KR20140080320A - 무선통신시스템에서 채널 정보 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20140080320A
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Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 참조 신호 및 채널 정보를 송수신하는 방법에 관한 것으로, 기지국은 참조 신호로서 Precoded CSI-RS를 송신할 수 있으며, 단말은 Precoded CSI-RS에 대한 수신 전력을 측정하여, ECI(Exclusion Indicator) 혹은 RSI(Reference Signal Indicator) 정보를 채널 정보로서 기지국에 보고할 수 있다.

Description

무선통신시스템에서 채널 정보 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING CHANNEL INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신시스템에서 채널 정보를 송수신하는 방법에 관한 것이다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
현재의 3GPP, LTE(Long Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced)등의 무선통신 시스템은 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 데이터를 송수신할 수 있는 고속 대용량의 통신 시스템으로서, 유선 통신 네트워크에 준하는 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있을 뿐 아니라, 정보 손실의 감소를 최소화하고, 시스템 전송 효율을 높임으로써 시스템 성능을 향상시킬 필요가 있었다.
고속 정보 전송에 대한 요구를 해결하기 위하여 최신 통신 시스템은 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO, Multiple Input Multiple Output)를 이용하는 전송 및 수신 기법을 사용하고 있다. 이러한 MIMO 통신시스템은 각 단말이 자신과 연결된 하나 또는 다수의 기지국에 신호를 수신 또는 송신하는 구조를 가지고 있으며, 각 단말은 기지국의 정보 송신을 돕기 위하여 순방향 채널에 대한 정보를 기지국에 보고하기도 한다.
이러한 배경에서, 본 발명은, MIMO 시스템에서 다차원 안테나 어레이가 사용되는 시스템에서 MIMO를 위한 채널 정보를 송수신하는 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서, 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계 및 상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 채널 정보 수신 방법을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 단말이 채널 정보를 송신하는 방법에 있어서, 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계 및 상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 채널 정보 송신 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 참조 신호를 송신하고 채널 정보를 수신하는 기지국에 있어서, 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 송신부 및 상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 수신부를 포함하는 기지국을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 단말에 있어서, 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 수신부, 상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하는 제어부 및 상기 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 단말을 제공한다.
MIMO 시스템에서 다차원 안테나 어레이가 사용되는 시스템에서 MIMO를 위한 채널 정보를 적은 오버헤드로 송수신할 수 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)와 (b)는 다차원 안테나 어레이의 일 예로서 각각 8 X 4 안테나 어레이와 8 X 8 안테나 어레이를 도시하고 있다.
도 3은 기지국(120)이 참조 신호(410)를 송신하고 단말(110)로부터 채널상태정보 및 채널품질정보를 포함하는 채널 정보(420)을 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 기지국(120)이 3D MIMO에서 사용되는 2차원 안테나 어레이에서의 CSI-RS 안테나 매핑의 일 예시 도면이다.
도 5 및 도 6은 단말(110)이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 무선통신시스템(100)에서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)가 송수신되고 상기 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(precoded CSI-RS) 인덱스를 포함하는 채널 정보가 피드백되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 기지국이 동일 무선 자원을 사용하여 두 개의 단말에 각기 다른 정보 전송을 동시에 수행하는 MU-MIMO에 대한 일 예시이다.
도 9는 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법에 대한 예시이다.
도 10은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법에 대한 예시이다.
도 11은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법에 대한 예시이다.
도 12는 수평 방향 도메인과 수직 방향 도메인에서의 AoD 범위를 예시한 도면이다.
도 13은 안테나 간 거리가 캐리어 파장X2인 4개의 안테나를 사용하여 어레이를 구성하는 일 예시이다.
도 14는 AoD=-10을 목적으로 빔포밍을 수행 시의 각도에 따른 신호 세기의 파형을 나타낸 도면이다.
도 15는 사이드 로브에 의한 간섭 발생의 일 예시이다.
도 16은 전송 안테나 간 거리가 파장/2 초과인 경우에서 precoded CSI-RS의 전송 예시이다.
도 17은 도 16과 같은 precoded CSI-RS가 전송되는 경우 단말이 채널 정보를 피드백 하는 예시이다.
도 18은 수직 방향 도메인에서의 전파 경로를 예시하고 있다.
도 19는 수직 방향 도메인에 대하여 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우 단말이 보고하는 채널 정보의 예시이다.
도 20은 PMI/RI 및 CQI가 보고되는 주기 및 해당 주기에 보고되는 채널 정보의 타입을 예시하고 있다.
도 21은 RSI에 대한 코드북의 예시이다.
도 22는 ECI/RSI 방법과 관련하여 새롭게 정의한 Type 들의 채널 정보 크기에 대한 예시이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 채널 정보 수신 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 정보 송신 방법의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
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 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
무선통신시스템(100)은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신시스템(100)은 단말(110; User Equipment, UE) 및 기지국(120; Base Station, BS)을 포함한다.
본 명세서에서의 단말(110)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 및 LTE(Long Term Evolution), HSPA(High Speed Packet Access) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM(Global System for Mobile communications)에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
단말(110)은 이하에서 설명하는 채널정보의 피드백을 수행할 수 있으며, 그 장치를 제공한다.
기지국(120) 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(110)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.
기지국(120)은 단말(110)로 참조 신호를 전송하고 단말(110)로부터 채널정보를 피드백 받으며 이 채널정보를 이용하여 데이터 또는 신호를 전송할 수 있다.
즉, 본 명세서에서 기지국(120) 또는 셀(cell)은 CDMA(Code Division Multiple Access)에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B 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(110)과 기지국(120)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.
무선통신시스템(100)에 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.
일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB(Ultra Mobile Broadband)로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예들이 적용되는 무선통신시스템(100)은 상향링크 및/또는 하향링크 HARQ(Hybrid ARQ)를 지원할 수 있으며, 링크 적응(link adaptation)을 위해 CQI(Channel Quality Indicator)를 사용할 수 있다. 또한, 하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있으며, 예컨대, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용할 수 있는 것과 같다.
무선통신시스템(100)은 다중 안테나를 사용하여 한 사용자에게 특정 대역을 통해 정보를 전달하는 단일 사용자 다중 입력 다중 출력(Single User Multiple Input Multiple Output, SU-MIMO) 기법과 많은 사용자에게 고속 정보 전송을 지원하기 위해서 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 동일 대역을 통해 정보를 전달하는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 기법을 선택적으로 사용하는 것을 고려할 수 있다. MU-MIMO은 둘 이상의 사용자 단말들이 동일 대역에 대하여 높은 채널 전파 이득(channel propagation gain)을 가질 경우 두 사용자가 대역을 공유하는 것을 허가하여 보다 많은 사용자가 보다 넓은 대역을 사용하는 이득 이외에 채널 전파 이득이 좋은 대역을 사용하는 것이 가능하도록 하여 전반적인 대역 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시를 위하여 다차원 안테나 어레이를 사용하는 3D MIMO (3 Dimensional Multiple Input Multiple Output) 기법을 사용할 수 있다. 여기서, 1차원 안테나 어레이를 사용하여 2차원 평면상에서의 신호 조작을 목적으로 하는 것을 2D MIMO 기법이라고 하고, 다차원 안테나 어레이를 사용하여 수직 방향을 포함한 공간 상에서 MIMO 시스템을 구현하는 것을 3D MIMO 시스템이라고 한다.
도 2의 (a)와 (b)는 다차원 안테나 어레이의 일 예로서 각각 8 X 4 안테나 어레이와 8 X 8 안테나 어레이를 도시하고 있다.
도 2의 (c)는 이러한 다차원 안테나 어레이를 사용하여 어댑티브 틸팅(adaptive tilting) 혹은 공간 분할 전송(SDM, spatial division multiplexing)을 구현하는 것을 묘사한 도면이다. 도 2의 (c)에서 기지국(120) 안테나 보다 높은 위치에 존재하는 단말(110)에 신호를 전송하고자 할 경우, 기지국(120)은 수직 방향(vertical domain) 상에 배열된 안테나들에 위상차를 주어 신호가 상방향에 대해 강전계 전파를 지원하도록 신호 처리를 수행한다. 이와 같은 동작을 물리적 안테나 틸팅(물리적으로 안테나 방향을 변경시키는 것)에 대응하여 소프트 틸팅 등의 용어로 정의할 수 있다. 반대로, 기지국(120) 안테나 보다 낮은 위치에 존재하는 단말(110)에 신호를 전송하고자 할 경우, 전술한 경우와 반대의 방식으로 위상차를 부여하여 신호가 하방향에 대해 강전계 전파를 지원하도록 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 높은 해상도(resolution)을 지원할 수 있을 만큼 충분히 많은 수의 전송 안테나가 수직 방향에서 나열된 경우, 단말(110)의 높이에 따라 공간 분할을 수행할 수도 있다.
도 2를 참조하여 살펴본 바와 같이 3D MIMO 기법을 사용하면 수직 방향으로 배열된 안테나들에 위상차를 주어 신호를 송신함으로써 상/하방향으로 소프트적으로 틸팅을 수행할 수 있게 되어 물리적으로 안테나를 틸팅하지 않고 음영 지역이 나타나는 문제를 해결하는 것 이외에, 단말의 높이에 따른 공간 분할을 할 수 있게 된다.
본 발명의 실시를 위하여 closed loop MIMO 시스템을 사용할 수 있다.
MIMO 기법은 기지국(120)이 채널에 대한 사전 정보를 습득하지 않아도 동작할 수 있는 open loop MIMO 기법과, 기지국(120)이 채널에 대한 정보를 습득하여 이를 활용하는 closed loop MIMO 기법으로 크게 구분된다. closed loop MIMO 기법은 채널 정보를 활용하여 보다 정밀한 전송 제어를 수행할 수 있으며, 이를 통해 보다 높은 프리코딩 게인(precoding gain)의 취득 및 간섭 회피(interference avoidance) 등 open loop MIMO 기법에서는 얻을 수 없는 다양한 이득을 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 반면, 정확한 채널 정보를 단말(110)이 측정하고 이를 기지국(120)에 보고하기 위해 별도의 피드백 오버헤드가 발생하며, 단말(110)이 각 전송 안테나 또는 안테나 포트에 대한 채널 추정이 가능하도록 하기 위한 참조 신호 오버헤드가 발생한다.
본 발명은 채널 정보 송수신 방법을 제공하는데, 이러한 채널 정보 송수신을 위해 기지국은 참조신호를 단말로 전송하고, 단말은 이 참조신호를 이용하여 채널 정보를 생성하고 이러한 채널 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
도 3은 기지국(120)이 참조 신호(410)를 송신하고 단말(110)로부터 채널상태정보 및 채널품질정보를 포함하는 채널 정보(420)을 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 단말(110)과 기지국(120) 사이 데이터를 송수신하기 위해 기지국(120)은 참조신호(410)를 전송하고, 단말(110)은 이 참조신호(410)를 이용하여 시간 및 주파수 상에서 정의되는 각 자원 영역에서의 채널을 추정할 수 있다.
채널의 추정을 위해 주파수-도메인 그리드 내에 규칙 또는 불규칙한 간격으로 특정 신호 또는 심볼을 삽입할 수 있다. 이때 이 특정 신호 또는 심볼을 참조신호(reference signal) 또는 참조심볼(reference symbol), 파일롯 심볼(pilot symbol) 등 다양하게 명명할 수 있다. 본 명세서에서는 이 특정 신호 또는 심볼을 참조신호 혹은 RS(reference signal)라 하나, 그 용어에 제한되지 않는다. 물론 참조신호(410)는 채널의 추정에만 사용되지 않고 단말(110)과 기지국(120) 사이의 무선통신 과정에서 필요한 위치추정, 제어정보의 송수신, 스케줄링정보의 송수신, 피드백정보의 송수신 등을 위해서 사용될 수도 있다.
하향링크 또는 상향링크 전송시 각각 여러 종류의 참조신호들이 존재하며 다양한 용도로 새로운 참조신호들이 정의되고 있으며 논의되기도 한다. 예를 들어 상향링크 신호 전송시에 사용될 수 있는 참조신호로 DM-RS(Demodulation RS), SRS(Sounding RS) 등이 있다. 하향링크 신호 전송시에 사용될 수 있는 참조신호로는 CRS(Cell-specific RS), MBSFN RS, UE-specific RS 등이 있다. 또한, 하향링크 신호 전송시 단말(110)에서 채널상태정보(Channel State Information(CSI))를 획득하기 위하여 기지국(120)에서 전송하는 참조신호로 CSI-RS(Channel State Index-Reference Signal)가 있다. 이 CSI-RS는 CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoder Matrix Indicator)/RI(Rank Indicator) 등을 리포팅하는데 사용될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 각 단말(110)은 참조신호(410)를 수신하고 채널을 추정한다. 이후 각 단말(110)은 기지국(120)에 채널정보(420)를 피드백한다. 이때 채널정보는 단말 자신에 대한 전파채널에 대한 정보인 채널상태정보와, 측정되거나 계산된 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)에 대한 정보인 채널품질정보를 포함할 수 있다. 한편, 채널정보(420)는 채널 랭크(channel rank) 또는 단말에 하향링크 전송에 사용되는 레이어의 수에 대한 정보인 RI(Rank Indicator)를 포함할 수 있다.
이때 채널상태정보는 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩에 대한 정보, 예를 들어 프리코딩 행렬에 대한 인덱스 또는 식별정보인 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, n개의 단말들 각각(110)은 채널상태정보, 예를 들어 PMI를 기지국(120)에 피드백할 수 있다.
인덱스를 통해 채널 정보를 송신하는 것에 대해 좀더 살펴보면, 단말(110)은 채널 정보 측정 후, 코드북(codebook)에 포함된 다수의 엘리먼트(element) 중 채널 정보를 표현하기에 가장 적합하다 판단되는 엘리먼트를 선정한 후 이러한 엘리먼트를 지시하는 인덱스를 기지국(120)에 전달하는 형식으로 채널 정보 보고를 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시를 위해 다차원 안테나 어레이를 사용하는 closed loop 방식의 3D MIMO 기법을 사용할 수 있고, 또한 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 기지국에서 참조 신호를 송신하고 단말에서 수신한 참조 신호를 이용하여 채널 정보를 피드백하는 채널 정보 송수신 방법을 사용할 수 있다. 이러한 두 가지 방법이 함께 적용된 실시예에 대해 살펴 본다.
3D MIMO 기법을 사용하고자 할 경우, 먼저 채널 측정을 위한 참조 신호 송수신 단계로서 기지국(120)은 CRS 또는 CSI-RS가 매핑되는 다수의 안테나 포트(antenna port)를 각기 다른 전송 안테나(Tx antenna)에 매핑하여 전송하고 단말(110)이 CRS 또는 CSI-RS 측정을 통해 다수의 전송 안테나(Tx antenna) 및 수신 안테나(Rx antenna)에 의해 생성된 MIMO 채널에 대한 정보를 습득하도록 한다.
다음으로 채널 정보를 송수신하는 단계로서 단말(110)은 전술한 채널에 대한 정보를 습득 후, 채널 행렬(channel matrix)을 표현하기에 가장 적합한 행렬을 CSI 피드백 코드북(feedback codebook)으로부터 산출하고, 산출된 행렬에 대한 인덱스를 RI 및 PMI를 통해 기지국(120)에 보고하는 방법으로 채널 정보를 송수신할 수 있다.
좀더 구체적으로 CSI-RS 기반 채널 추정 방식을 3D MIMO에 적용하는 경우에 있어서 참조신호를 자원에 할당하여 송수신하는 과정을 도 4를 참조하여 살펴보고, 단말이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 도 5 및 도 6을 통해 살펴본다.
CSI-RS 기반 채널 추정 방식을 3D MIMO에 적용하는 경우에 있어서 참조신호를 자원에 할당하는 방법과 관련하여, 기지국은 모든 전송 안테나 혹은 안테나 포트에 대하여 참조신호(RS) 전송을 위한 RE(Resource Element)를 할당하거나 각 도메인(domain, 수직 방향 혹은 수평 방향) 별 안테나 세트를 선정하여 참조 신호 전송을 위한 RE를 할당할 수 있다.
도 4는 기지국(120)이 3D MIMO에서 사용되는 2차원 안테나 어레이에서의 CSI-RS 안테나 매핑의 일 예시 도면이다.
도 4는 전술한 참조신호 전송을 위한 두 가지 RE할당 기법(모든 전송 안테나에 참조 신호를 할당하는 기법과 도메인 별 안테나 세트를 선정하여 참조 신호를 전송하는 기법) 사용 시, 각 전송 안테나 (안테나 포트) 별로 참조 신호를 할당하는 방식을 Rel-10/11 CSI-RS 포트(port)를 재사용하는 것을 예시로 표현한 것이다. Rel-11 내용에 의거하면 단말(110)은 다수의 CSI-RS 자원을 할당 받을 수 있으며, 각 CSI-RS 자원은 최대 8개의 CSI-RS 포트를 포함할 수 있다.
도 4의 (a)는 9개 이상의 전송 안테나(안테나 포트)에 대한 참조 신호 매핑을 Rel-11 CSI-RS 자원을 재사용하여 표기하는 방식에 대한 예시이다. 도 4의 (a)에서 CSI-RS port 인덱스 뒤 (R#) 은 단말(110)이 수신한 다수의 CSI-RS 자원 각각에 대한 인덱스이다. CSI-RS 포트를 재사용 하지 않을 경우, 도 4의 (a)의 CSI-RS port N (R0)은 new RS port N으로 표기 가능하며, CSI-RS port N(Rm)은 new RS port 8m+N으로 표기 가능하다.
도 4의 (b)는 다차원 안테나 어레이의 각 도메인당 하나의 대표 안테나 세트를 통해 참조 신호를 전송하는 방식으로, Rel-11 CSI-RS 자원을 재사용하여 참조 신호 매핑 및 전송을 수행하는 경우, 수평/수직 방향 도메인(horizontal/vertical domain)을 담당하는 두 CSI-RS 자원(도 4에서 각각 R0 및 R1)이 같은 서브프레임에서 정의되거나 또는 각기 다른 서브프레임(subframe)에서 정의될 수 있다. 또한 상기 CSI-RS 자원은 서브프레임 상에 정의 시, 각기 다른 서브프레임에 의해 주기 또는 옵셋이 정의되거나, 또는 동일 파라미터에 의해 주기 및 옵셋이 정의되는 등, 시간축에서 동일한 서브프레임 상에서 정의될 수도 있다. 또는 다른 서브프레임 상에서 정의될 수도 있다. 단말(110)은 두 도메인 RS(두 CSI-RS 자원)에 대하여 독립적으로 수신 및 채널 추정 작업 그리고 CSI 피드백 작업을 수행할 수 있다.
본 발명에서 CSI-RS 자원(CSI-RS resource)라 함은, CSI-RS 전송이 허가된 서브프레임에서 각 PRB pair(physical resource block pair)에 CSI-RS가 매핑되는 RE에 대한 패턴 정보를 의미하거나, 또는 상기 정보와 CSI-RS가 전송되는 서브프레임에 대한 정보를 포함하는 CSI-RS 수신을 수행하기 위해 필요한 모든 정보의 조합, 또는 상기 정보의 일부를 의미한다.
도 4에서와 같은 CSI-RS를 이용하여 CSI 측정 및 보고를 단말이 수행하는 경우, 각 도메인별 독립적으로 채널 측정을 수행하는지 여부 및 코드북을 사용하는지 여부에 따라 단말(110)이 채널 정보를 피드백하는 과정은 다를 수 있다.
도 5 및 도 6은 단말(110)이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저 도 5의 (a)는 모든 전송 안테나(안테나 포트)를 통해 참조 신호를 전송하고 단말(110)은 행렬 인덱스를 통해 채널 정보를 피드백하는 제1피드백 방식의 흐름도이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 수신하고(S602), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 다차원 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S604). 그리고 단말(110)은 전송 안테나 및 수신 안테나(단말의 안테나) 조합에 의해 표현되는 3D 채널 행렬(수신 안테나에 1D 어레이가 사용된 경우) 또는 4D 채널 행렬(수신 안테나에 2D 어레이가 사용된 경우)을 표현하기에 적합한 채널 행렬을 코드북에서 산출하고(S606), 산출된 채널 행렬을 지시하는 인덱스(즉, 매트릭스 인덱스)를 기지국(120)으로 송신한다(S608).
도 5의 (b)는 모든 전송 안테나(안테나 포트)를 통해 참조 신호를 전송하고 단말(110)은 채널 파라미터를 통해 채널 정보를 피드백하는 제2피드백 방식의 흐름도이다. 도 5의 (b)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 수신하고(S652), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 다차원 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S654). 그리고 단말(110)은 전송 안테나 및 수신 안테나(단말의 안테나) 조합에 의해 표현되는 3D 채널을 표현할 수 있는 채널 파라미터를 산출하고(S656), 산출된 채널 파라미터를 기지국(120)으로 송신한다(S658).
도 6의 (a)는 기지국(120)이 도메인별로 독립적인 참조 신호를 전송하고 단말(110)이 도메인별 행렬 인덱스를 통해 채널 정보를 피드백하는 제3피드백 방식의 흐름도이다. 도 6의 (a)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 도메인별로 독립하여 수신하고(S702), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 수평 방향(horizontal domain) 안테나 어레이 및 수직 방향(vertical domain) 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S704). 그리고 단말(110)은 각 도메인별 채널 행렬을 표현하기에 적합한 채널 행렬을 코드북에서 산출하고(S706), 산출된 채널 행렬을 지시하는 인덱스를 기지국(120)으로 송신한다(S708).
도 6의 (b)는 기지국(120)이 도메인별로 독립적인 참조 신호를 전송하고 단말(110)이 도메인별 채널 파라미터를 통해 채널 정보를 피드백하는 제4피드백 방식의 흐름도이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 도메인별로 독립하여 수신하고(S752), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 수평 방향(horizontal domain) 안테나 어레이 및 수직 방향(vertical domain) 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S754). 그리고 단말(110)은 각 도메인별 채널을 표현하기에 적합한 채널 파라미터을 산출하고(S756), 산출된 채널 파라미터를 기지국(120)으로 송신한다(S758).
다차원 안테나 어레이를 사용하는 무선통신시스템(100)에서 제1피드백 방식의 경우, CSI 보고를 위한 코드북 생성 시 다양한 채널 상황을 고려한 매우 복잡하고 큰 코드북을 생성하여야 함으로, 코드북 설계에 큰 부담이 있다. 또한, 이러한 복잡한 채널을 표현하기에 적합한 코드북이 설계 가능하다는 보장이 없다.
제2피드백 방식의 경우, 대단히 복잡한 형태를 가지는 채널 파라미터을 보고하여야 함으로, 피드백 오버헤드가 큰 문제가 될 수 있다.
제3피드백 방식의 경우, 각각의 도메인에 대한 채널 정보를 독립적으로 측정하기 위한 방안이 필요하고, 또한 수직 방향(vertical domain) 채널 측정을 수행 할 방안이 마련되어야 하며, 이에 더해 제4피드백 방식의 경우 복잡한 형태의 채널 파라미터를 보고해야 하는 피드백 오버헤드의 문제를 가지고 있다.
본 발명의 실시를 위해 전술한 네 가지의 피드백 방식(제1 내지 제4피드백 방식)의 문제점을 해결하기 위해 다른 방법이 적용될 수 있다.
이러한 다른 방법에 사용되는 참조신호를 기존의 CSI-RS와 구별하기 위해 new CSI-RS로 정의할 수 있다. 하지만, 이러한 명칭으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
new CSI-RS로서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)를 이용하여 채널을 추정하고 채널 정보를 송수신하는 방법에 대해 설명한다. 채널 정보 추정용 참조 신호가 프리코디드(precoded)되어 전송된다는 의미에서 Precoded CSI-RS로 명명하였으며 이는 기존 CSI-RS와 다르게 정의된 것으로 new CSI-RS의 하나이다. Precoded CSI-RS는 Precoded RS로 표기될 수도 있다. 아래의 실시예에 대해 Precoded CSI-RS 혹은 Precoded RS라는 명칭을 사용하여 설명하나 본 발명이 이러한 명칭으로 제한되는 것은 아니다.
도 7은 무선통신시스템(100)에서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)가 송수신되고 상기 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(precoded CSI-RS) 인덱스를 포함하는 채널 정보가 피드백되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7에서, 기지국(120)은 채널 정보 추정을 위한 참조 신호 전송 시, 각기 다른 무선 자원(RE 또는 동일 RE인 경우 다른 RB(Resource Block) 또는 다른 서브프레임, 또는 동일 RE를 사용하되 커버코드(cover code)를 통해 코드 디비전(code division)으로 구분되는 RE 및 코드들)을 사용하는 다수의 참조 신호에 대하여 서로 다른 전파 방향성(directivity)을 가지도록 프리코딩을 수행할 수 있다. 전술한 다수의 참조신호 각각은 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 프리코딩되어 전송단(기지국(120))의 다수의 물리 안테나를 통해 전파된다.
따라서, 각각의 참조 신호가 매핑된 무선 자원에 대해 단말(110)이 선호하는 전파 방향으로 전파되는 참조신호가 매핑된 경우 수신 전력이 높게 측정되고, 단말(110)이 선호하지 않는 전파 방향으로 전파되는 참조 신호가 매핑된 경우 수신 전력이 낮게 나타난다. 그리고 단말(110)이 신호를 수신할 수 없는 전파 방향으로 전파되는 참조 신호에 대해서는 수신 전력이 측정되지 않는 특성을 가진다.
단말(110)은 각기 다른 전파 방향성을 가지고 전파되는 참조 신호가 매핑된 무선 자원 각각의 수신 전력을 측정하고 비교하여 단말(110)에게 적합한 방향성을 제시하는 참조 신호가 매핑된 무선 자원을 인지할 수 있고, 이러한 단말(110)에 적합한 무선 자원에 대한 인덱스를 기지국(120)에 보고하여 기지국(120)이 단말(110)에 대하여 적합한 전파 방향성 또는 프리코딩 정보를 획득할 수 있게 한다.
이러한 일 실시예로서, 도 7을 참조하면, 기지국(120)은 다수의 채널 정보 추정용 참조신호 (new CSI-RS, precoded CSI-RS)를 송신할 때, 각각의 참조 신호를 수직방향 성분에서 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 프리코딩하여 송신한다. 도 7에서 기지국(120)은 6개의 참조 신호를 송신하는데, 도 7에서 확인할 수 있는 것과 같이 각각의 Precoded CSI-RS는 다른 전파 방향성을 가지고 전파된다. 이 중 단말(110)에 가장 적합한 전파 방향성을 가지고 전파되는 Precoded CSI-RS 3에 대해 단말(110)은 가장 높은 수신 전력을 측정할 수 있고, 이 경우 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3에 대한 인덱스를 기지국(120)에 보고할 수 있다. 이러한 과정을 통해 기지국(120)은 단말(110)이 가장 선호하는 채널 혹은 가장 적합한 전파 방향성(프리코딩 정보)에 대한 정보를 확인할 수 있다.
도 5 내지 도 6을 참조하여 전술한 제1 내지 제4피드백 방식은 단말(110)이 채널 행렬을 측정하는 복잡한 동작을 수행하여야 하며, 이러한 동작에서 단말(110)은 다수의 채널 또는 채널 행렬을 이루는 요소(elements) 각각에 대하여 크기(amplitude) 및 위상(phase) 측정을 수행하여야 한다. 또한 측정된 채널 행렬을 표현하기 위해 코드북 검색 작업을 수행하여야 한다. 이 경우, 코드북 구성에 따라 일부 특정 통신 환경에서는 정밀한 CSI 보고가 불가능할 수 있다. 코드북의 크기가 유한하여 일부 채널 행렬에 대해서는 유사성이 큰 행렬이 코드북 내에 존재하지 않을 수 있기 때문이다.
반면, 도 7에서 설명한 Precoded CSI-RS를 이용한 피드백 방식의 경우, 각 셀(cell) 또는 각 전송단(기지국(120))이 전담하는 영역 내 통신 환경을 고려하여 전송단이 참조 신호 전송에 사용되는 프리코더(precoder)를 임의 선정 가능함으로, 보다 다양한 방식의 채널 정보 측정이 가능하다.
본 발명에서 precoded CSI-RS는, PDSCH 복조(demodulation)를 위해 채널 측정 용도가 아닌, 채널 정보 보고를 수행하기 위해 전송되는 프리코딩(precoding) 작업을 거친 RS로 정의된다. 이러한 precoded CSI-RS는 precoding을 거친 후 다수의 단말에게 전송되는 RS를 의미한다. precoded CSI-RS가 전송되는 서브프레임 및 자원블록(resource block)에서, 각 단말은 PDSCH 수신 여부에 관계 없이 상기 precoded CSI-RS 수신이 가능하며, 상기 precoded CSI-RS를 통해 채널 정보를 추정하고 이를 보고한다.
한편, 본 발명의 실시를 위해 MU-MIMO가 사용될 수 있다.
MU-MIMO는 전술한 바와 같이, 많은 사용자에게 고속 정보 전송을 지원하기 위해서 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 동일 대역을 통해 정보를 전달하는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 기법이다. MU-MIMO은 둘 이상의 사용자 단말들이 동일 대역에 대하여 높은 채널 전파 이득(channel propagation gain)을 가질 경우 두 사용자가 대역을 공유하는 것을 허가하여 보다 많은 사용자가 보다 넓은 대역을 사용하는 이득 이외에 채널 전파 이득이 좋은 대역을 사용하는 것이 가능하도록 하여 전반적인 대역 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다
이러한 MU-MIMO에서 MAI(Multiple Access Interference)가 발생할 수 있는데, 이러한 MU-MIMO에서의 MAI에 대해 살펴 본다.
도 8은 기지국이 동일 무선 자원을 사용하여 두 개의 단말에 각기 다른 정보 전송을 동시에 수행하는 MU-MIMO에 대한 일 예시이다. 도 8에서, 단말 U0에 전파되는 두 신호의 가상 채널(virtual channel) H0C0와 H0C1이 직교하는 경우, 가상 채널 H0C0 수신을 위해 설계된 필터 F0에 의해 간섭 성분 H0C1X1이 소거되어 단말은 MAI 없이 신호 수신이 가능하다. 마찬가지로, 두 개의 가상 채널 H1C0와 H1C1간 직교성이 성립하는 경우, 필터 F1에 의해 U1에 수신되는 간섭 성분 H1C0X0이 제거되어 U1 또한 MAI 없이 통신이 가능하다. 상기와 같은 동작이 수행되기 위해서는, H0C0와 H0C1이 직교하고 H1C0와 H1C1이 직교하도록 두 단말 선정 및 프리코더 선정해야 하고, 이러한 적합한 선정을 수행하기 위해서, 기지국은 상기 동작 수행에 필요한 채널 정보 또는 채널 특성 정보를 단말로부터 수신하여야 한다.
위와 같이 직교하는 두 개의 가상 채널 생성을 위해서는 두 개의 channel H0 및 H1에 대한 정확한 정보가 필요하나, 이러한 채널에 대한 정밀한 정보를 기지국에 전달하는 작업은 대단히 큰 CSI 피드백 오버헤드를 요구할 수 있으며, 따라서 단말은 채널에 대한 정밀한 정보를 보고하는 대신, MAI 제어에 사용될 수 있는 한정적 정보를 보고할 수 있다. 이러한 한정적 정보는 다음과 같다.
(MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법) 단말 Un에 프리코더 Cn이 사용되었을 경우 함께 사용된다면 해당 단말이 신호 수신을 수행할 수 없는 프리코더 Cm에 대한 인덱스 정보를 보고하는 방법.
(MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법) 단말 Un에 간섭을 일으킬 수 있는 다수의 프리코딩 벡터에 대한 정보 또는 그 인덱스를 보고하는 방법.
도 9는 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법에 대한 예시이다. 각 단말은 기지국과의 통신을 위해 적절하다고 판단되는 프리코더에 대한 정보(Cn)를 보고함과 동시에, MAI을 발생시키지 않을 것이라 예상되는 프리코더에 대한 정보(Pn)를 보고한다. 기지국은 각 단말이 보고한 Cn 및 Pn을 비교하여 Cn=Pm인 단말의 조합 Un, Um에 대하여 MU-MIMO 수행하는 방식이 사용 가능하다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 단말 U0는 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0와 MAI를 발생시키지 않을 것으로 예상되는 프리코더 P0에 대한 정보를 채널 정보로서 기지국에 피드백하고 있다. 또한, 단말 U1은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1과 MAI를 발생시키지 않을 것으로 예상되는 프리코더 P1에 대한 정보를 채널 정보로서 기지국에 피드백하고 있다. 여기서, C1=P0 혹은 C0=P1인 경우 기지국은 단말 U0 및 U1에 대하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
그런데 이러한 방식은, MU-MIMO를 수행하는 단말이 대단히 많고 또한 각 단말의 수신 채널 특성이 크게 다른 경우에는 유용하나 그렇지 않은 경우, 예를 들어 고속 정보 전송을 요구하는 소수의 단말에 대하여 MU-MIMO 지원을 수행하는 경우, Cn=Pm의 조합을 찾기 쉽지 않다는 단점이 있다.
도 10은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법에 대한 예시이다. 각 단말은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더에 대한 정보 Cn이외에 간섭으로 작용 시 무시 못 한 크기의 간섭을 야기할 수 있는 프리코더 In에 대한 정보를 추가적으로 보고한다. 이러한 방식은 제1 방법에 비해 보다 많은 정보를 기지국에 보고하여야 한다는 단점이 있으나, 보고의 양이 증가할수록 보다 적절한 MAI 제어가 가능하다는 장점이 있다.
예를 들어, 도 10을 참조하면, 단말 U0는 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0와 무시 못할 크기의 MAI를 일으킬 수 있는 프리코더 I0를 기지국으로 보고하고 있다. 물론, U0는 I0 이외에도 조건식 Thlow < |F0H0In| < Thhigh에 해당되는 둘 이상의 In을 기지국으로 보고할 수 있다.
도 10을 계속해서 참조하면, 단말 U1은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1과 무시 못할 크기의 MAI를 일으킬 수 있는 프리코더 I1를 기지국으로 보고하고 있다. 여기에서
Figure pat00001
이거나
Figure pat00002
인 경우 기지국은 단말 U0 및 U1에 대하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
한편, 전술한 두 방법에서 단말이 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 Cn에 대한 정보만 기지국으로 피드백하고 다른 정보(예를 들어, Pn 혹은 In)를 피드백하지 않고 MAI를 회피하면서 MU-MIMO를 수행하는 다른 방법이 사용될 수도 있다. 이를 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법이라고 하자.
8개의 전송 안테나(8Tx)에 의한 MIMO을 지원하는 Rel-10 MIMO의 경우, 전송 안테나 간 상관성이 크다는 가정 하에 각 단말이 채널 측정 후 신호 전송에 적합하다 판단되는 AoD(Angle of Departure)을 유추하고 이러한 AoD 구현을 위해 필요한 정보를 보고하는 형식으로 CSI 보고가 수행된다. 이러한 방법을 전술한 제 3 방법이라고 하자. 여기서 AoD 구현을 위해 필요한 정보는 제 1 및 제 2 방법에서 Cn에 대응하는 값이 된다.
도 11은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법에 대한 예시이다.
도 11을 참조하면, 단말 U0는 AoD가 0, 30, -60에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0를 기지국으로 보고하고 있고, 단말 U1은 AoD가 90, 120에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1를 기지국으로 보고하고 있으며, 단말 U2는 AoD가 45, 30에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C2를 기지국으로 보고하고 있다.
C0와 C2는 공통적으로 AoD 30에 대해 높은 프리코딩 게인을 가지는 것으로 두 프리코더를 함께 사용하여 MU-MIMO를 수행할 경우 MAI가 발생할 가능성이 높다. 따라서, 기지국은 AoD에 차이가 큰 U0와 U1을 MU-MIMO UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
이러한 제 3 방법은 제1 및 제2 방법에 비해 피드백 오버헤드가 작다는 장점이 있다. 그러면 이러한 제3 방법이 3D MIMO에서도 적용될 수 있는지 검토해 본다.
3D MIMO에서 수직 방향 도메인(vertical domain)의 경우, 수평 방향 도메인(horizotal domain)에 비해 각 단말 위치에 따른 AoD 차이가 크지 않다는 특징이 있으며, 또한 스캐터(scatter) 분포 차이에 의해 각 단말이 다중 경로에 의해 신호 수신 시 메인 로브(main lobe, 파형에서 가장 큰 봉우리를 형성하는 부분)를 구성하는 각 경로들의 AoD 차이 또한 크지 않다는 특징이 있다. 이러한 채널 특성에 의해, AoD 차이로 UE pairing을 수행하는 기존의 MU-MIMO 기법(제 3 방법)은 적합하지 않다. 다시 말해, AoD의 차이가 크지 않기 때문에 수평 방향 도메인과 같은 기준으로 AoD 차이가 큰 두 단말을 찾기가 어렵고 그러한 이유로 AoD 차이만으로는 MU-MIMO를 위한 UE pairing을 찾아내기 어렵다는 것이다.
도 12는 수평 방향 도메인과 수직 방향 도메인에서의 AoD 범위를 예시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 수평 방향 도메인에서는 AoD의 범위가 120도까지 나타나고 있으나, 수직 방향 도메인에서는 AoD가 최대 33도까지로 제한되고 있다.
한편, 수직 방향 도메인에서 MU-MIMO를 이용하여 공간 다중화를 하기 위해서는 빔포밍(Beamforming)의 해상도(resolution)가 높아야한다. 전술한 바와 같이 수직 방향 도메인에서는 AoD의 범위가 좁기 때문에 빔포밍의 해상도가 높지 않으면 UE pairing을 하는 단말들 사이에 간섭이 발생하여 공간 다중화를 하기 어렵게 된다.
수직 방향 도메인에서 빔포밍의 해상도를 높이기 위한 첫 번째 방법은 수직 방향 안테나의 수를 증가시키는 것이다. 그런데, 해상도를 위해 수평 방향 도메인의 안테나 수 보다 많은 안테나를 수직 방향 도메인을 위해 배치하는 경우, 굉장히 많은 안테나가 필요하게 된다. 예를 들어, 수평 방향 도메인에 8개의 안테나를 사용하고 있는 경우 수직 방향 안테나로 16개의 안테나를 사용하게 되면 총 16 x 8 = 108개로 굉장히 많은 양의 안테나가 소요되게 된다.
수직 방향 도메인에서 빔포밍의 해상도를 높이기 위한 두 번째 방법은 수직 방향 안테나 사이의 간격을 증가시키는 것이다. 스캐터가 큰 채널 환경(rich scatter 환경)에서는 이러한 두 번째 방법의 적용이 어려우나 수직 방향 도메인의 경우 스캐터 분포가 한정적이기 때문에 안테나간 거리가 증가하는 경우(캐리어 파장/2(
Figure pat00003
) 초과인 경우)에서도 안테나 간 상관성이 유지되어 이러한 두 번째 방법을 이용하여 빔포밍 해상도를 증가시키는 것이 가능하다.
그런데, 이러한 두 번째 방법과 같이 안테나 간 거리가
Figure pat00004
초과가 되는 경우, 간섭을 야기하는 사이드 로브(side lobe, 파형에서 main lobe 이외의 큰 봉우리들)가 생성된다는 단점이 있다.
도 13은 안테나 간 거리가 캐리어 파장 2배(
Figure pat00005
)인 4개의 안테나를 사용하여 어레이를 구성하는 일 예시이다.
도 13을 참조하면, 수직 방향으로 어레이를 구성하는 안테나들은 파장의 2배에 해당되는
Figure pat00006
의 이격 거리를 유지하면서 설치되고 있다.
도 14는 AoD=-10을 목적으로 빔포밍을 수행 시의 각도에 따른 신호 세기의 파형을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 점선 파형은 안테나 간 이격 거리가
Figure pat00007
이고 4개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이고, 일점 쇄선 파형은 안테나 간 이격 거리가
Figure pat00008
이고 8개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이며, 실선 파형은 도 13의 안테나 어레이와 같이 안테나 간 이격 거리가
Figure pat00009
이고 4개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이다.
도 14를 참조하면, 안테나 간 이격이
Figure pat00010
이고 4개의 전송 안테나를 사용하는 경우에 비해, 전송 안테나를 증가시킨 경우(일점 쇄선 파형)와 안테나 간 이격 거리를 증가시킨 경우(실선 파형) 모두 파형의 두께가 줄어 해상도가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
그 중에서도 안테나 간 이격이
Figure pat00011
의 경우가, 대단히 좁은 3dB 빔 두께(high resolution)를 지원한다는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 또한 이러한 경우는 대단히 심각한 사이드 로브가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 해상도 증가가 목적이라면, 전송 안테나 수 증가 보다 전송 안테나 간 거리 증가가 더 효과적일 수 있다. 그러나 이 경우, 높은 파워의 사이드 로브에 의해, 단말 간 예측되지 못한 심각한 간섭이 발생할 수 있다.
도 15는 사이드 로브에 의한 간섭 발생의 일 예시이다.
기존의 AoD 기반 CSI 보고 및 MAI 예측 방식(전술한 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법)에 의하면, 도 15 (a)의 경우에, 단말은 각기 AoD = 10 및 AoD = -40 을 선호함을 기지국에 보고한다. 그러나 도 15 (b)에서 확인할 수 있는 바와 같이, AoD = -40 에 대한 빔 형성 시 AoD=10 에 근접한 사이드 로브가 발생한다. 즉, 두 단말은 공간 다중화가 불가능한 단말이며, 이를 인지하지 못하고 기지국이 MU-MIMO을 두 단말에 적용 시 심각한 MAI 가 발생할 수 있다. 즉, 기존의 CSI(PMI) 보고 방식(전술한 제 3 방법)은 안테나 간 거리가
Figure pat00012
이하인 한정적인 경우에서만 사용될 수 있으며, 해상도 증가를 위해 안테나 간 이격 거리 증가(large spacing)가 고려되는 수직 방향 도메인 프리코딩 혹은 빔포밍(beamforming)에서는 사용될 수 없다.
본 발명은 다차원 프리코딩을 수행하는 closed loop MIMO 시스템에서, 각 단말에 적합한 프리코딩 및 MU-MIMO UE paring을 지원하기 위해 필요한 채널 정보 생성 및 보고 방법을 제공한다. 랭크 1 이상의 공간 다중화(spatial multiplexing)를 수행하는 closed loop MIMO 동작 지원을 위해 수신단 단말은 채널 정보 또는 프리코딩에 활용할 수 있는 채널 특성에 대한 정보를 수집하고 이를 기지국에 전달하여야 하며, 기지국은 상기 정보를 사용하여 각 단말에 적합한 프리코딩을 수행하게 된다. 프리코딩은 채널 가상화(channel virtualization)라고 표현되기도 하는 신호 처리 작업이며, 이러한 신호 처리 작업에 의해 단말 간 간섭이 증가하거나 또는 감소할 수 있다.
단말이 채널에 대한 정확하고 정밀한 정보를 기지국에 보고하는 경우, 기지국은 다수 단말의 채널 특성들을 비교하여 상호 간섭 없이 공간 다중화가 가능한 둘 이상의 단말을 선정할 수 있다. 그러나 이와 같은 방식의 채널 정보 보고는 대단히 높은 피드백 오버헤드를 요구하며, 따라서 현 통신 시스템들은 채널 정보를 보고하는 대신, 채널 특성 측정 후 상기 특성 중 프리코딩에 유효하다 판단되는 일부 정보만을 함축하여 지시자 형식으로 기지국에 보고하는 형식을 사용한다. 이와 같은 채널 정보 보고 방식을 codebook based CSI 피드백이라 한다. 상기 보고 방식은 코드북(codebook)의 설계 방식에 따라 각기 다양한 채널 특성을 보고할 수 있으며, 현 LTE Rel-10 8Tx MIMO 기법의 경우, 상관성이 큰 선형 안테나 어레이를 사용 시 높은 SNR(signal-to-noise ratio)을 보장할 수 있는 AoD를 파악한 후 상기 AoD 구현을 위해 적용되어야 하는 전송 안테나 포트 간 위상 관련 정보를 기지국에 보고하는 형식을 사용한다.
이와 같은 보고는, 수신 SNR을 높이기 위해 필요한 정보를 기지국에 전달할 수 있는 장점 이외에, 선형 안테나 어레이(linear antenna array) 특성에 의해, MAI 없이 공간 다중화가 가능한 단말들의 조합 유추에도 사용될 수 있다는 부가적인 장점을 가진다. 그러나 상기의 보고는 상관성이 아주 높은 선형 안테나 어레이가 사용된 경우에만 MAI를 회피할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 수평 방향 도메인 및 수직 방향 도메인을 포함하는 다차원 어레이 안테나에서 수평 방향 도메인 및 수직 방향 도메인에서 MAI 정보를 추정하고 이를 기지국에 보고하기 위한 CSI 보고 기법을 제시한다. 본 발명에 의하면, 단말 간 AoD 이격이 큰 수평 방향 도메인에 대한 MAI의 경우, 기존 8Tx MIMO 기법(전술한 제3 방법)과 같이 AoD에 해당하는 정보를 전달하는 방식을 취할 수 있다. 또한, 단말 간 AoD 이격이 작은 수직 방향 도메인의 경우, 높은 SNR 이득을 보장하는 프리코딩에 관련된 정보의 지시자(index) 이외에, 다중화에서 낮은 간섭을 보장하는 컴패니언 인덱스(companion index)를 함께 보고 할 수 있다. 본 발명은 컴패니언 인덱스 추출을 위한 참조 신호 구성 및 이러한 참조 신호를 통해 추출한 컴패니언 인덱스 보고 방법을 제공한다.
본 발명은 closed loop 3D MIMO 시스템의 수직 방향 도메인에서 도 7을 참조하여 설명한 precoded CSI-RS가 수직 방향 도메인의 CSI 측정 및 보고에 사용되는 경우를 고려할 수 있다. Precoded CSI-RS 사용 시, 기지국은 각 단말에 수직 방향 도메인에서 프리코딩을 수행하기에 적합한 각 단말 별 AoD 정보를 측정하기 위한 precoded CSI-RS을 전송한다.
precoded CSI-RS은 각기 다른 수직 방향 AoD 즉, 아지무쓰 각도(azimuth angle) 혹은 수직 방향 각도를 가지도록 프리코딩 벡터(혹은 매트릭스)를 통해 프리코딩된 참조 신호이다. 전송 안테나 어레이를 구성하는 안테나 간 거리가 도 13의 예시에서 보인 바와 같이,
Figure pat00013
를 초과 할 경우, 사이드 로브 생성에 의해, 각 precoded CSI-RS는 둘 이상의 방향성을 가지고 전파된다.
도 16은 전송 안테나 간 거리가
Figure pat00014
초과인 경우에서 precoded CSI-RS의 전송 예시이다.
도 16을 참조하면, 수직 방향으로 방향성을 가지도록 프리코딩된 precoded CSI-RS가 전파된다. 이때, 수직 방향에서의 해상도를 높이기 위해 안테나 간 이격 거리가 증가되어
Figure pat00015
를 초과하여 안테나가 설치되어 있고 이러한 이유로 메인 로브 이외에 사이드 로브를 가지는 precoded CSI-RS가 전파된다. 도 16을 계속해서 참조하면, Precoded CSI-RS 0는 사이드 로브에 의해 최하단 방향으로 전파되는 것과 동시에 가운데 방향으로도 전파되고 있다.
도 16과 같이 precoded CSI-RS가 전파되는 경우, 각 단말은 각 precoded CSI-RS에 대하여 수신 전력을 측정하고, precoded CSI-RS 중 가장 높은 수신 전력을 보장하는 RS에 대한 인덱스를 기지국에 보고하는 형식으로 수직 방향 도메인 프리코딩에 대한 정보를 보고할 수 있다. 이러한 방법에 따를 경우, PMI와 관련한 코드북 검색없이 기존의 PMI 보고와 유사한 MIMO 동작을 지원할 수 있으며, 사이드 로브 발생에 의한 간섭예측이 불가능해지는 문제 또한 극복할 수 있다.
본 발명의 Precoded CSI-RS를 사용하는 실시예에 대해 안테나 간 이격 거리가 증가되어
Figure pat00016
를 초과하여 안테나가 설치되는 예시로서 설명하나, 본 발명의 실시예는 이러한 안테나 간 이격 거리로서 제한되는 것은 아니며, 안테나 간 이격 거리가
Figure pat00017
이하인 경우에도 적용될 수 있다. 안테나 수를 증가시켜 빔의 해상도를 높이는 실시예가 이러한 안테나 간 이격 거리가
Figure pat00018
이하인 경우의 예시에 해당될 수 있다.
도 17은 도 16과 같은 precoded CSI-RS가 전송되는 경우 단말이 채널 정보를 피드백 하는 예시이다.
도 17을 참조하면, U0 단말은 Precoded CSI-RS 0이 가장 큰 전력으로 수신되는 지역에 위치하고 있으며, 이에 따라 단말 U0는 Precoded CSI-RS 0을 나타내는 인덱스(R0)를 채널 정보로서 기지국으로 피드백하게 된다. 같은 방식으로 단말 U1은 Precoded CSI-RS 3에 대한 인덱스(R3)를 피드백하고, 단말 U2는 Precoded CSI-RS 0에 대한 인덱스(R0)를 피드백하게 된다.
이러한 Precoded CSI-RS를 참조신호로 사용하는 채널 정보 피드백 방법을 사용할 경우, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 단말은 별도의 코드북 검색없이 최대 수신 전력만을 측정하는 방법으로 간단하게 단말에 가장 적합한 프리코딩 정보를 피드백할 수 있게 된다.
지금까지의 연구 결과에 의하면, 수평 방향 도메인과 달리, 수직 방향 도메인의 경우 스캐터링(scattering) 환경 생성이 용이하지 않고 AoD 범위가 좁기 때문에 각 단말에 대하여 수직 방향 멀티 랭크 전송(vertical multi-rank transmission)를 지원할 수 있는 경우의 수가 많지 않았다.
하지만 전술한 바와 같이 안테나 수를 증가시키거나 안테나 간의 이격 거리를 증가시켜 높은 해상도의 프리코딩을 사용하는 경우 수직 방향 도메인에서 각 단말이 구분할 수 있는 다수의 경로가 존재할 수 있다.
도 18은 수직 방향 도메인에서의 전파 경로를 예시하고 있다.
도 18을 참조하면, U0는 두 경로를 통해 전파를 수신하고 있으며, U1 및 U2도 마찬가지로 두 가지 경로를 통해 전파를 수신하고 있다.
이러한 수신 경로에 대해 기존의 채널 정보 보고 방식을 사용하면, 단말 U0는 랭크 2를 지시하는 수직 방향 도메인 RI (Rank Indicator)를 기지국으로 보고하게 된다. 이와 더불어 앞서 설명한 Precoded CSI-RS에 대한 채널 정보 피드백 방법과 같이 수신 전력이 큰 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스인 RS0 및 RS1을 기지국으로 피드백할 수 있다(Precoded CSI-RS에 대한 채널 정보 피드백에서 가장 큰 수신 전력 뿐만 아니라 이 보다 작지만 충분한 수신 전력을 보장하는 둘 이상의 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스를 채널 정보로서 기지국으로 피드백할 수도 있다). 단말 U1은 수신전력이 충분히 큰 Precoded CSI-RS가 RS3임으로 랭크 1을 지시하는 수직 방향 도메인 RI를 기지국으로 보고하고, 프리코딩에 관한 채널 정보로서 인덱스 RS3를 기지국에 보고할 수 있다. 또한, U2는 랭크 2를 지시하는 수직 방향 도메인 RI를 기지국으로 보고하고, RS0 및 RS2를 프리코딩 관련 정보로서 기지국에 보고한다.
도 18을 참조하여 전술한 바와 같이 단말이 기지국으로 RI 및 선호되는 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스를 보고하는 경우, 기지국은 선호되는 Precoded CSI-RS의 인덱스가 겹치지 않는 U2와 U1을 MU-MIMO UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다. 그런데, 도 18을 보면 알 수 있는 바와 같이 U1은 수신 전력이 충분히 크지 않아 채널로서 사용하기 어렵지만 다른 단말을 위한 채널로서 사용될 경우 간섭으로 작용할 수 있는 Precoded CSI-RS 2가 전파되는 지역에 위치하기 때문에, U2에 대한 신호 전송이 U1에 간섭으로 작용할 수 있게 된다.
위와 같은 간섭을 피하기 위해 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우, 단말이 보고하는 채널 정보는 도 19와 같다.
도 19는 수직 방향 도메인에 대하여 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우 단말이 보고하는 채널 정보의 예시이다.
도 18 및 19를 참조하면, 단말 U1은 가장 적합하다고 판단되는 프리코딩에 관한 정보를 RS3에 대한 인덱스로서 보고하고 있으며, 컴패니언 인덱스 BCI (Best Companion Index)로서 RS0 및 RS1에 대한 인덱스를 보고하고 있다.
전술한 제1 방법에 따를 경우, 어느 한 단말에 가장 적합하다고 판단되는 프리코딩 정보 Cn과 다른 단말의 컴패니언 인덱스 Pm이 일치하는 경우에 두 단말을 UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행하게 되는데, 도 19를 참조할 때, U0의 프리코딩 정보와 U1의 컴패니언 인덱스가 일치함으로 이 두 단말을 UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있게 된다.
그런데 이러한 방법은 precoded CSI-RS가 증가함에 따라 CSI 보고 오버헤드가 급격히 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 이에 따라, closed loop 3D MIMO 시스템의 수직 방향 도메인에서 precoded CSI-RS가 사용되는 경우, 프리코딩을 위한 채널 정보, MAI 회피를 위한 채널 정보 및 랭크 정보를 오버헤드의 급격한 증가없이 기지국과 단말 사이에서 송수신하는 방법을 제공한다.
채널 정보로서 PMI, RI 및 CQI가 보고되었다. 특히 PMI는 first PMI와 second PMI로 구분되어 보고되었다. 여기서 first PMI는 wideband에 대한 값이고 second PMI는 subband(narrow ban)에 대한 PMI 값이다. 본 발명은 이러한 PMI 및 RI 보고 방법을 ECI (Exclusion Index) 및 RSI (Reference Signal Index)로 대체하는 방법을 제공한다. 물론, 수직 방향 도메인에 한하여 ECI 및 RSI를 사용할 수 있고, 수평 방향 도메인에 대하여는 PMI 및 RI 보고 방법을 사용할 수 있다. 다시 말해, ECI/RSI 방법은 PMI/RI 방법에서 제공하는 채널 정보와 대응되는 채널 정보를 제공한다는 것이고, ECI/RSI 방법이 PMI/RI 방법과 배타적으로 존재하여 어느 하나의 방법만 사용되어야 한다는 것은 아니다.
ECI/RSI 방법에 대한 이해를 위해 이와 대응되는 PMI/RI 방법에 대해 좀더 살펴 보면, PMI/RI 방법에서 기지국으로 보고되는 정보의 종류에 따라 다음과 같이 유형이 분류될 수 있다.
Type 1: UE selected subband CQI
Type 1a: subband CQI and second PMI
Type 2: wideband CQI and PMI for 2/4 Tx
Type 2a: wideband first PMI for 8Tx
Type 2b: wideband CQI and second PMI for 8Tx
Type 2c: wideband CQI and first/second PMI for 8Tx
Type 3: RI
Type 4: wideband CQI
Type 5: RI and wideband PMI
Type 6: RI and PTI
또한, PMI/RI 방법에서의 보고 주기는 다음과 같은 규칙을 따를 수 있다.
(1) RI은 다른 상기 정보들 중 가장 긴 주기를 가지고 보고될 수 있으며, RRC(Radio Resource Control)로 정의되는 최대 리포팅 기간 이하의 주기를 가지고 N번의 PMI 및 CQI 보고 후 1회의 RI 보고가 수행될 수 있다. RI는 first PMI와 동일한 주기를 가지고 보고될 수 있다.
(2) First PMI은 언제나 wideband PMI로 선정되며, subband PMI로 선정될 수 있는 second PMI 보다 긴 주기를 가지고 보고되거나 또는 동일한 주기를 가지고 보고될 수 있다.
도 20은 PMI/RI 및 CQI가 보고되는 주기 및 해당 주기에 보고되는 채널 정보의 타입을 예시하고 있다.
도 20을 참조하면, 랭크를 나타내는 RI가 가장 긴 주기로 보고되고 있으며, second PMI가 가장 짧은 주기로 보고되고 있다.
보고 주기가 겹치는 경우, 우선 순위가 낮은 채널 정보는 생략될 수 있는데, 이것을 드롭핑 룰이라고 한다. PMI/RI 방법에서의 드롭핑 룰은 다음과 같다.
전술한 PMI/RI 방법에서의 채널 정보 Type 중, Type 3, Type 5 및 Type 6은 다른 Type에 비하여 보고의 우선 순위가 높으며, 따라서 Type 중 하나가 다른 Type의 CSI와 보고 수행이 동일 서브프레임 상에 예정된 경우 단말은 우선 순위가 높은 Type의 CSI 보고를 수행하고 다른 Type의 CSI 보고는 생략한다.
아래에서는 본 발명에서의 ECI/RSI 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르는 ECI/RSI 방법은 다음의 단계로 수행된다.
먼저, 단말은 수신 전력이 대단히 낮은 (MU-MIMO시 다른 단말 프리코딩에 사용되어도 MAI가 예상되지 않는) precoded CSI-RS를 추정하고 이에 대한 정보를 인덱스로서 기지국에 보고한다. 여기서 보고되는 정보가 ECI 정보이다. 이러한 ECI 정보를 통해, 기지국은 MAI를 회피할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 획득하는 것과 동시에 선호되는 프리코딩에 대한 간접적인 정보(제외되어야할 프리코딩의 정보)를 획득할 수 있다.
다음으로, 단말은 ECI를 통해 보고된 precoded CSI-RS를 제외하고 남은 precoded CSI-RS 중, 자신에게 적합한 프리코딩 정보를 표현할 수 있는 precoded CSI-RS를 지시하는 인덱스를 기지국에 보고한다. 여기서 보고되는 정보가 RSI 정보이다. 이러한 RSI 정보를 통해, 기지국은 단말에 대한 프리코딩의 직접적인 정보를 획득할 수 있다. RSI 정보는 랭크 정보인 RI 정보를 포함하고 있으면서, 전술한 PMI/RI에서의 PMI 정보도 포함하고 있다고 볼 수 있다.
RSI는 비트맵 형태로 표현될 수도 있으며, 또한 precoded CSI-RS 인덱스의 조합으로 표기되는 코드북의 인덱스로 표현될 수도 있다.
도 21은 RSI에 대한 코드북의 예시이다.
도 21을 참조하면, 열로 분류된 Maximum rank는 ECI에 의해 제외된 precoded CSI-RS의 개수를 의미한다. 예를 들어, 전체 precoded CSI-RS가 8개인 경우, ECI를 통해 수신 전력이 대단히 낮은 7개의 precoded CSI-RS에 대한 정보를 기지국으로 송신하는 경우, 코드북에서 Maximum rank는 1인 된다. 이 경우, 자연스럽게 나머지 한 개의 precoded CSI-RS가 선호되는 precoded CSI-RS로 결정되기 때문에 RSI의 정보가 필요없을 수 있다.
도 21을 계속해서 참조하면, Maximum rank가 2인 경우, RSI는 도 21과 같이 비트맵으로 10 혹은 01(두 개 중에 하나가 선호되는 precoded CSI-RS인 경우)일 수 있으며, 또한 비트맵 11(두 개 모두 선호되는 precoded CSI-RS인 경우)일 수 있다. 상기 세 경우에 대하여 각기 bitmap으로 RSI을 보고하거나 또는 도 21 처럼 상기 각 경우를 index로 지시하는 codebook을 설계하여 codebook index 0, 1 또는 2을 보고할 수 있다.
Maximum rank가 5인 경우를 살펴보면, 가능한 조합은 총 31개이다. 그런데, 이러한 가능한 조합을 모두 코드북에 포함시키게 되면 너무 많은 비트가 필요하게 되고, 채널 정보 피드백의 오버헤드가 증가하는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 RSI를 통해 보고하는 precoded CSI-RS의 개수를 제한할 수 있다. RSI를 통해 보고하는 precoded CSI-RS의 개수가 랭크를 의미함으로 이는 랭크의 개수를 제한하는 것과 같은 방법으로 이해할 수 있다.
도 21을 참조하면, Maximum rank가 5인 경우에 대해 최대 랭크를 2로 제한하고 있다. 이럴 경우, 총 15개의 조합이 가능한데, 이 또한 다른 룰을 적용하여 그 조합을 줄일 수 있다. 그 룰 중 하나는 precoded CSI-RS를 선택할 때, 일정 간격 이상으로 이격된 precoded CSI-RS를 선택하도록 제한하는 것이다. 예를 들어, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 제한하거나 3 이상으로 제한할 수 있다. 좀더 세분하여 Maximum rank에 따라 precoded CSI-RS 간 이격 거리 제한 값을 다르게 설정할 수도 있는데, Maximum rank가 4인 경우, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 제한하고 Maximum rank가 5인 경우, precoded CSI-RS 간 이격을 3이상으로 제한할 수도 있다.
도 21을 참조하면, Maximum rank가 4인 경우에 최대 랭크를 2로 제한하고 있으며, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 하고 있다. 이에 따라, 랭크가 2인 경우가, 비트맵으로 1010, 0101, 1001의 세가지 경우로 한정되고 있다. 또한, Maximum rank가 5인 경우에 최대 랭크를 2로 제한하고 있으며, precoded CSI-RS 간 이격을 3 이상으로 하고 있다. 이에 따라, 랭크가 2인 경우가, 비트맵으로 10010, 01001, 10001의 세가지 경우로 한정되고 총 8개의 조합으로 코드북을 구성할 수 있게 된다.
ECI/RSI 방법은 PMI/RI 방법과 다른 정보를 피드백하게 됨으로 채널 정보의 유형을 다르게 정의할 수 있다. 다르게 정의된 채널 정보의 유형의 예시는 다음과 같다.
Type 7: ECI (exclusion index)
Type 7a: ECI and RSI
Type 7b: ECI and RI
Type 7c: ECI and RSI and RI
Type 8: wideband RSI
Type 8a: wideband RSI and wideband PMI
Type 8b: wideband RSI and first PMI
위와 같은 Type 별로 채널 정보의 크기가 다를 수 있는데, 도 22는 ECI/RSI 방법과 관련하여 새롭게 정의한 Type 들의 채널 정보 크기에 대한 예시이다.
도 22에서, 전송 안테나 수와 안테나 이격 거리와 관련된 정보인 Configuration 0, Configuration 1, Configuration 2는 RRC를 통해 기지국으로부터 단말로 전달되는 정보이다.
ECI/RSI 방법에서도 PMI/RI 방법과 같은 리포팅 주기와 드롭핑 룰이 적용될 수 있는데, ECI/RSI 방법에서는 ECI를 RSI 보다 긴 주기로 보고할 수 있으며, 또한 유형 별 분류에서 ECI를 포함하는 Type 7/Type 7a/Type 7b/Type 7c를 높은 우선 순위로 결정하여 다른 유형의 채널 정보와 같은 서브프레임에서 겹치는 경우 다른 유형의 채널 정보를 드롭시킬 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 채널 정보 수신 방법의 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법(2300)은 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계(S2310) 및 복수의 참조 신호 중 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신하는 단계(S2320) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 적용할 수 있는 무선통신시스템은 하나 이상의 기지국과 하나 이상의 단말로 구성될 수 있는데, 기지국은 다차원 안테나 어레이를 사용하는 시스템일 수 있다.
다차원 안테나 어레이를 사용하는 기지국의 예시는 도 2를 참조하여 설명하였다. 도 2를 다시 참조하여 설명하면, 기지국은 수평 방향 도메인에 안테나 어레이를 배열하는 것과 더불어 수직 방향 도메인에 안테나 어레이를 배열하여 수직 방향을 포함하는 공간 상에서 MIMO 시스템을 구현할 수 있다. 이러한 시스템을 3D MIMO 시스템이라고 부를 수 있다.
기지국이 다차원 안테나 어레이를 사용하는 경우, S2310 단계에서의 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
도 7을 참조하여 설명하면서 본 발명의 실시를 위해 채널 추정용 참조 신호로서 Precoded CSI-RS를 사용할 수 있다고 설명하였다. S2310 단계에서 기지국이 단말로 송신하는 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩된 참조 신호는 Precoded CSI-RS를 의미한다.
기지국은 복수의 참조 신호를 미리 설정된 기준에 따라 각각 프리코딩하여 단말로 송신하게 되는데, 이때, 전술한 바와 같이 프리코딩 행렬로서 수직 방향으로 서로 다른 전파 방향성을 가지는 빔포밍 행렬을 사용할 수 있다.
빔포밍 행렬의 예시는 다음과 같다.
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
특정 신호에 위와 같은 빔포밍 행렬을 곱하게 되면 위상만 변화되는 8개의 신호가 생성되게 되는데, 이러한 각각의 신호를 8개의 수직 방향 안테나 어레이에 포함시켜 전파하면 이러한 신호는 특정 방향성을 가지고 전파되게 된다. 따라서, 특정 신호에 대해 위와같이 v1, v2, v3의 서로 다른 프리코딩 행렬(서로 다른 전파 방향성을 가지는 프리코딩 행렬)을 각각 곱하고 이를 수직 방향 안테나 어레이를 사용하여 전파하게 되면, 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되는 복수의 참조 신호를 생성할 수 있게 된다.
이렇게 수직 방향으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 전파되는 Precoded CSI-RS의 전파 예시가 도 7에 도시되어 있다. 도 7을 다시 참조하면, 기지국은 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 참조 신호를 프리코딩하고 단말로 송신하게 되는데, 이러한 참조 신호들은 서로 다른 전파 방향성을 가지기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이 Precoded CSI-RS 0 참조신호는 하향 지향적으로 전파되고 Precoded CSI-RS 5는 상향 지향적으로 전파되게 된다.
참조 신호를 송신한 후에 기지국은 참조 신호를 통해 채널 정보를 생성한 단말로부터 채널 정보를 수신하게 된다. 이러한 채널 정보를 수신하는 단계가 S2320 단계이다.
단말은 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호에 대해 각각 수신 전력 세기를 측정한다.
도 7을 다시 참조하면, 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호는 서로 다른 전파 방향성을 가지고 다른 경로를 통해 전파되기 때문에 단말에서 측정하는 수신 전력의 세기는 각각 다를 수 있다. 예를 들어, 도 7을 다시 참조하면, 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3이 전파되는 지역에 위치하고 있기 때문에 Precoded CSI-RS에 대한 수신 전력의 세기가 가장 크게 측정될 것이다. 이에 비해 Precoded CSI-RS 0 이나 Precoded CSI-RS 5는 상대적으로 떨어진 지역으로 전파되기 때문에 단말(110)의 수신 전력 세기는 작게 나올 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 정보 수신 방법에서 단말은 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신한다. 또한, 이렇게 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보도 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 된다.
전술한 ECI/RSI 방법이 여기에 적용될 수 있다.
단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 해당 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 단말로 송신하면 단말에서 데이터를 정확하게 받기 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 프리코딩 행렬을 해당 단말에 대한 데이터 송신에서 사용하지 말라고 하는 것이 ECI 정보이다.
동시에 단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 이러한 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 다른 단말로 송신하여도 해당 단말에는 별다른 영향이 없다, 다시 말해 MAI의 회피 가능성이 높다는 것을 의미한다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따라 단말이 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보(전술한 '제1 지시자 정보')를 기지국으로 송신하는 것은 자신(단말)에게는 이러한 참조 신호를 위해 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 데이터를 송신하지 말라는 것과 동시에 다른 단말과 MU-MIMO를 하려고 하는 경우 해당 프리코딩 행렬을 다른 단말을 위해 사용하여도 좋다는 의미를 포함하고 있다. 이러한 일 예시 방법으로 전술한 ECI 정보를 사용할 수 있다.
단말은 또한 채널 정보로서 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 되는데, 이러한 정보(전술한 '제2 지시자 정보')는 선호 정보이다. 일단 제1 지시자 정보로서 배제를 원하거나 다른 단말과의 MU-MIMO를 위해 사용할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 송신하였다면 그 다음으로는 이러한 프리코딩 행렬 이외에서 자신(단말)에게 가장 적합한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 줄 필요가 있다. 이것이 제2 지시자 정보이다.
제2 지시자 정보로는 전술한 ECI/RSI 방법에서의 RSI 정보가 사용될 수 있다. RSI 정보는 Precoded CSI-RS 수신을 통해 측정한 정보를 통해 해당 단말에게 가장 적합한 Precoded CSI-RS를 선택하고 이에 대한 지시자 정보를 기지국으로 송신할 때 사용하는 정보이다. 단말은 여러 가지 기준에 따라 선호되는 Precoded CSI-RS를 선택할 수 있으나, 일 실시예로서는 수신 전력의 세기에 따라 수신 전력의 세기가 큰 순으로 상위의 일정 수의 Precoded CSI-RS를 선택하여 이에 대한 지시자 정보를 RSI 정보로서 활용할 수 있다.
RSI 정보를 나타내는 방법으로는 비트맵 형태를 이용하는 방법과 도 21을 참조하여 설명한 것과 같은 코드북을 이용하는 방법이 있을 수 있다. 물론, ECI 정보도 마찬가지로 비트맵 형태의 정보일 수 있으며 또한, 코드북의 인덱스 정보일 수도 있다.
ECI 정보는 단말과 기지국 간의 송수신 주기를 길게 하면서 데이터의 길이를 길게 가지고 갈 수도 있기 때문에 비트맵 형태를 그대로 이용하거나 코드북을 사용하는 경우에도 ECI로서 가능한 모든 참조 신호들의 조합을 코드북에 포함시킬 수 있다.
하지만, RSI의 경우 단말에서 선호되는 참조 신호가 수시로 바뀔 수 있기 때문에 짧은 주기로 기지국에 보고되어야 하고 이에 따라 오버헤드를 줄이기 위해 몇가지 규칙에 따라 RSI에 포함시킬 대상을 한정하여 데이터의 크기를 줄일 수 있다.
이러한 규칙은 도 21을 참조하여 설명하였다. 일부를 다시 한번 설명하면, RSI를 위한 코드북은 ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수 별로 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N개 이하이거나 참조신호에 부여된 인덱스의 차이가 M 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수가 5개일 때, 모두 31가지의 조합이 만들어질 수 있는데, 이중에서 선호되는 참조 신호의 개수를 2로 제한하거나 선호되는 참조 신호의 인덱스 간 차이를 3 이상으로 하여 그 조합의 개수를 줄일 수 있다. 이럴 경우, 도 21을 참조하여 설명한 바와 같이 모두 8개의 조합으로 한정되어 3비트의 신호를 이용하여 정보를 송신할 수 있다.
Precoded CSI-RS를 참조 신호로 하여 채널 정보를 송수신하는 방법은 수직 방향 도메인 뿐만 아니라 수평 방향 도메인에도 사용될 수 있다. 하지만, 이전 버전 단말과의 호환성을 높이기 위해 수평 방향 도메인에 대해서는 기존의 방법을 그대로 사용할 수도 있다.
따라서, 기지국은 송신하는 단계(S2310)에서 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 단말로 더 송신하고, 수신하는 단계(S2320)에서 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신할 수도 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 정보 송신 방법의 흐름도이다.
도 24를 참조하면, 단말의 채널 정보 송신 방법(2400)은 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계(S2410), 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신하는 단계(S2420)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 적용할 수 있는 무선통신시스템은 하나 이상의 기지국과 하나 이상의 단말로 구성될 수 있는데, 기지국은 다차원 안테나 어레이를 사용하는 시스템일 수 있다.
기지국이 다차원 안테나 어레이를 사용하는 경우, S2410 단계에서의 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
도 7을 참조하여 설명하면서 본 발명의 실시를 위해 채널 추정용 참조 신호로서 Precoded CSI-RS를 사용할 수 있다고 설명하였다. S2420 단계에서 기지국이 단말로 송신하는 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩된 참조 신호는 Precoded CSI-RS를 의미한다.
기지국은 복수의 참조 신호를 미리 설정된 기준에 따라 각각 프리코딩하여 단말로 송신하게 되는데, 이때, 전술한 바와 같이 프리코딩 행렬로서 수직 방향으로 서로 다른 전파 방향성을 가지는 빔포밍 행렬을 사용할 수 있다.
단말은 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호에 대해 각각 수신 전력 세기를 측정한다.
도 7을 다시 참조하면, 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호는 서로 다른 전파 방향성을 가지고 다른 경로를 통해 전파되기 때문에 단말에서 측정하는 수신 전력의 세기는 각각 다를 수 있다. 예를 들어, 도 7을 다시 참조하면, 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3이 전파되는 지역에 위치하고 있기 때문에 Precoded CSI-RS에 대한 수신 전력의 세기가 가장 크게 측정될 것이다. 이에 비해 Precoded CSI-RS 0 이나 Precoded CSI-RS 5는 상대적으로 떨어진 지역으로 전파되기 때문에 단말(110)의 수신 전력 세기는 작게 나올 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 정보 송신 방법에서 단말은 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신한다. 또한, 이렇게 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보도 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 된다.
전술한 ECI/RSI 방법이 여기에 적용될 수 있다.
단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 해당 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 단말로 송신하면 단말에서 데이터를 정확하게 받기 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 프리코딩 행렬을 해당 단말에 대한 데이터 송신에서 사용하지 말라고 하는 것이 ECI 정보이다.
동시에 단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 이러한 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 다른 단말로 송신하여도 해당 단말에는 별다른 영향이 없다, 다시 말해 MAI의 회피 가능성이 높다는 것을 의미한다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따라 단말이 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보(전술한 '제1 지시자 정보')를 기지국으로 송신하는 것은 자신(단말)에게는 이러한 참조 신호를 위해 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 데이터를 송신하지 말라는 것과 동시에 다른 단말과 MU-MIMO를 하려고 하는 경우 해당 프리코딩 행렬을 다른 단말을 위해 사용하여도 좋다는 의미를 포함하고 있다. 이러한 일 예시 방법으로 전술한 ECI 정보를 사용할 수 있다.
단말은 또한 채널 정보로서 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 되는데, 이러한 정보(전술한 '제2 지시자 정보')는 선호 정보이다. 일단 제1 지시자 정보로서 배제를 원하거나 다른 단말과의 MU-MIMO를 위해 사용할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 송신하였다면 그 다음으로는 이러한 프리코딩 행렬 이외에서 자신(단말)에게 가장 적합한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 줄 필요가 있다. 이것이 제2 지시자 정보이다.
제2 지시자 정보로는 전술한 ECI/RSI 방법에서의 RSI 정보가 사용될 수 있다. RSI 정보는 Precoded CSI-RS 수신을 통해 측정한 정보를 통해 해당 단말에게 가장 적합한 Precoded CSI-RS를 선택하고 이에 대한 지시자 정보를 기지국으로 송신할 때 사용하는 정보이다. 단말은 여러 가지 기준에 따라 선호되는 Precoded CSI-RS를 선택할 수 있으나, 일 실시예로서는 수신 전력의 세기에 따라 수신 전력의 세기가 큰 순으로 상위의 일정 수의 Precoded CSI-RS를 선택하여 이에 대한 지시자 정보를 RSI 정보로서 활용할 수 있다.
RSI 정보를 나타내는 방법으로는 비트맵 형태를 이용하는 방법과 도 21을 참조하여 설명한 것과 같은 코드북을 이용하는 방법이 있을 수 있다. 물론, ECI 정보도 마찬가지로 비트맵 형태의 정보일 수 있으며 또한, 코드북의 인덱스 정보일 수도 있다.
ECI 정보는 단말과 기지국 간의 송수신 주기를 길게 하면서 데이터의 길이를 길게 가지고 갈 수도 있기 때문에 비트맵 형태를 그대로 이용하거나 코드북을 사용하는 경우에도 ECI로서 가능한 모든 참조 신호들의 조합을 코드북에 포함시킬 수 있다.
하지만, RSI의 경우 단말에서 선호되는 참조 신호가 수시로 바뀔 수 있기 때문에 짧은 주기로 기지국에 보고되어야 하고 이에 따라 오버헤드를 줄이기 위해 몇 가지 규칙에 따라 RSI에 포함시킬 대상을 한정하여 데이터의 크기를 줄일 수 있다.
이러한 규칙은 도 21을 참조하여 설명하였다. 일부를 다시 한번 설명하면, RSI를 위한 코드북은 ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수 별로 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N개 이하이거나 참조신호에 부여된 인덱스의 차이가 M 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수가 5개일 때, 모두 31가지의 조합이 만들어질 수 있는데, 이중에서 선호되는 참조 신호의 개수를 2로 제한하거나 선호되는 참조 신호의 인덱스 간 차이를 3 이상으로 하여 그 조합의 개수를 줄일 수 있다. 이럴 경우, 도 21을 참조하여 설명한 바와 같이 모두 8개의 조합으로 한정되어 3비트의 신호를 이용하여 정보를 송신할 수 있다.
Precoded CSI-RS를 참조 신호로 하여 채널 정보를 송수신하는 방법은 수직 방향 도메인 뿐만 아니라 수평 방향 도메인에도 사용될 수 있다. 하지만, 이전 버전 단말과의 호환성을 높이기 위해 수평 방향 도메인에 대해서는 기존의 방법을 그대로 사용할 수도 있다.
따라서, 단말은 수신하는 단계(S2410)에서 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고, 송신하는 단계(S2420)에서 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수도 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 25를 참조하면, 기지국(120)은 송신부(121), 수신부(122), 제어부(123) 등을 포함할 수 있다.
송신부(121)는 본 발명의 실시예에 따른 단말로 채널 추정용 참조 신호를 송신하는 기능을 수행할 수 있고, 수신부(122)는 본 발명의 실시예에 따른 단말로부터 채널 정보를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 제어부(123)는 본 발명의 실시예에 따른 송신부(121), 수신부(122)를 제어하고 참조 신호를 단말로 송신하고 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 방법에 대한 일련의 제어 동작을 수행할 수 있다.
송신부(121)는 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신할 수 있고, 수신부(122)는 복수의 참조 신호 중 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신할 수 있다.
기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템일 수 있고, 이 경우, 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
제1 지시자 정보 혹은 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보일 수 있고, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보일 수 있다.
또한, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보일 수 있는 데, 여기서, 코드북은 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
송신부(121)는 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 단말로 더 송신하고, 수신부(122)는 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신할 수도 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 26을 참조하면, 단말(120)은 송신부(111), 수신부(112), 제어부(113) 등을 포함할 수 있다.
수신부(112)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국으로부터 채널 추정용 참조 신호를 수신하는 기능을 수행할 수 있고, 송신부(111)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국으로 채널 정보를 송신하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 제어부(113)는 본 발명의 실시예에 따른 송신부(111), 수신부(112)를 제어하고 기지국으로부터 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 채널 정보 송신 방법에 대한 일련의 제어 동작을 수행할 수 있다.
수신부(112)는 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신할 수 있고, 제어부(113)는 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정할 수 있으며, 송신부(111)는 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템일 수 있고, 이 경우, 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
제1 지시자 정보 혹은 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보일 수 있고, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보일 수 있다.
또한, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보일 수 있는 데, 여기서, 코드북은 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
수신부(112)는 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고, 송신부(111)는 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (24)

  1. 무선통신시스템에서 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계 및
    상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 채널 정보 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신시스템에서 상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 서로 다른 행렬은 상기 복수의 참조 신호가 상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬인 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신하는 단계에서,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 상기 단말로 더 송신하고,
    상기 수신하는 단계에서,
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 상기 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지시자 정보 혹은 상기 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보이되,
    상기 코드북은 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  7. 무선통신시스템에서 단말이 채널 정보를 송신하는 방법에 있어서,
    서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 채널 정보 송신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선통신시스템에서 상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 수신하는 단계에서,
    상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지게 하는 빔포밍(beamforming) 행렬에 의해 프리코딩된 상기 복수의 참조 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수신하는 단계에서,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고,
    상기 송신하는 단계에서,
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통해 추정한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함시킨 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지시자 정보 혹은 상기 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  12. 상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보이되,
    상기 코드북은 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  13. 무선통신시스템에서 참조 신호를 송신하고 채널 정보를 수신하는 기지국에 있어서,
    서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 송신부 및
    상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 수신부를 포함하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무선통신시스템에서 상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 서로 다른 행렬은 상기 복수의 참조 신호가 상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬인 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 송신부는,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 상기 단말로 더 송신하고,
    상기 수신부는,
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 상기 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 지시자 정보 혹은 상기 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 기지국.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보인 것을 특징으로 하는 기지국.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보이되,
    상기 코드북은 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 무선통신시스템에서 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 단말에 있어서,
    서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 수신부;
    상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하는 제어부 및
    상기 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 단말.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 무선통신시스템에서 상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 수신부는,
    상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지게 하는 빔포밍(beamforming) 행렬에 의해 프리코딩된 상기 복수의 참조 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 수신부는,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고,
    상기 송신부는,
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통해 추정한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함시킨 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 것을 특징으로 하는 단말.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1 지시자 정보 혹은 상기 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 단말.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보인 것을 특징으로 하는 단말.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제2 지시자 정보는 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보이되,
    상기 코드북은 상기 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단말.
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