가 채널 측정을 수행할 서브프레임과 eNB2 가 채널 측정을 수행하지 않는 서브프레임을 지시할 수도 있다. 특히 eNB2 가 채널 측정을 수행할 서브프레임을 지시하는 경우에는, 지시된 서브프레임에서 eNB2 가 eNB1 에서 형성된 빔이 eNB2 의 셀에 영향을 적게 주는 방향으로 설정된다고 가정할 수도 있다. 또한, 협력 셀의 eNB2 에서 서브프레임 세트 별로 별도의 CSI 가 보고되는 경우, 각 비트는 서브프레임 세트를 구분하는 용도로 사용될 수도 있다.
또한, eNB1 의 PMI 가 제한되는 서브프레임의 경우, eNB1 은 eNB2 에 영향을 적게 주는 PMI 만을 eNB1 의 셀 내 UE 에 대하여 스케줄링하여, PMI 를 제한할 수 있다. 혹은 PMI 에 상응하는 빔 방향 결정 요소를 제한하여 eNB2 에 영향을 적게 주도록 빔의 방향을 제한할 수 있다.
3) eNB2 는 X2 인터페이스를 통해 시그널링받은 서브프레임 세트을 통해 eNB2 의 셀 내에서 채널 측정을 수행할 서브프레임을 선정하고, 셀 내의 UE 에게 자원 특정 채널 측정을 시그널링하여, 특정 서브프레임에서만 CSI 보고를 수행하도록 할 수 있다. 추가적으로 eNB2 는 eNB1 에서 PMI 제한이 수행되지 않을 경우, eNB2 의 셀 내에서 PMI 제한을 수행하여 빔의 방향을 제한할 수 있다.
위의 설명은 eNB1 이 eNB2 에게 일방적으로 서브프레임 세트를 시그널링하는 것으로 기술하였으나, CoMP 세트 내의 셀 간 협력을 통해 각 eNB 가 스케줄링하는 서브프레임을 제한하는 방법 역시 고려할 수 있다. 예를 들어 eNB1 은 짝수번째 서브프레임들에 대한 스케줄링을 담당하고, eNB2 는 홀수번째 서브프레임들에 대한 스케줄링을 담당하여, 셀 간 우선순위(priority)를 균일하게 배분할 수도 있다. 본 발명은 서브프레임 단위인 시간 도메인 이외에, 주파수 도메인과의 조합을 통해서도 적용 가능하다. 즉, 특정 RB 에 대해 eNB1 측이 스케줄링을 담당하고, 또 다른 RB 에 대해 eNB2 측이 스케줄링을 담당하는 등의 방법을 이용하여 본 발명을 적용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 협력 빔포밍 기법을 예시하는 도면이다. 특히, 도 9 에서는 eNB1 이 eNB2 로 시그널링하는 서브프레임 세트의 "0" 은 eNB1 의 셀 내에서 PMI 제한이 없는 경우를 나타내고, "1" 은 PMI 제한을 통해 빔의 방향을 제한한 경우를 나타낸다.
도 9 를 참조하면, 서브프레임 세트, 즉 subframe configuration bitmap 에서 "1" 로 시그널링된 서브프레임에서의 eNB1 와 eNB2 의 동작은 다음과 같다.
eNB1 의 UE 들은 해당 서브프레임에서 CSI 보고를 할 수 있는 PMI 가 인덱스 0, 1, 3, 5 으로 제한된다. 따라서 eNB1 의 UE 들은 측정한 채널 상황과 제한된 PMI 에서 최선(best) PMI 를 선택하고 CQI/PMI/RI 등의 CSI 를 eNB1 로 보고해야 한다. 이 때 eNB2 의 UE 들은 해당 서브프레임을 자원 특정 채널 측정을 수행하는 서브프레임으로 eNB2 로부터 시그널링 받고, 이에 기반하여 CSI 보고 절차를 수행하게 된다. eNB1 의 UE 들은 비트맵 상에서 "0" 으로 지시되는 서브프레임에서는 아무런 PMI 제한 없이 CSI 를 측정 및 보고할 수 있다.
추가적으로, 비트맵 상에서 "0" 으로 지식되는 서브프레임에서는, eNB2 가 eNB1 의 동작과 같은 방법으로 CSI 를 측정 및 보고할 수 있다.
＜제 2 실시예＞
이하에서는, 발명의 명확화를 위하여, 상기 eNB1 를 signalling cell 로, 상기 eNB 2 를 signaled cell 로 정의한다. 또한, 상기 예시에서 CSI 보고를 할 수 있는 PMI 로서 제한되는 특정의 PMI 를 PMIset 으로 정의한다. 즉, PMIset 은 비슷한 빔 방향을 갖거나 또 다른 기준에 의해 그룹핑된 PMI 집합을 의미하며, 경우에 따라 여러 개의 PMIset 에 동시에 속하는 PMI 가 존재할 수도 있다.
또한, signalling cell 에서 PMI 제한을 위해 셀 내의 UE 에게 특정 PMI 또는 PMIset 만을 보고하도록 제한된 서브프레임을 PMI 제한 서브프레임 세트로 정의하며, RRC 시그널링을 통해 비트맵 형태로 UE 에게 시그널링될 수 있다. 나아가, 서브프레임 세트란 X2 인터페이스를 통하여 eNB 간 전달되는 정보로서, 동일한 특성의 셀 간 간섭이 존재하는 것으로 가정하여 채널 측정을 수행할 수 있는 서브프레임들의 집합을 의미한다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 협력 빔포밍 기법을 예시하는 도면이다. 특히, 도 10 에서 signalling cell 이 eNB1 이고 signaled cell 이 eNB2 이며, eNB1 에서 PMIset 1 으로 PMI 를 제한한 서브프레임들을 PMI 제한 서브프레임 세트 1, PMIset 2 으로 PMI 를 제한한 서브프레임들을 PMI 제한 서브프레임 세트 2 로 eNB2 에게 시그널링하는 경우로 가정한다.
도 10 을 참조하면, signalling cell 인 eNB1 이 셀 내의 빔 방향을 여러 개의 PMIset 으로 그룹핑하고, 각 PMIset 별 PMI 제한 서브프레임 세트들을 X2 인터페이스를 통해 signaled cell 인 eNB2 에게 시그널링한다. 이 때 eNB2 는 각 PMI 제한 서브프레임 세트를 통해 지시되는 서브프레임, 즉 도 10 에서 "1" 로 표시되는 서브프레임에서는 eNB1 로 인한 셀 간 간섭이 유사한 특성을 갖는다고 가정할 수 있으며, eNB2 셀 내의 UE 에게 각 PMI 제한 서브프레임 세트 별로 자원 특정 채널 측정을 수행하도록 시그널링할 수 있다. 이하에서는, 도 10 을 참조하여 상기 CoMP 세트에서의 각 구성 요소의 동작을 아래 (A) 내지 (C)에서 설명한다.
(A) 우선, eNB1 및 eNB1 의 셀 내 UE 동작을 설명한다. eNB1 은, eNB2 가 eNB1 로 인한 셀 간 간섭이 유사한 특성을 갖는다고 가정할 수 있는 서브프레임들을 X2 인터페이스를 통해 eNB2 에게 시그널링한다. eNB1 가 셀 내 UE 에게 PMI 제한을 수행하는 방법은 아래와 같은 방법들이 존재한다.
i) 각 PMIset 에 대한 비트맵을 개별적으로 시그널링할 수 있다. 즉, 해당 PMIset 의 활성화/비활성화을 나타내는 비트맵 형태로 PMI 제한 서브프레임 세트를 UE 에게 시그널링하고 UE 는 PMIset 의 수만큼 시그널링된 PMI 제한 서브프레임 세트를 모두 참조하여 각 서브프레임 별 최선 PMI 를 선택할 수 있다. 만약, eNB1 이 eNB1 의 셀 내 UE 에게 PMI 제한 서브프레임 세트를 시그널링하는 경우에 UE 는 다음과 같이 상기 PMI 제한 서브프레임 세트를 해석할 수 있다.
모든 PMIset 에서 중복되는 PMI 가 존재할 경우(예를 들어 도 10 에서 PMI3 은 PMIset 1 과 PMIset 2 에 공통으로 포함된다), 모든 PMI 제한 서브프레임 세트의 특정 서브프레임을 나타내는 비트가 1 이면 PMI 제한은 상기 중복되는 PMI 로 한정됨을 의미할 수 있다. 또한, 모든 PMI 제한 서브프레임 세트의 특정 서브프레임을 나타내는 비트가 0 이면 PMI 제한이 적용되지 않는 것을 의미할 수 있다.
또한, PMIset 간 중복되는 PMI 가 존재하지 않을 경우, 모든 PMI 제한 서브프레임 세트의 특정 서브프레임을 나타내는 비트가 1 이면 해당 서브프레임은 스케줄링 되지 않았음을 의미할 수도 있고, ABS 등 특정 서브프레임 설정을 의미하도록 사용될 수 있다. 마찬가지로, 모든 PMI 제한 서브프레임 세트의 특정 서브프레임을 나타내는 비트가 0 이면 PMI 제한이 적용되지 않는 것을 의미할 수 있다.
또한, PMI 제한을 완화시킬 필요가 있을 경우, 모든 PMI 제한 서브프레임 세트의 특정 서브프레임을 나타내는 비트가 1 이고 나머지 비트들은 0 이면, '1' 에 해당하는 PMIset 들에 속하는 모든 PMI 가 최선 PMI 로 선택될 수 있는 PMI 로 해석될 수도 있다.
ii) 다만, 상술한 방법에 의하는 경우, 시그널링 오버헤드가 커질수 있다. 예를 들어, 40 비트(40ms)단위로 PMI 제한 서브프레임 세트를 시그널링한다면 (40 비트 * PMIset 의 개수) 비트가 필요하다. 예를 들어, eNB1 이 PMI 를 3 개의 PMIset 으로 그룹핑한 경우, 총 120 비트가 필요하다.
따라서 하나의 서브프레임에 대한 정보를 여러 개의 비트를 이용하여 나타내는 방법도 고려할 수 있다. UE 는 각 서브프레임 별 상태를 해석하여, 해당 서브프레임에서 사용할 수 있는 PMIset 을 알 수 있고, 최선 PMI 선택 과정을 통해 해당 PMIset 중 특정 PMI 에 기반하여 CSI 보고를 수행할 수 있다.
이러한 방법을 적용한다면, 각 서브프레임에 대해 나타내야 하는 상태의 수는 (1 + PMIset 의 개수)으로 결정할 수도 있다. 여기에서 1 은 PMI 제한 기법이 사용되지 않는 경우를 나타낸다. 예를 들어, eNB1 이 PMI 를 3 개의 PMIset 으로 그룹핑한 경우, 각 서브프레임의 상태는 2 비트로 표현되고, '00' 은 PMI 제한 기법이 사용되지 않는 경우, '01' 은 PMIset0, '10' 은 PMIset1, '11' 은 PMIset2 를 의미할 수 있다. 이 방법을 사용할 경우, 80 비트만으로 시그널링할 수 있다는 장점이 존재한다.
(B) 다음으로, eNB2 및 eNB2 의 셀 내 UE 동작을 설명한다. eNB2 는 X2 인터페이스를 통해 시그널링 받은 각 서브프레임 세트 내의 서브프레임들은 비슷한 셀 간 간섭 특성을 가지고 있다고 가정한다. 따라서, eNB2 셀 내의 UE 에게 같은 서브프레임 세트에 속하는 서브프레임에서 채널 측정을 수행하도록 시그널링할 수 있다. 이 때 eNB1 으로부터 시그널링 된 서브프레임 세트가 여러 개이면, eNB2 는 eNB2 의 셀 내 UE 에게 각 서브프레임 세트 별로 측정 결과를 보고하도록 시그널링할 수 있다.
(C) eNB2 의 백홀 피드백(Backhaul feedback) 동작에 관하여 설명한다. eNB1 이 eNB2 에게 시그널링한 자원의 양이 eNB2 에서 실제로 필요한 자원의 양보다 많을 경우, 불필요한 자원의 낭비를 초래하게 된다. 또한 반대의 경우, 즉, eNB2 에서 필요로 하는 자원의 양보다 적은 양의 자원(혹은 적합하지 않은 자원)이 시그널링 된 경우, eNB2 의 셀 내에서는 자원 부족으로 인해 문제가 발생할 수 있다.
따라서 eNB2 는 eNB1 으로부터 시그널링 받은 각 서브프레임 세트에 대해 eNB2 의 셀 내에서 실제로 사용되는 서브프레임에 대한 정보 또는 eNB1 에 자원을 요청하는 정보를 eNB1 에게 피드백할 것을 제안한다. 이 때 사용되는 피드백 정보는 다음과 같은 내용을 포함할 수 있다.
i) 시그널링된 서브프레임의 개수 대비 실제 eNB2 의 셀에서 사용하는 서브프레임 개수의 비율. (여기서 시그널링된 서브프레임의 개수는 eNB1 의 셀에서 해당 PMIset 만을 사용하는 서브프레임 혹은 eNB2 의 셀에서 유사한 셀 간 간섭을 가정할 수 있는 서브프레임을 의미한다.)
ii) 시그널링 받은 각 서브프레임 세트 중 서브프레임 별 실제 사용 여부(이 경우, 비트맵 형식으로 구성될 수 있다.)
iii) eNB2 의 셀에서 원활한 동작을 위해 증가 또는 감소시켜야 하는 서브프레임의 수 (즉, eNB2 가 직접적으로 eNB1 에 요구하는 것을 의미한다.)
예를 들어, 도 10 에서 eNB2 셀 내의 UE 들이 CSI 보고 결과가 서브프레임 세트 1 이 적용될 경우가 서브프레임 세트 2 가 적용될 경우보다 좋을 경우, 서브프레임 세트 1 의 비중을 높이고 서브프레임 세트 2 의 비중을 낮출 것을 eNB1 에게 요구할 수 있다. 이 과정에서 서브프레임 세트의 우위를 판정하기 위해(혹은 비중 축소를 결정하기 위해) 특정 기준값을 사용할 수도 있고, 비교 대상인 서브프레임 세트 간 CQI 등의 차이가 일정 수준 이상일 경우 비교적 좋지 않은 서브프레임 세트의 비중을 낮출 것을 요구할 수도 있다.)
iv) 협력 빔포밍이 원활하지 않다고 판단될 경우, eNB2 는 eNB1 에 새로운 서브프레임 세트를 요청할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임 세트 1 과 서브프레임 세트 2 에 대한 측정 결과가 모두 좋지 않을 경우 새로운 서브프레임 세트를 eNB1 에게 요구할 수 있다. (여기서 새로운 서브프레임 세트란 eNB1 입장에서 기존의 서브프레임 세트에서 사용하고 있는 PMI 와 서로 다른 PMI 를 사용하는 혹은 기존의 서브프레임 세트에서 가정하는 셀 간 간섭과 다른 특성의 셀 간 간섭을 가정하는 서브프레임 세트를 의미하며, eNB1 은 새로운 서브프레임 세트를 X2 인터페이스를 통해 시그널링할 수 있다. 또한, 새로운 서브프레임 세트는 서브프레임 세트 1 과 서브프레임 세트 2 에 공통적으로 속하지 않는 서브프레임들의 세트일 수 있다.
한편, 측정 결과에 대한 판단은 협력적 빔포밍이 적절히 수행될 수 있는 임계값을 통해 새로운 서브프레임 세트의 필요 여부를 결정할 수 있다. 혹은 기준이 되는 서브프레임 세트(eNB1 의 셀에서 PMI 제한이 수행되지 않는 서브프레임 세트)에서의 측정값과 비교하여 새로운 PMIset 의 필요 여부를 결정할 수 있다.
v) 마지막으로, 시간 도메인 상에서 필요한 서브프레임의 개수를 eNB1 에게 요청할 수 있다.
이와 같은 백홀 피드백(Backhaul feedback) 동작을 통해 eNB1 의 불필요한 자원 낭비를 줄이고 셀 간 협력을 최적화할 수 있다.
위의 실시예에서는 eNB1 이 eNB1 의 셀 내의 UE 들에게 보고 대상이 되는 PMI 를 제한하여 협력적 빔포밍을 구현하는 방법이 제안하였으나, eNB1 은 셀 내의 UE 들에게 PMI 제한을 위한 비트맵 시그널링을 별도로 하지 않고 UE 로부터 일반적인 채널 측정 과정을 통한 PMI 를 보고 받고, 보고받은 PMI 들 중 적합한 PMI 를 보고하는 UE 들을 스케줄링하여 셀 관점에서의 PMI 제한을 구현하는 것도 고려할 수 있다. 이와 같이 eNB1 에서의 동작을 제외하고 나머지 동작, 즉 eNB2 의 동작, eNB2 의 백홀 피드백 등은 위에서 제안된 방법과 동일하게 적용될 수 있다.
＜제 3 실시예＞
본 발명의 제 3 실시예에서는 협력적 빔포밍 기법을 구현하는 또 다른 방법을 제안한다. 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예들에서는 eNB2 는 eNB1 으로부터 시그널링된 서브프레임 세트에 어떤 PMIset 이 적용되었는지와 상관없이 같은 서브프레임 세트 내의 서브프레임들은 유사한 셀 간 간섭 특성을 갖는다는 가정에 근거하여 동작이 수행하는데 반하여, 제 3 실시예에서는 eNB2 셀 내에서 eNB1 이 전송하는 PMIset 에 대한 정보를 알고 있고, 그에 대한 피드백도 가능하다는 차이점을 가지고 있다. 우선 기존의 협력적 빔포밍에 관하여 설명한다.
도 11 은 기존의 CoMP 기법 중 협력적 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다. 특히 도 11 에서 UE 의 서빙 eNB 는 eNB2 라 가정한다
도 11 을 참조하면, UE 는 참조 신호(reference signal) 등을 이용하여 eNB1 로부터의 채널 측정을 수행하여, 간섭을 산출하며, UE 와 eNB2 와의 통신에 영향을 적게 주는 PMI 를 선택하고 이를 eNB2 에게 피드백할 수 있다. 피드백 정보를 수신한 eNB2 는 해당 PMI 를 사용할 것을 eNB1 에게 요청하고, eNB1 로부터의 응답 여부와 무관하게 해당 PMI 를 eNB1 이 사용한다는 가정을 기반으로 UE 로의 전송을 위한 MCS, PMI 등을 선택, 전송하게 된다.
이와 같은 기존의 방법을 사용하면, 협력적 빔포밍을 요청하는 UE 가 증가하는 경우 피드백 오버헤드 및 X2 시그널링 오버헤드 등이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, eNB1 의 로드(load)가 증가하여 PMI 를 제한하지 못할 경우에는 UE 와 eNB2 와의 원활한 통신을 보장하기 힘든 문제점을 가지고 있다. 또한 UE 의 위치가 변경되면 최선 PMI, 즉 UE 의 수신 SINR 을 높이는 eNB1 의 빔 방향 역시 변경될 수 있으므로, UE 와 eNB2 간, eNB1 과 eNB2 간 시그널링 오버헤드가 증가하는 단점이 있다.
본 발명의 제 3 실시예에서는 협력적 빔포밍을 단일 UE 관점이 아닌, 여러 UE(혹은 셀) 관점에서 이루어 지도록 하여 UE 이동성에 의한 피드백 오버헤드를 감소시키는 것을 제안한다. 추가적으로 기존의 공간적 셀 간 협력에 시간적 셀 간 협력을 결합하여 각 셀의 로드를 고려한 효율적인 협력적 빔포밍 기법을 제안한다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예를 적용하기 위하여, PMIset 은 단일 PMI 혹은 셀 간 간섭 특성이 유사한 복수의 PMI 로 구성될 수 있다. 복수의 PMI 를 그룹핑하여 사용할 경우, 개별 UE 관점에서는 성능이 떨어질 수 있으나, 셀 내의 일정 구역별로 스케줄링할 수 있으므로 시그널링 및 피드백에 대한 오버헤드를 줄이고, 사용할 수 있는 PMI 의 개수가 증가하여 효율적인 효율적인 협력적 빔포밍을 구현할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에서 제안하는 UE 및 eNB 의 동작과 시그널링은 다음과 같다.
(A) 우선 UE 의 동작을 설명한다. UE 는 인접 셀의 참조 신호 등을 통해 인접 셀로부터 UE 까지의 채널을 추정할 수 있고, 추정된 채널과 기 정의된 PMI 의 조합을 통해 각 PMI 를 인접 셀의 eNB 가 사용할 경우에 대한 간섭까지 추정할 수 있다. 본 발명에서는 PMIset 단위로 협력적 빔포밍이 수행되므로 각 PMIset 에 대한 간섭은 다음 i) 내지 iii)과 같은 방법을 사용하여 결정할 수 있다.
i) PMIset 의 각 PMI 에 대한 간섭 추정치 중 가장 큰 값을 해당 PMIset 의 대표값으로 설정할 수 있다. 즉, PMIset 내의 각 PMI 에 대한 간섭을 추정한 후, 그 중 가장 큰 간섭을 야기하는 PMI 의 간섭량을 해당 PMIset 의 대표 간섭 추정치로 설정할 수 있다. 가장 큰 간섭 추정치를 대표값으로 설정할 경우, 이후 CSI 보고 등에서 pessimistic estimation 이 이루어 지므로 신뢰할만한 성능을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
ii) PMIset 의 각 PMI 에 대한 간섭 추정치에 대한 평균을 산출하여 해당 PMIset 의 대표값으로 설정할 수 있다.
iii) PMIset 의 각 PMI 에 대한 간섭 추정치 중 가정 적은 간섭 추정치를 해당 PMIset 의 대표값으로 설정한다.
또한, UE 는 위와 같은 PMIset 별 간섭 추정치를 기반으로 현재 위치에서의 서빙 셀에 대한 SINR 과 그에 적합한 CSI 를 산출할 수 있다. 산출된 CSI 정보는 아래 a) 또는 b)와 같은 방법으로 서빙 셀의 eNB 에 피드백될 수 있다. 나아가, a), b)의 요소들을 모두 피드백 할 수도 있다.
a) 현재 위치에서 UE 의 SINR 을 최대로 유지할 수 있는 인접 셀(즉, 간섭 셀)의 PMIset 과 해당 PMIset 이 인접 셀에서 전송된다는 가정하에 계산된, 즉 인접 셀의 신호를 감안한 유효 채널 상황에서 계산된 CSI 를 피드백할 수 있다. (best companion PMI set)
b) 현재 위치에서 UE 의 SINR 을 최저로 유지할 수 있는 인접 셀의 PMIset(또는 특정 PMI 인덱스)와 해당 PMIset(또는 특정 PMI 인덱스)이 인접 셀에서 전송된다는 가정하에 계산된, 즉 인접 셀의 신호를 감안한 유효 채널 상황에서 계산된 CSI 를 피드백할 수 있다. (worst companion PMI set)
이후 UE 는 서빙 셀의 eNB 로부터 시그널링된 자원 특정 채널 측정 시그널링에 따라, 유사한 셀 간 간섭 특성을 갖는 서브프레임에 대하여 채널 측정을 수행할 수 있다.
(B) 본 발명의 제 3 실시예에서 eNB 의 동작은 해당 eNB 가 어떤 역할을 하는지에 따라 구분될 수 있다. 즉, 간섭 셀인 인접 셀의 eNB (예를 들어, 도 11 의 eNB1)가 피간섭 셀의 eNB(예를 들어, 도 11 의 eNB2)에게 협력적 빔포밍을 위한 정보를 시그널링하는 경우, 피간섭 셀의 eNB 가 협력적 빔포밍을 위한 정보를 시그널링을 하는 경우 및 양 셀 간의 정보 교환이 필요한 경우에 따라 구분하여 eNB 의 동작을 아래 i) 내지 iii)과 같이 정의할 수 있다.
i) 간섭 셀인 인접 셀의 eNB 가 협력적 빔포밍을 조절하는 경우에는 간섭 셀인 인접 셀의 eNB 는 셀 내의 로드 등을 고려하여, 시간 도메인에서 자원 스케줄링을 수행하고 그에 대한 결과를 피간섭 셀의 eNB 에가 X2 인터페이스를 통하여 시그널링한다. 이 때 스케줄링은 서브프레임 단위로 수행되고, 해당 서브프레임에서 사용되는 PMIset 을 할당하는 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 피간섭 셀의 eNB 는 간섭 셀의 eNB 로부터 받은 간섭 셀 내의 스케줄링 정보와 피간섭 셀 내의 UE 들로부터 보고된 best companion PMI(혹은 worst companion PMI), CSI 보고 등을 기반으로 피간섭 셀 내의 자원 스케줄링을 수행할 수 있다.
ii) 피간섭 셀인 서빙 셀의 eNB 가 협력적 빔포밍을 조절하는 경우에는 피간섭 셀 은 셀 내의 UE 들로부터 보고된 best companion PMI(혹은 worst companion PMI), CSI 보고 등을 기반으로 시간 도메인 자원 스케줄링을 수행하고, 스케줄링 결과(즉, 서브프레임 별 PMIset 요청)를 X2 인터페이스를 통해 간섭 셀의 eNB 에게 시그널링한다. 간섭 셀의 eNB 는 X2 인터페이스를 통해 시그널링받은 피간섭 셀 의 스케줄링 결과와 셀 내 UE 들의 피드백 정보에 부합하도록 간섭 셀 내의 시간 도메인 자원 스케줄링을 수행한다.
iii) 서빙 셀의 eNB 와 인접 셀의 eNB 가 함께 협력적 빔포밍을 조절하는 경우에는 간섭 셀은 셀 내의 로드를 고려하여, 피간섭 셀의 협력적 빔포밍을 원활히 지원할 수 있는 가용 서브프레임 세트를 X2 인터페이스를 통해 피간섭 셀의 eNB 에 시그널링한다. 가용 서브프레임 세트는 피간섭 셀이 어떤 PMIset 을 요구하더라도 수용할 수 있는 서브프레임들의 집합을 의미할 수도 있다. 피간섭 셀의 eNB 는 X2 인터페이스를 통해 시그널링 받은 가용 서브프레임 세트에 대해 피간섭 셀 내 UE 들의 피드백을 고려하여 스케줄링을 수행할 수 있다. 이후 가용 서브프레임 세트에서의 PMIset 요청을 간섭 셀의 eNB 에게 피드백하여 협력적 빔포밍을 수행할 수 있다.
(C) 다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에서 제안하는 시그널링에 관하여 설명한다. 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시그널링은 X2 인터페이스를 이용한 eNB 간 시그널링(Inter-cell 시그널링)과 각 셀의 eNB 가 셀 내의 UE 에게 상위 계층을 통해 시그널링하는 정보(Intra-cell 시그널링)를 포함한다.
우선, Inter-cell 시그널링은 간섭 셀의 eNB 혹은 피간섭 셀의 eNB 가 상대 셀의 eNB 에게 협력적 빔포밍을 수행할 서브프레임과 해당 서브프레임에서 적용될(혹은 적용을 요구하는) PMIset 에 대한 정보를 X2 인터페이스를 통해 교환하는 것을 의미한다.
또한, Intra-cell 시그널링은 eNB 가, Inter-cell 시그널링을 통해 전달받은 협력적 빔포밍에 관한 정보를 기반으로 셀 내의 각 UE 가 측정을 수행해야 하는 서브프레임을 UE 에게 알려주는 과정을 포함한다. 이 과정을 통해 eNB 는 유사한 셀간 간섭을 가정하여 UE 로부터 CSI 를 보고 받을 수 있다.
한편, 상술한 Inter-cell 시그널링은 PMIset-based 시그널링과 PMIset state-based 시그널링으로 구분할 수 있다.
우선, PMIset-based 시그널링은 각 PMIset 별로 PMI 제한 서브프레임 세트를 시그널링할 수 있다. PMIset-based 시그널링을 사용하면 사전에 정의되거나 별도의 시그널링에 따라 PMIset 의 확장 또는 축소가 가능하다는 장점이 있다.
예를 들어, 특정 서브프레임이 PMIset0 를 나타내는 PMI 제한 서브프레임 세트와 PMIset1 을 나타내는 PMI 제한 서브프레임 세트에서 공통적으로 활성화된다면, 이는 사전에 정의되거나 별도의 시그널링에 따라 해당 서브프레임에서는 PMI set0 와 PMI set1 이 모두 가능하다라고 해석될 수도 있고, PMIset0 와 PMIset1 에 모두 포함되는 PMI 만이 적용 가능하다 등으로 해석될 수 있다. 추가적으로 PMIset0 와 PMIset1 에 모두 포함되는 PMI 만이 적용 가능할 경우, 두 PMIset 에 공통적으로 포함되는 PMI 가 없다면 해당 서브프레임을 reduced transmission power and/or activity 등이 적용됨을 의미하는 것으로 해석할 수 있다.
다음으로, PMIset state-based 시그널링의 경우, PMI set 의 개수에 따라 M(=PMI set 개수 + 1)개의 상태를 정의하여, 각 서브프레임에서 적용되는 PMIset 을
Figure pct00026
개의 비트를 이용하여 시그널링할 수 있다. 이 때 'M=PMI set 개수 +1' 에서 "1" 은 협력적 빔포밍을 수행하지 않는 상태를 의미한다.
예를 들어 PMIset 이 5 개 존재할 경우, 각 서브프레임에서 적용되는 PMIset 은 아래 표 1 과 같이 3 비트로 표현할 수 있다.
Figure pct00027
이하에서는, 본 발명의 제 3 실시예를 구체적 예를 들어 설명한다. 특히 아래 예시들에서는 간섭 셀을 eNB1 로, 피간섭 셀을 eNB2 로 가정한다. 하지만 본 발명은 3 개 이상의 셀이 협력적 빔포밍을 수행하는 경우에도 적용할 수 있음은 물론이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 도면이다. 특히, 도 12 는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 협력적 빔포밍 기법이 간섭 셀인 eNB1 에 의하여 조절되는 경우를 나타낸다.
도 12 를 참조하면, eNB1 은 셀 내 UE 들의 CSI 보고를 기반으로 서브프레임 별로 스케줄링을 수행하고 각 서브프레임에서 적용될 PMIset 을 X2 인터페이스를 통해 eNB2 에 시그널링한다. 만약, PMIset-based 시그널링이 적용될 경우, '1' 은 해당 해당 PMIset 이 eNB1 의 셀에서 적용됨을 의미한다. 이 때 셀 내 로드가 클 경우에는 특정 서브프레임에서 모든 PMIset 이 가능하도록 설정할 수 있으며, 해당 서브프레임은 본 발명의 협력적 빔포밍 적용 시 제외될 수 있다.
상술한 바와 같이, PMIset-based 시그널링이 적용될 경우, 여러 개의 PMIset 에서 특정 서브프레임이 공통적으로 활성화되면, 이는 해당 PMIset 들이 모두 적용된다고 해석될 수도 있고, 해당 PMIset 들에 공통으로 포함된 PMI 가 존재할 경우 해당 PMI 에만 적용된다고 해석될 수도 있다. 이러한 해석은 추가적 시그널링을 통하여 정의될 수 있고, 혹은 CoMP 세트의 구성 요소 간에 사정에 정의될 수도 있다
eNB2 는 eNB1 으로부터 수신한 서브프레임 별 PMIset 정보와 eNB2 의 셀 내의 UE 들로부터 보고된 CSI 를 기반으로 서브프레임 별로 UE 들을 스케줄링할 수 있다. 예를 들어, PMIset1 이 적용된 서브프레임에서는 PMIset1 이 적용될 때 수신 SINR 이 높은 UE 들을 우선적으로 스케줄링할 수 있다.
추가적으로 도 12 에서는, 특정 서브프레임에서 eNB1 으로부터 시그널링받은 PMIset 에 적합한 UE 가 eNB2 의 셀 내에 존재하지 않을 수 있다. 특히, 마크로 셀 대 피코 셀의 경우, 피코 셀 전체가 간섭 셀인 마크로 셀로부터 높은 간섭을 받을 경우, 마크로 셀의 특정 PMIset 에서 송수신이 가능한 피코 셀의 UE 가 존재하지 않을 수 있다. 이러한 경우를 위해, eNB2 의 추가적 피드백을 구성하는 방법도 고려할 수 있다. 추가적 피드백 정보에는 eNB2 가 선호하는 PMIset 을 eNB1 에 알려줄 수도 있고, eNB2 가 특정 서브프레임에서는 협력적 빔포밍 기법을 포기하겠다는 의미의 서브프레임 세트를 eNB1 에게 시그널링할 수도 있다.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 다른 도면이다. 특히, 도 13 은 eNB2 가 eNB1 에게 서브프레임 별로 적용 요청하는 PMIset 을 시그널링하는 경우를 나타낸다. 이 경우 도 12 에 비해 eNB2 셀의 스케줄링을 우선적으로 고려할 수 있다는 장점이 있다.
도 13 을 참조하면, eNB2 는 셀 내의 UE 들로부터 보고된 CSI 정보 및 eNB1 의 셀의 각 PMIset 에 대한 정보를 기반으로 서브프레임 별 스케줄링을 수행하고, 각 서브프레임 에서 eNB1 의 셀에서 적용되길 요구하는 PMIset 을 eNB1 에 X2 인터페이스를 통해 시그널링한다. 단, eNB1 내의 송수신을 위해 특정 서브프레임에 대해서는 특정 PMIset 을 요구하지 않을 수 있다.
eNB1 은 eNB2 로부터 시그널링받은 PMIset 과 셀 내 UE 들의 CSI 보고 등을 고려하여 서브프레임 별로 스케줄링을 수행할 수 있다. 추가적으로 eNB1 은 셀 내의 로드가 크다고 판단될 경우, 협력적 빔포밍 기법을 적용하지 않을 서브프레임 세트를 eNB2 에 피드백 할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 제 3 실시예가 적용되는 예를 도시하는 또 다른 도면이다. 도 12 및 도 13 의 예시에서는 각각 한 쪽 eNB 셀의 스케줄링을 기반으로 협력적 빔포밍 기법을 수행하지만, 도 14 의 예시에서는 협력적 빔포밍 기법을 수행하는 셀들의 로드를 균등하게 반영하는 협력적 빔포밍을 수행한다는 점에서 차이가 있다.
도 14 를 참조하면, eNB1 은 셀 내 스케줄링을 통하여 협력적 빔포밍 기법에서 eNB2 의 PMIset 요청을 적극적으로 반영할 수 있는 서브프레임 세트를 eNB2 에게 X2 인터페이스를 통하여 시그널링한다. 해당 서브프레임 세트를 시그널링받은 eNB2 는 협력적 빔포밍 기법을 수행할 수 있는 서브프레임에 대해 UE 들로부터 보고된 CSI 및 PMIset 정보를 바탕으로 서브프레임 별 PMIset 을 할당하여 eNB1 에게 피드백할 수 있다.
이 때 eNB2 가 선호하는 PMIset 을 시그널링하는 서브프레임들은 eNB1 이 eNB2 에게 시그널링한 서브프레임 세트 내에 포함되는 서브프레임으로 구성되는 것이 바람직하다. eNB2 가 원하는 서브프레임의 개수가 eNB1 이 시그널링한 서브프레임의 개수보다 적을 경우, eNB2 는 특정 서브프레임에 대해 협력적 빔포빙 기법 적용을 포기하는 시그널링을 eNB1 에 보낼 수도 있다.
eNB1 는 eNB2 로부터의 피드백 정보를 수신한 이후, eNB2 가 원하는 PMIset 에 적합한 UE 를 스케줄링하여 협력적 빔포밍을 시작할 수 있다. 이 경우 각 서브프레임에서의 데이터 손실을 줄일 수 있으나, X2 인터페이스를 통한 시그널링으로 인하여 발생할 수 있는 지연를 고려해야 한다.
또는, eNB1 은 eNB2 로 협력적 빔포밍이 가능한 서브프레임 세트를 시그널링함과 동시에 reduced transmission power and/or activity 의 특성을 가진 서브프레임 설정(예를 들어, ABS)을 해당 서브프레임에서 적용하고, eNB2 는 eNB1 시그널링에 대한 피드백과 동시에 협력적 빔포밍을 수행한다. eNB1 는 eNB2 로부터의 피드백 정보를 수신한 이후, 각 서브프레임에서 eNB2 가 원하는 PMIset 을 사용하여 셀 내 UE 를 스케줄링함으로써 협력적 빔포밍을 시작할 수 있다. 다만, 이 경우 X2 인터페이스를 통한 시그널링으로 인하여 발생할 수 있는 지연을 최소화 할 수 있으나, eNB1 의 셀의 쓰루풋(throughput)이 감소할 수 있다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 15 를 참조하면, 통신 장치(1500)는 프로세서(1510), 메모리(1520), RF 모듈(1530), 디스플레이 모듈(1540) 및 사용자 인터페이스 모듈(1550)을 포함한다.
통신 장치(1500)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1500)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1500)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1510)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1510)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 14 에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
메모리(1520)는 프로세서(1510)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1530)은 프로세서(1510)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1530)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1540)은 프로세서(1510)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1540)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1550)은 프로세서(1510)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
[산업상 이용가능성]
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템 셀 간 간섭을 감소시키는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 서빙 셀이 인접 셀과의 협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    상기 인접 셀로 하나 이상의 서브프레임을 지정하는 제 1 서브프레임 정보를 전달하는 단계;
    상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 인접 셀로 미치는 간섭이 일정한 특성을 갖도록 빔(beam)을 형성하는, 하나 이상의 PMI (Precoding Matrix Index)를 포함하는 제 1 PMI 제한 관련 정보를 상기 서빙 셀의 단말로 송신하는 단계;
    상기 제 1 PMI 제한 관련 정보에 기반하여 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정된 제 1 CSI (Channel Status Information) 보고를 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 CSI 보고에 기반하여, 상기 서빙 셀의 단말로 하향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 인접 셀은, 상기 인접 셀의 단말이 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정한 인접 셀 대응 CSI 보고를 수신하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀은,
    상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 인접 셀 대응 CSI 보고에 기반하여 상기 인접 셀의 단말로 하향링크 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀로 하나 이상의 서브프레임을 지시하는 제 2 서브프레임 정보를 송신하는 단계;
    상기 인접 셀로 미치는 간섭이 감소되는 하나 이상의 PMI 포함하는 제 2 PMI 제한 관련 정보를 상기 서빙 셀의 단말로 송신하는 단계; 및
    상기 제 2 PMI 제한 관련 정보에 기반하여 상기 하나 이상의 서브프레임에서 측정된 제 2 CSI 보고를 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 서브프레임 정보에 포함된 하나 이상의 서브프레임에서는,
    상기 제 1 PMI 제한 관련 정보에 포함된 PMI를 기반으로 상기 서빙 셀의 상기 제 1 CSI 보고가 제한되고,
    상기 제 2 서브프레임 정보에 포함된 하나 이상의 서브프레임에서는,
    상기 제 2 PMI 제한 관련 정보에 포함된 PMI를 기반으로 상기 서빙 셀의 상기 제 2 CSI 보고가 제한되는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 서브프레임 정보 및 상기 제 2 서브프레임 정보 각각은,
    상기 하나 이상의 서브프레임을 지정하기 위한 비트맵 정보와 상기 하나 이상의 서브프레임 각각에 대응하는 PMI 제한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀로부터, 상기 제 1 서브프레임 정보에 대응하는 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 피드백 정보는,
    상기 제 1 서브프레임 정보에서 지정하는 하나 이상의 서브프레임에 대한 상기 인접 셀에서의 사용 여부에 관한 정보 및 증감하여야 하는 서브프레임의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 PMI 제한 정보와 상기 제 2 PMI 제한 정보에 동일한 PMI가 포함된 경우, 상기 제 1 서브프레임 정보와 상기 제 2 서브프레임 정보에서 공통적으로 지정하는 서브프레임에서는, 상기 제 1 CSI 보고 및 상기 제 2 CSI 보고는 상기 동일한 PMI를 기반으로 제한되는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서브프레임 정보는,
    X2 인터페이스를 통하여 상기 인접 셀로 전달되는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 PMI 제한 관련 정보는,
    상위 계층 시그널링을 통하여 상기 서빙 셀의 단말로 송신되는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀 대응 CSI 보고는,
    상기 하나 이상의 서브프레임에서 상기 서빙 셀이 상기 인접 셀에 미치는 간섭이 일정한 특성을 갖는다는 가정하에 상기 인접 셀의 단말이 측정하는 것을 특징으로 하는,
    협력적 빔포밍을 통한 하향링크 신호 송신 방법.
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