KR20150043310A - 밀리미터파 시스템에서 채널 미세 조정 및 다중 스트림 전송을 지원하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

밀리미터파 시스템에서 채널 미세 조정 및 다중 스트림 전송을 지원하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이동국 특정(specific) CSI-RS(channel state indication reference symbols))을 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 공통(common) CSI-RS는 기지국으로부터 송신되고, 이동국에 의해 수신된다. 제1피드백(feedback)은 공통 CSI-RS에 기초하여 이동국으로부터 기지국으로 송신된다. 이동국-특정 CSI-RS의 구성은 기지국으로부터 송신되고, 이동국에 의해 수신된다. 이동국-특정 CSI-RS는 기지국으로부터 송신되고, 이동국에 의해 수신된다. 제2피드백은 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 이동국으로부터 기지국으로 송신된다.

Description

밀리미터파 시스템에서 채널 미세 조정 및 다중 스트림 전송을 지원하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO SUPPORT CHANNEL REFINEMENT AND MULTI-STREAM TRANSMISSION IN MILLIMETER WAVE SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔포밍 기반(beamformed) 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
이동 통신은 근대사에서 가장 성공적인 혁신 중 하나이다. 최근 수년간, 이동 통신 서비스 가입자의 개수는 50억이 넘고 빠르게 증가하고 있다. 동시에, 증가하는 수요를 충족하고 더욱 양질의 이동 통신 애플리케이션 및 서비스를 더 많이 제공하기 위해 새로운 이동 통신 기술이 개발되어왔다. 그러한 시스템의 일 예로, 3GPP2(Third Generation Partnership Project 2)에 의해 개발된 cdma2000 1xEV-DO 시스템, 3GPP에 의해 개발된 WCDMA(wideband code division multiple access), HSPA(high speed packet access), LTE(long term evolution) 시스템 및 IEEE(Institute of Electrical and Electronical Engineers)에 의해 개발된 마이크로파 액세스를 위한 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템이 있다. 점점 더 많은 사람들이 이동 통신 시스템의 사용자가 되고, 이러한 시스템에서 점점 더 많은 서비스가 제공되며, 보다 큰 용량, 보다 높은 전송률(throughput), 보다 낮은 지연(lower latency) 및 더욱 양호한 신뢰도(better reliability)를 갖춘 이동 통신 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다.
전통적으로, 밀리미터파(millimeter wave)는 30GHz 내지 300GHz의 무선 주파수에 대응하는 1mm 내지 10mm의 범위의 파장을 갖는 전파(radio wave)를 지칭한다. 이러한 전파는 특유의(unique) 전파(propagation) 특성을 보인다. 예를 들어, 저주파 전파와 비교하면, 상기 전파는 높은 전파 손실(high propagation loss)을 겪고, 건물, 벽, 나뭇잎과 같은 객체를 투과하는 능력이 불량(poorer)하며, 공기 중의 입자(예: 빗방울)로 인하여 대기 흡수, 편향(deflection) 및 회절(diffraction)에 더욱 취약하다. 그러나, 이러한 전파의 작은 파장으로 인하여, 더욱 많은 안테나가 상대적으로 작은 영역 내에 패킹(packing)될 수 있어서, 작은 폼 팩터(form factor)로 높은 이득(high-gain) 안테나를 가능하게 한다. 부가적으로, 앞에 언급되어 인정되는 단점으로 인하여, 이러한 전파는 저주파 전파보다 덜 활용되어 왔다. 이는 또한 신규 사업이 이러한 대역에서 저비용으로 스펙트럼(spectrum)을 획득하기 위한 고유의 기회를 나타낸다. ITU(international telecommunication union)는 3GHz 내지 30GHz의 주파수를 초고주파(SHF: super high frequency)로 정의한다. SHF 대역에서 일부 고주파는 또한, 큰 전파 손실, 작은 폼 팩터의 높은 이득 안테나 구현 가능성과 같이 극고주파(EHF: extra high frequency) 대역에서의 전파(예: 밀리미터파)와 유사한 특성(behavior)을 보인다는 점에 유의한다.
밀리미터파 대역에서 광대한 양의 스펙트럼이 이용 가능하다. 예를 들어, 통상적으로 60GHz 대역이라고 지칭되는 약 60GHz의 주파수는 대부분의 국가에서 비면허(unlicensed) 스펙트럼으로서 이용 가능하다. 미국에서, 약 60GHz 스펙트럼의 7GHz(57GHz 내지 64GHz)는 비면허 사용을 위해 할당된다. 2003년 10월 16일, FCC(Federal Communications Commission)는 미국에서 고밀도 고정(high-density fixed) 무선 서비스를 위한 스펙트럼의 12.9GHz를 할당하는 보고 및 명령을 공표하였다(연방 정부 사용을 위해 71 내지 76GHz, 81 내지 86GHz, 및 94.0 내지 94.1GHz을 제외한 92 내지 95GHz). 71 내지 76GHz, 81 내지 86GHz, 및 92 내지 95GHz에서의 주파수 할당은 일괄하여 E-대역(E-band)이라 지칭된다. 이는-전체 셀룰러 스펙트럼보다 50배 더 큰-상기 FCC에 의해 이루어진 가장 큰 스펙트럼 할당이다.
전자 부품을 이용하는 밀리미터파 무선 통신은 수년간 있어왔다. 일부 회사는 초당 기가 비트(giga-bits per second) 데이터율(data rate)을 달성할 수 있는 밀리미터파 통신 시스템을 개발하였거나, 또는, 개발 중이다. 예를 들어, 애쉬마토스 와이어리스(Asyrmatos Wireless)는 수 킬로미터의 거리를 넘어 10Gbps 데이터 전송을 가능하게 하는 밀리미터파 통신 시스템을 개발하였다. 애쉬마토(Asyrmatos) 트랜시버(transceiver)는 포토닉스(photonics)에 기반하며, 이는 140GHz(F-대역), 94GHz(W-대역), 70/80GHz(E-대역) 및 35GHz(Ka-대역)과 같은 다양한 밀리미터파 대역을 운용하는 유연성을 제공한다. 다른 예로, 기가빔(GigaBeam) 사는 70GHz와 80GHz 대역을 위한 다중 기가 비트(multigigabit) 무선 기술을 개발하였다. 그러나, 이러한 기술은 비용, 복잡성, 전력 소모 및 폼 팩터와 같은 이슈로 인하여 상업적 이동 통신을 위해 부적합하다. 예를 들어, 기가빔(GigaBeam)사의 WiFiber G-1.25 giga-bps 무선 라디오는 점대점(point to point) 링크 품질(link quality)을 위해 요구되는 안테나 이득을 달성하기 위해 2-풋(2-foot) 안테나를 필요로 한다. PA(power amplifier)들, LNA(low noise amplifier)들, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator)들, 합성기(synthesizer)들, 도파관(waveguide)들을 포함하여, 이러한 시스템에 사용되는 전자 부품은 크기가 너무 크고 이동 통신에 적용되기 위해 매우 많은 전력을 소비한다.
최근, 다양한 공학 및 사업적 노력은 단거리 무선 통신을 위해 밀리미터파를 활용하기 위해 투자되어 왔고, 투자되고 있다. 몇몇 회사 및 산업 컨소시엄(consortiums)은 수 미터(10미터까지) 내에서 비면허 60GHz를 사용하여 초당 기가비트의 전송율로 데이터를 전송하기 위한 기술 및 표준을 개발하였다. 일부 산업 표준, 예컨대 무선HD(WirelessHD) 기술, ECMA(European Computer Manufacturers Association)-387, IEEE 802.15.3c은 WGA(Wireless Gigabit Alliance), IEEE 802.11 TGad(task group ad)과 같이 경쟁적인 단거리 60GHz 초당 기기 비트 연결성(connectivity) 기술을 또한 활발히 개발하는 일부 다른 기관과 함께 개발되었다. 또한 트랜시버 기반 IC(interated circuit)는 이러한 기술 중 일부를 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, BWRC(Berkeley Wireless Research Center)와 GEDC(Georgia Electronics Design Center)의 연구원들은 저비용, 저전력 60GHz 무선 RFIC(radio freqeuncy interated circuit) 및 안테나 솔루션(solution)을 개발하는 데 현저하게 진보를 이루어왔다. BWRC 출신의 연구원들은 60GHz 전력 증폭기가 130nm 벌크 "디지털" CMOS에서 설계 및 제조될 수 있음을 보여준다. BWRC 출신의 연구원들로 구성된 핵심 팀은 2004년 SiBeam Inc.를 공동설립하고, 무선 HD 기술을 위해 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 기반 RFIC 및 기저대역 모뎀(modem)을 개발하였다. 단거리 60GHz 연결성 기술의 가장 큰 도전이 RFIC이라는 것이 통설임은 언급할 필요가 있다. 이러한 바와 같이, 상당 수의 공학적 노력은 보다 전력 효율적인 60GHz RFIC를 개발하는 데 쓰였다. 다수의 설계 및 기술이 70-80-90GHz 대역과 같은 다른 밀리미터파 대역을 위한 RFIC 설계로 전용될 수 있다. 60GHz RFIC는 오늘날 여전히 저효율 및 고비용 문제가 있으나, 밀리미터파 RFIC 기술에서의 진보는 더 높은 효율 및 더 낮은 비용의 방향을 시사하며, 이는 결국 밀리미터파 RFIC를 이용하여 보다 넓은 거리에 걸쳐 통신을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 보다 효율적으로 밀리미터파를 활용하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
이동국(MS: mobile station)의 방법이 제공된다. 상기 이동국은 기지국으로부터 공통(common) CSI(channel state information)-RS(reference signal)를 수신한다. 상기 이동국은 상기 공통 CSI-RS에 기초하여 기지국에 제1피드백(feedback)을 송신한다. 상기 이동국은 상기 기지국으로부터 이동국-특정(specific) CSI-RS의 구성을 수신한다. 상기 이동국은 상기 이동국 특정 CSI-RS를 수신한다. 상기 이동국은 상기 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 기지국에 제2피드백을 송신한다.
이동국이 제공된다. 이동국은 트랜시버 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 트랜시버를 통해 기지국으로부터 공통 CSI-RS를 수신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 공통 CSI-RS에 기초하여 기지국에 제1피드백을 트랜시버를 통해 송신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 기지국으로부터 이동국-특정 CSI-RS의 구성을 트랜시버를 통해 수신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 이동국 특정 CSI-RS를 트랜시버를 통해 수신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 트랜시버를 통해 기지국에 제2피드백을 송신하도록 구성된다.
기지국이 제공된다. 상기 기지국은 트랜시버 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 트랜시버를 통해 공통 CSI-RS를 이동국에 송신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 공통 CSI-RS에 기초하여 이동국으로부터 트랜시버를 통해 제1피드백을 수신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 이동국 특정 CSI-RS의 구성을 트랜시버를 통해 이동국에 송신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 트랜시버를 통해 이동국 특정 CSI-RS를 송신하도록 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 트랜시버를 통해, 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 이동국으로부터 제2피드백을 수신하도록 구성된다.
기준 신호(reference signal)들을 이용하여 밀리미터파를 효율적으로 활용할 수 있다.
이하 상세한 설명으로 들어가기 전에, 본 특허 문헌을 통틀어 사용되는 특정한 단어 및 구문의 정의를 설명하는 것이 유용할 수 있다: "포함하다" 및 "구비하다"는 이의 파생어와 마찬가지로 비한정 포함을 의미한다; "또는"이란 용어는 포괄적으로 '그리고/또는'을 의미한다; "~에 연계된" 및 "그에 연계된"은 이의 파생어와 마찬가지로 포함하다, 그 안에 포함되다, ~와 상호 연결되다, 함유하다, 그 안에 함유된다, ~에 연결하다 또는 ~와 연결하다, ~에 또는 ~와 결합하다, ~와 통신 가능하다, ~와 협력하다, 끼우다, 병치하다, ~에 근접한, ~에 또는 ~와 묶인, 가지다, ~의 속성을 가지다, 또는 그 유사체 등을 의미할 수 있다; 그리고 용어 "콘트롤러"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 기기, 시스템 또는 그 일부를 의미하며, 그러한 기기는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어, 또는 그들의 적어도 두 개의 결합으로 구현될 수 있다. 임의의 특별한 콘트롤러와 연계된 기능은 로컬이든 원격이든 집중되어 있거나 분산될 수 있다. 어떤 단어와 구문들에 대한 정의들은 본 특허문서 전체에 대해 제공되며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 대부분은 아니더라도 많은 경우에 그러한 정의들이 향후에 뿐만 아니라 그 이전에도 그렇게 정의된 단어와 구문들을 사용하는데 적용된다는 것을 이해해야할 것이다.
본 발명 및 이점을 더욱 완전하게 이해하기 위해, 이제 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참조할 것이며, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 네트워크를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 전송 경로의 상위레벨(high-level) 다이어그램(diagram)을 도시한다.
도 2b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 수신 경로의 상위레벨 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 가입자국을 도시한다.
도 4는 5G(fifth generation) 무선 통신 시스템의 프레임 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 기지국으로부터 이동국으로의 다중 경로 채널을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 트랜시버 구조를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 다양한 안테나 어레이(antenna array)를 이용하는 트랜시버 구조를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 다양한 안테나 이격(spacing)을 이용하는 트랜시버 구조를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 어떤 특정한 공간 방향들로 데이터를 송수신하기 위해 빔포밍을 이용하는 송신/수신 체인(chain)들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 주파수, 시간 및 공간 스태거링(staggering)을 이용하는 채널 파라미터 추정 및 미세 조정 과정을 위한 메시지 다이어그램을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따라 상이한 도달각, 출발각 및 채널 이득을 가지는, 송신기 및 수신기 간 2 경로 채널을 나타낸 다이어그램을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따라 채널을 위한 공통(common) CSI(channel state information)-RS(reference signal) 전송 및 이동국 특정(specific) CSI-RS 전송을 위해 사용되는 빔들에 대한 차이점을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 기지국 구성된 이동국 특정 CSI-RS 기준 심벌을 위해 상기 이동국 1302 및 상기 기지국 1304 간 정보 교환을 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예들에 따라 이동국에 의해 이동국 특정 CSI-RS가 요구될 때 이동국 및 기지국 간 정보 교환을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따라 공간 방향(spatial direction)을 최초 선택하기 위해 기지국이 공통 CSI-RS를 사용하는 절차의 제1단계(first phase)를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예들에 따라 기저대역(baseband) 프리코더(precoder)를 결정하기 위해 체인#1 및 체인#2에서 특정한 공간 빔(spatial bema)들로 전송되는 사용자 특정 CSI-RS를 보여주는 절차의 제2단계(second phase)를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른 기준 신호 전송 및 피드백을 구성하기 위한 이동국 및 기지국 간 정보 교환을 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시 예들에 따른 주기적인 공통 CSI-RS 전송을 위한 순서도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시 예들에 따라 기지국에서 이동국 특정 CSI-RS 전송을 위한 순서도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 공통 기준 신호 전송 및 이동국 특정 기준 신호 전송 및 피드백을 위한 이동국의 동작을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 예들에 따른 공통 기준 신호 전송 및 이동국 요청된 이동국 특정 기준 신호 전송 및 피드백을 위한 이동국 116과 같은 이동국의 동작을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 1 내지 도 21에서, 이하에 논의되는 바와 같이 그리고 본 특허 문헌에서 본 발명의 원칙을 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시 예들은 오로지 예시적인 목적을 가지며, 어떤 식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 원칙이 임의의 적합한 배열을 갖는 전자 기기에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
이하의 문헌 및 표준 설명은 본 발명에 완전히 개시된 바와 같이 본 발명에 통합된다: 밀리미터파 전파: 스펙트럼 관리 구현", 연방통신위원회, 공학기술사무국, 기관지 70호, 1997년 7월: 즈호우예 피(Zhouyue Pi), 파라크 칸(Farooq Khan), "밀리미터파 이동 광대역 시스템 입문(An introduction to millimeter-wave mobile broadband systems)", IEEE(Institute of Electrical and Electronical Engineers) 통신 간행물, 2011년 6월; 3GPP(Third Generation Partnership Project) TS 36.201: "진화된 범용 지상 무선 액세스(Evolved Universal Terrestrial Radio Access, E-UTRA); 물리적 계층 - 전반적 설명(Physical Layer - General Description)"; 3GPP TS 36.211 :"E-UTRA;물리적 채널 및 변조"; 3GPP TS 36.212: "E-UTRA; 다중화 및 채널 부호화"; 3GPP TS 36.213: "E-UTRA; 물리적 계층 과정"; 3GPP TS 36.214: "E-UTRA; 물리적 계층 - 측정"; 및 B.Jeffs 외, "임의 안테나 어레이를 위한 무선 MIMO(multiple input multiple output) 채널 탐색 접근법(A wireless MIMO channel probing approach for arbitrary antenna arrays)", ICASSP(International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing) 2001 회보, 2001년 3월.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 100를 도시한다. 상기 도 1에 도시된 무선 네트워크 100의 실시 예는 단지 설명을 위한 것이다. 상기 무선 네트워크 100에 대한 다른 실시 예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
상기 무선 네트워크 100는 기지국(BS: base station) 101, 기지국 102 및 기지국 103을 포함한다. 기지국 101은 상기 기지국 102 및 기지국 103와 통신한다. 상기 기지국 101은 또한 인터넷, 독점 IP 네트워크 또는 다른 네트워크와 같은 IP(Internet protocol) 네트워크 130와 통신한다.
네트워크 타입에 따라, "기지국" 대신 "BS(base station)", "AP(access point)" 또는 "eNB(evolved-NodeB)"와 같은 다른 잘 알려진 용어들이 사용될 수 있다. 편의상, 본 발명에서는 용어 "기지국" 또는 "BS"가 원격 단말기에 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라 구성요소(infrastructure component)들을 지칭하기 위해 사용된다. 또한, 용어 "이동국" 또는 "MS(mobile station)"는 본 발명에서 기지국에 무선 접속하거나 소비자가 무선 통신 네트워크를 통해 서비스에 접속하는데 사용될 수 있는 원격(remote) 단말을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "이동국"은 이동국이 이동 기기(예: 휴대폰)이든 보통 고정된 기기(예: 데스크탑 PC(personal computer), 자동판매기 등)로 간주되는 것이든 관계없이 사용된다. 다른 시스템에서, "사용자 장치(user equipment)" 대신 "이동국(MS: mobile station)", "가입자국(SS: subscriber station))", "원격 단말(RT: remote terminal)", "무선 단말(WT: wireless terminal)" 등과 같은 다른 잘 알려진 용어들이 사용될 수 있다.
기지국 102은 기지국 102의 커버리지(coverage) 영역 120 내 다수의 제1이동국들에게 네트워크 130로의 무선 광대역 접속을 제공한다. 다수의 제1이동국들은 소기업에 위치할 수 있는 이동국 111, 대기업에 위치할 수 있는 이동국 112, WiFi 핫 스팟에 위치할 수 있는 이동국 113, 제1주거지에 위치할 수 있는 이동국 114, 제2주거지에 위치할 수 있는 이동국 115, 및 휴대폰, 무선 랩탑, 무선 PDA 등과 같은 이동 기기일 수 있는 이동국 116를 포함한다. 이동국들 111 내지 116은 휴대 전화, 이동 PDA 및 임의의 이동국과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 무선 통신 장치일 수 있다.
기지국 103은 기지국 103의 커버리지 영역 125 내에 다수의 제2MS들에게 무선 광대역 접속을 제공한다. 다수의 제2MS들은 이동국 115 및 이동국 116를 포함한다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 기지국들 101 내지 103은 서로 통신하고, 본 발명의 실시 예들에서 기술된 밀리미터파(millimeter wave) 시스템들에서 채널(channel) 미세 조정(refinement) 및 다중-스트림(multi-stream) 전송을 지원하기 위한 기술을 포함해 LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 기술을 이용하여 이동국들 111 내지 116과 통신한다.
점선들은 커버리지 영역들 120 및 125의 근사 범위를 보이며, 오직 예시와 설명을 목적으로 대략 원형으로 표시되어 있다. 기지국들과 연계된 커버리지 영역들, 예를 들어, 커버리지 영역들 120 및 125은 기지국의 구성 및 자연과 인공적인 방해물들과 연계된 무선 환경에서의 변동 사항들에 따라 불규칙한 형상들을 포함해 다른 형상일 수 있음이 명확히 이해되어야 한다.
상기 도 1은 무선 네트워크 100의 일 예를 도시하고 있지만, 상기 도 1에 대한 다양한 변경이 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 유선(wired) 네트워크와 같은 다른 타입의 데이터 네트워크가 무선 네트워크 100를 대체할 수 있다. 유선 네트워크에서, 네트워크 단말들은 기지국들 101 내지 103 및 이동국들 111 내지 116을 대체할 수 있다. 유선 연결은 상기 도 1에 도시된 무선 연결들을 대체할 수 있다.
도 2a는 무선 송신 경로에 대한 상위레벨 도면이다. 도 2b는 무선 수신 경로에 대한 상위 레벨 도면이다. 상기 도 2a 및 상기 2b에서, 송신 경로 200는 예를 들어, 기지국 102에서 구현될 수 있고, 수신 경로 250는 예컨대 도 1의 이동국 116과 같은 이동국에서 구현될 수 있다. 그러나 상기 수신 경로 250는 기지국(예: 상기 도 1의 기지국 102)에서 구현될 수 있고, 상기 송신 경로 200는 이동국에서 구현될 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 송신 경로 200 및 상기 수신 경로 250는 본 발명의 실시 예들에서 기술된 밀리미터파(millimeter wave) 시스템들에서 채널(channel) 미세 조정(refinement) 및 다중-스트림(multi-stream) 전송을 지원하기 위한 방법을 수행하도록 구성된다.
상기 송신 경로 200는 채널 코딩 및 변조(channel coding and modulation) 블록 205, 직렬-병렬(serial-to-parallel) 블록 210, N-크기(size N) IFFT(inverse fast fourier transform) 블록 215, 병렬-직렬(parallel-to-serial) 블록 220, CP(cyclic prefix) 추가 블록 225 및 상향 변환부(UC: up-converter) 230을 포함한다. 상기 수신 경로 250는 하향 변환부(DC: down-converter) 255, CP 제거 블록 260, 직렬-병렬 블록 265, N-크기(size N) FFT(fast fourier transform) 블록 270, 병렬-직렬 블록 275, 채널 디코딩 및 복조(channel decoding and demodulation) 블록 280을 포함한다.
도 2a 및 2b에서 적어도 일부 구성요소들은 소프트웨어로 구현될 수 있고, 다른 구성요소들은 구성 하드웨어(예: 하나 또는 다수의 프로세서들) 또는 소프트웨어와 구성 하드웨어의 혼합물로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명에 기술된 FFT 블록 및 IFFT 블록은 크기 N의 값이 그 구현에 따라 변경될 수 있는 구성 소프트웨어 알고리즘으로 구현될 수 있다.
또한 본 발명은 FFT 및 IFFT을 구현하는 실시 예를 대상으로 하지만, 이는 단지 설명을 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 다른 실시 예에서, FFT 함수 및 IFFT 함수는 쉽게 DFT(discrete fourier transform) 함수 및 IDFT(inverse discrete fourier transform) 함수로 각각 대체될 수 있다. DFT 및 IDFT 함수의 경우, 변수 N의 값은 정수(예: 1, 2, 3, 4, 등)일 수 있는 반면, FFT 및 IFFT 함수의 경우, 변수 N의 값은 2의 멱수(power of two)(예: 1, 2, 4, 8, 16 등)인 정수일 수 있다.
상기 송신 경로 200에서 상기 채널 코딩 및 변조 블록 205은 정보 비트 집합을 수신하고, 코딩(예: LDPC(low density parity code) 코딩)을 적용하며, 입력 비트를 변조(예: QPSK(quadrature phase shift keying) 또는 QAM(quadrature amplitude modulation))하여 일련의 주파수 영역(frequency-domain) 변조 심벌들을 생성할 수 있다. 상기 직렬-병렬 블록 210은 변조된 직렬 심벌들을 병렬 데이터로 변환(즉, 역다중화)함으로써 N이 기지국 102 및 이동국 116에 사용되는 IFFT/FFT 크기일 때, N개의 병렬 심벌 스트림(symbol stream)들을 생성한다. 이후, 상기 N-크기 IFFT 블록 215은 N개의 병렬 심벌 스트림들에 대해 IFFT 연산을 수행함으로써 시간영역의 출력 신호를 생성한다. 상기 병렬-직렬 블록 220은 상기 크기-N IFFT 블록 215의 출력인 병렬 시간 영역 출력 심벌을 직렬 시간영역 신호로 변환한다(즉, 다중화한다). 이후, 상기 CP 추가 블록 225은 시간 영역 신호에 CP를 삽입한다. 최종적으로, 상기 상향 변환부 230는 상기 CP 추가 블록 225의 출력을 무선 채널을 통해 송신하기 위한 RF(radio frequency) 주파수로 변조한다 (즉, 상향 변환한다). 또한, 상기 신호는 상기 RF 주파수로 변환하기 전 기저대역(baseband)에서 필터링될 수 있다.
송신된 RF 신호는 무선 채널을 통과한 후 이동국 116에 수신되고, 기지국 102에서의 과정에 대한 역과정이 수행된다. 상기 하향 변환부 255는 수신된 신호를 기저대역 주파수로 하향변환하고, 상기 CP 제거 블록 260은 CP를 제거하여 직렬 시간 영역(time-domain) 기저대역 신호를 생성한다. 상기 직렬-병렬 블록 265은 시간 영역 기저대역 신호를 병렬 시간 영역 신호들로 변환한다. 이후, N-크기 FFT 블록 270은 FFT 알고리즘을 수행하여 N개의 병렬 주파수 영역 신호들을 생성한다. 상기 병렬-직렬 블록 275은 병렬 주파수 영역 신호를 일련의 변조된 데이터 심벌로 변환한다. 상기 채널 디코딩 및 복조 블록 280은 복조한 다음 변조된 심벌들을 디코딩하여 원래의 입력 데이터 스트림을 복원한다.
상기 기지국들 101 내지 103 각각은 하향링크에서 상기 이동국들 111 내지 116로의 송신과 유사한 송신 경로를 구현할 수 있고, 상향링크에서 상기 이동국들 111 내지 116로부터의 수신과 유사한 수신 경로를 구현할 수 있다. 유사하게, 상기 이동국들 111 내지 116 각각은 상향링크에서 상기 기지국들 101 내지 103로의 송신을 위한 구조(architecture)에 대응하는 송신 경로를 구현할 수 있고, 하향링크에서 상기 기지국들 101 내지 103로부터의 수신을 위한 구조에 대응하는 수신 경로를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동국을 도시한다. 상기 도 3에 도시된 이동국 116과 같은 상기 이동국의 실시 예는 단지 설명을 위한 것이다. 무선 가입자국에 대한 다른 실시 예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 상기 이동국 116이 예로써 도시되었지만, 상기 도 3의 설명은 이동국 111, 이동국 112, 이동국 113, 이동국 114, 이동국 115 중 어느 것에도 동일하게 적용될 수 있다.
이동국 116은 안테나 305, RF 트랜시버 310, 송신(TX: transmit) 처리 회로 315, 마이크 320 및 수신(RX: receive) 처리 회로 325를 포함한다. 또한, 상기 이동국 116은 스피커(speaker) 330, 메인 프로세서(main processor) 340, 입출력(I/O: input/output) 인터페이스(IF: interface) 345, 키패드(keypad) 350, 디스플레이(display) 355 및 메모리(memory) 360를 포함한다. 상기 메모리 360는 기본 운영 시스템(basic operation system) 프로그램 361 및 다수의 어플리케이션들 362을 더 포함한다.
상기 RF 트랜시버 310는 상기 안테나 305로부터 상기 무선 네트워크 100의 기지국에 의해 송신된 착신 RF 신호를 수신한다. 상기 RF 트랜시버 310는 착신 RF 신호를 하향 변환하여 중간 주파수(IF: intermediate frequency) 또는 기저대역 신호를 생성한다. 상기 중간 주파수 또는 상기 기저대역 신호는 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 필터링, 디코딩, 및/또는 디지털화하여 처리된 기저대역 신호를 생성하는 상기 수신 처리 회로 325로 송신된다. 상기 수신 처리 회로 325는 처리된 기저대역 신호를 상기 스피커 330로 (즉, 음성 데이터) 또는 추가 처리(예: 웹 브라우징(web browsing))을 위해 상기 메인 프로세서 340로 송신한다.
상기 송신 처리 회로 315는 상기 마이크 320로부터의 아날로그 또는 디지털 음성 데이터 또는 상기 메인 프로세서 340로부터의 다른 출력 기저대역 데이터(예: 웹 데이터, 전자메일, 대화형 비디오 게임 데이터)를 수신한다. 상기 송신 처리 회로 315는 출력 기저대역 데이터를 부호화, 다중화, 및/또는 디지털화하여 처리된 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 생성한다. 상기 RF 트랜시버 310는 상기 송신 처리 회로 315로부터 출력 처리된 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 수신한다. 상기 RF 트랜시버 310는 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 상기 안테나 305를 통해 송신되는 RF 신호로 상향 변환한다.
일부 실시 예들에서, 상기 메인 프로세서 340는 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 마이크로컨트롤러(microcontroller)이다. 상기 메모리 360는 상기 메인 프로세서 340와 연결(coupled)된다. 본 발명의 일부 실시 예들로부터, 상기 메모리 360의 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory)를 포함하고, 상기 메모리 360의 다른 일부는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory)로 동작하는 플래시(flash) 메모리를 포함한다.
상기 메인 프로세서 340는 하나 또는 다수의 프로세서들로 구성될 수 있으며, 무선 가입자국 116의 전체 동작을 제어하기 위해 상기 메모리 360에 저장된 기본 운영 시스템 프로그램 361을 실행한다. 그러한 동작에서, 상기 메인 프로세서 340는 잘 알려진 원리에 따라 상기 RF 트랜시버 310, 상기 수신 처리 회로 325, 및 상기 송신 처리 회로 315에 의해 순방향(forward) 채널 신호들의 수신 및 역방향(reverse) 채널 신호들의 송신을 제어한다.
상기 메인 프로세서 340는 본 발명의 실시 예들에 설명된 바와 같은 밀리미터파 시스템에서 채널 미세 조정 및 다중채널 전송을 지원하기 위한 동작과 같이 사익 메모리 360에 있는 다른 프로세스 및 프로그램을 실행할 수 있다. 상기 메인 프로세서 340는 프로세스 실행에 의해 필요 시 상기 메모리 360로 또는 상기 메모리 360로부터 데이터를 이동시킬 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 메인 프로세서 340는 빔포밍된 셀룰러 시스템에서 상향 링크 제어 채널 다중화를 포함하여 CoMP(coordinated multipoint) 통신 및 MU-MIMO(multi-user multiple input multiple output) 통신을 위한 애플리케이션과 같은 상기 다수의 애플리케이션들 362을 실행하도록 구성된다. 상기 메인 프로세서 340는 상기 운영 시스템 프로그램 361에 기초하여 또는 상기 기지국 102로부터 수신된 신호에 대응하여 다수의 애플리케이션들 362을 운용할 수 있다. 메인 프로세서 340는 또한 상기 입출력 인터페이스 345에 결합된다. 상기 입출력 인터페이스 345는 가입자국 116에게 랩탑 컴퓨터 및 핸드헬드 컴퓨터와 같은 다른 기기에 연결될 수 있는 기능을 제공한다. 상기 입출력 인터페이스 345는 이러한 부속품과 메인 컨트롤러(controller) 340 간 통신 경로이다.
메인 프로세서 340는 또한 상기 키패드 350 및 상기 디스플레이부 355에 결합된다. 상기 가입자국 116의 운영자는 상기 키패드 350를 사용하여 가입자국 116으로 데이터를 입력한다. 디스플레이(355)는 웹사이트로부터 적어도 제한된 그래픽 및/또는 텍스트를 렌더링할 수 있는 액정 디스플레이일 수 있다. 대안적 실시 예는 다른 종류(type)의 디스플레이들을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 이동 통신을 위해 밀리미터 전자기파(millimeter electromagnetic waves)를 이용하는 통신 시스템 및 관련 장치 및 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시 예는 예컨대 밀리미터파와 유사한 속성을 보이는 10GHz 내지 30GHz의 주파수를 갖는 전파와 같은 다른 통신 매체 및 파장에서 적용될 수 있다. 일부 경우에, 본 발명의 실시 예는 또한 테라헤르츠(terahertz) 주파수의 전자기파, 적외선(infrared), 가시광(visible light) 및 다른 광학 매체(optical media)에 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위해, "셀룰러 대역" 및 "밀리미터파 대역"이란 용어가 사용되며, 상기 "셀룰러 대역"은 약 수백 메가헤르츠(megahertz) 내지 수 기가헤르츠(gigahertz)의 주파수를 지칭하고, 상기 "밀리미터파 대역"은 약 수십 기가헤르츠 내지 수백 기가헤르츠인 주파수를 지칭한다. 차이점은, 셀룰러 대역에서의 전파(radio wave)는 낮은 전파 손실을 가지며, 커버리지 목적에 더욱 양호하게 사용될 수 있으나, 큰 안테나(large antenna)를 필요로 할 수 있다. 밀리미터파 대역에서의 전파(radio wave)는 보다 높은 전파 손실을 겪으나, 작은 폼 팩터(form factor)에서의 고이득(high-gain) 안테나 또는 안테나 어레이(antenna array) 설계에 더욱 적합하다.
도 4는 5G(fifth generation) 무선 통신 시스템의 프레임 구조를 도시한다. 도 4에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예가 사용될 수 있다.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌은 단위체(granularity)를 스케줄링하기 위해 슬롯(slot) 102으로 그룹화된다. 예를 들어, 30개의 OFDM 심벌들은 5G 시스템에서 하나의 슬롯을 형성한다. 8개의 슬롯들은 서브프레임(subframe) 104을 형성하고, 5개의 서브프레임들은 프레임(frame) 106을 형성한다. 심벌, 슬롯, 서브프레임 및 프레임과 같은 이러한 상이한 단위체(granularity)는 데이터 전송 및 심벌 제어 및 참조를 위한 단위체(granularity)를 나타낸다. 각각의 OFDM 심벌은 4.16us 길이이고, 30개의 OFDM 심벌들로 이루어진 슬롯은 125us 길이이며, 상기 서브프레임 104은 1ms 길이이고, 상기 프레임 106은 5ms 길이이다.
본 발명은 지향성(directional) 빔을 형성하기 위해 안테나 어레이를 사용하는 시스템에 관한 것이다. 송신기는 수신기에서 송신 빔포밍 이득으로 지칭되는 최대 전력 이득(maximum power gain)을 제공하는 다수의 지향성 빔들 중 하나를 이용하여 송신한다. 상기 수신기는 또한 상기 송신기에 의해 송신된 신호를 수신하기 위해 안테나 어레이에 적용된 적합한 가중치를 이용하여 생성되는 지향성 빔을 사용한다. 상기 수신기에서 전력 이득은 수신 빔포밍 이득으로 지칭된다. 상기 안테나 어레이가 동기적으로(synchronously) "작동되면", 이는 보다 높은 전파 손실(propagation loss)을 보상할 수 있는 이득을 가진 빔을 형성한다. 안테나를 동기적으로 작동시키는 것은, 상이한 위상 천이(phase shift)들을 갖는 안테나들을 통해 동일한 신호를 전송하는 것을 필요로 한다. 단, 상기 위상 천이들은 어레이 내에서 기준 안테나를 기준으로 측정되는 주어진(given) 안테나로부터의 전송된 파에 대한 경로 길이(path length) 차이에 불과할 수 있다. 상기 위상 천이들을 계산하고, 적용하기 위한 다수의 다른 방법들이 존재한다. 상기 안테나 어레이를 위한 위상 천이는 아날로그 가중치 벡터(analog weigh vectors)로 지칭된다. 상이한 안테나들로부터 가중된(weighted) 신호는 특정한 공간 방향으로 빔을 형성한다. 안테나가 배열된 평면(plane)에 대해 측정된 지향성 빔의 각도(angle) 및 어레이 내에서 안테나의 가중치들 및 안테나들의 개수에 의해 결정되는 빔 폭(beam width)으로 지칭되는 지향성 빔의 폭(width) 등 2개의 파라미터들은 상기 안테나 어레이에 의해 생성된 지향성 빔을 정의한다. 본 발명은 평면 어레이(planar arrays)에 집중하나, 본 발명에 설명된 기술은 비평면(non-planar) 안테나 어레이에 대하여 수행될 수 있다.
특히, 본 발명은 기지국 및 이동국 간 무선 연결이 존재하는 셀룰러 네트워크에 집중한다. 하향링크에서, 상기 기지국은 송신 빔포밍(transmit beamforming)을 이용하여 이동국에 데이터를 전송하는 반면, 상기 이동국은 수신 빔포밍(receive beamforming)을 이용하여 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한다. 상향링크에서, 이러한 관계는 역전되며, 상기 이동국은 공간 빔을 이용하여 전송하고, 상기 기지국은 수신 빔포밍을 이용하여 데이터를 수신한다. 상기 하향링크에서, 상기 기지국 및 이동국 간 채널은 이산 레이 경로들(discrete ray paths)의 합(sum)으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00001
여기서, Φk 및 Θk 는, 각각, 전송 어레이로부터 수신 어레이로 가는 채널에서 k{ th } 광선(ray)에 대한 출발각(departure angle) 및 도달각(arrival angle)이다. Φk 및 Θk 의 값은 알려진 분포를 갖는 랜덤 변수(random variables)이다. βk 는 이중 지수 분포(double exponential distribution)로부터 도출되는 임의 평균(random mean)을 갖는 레일라이(Rayleigh) 분포이며 Ψk는 (0,2π)내에서 일정하다.
도 5는 기지국 501으로부터 이동국 503으로의 다중 경로 채널을 도시한다. 상기 기지국 501 및 상기 이동국 503은 각각 상기 도 1의 상기 기지국 101 및 상기 도 1의 상기 이동국 116의 실시 예들이다. 상기 도 5에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 501 및 상기 이동국 503 간 채널은 각각 특정한 출발각(AoD: angle of departure) Φk 및 특정한 도달각(AoA: angle of arrival) Θk을 가진 3 경로 채널들에 의해 식별된다. 상기 기지국 501에서의 안테나 어레이 502는 공간 빔 505을 형성하는 반면 상기 이동국 503에서 안테나 어레이 504는 공간 빔 506을 형성한다. 상기 이동국 503을 향한 직접 경로(direct path)가 없으므로, 전송된 전자기파(electromagnetic wave)는 수신기에 도달하기 전에 물체(object)들 507, 508, 509에 의해 적어도 1회 반사된다.
도 6 내지 도 8은 다양한 안테나 어레이 및 이격을 이용하는 트랜시버(transceiver) 구조를 도시한다. 상기 도 6 내지 상기 도 8에 도시된 실시 예들은 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
본 발명에서 고려하는 시스템은 M개의 전송 디지털 체인들 602 및 N개의 공간 빔들 606을 포함한다. 상기 M개의 디지털 체인들 602 각각은, 빔으로 지칭되는 N개의 공간 방향들 중 하나에서 다수의 빔포밍 유닛들 608 중 하나를 이용하여 조정될(steered) 수 있는 안테나 요소(antenna element)들을 구비하는 다수의 안테나 어레이들 604 중 하나에 연결된다. 송신기(이동국 또는 기지국)의 다수의 안테나들은 하나의 어레이로서 배열되고, 상이한 위상 천이기(phase shifter)들을 통하여, 해당 경로(pathway)의 전력 증폭기(power amplifier) 및 다른 구성요소(component)를 포함하는 아날로그 처리 체인(analog processing chain)에 연결된다. 상기 아날로그 처리 체인에 앞서, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 처리 경로(processing pathway)를 포함하는 디지털 기저대역 체인(digital baseband chain)이 선행한다. 디지털 체인은 상기 디지털 기저대역 체인 및 상기 위상 천이기들을 통해 안테나 어레이에 연결된 상기 아날로그 처리 체인을 포함한다.
상기 도 6에 도시된 시스템은 몇 개의 변형들(variations)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같은 일 실시 예는 다수의 안테나들를 포함하고, 상기 안테나들은 하나 이상의 M 디지털 체인 702을 위해 상이한 다중 안테나 어레이들(multiple antenna arrays) 704의 각 어레이를 형성한다. 또한, 빔포밍되는 그리고 빔포밍 이득의 종류(type)에 있어서 중요한 것은 안테나 어레이 각각에서의 안테나 배열에 대한 차이점이다. 안테나의 개수 및 배열은 안테나로부터 추출될 수 있는 빔포밍 이득에 직접적으로 영향을 미치므로, 이는 시스템 성능에 영향을 미친다.
다른 중요한 변형은 상이한 안테나 어레이들 간 이격이다. 안테나 어레이는 빔포밍 유닛을 통해 디지털 체인에 연결되는 하나의 집합의 안테나로서 정의된다. 상기 도 6에 도시된 통상적 구조는, 모든 안테나들은 그 안테나가 연결된 디지털 체인과 상관없이 반 파장(half wavelength) 거리만큼 이격된다고 가정하며, 이때 λ로 표시된 파장은 반송파(carrier) 주파수에 대한 빛의 속도(speed of light)의 비율로서 정의된다. 어레이 내에서 디지털 체인들에 연결된 안테나 요소들은, 빔포밍 이득에 불리하게 작용하는 그레이팅 로브(grating lobe)의 발생을 막기 위해 서로 λ/2 만큼 이격되어야 하나, 이는 상이한 어레이들 간 안테나 요소들에 대한 요건은 아니다. 트랜시버 구조 및 상호 연결(interconnects) 배치(placements)는 상이한 디지털 체인들에 연결된 이러한 안테나 어레이들이 어떻게 배열되어야 하는가에 영향을 미칠 수 있다. 도 8과 같이, λ/2 이상으로 안테나 어레이들 간 이격을 증대시키는 것은 특정한 수신기를 향하는 디지털 체인 각각으로부터 관찰되는 바와 같이 채널의 상관도(correlation)에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 이러한 시나리오는 송신기 및 수신기에서 상이한 디지털 체인들 간 채널을 추정할 때 고려하는 것이 중요하다.
각 안테나 어레이에 연결된 안테나의 상이한 개수와 안테나 어레이들 간 상이한 이격에 대한 어떠한 조합이라도 도 7 및 도 8에 도시된 변형들로부터 도출될 수 있다.
도 9는 어느 특정한 공간 방향으로 데이터를 전송 및 수신하기 위해 빔포밍을 이용하는 송신/수신 체인을 도시한다. 상기 도 9에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
송신 및 수신 빔포밍은 특정한 공간 방향을 이용하여 데이터 전송을 위해 각각 송신기 902 및 수신기 904에 의해 사용된다. 상기 송신기 902 및 상기 수신기 904에서 디지털 체인의 개수는 데이터를 송수신하기 위해 사용될(deployed) 수 있는 병행적(concurrent) 빔 방향들의 개수를 결정한다. 상기 도 9에 도시된 배열에 있어서, 동시에 선택될 수 있는 공간 방향들의 개수는 상기 송신기 902 및 상기 수신기 904에서 각각 4개 및 2개이며, 상기 송신기 902 및 상기 수신기 904 각각에 의해 포함되는 송신 및 수신 디지털 체인의 개수에 의해 정의된다. M개의 디지털 체인들을 구비한 시스템에서, 동시에 전송되거나 수신될 수 있는 M개의 빔들이 있을 수 있다. 빔들은 공간 방향에 대응한다.
송신기 및 수신기 간 채널을 측정하고, 특정한 빔 방향을 선택하기 위해 요구되는 훈련(training) 심벌의 양은 시스템에 의해 구성될 수 있다. 훈련 심벌, 즉 소위 기준(reference) 심벌의 개수는 오버헤드(overhead), 시스템 구성, 추정 방법(estimation method) 등에 기초하여 결정된다. 시스템이 시간, 주파수 및 공간 스태거링(staggering)을 이용하여 소위 CSI-RS(channel state information-reference symbols)라 불리는 기준 심벌을 전송하는 실시 예에서, 훈련 방법은 2개의 단계들을 포함할 수 있고, 이때, 제1단계는 모든 사용자에 대해 공통되는(in common) CSI-RS 전송을 포함하며, 제2단계는 단일 사용자(single user)에 대한 채널 파라미터 추정(channel parameter estimates)을 미세 조정(refine)하기 위해 특정적으로(specifically) 사용되는 사용자 특정(user-specific) CSI-RS를 포함한다. 이는 수신기에서 수행되는 채널 추정 절차(channel estimation procedure)/알고리즘(algorithm)에 제한을 받지 않을 수 있다.
도 10은 주파수, 시간 및 공간 스태거링을 이용하는 채널 파라미터 추정 및 미세 조정 과정을 위한 메시지 다이어그램을 도시한다. 이동국 1004 및 기지국 1002 각각은 상기 도 1의 상기 이동국 116 및 상기 도 1의 상기 기지국 102의 실시 예들이다. 도 10에 도시된 실시 예들은 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
상기 기지국 1002은 공통(common) CSI-RS를 이용하여 추정 및 보고된 채널 파라미터를 미세 조정하기 위해 상기 이동국 1004를 위한 이동국 특정 훈련 전송(MS specific training transmission)을 구성한다. 일 예로, 수신기가 채널 추정 알고리즘을 이용하여 다중경로(multipath) 채널의 이득(gain), 위상(phase), 도달각(AoA), 출발각(AoD)을 추정하는 기법이 고려된다. 상기 기지국 1002는 1006단계에서 주파수, 시간 및 공간 스태거링으로 파일럿(pilot)을 송신한다. 상기 이동국 1004은 1008단계에서 피드백 채널(feedback channel)을 통해 추정된 채널 파라미터를 송신한다. 피드백을 수신한 상기 기지국은, 상기 이동국으로부터 수신된 피드백에 기반한 특정한 공간 방향에서, 상기 채널 파라미터를 미세 조정하기 위한 추가적 훈련(additional training)이 1012단계에서 전송될 것을 지시할 수 있다. 추가적인 이동국 특정 훈련(MS specific training)은 1010단계에서의 상기 이동국 1004의 요청으로 전송될 수 있다. 상기 이동국 1004에 특정된, 1014단계에서 송신된 CSI-RS는 채널 추정 값을 미세 조정하기 위해 사용되고, 이후 1016단계에서, 상기 채널 추정 값은 피드백 채널의 다른 인스턴스(instance)를 이용하여 상기 기지국으로 피드백된다. 1018단계에서, 채널에 민감한(channel sensitive) 데이터 전송이 상기 기지국 1002와 상기 이동국 1004 간 이루어진다.
도 11은 상이한 도달각, 출발각, 채널 이득을 가지는 송신기 및 수신기 간 2 경로 채널을 보여주는 다이어그램을 도시한다. 도 12는 채널을 위해 공통 CSI-RS 전송 및 이동국 특정 CSI-RS 전송을 위해 사용되는 빔에 대한 차이점을 도시한다. 상기 도 11 및 상기 도 12에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
상기 도 11에서와 같이, 기지국 및 이동국 간 2개의 경로를 갖는 채널이 있고, 이때 각 경로가 상이한 도달각, 출발각, 채널 위상 및 이득을 가질 수 있는 경우가 고려된다. 상기 기지국으로부터 모든 이동국들에 전송되는 공통 CSI-RS는, 이동국에 의해 각 경로의 도달각, 출발각, 이득 및 위상을 추정하기 위해 사용된다. 공통 CSI-RS는 모든 방향으로 공간 빔 1202을 이용하여 송신된다. 채널의 추정 값이 주어져 있을 때, 상기 이동국 특정 CSI-RS는 상향링크 피드백 채널을 이용하여 이동국으로부터 기지국으로 보고된 최초의 추정 값에 의해 특정된 방향들에서 기준 심벌들을 목표(targeting)함으로써 추정 값을 개선하는데 사용될 수 있다. 상기 이동국 특정 CSI-RS는 특정한 방향에서 공간 빔 1204을 이용하여 송신된다. 공간 특정성(direction specificity)에 더하여, 상기 이동국 특정 CSI-RS는 상기 공통 CSI-RS와 상이한 반 전력 빔-폭(half power beam width), 상이한 빔포밍 이득들 및 상이한 오버헤드를 가질 수 있다. 이러한 차이점은 상기 도 12에 도시되어 있고, 여기서, 상기 이동국 특정 CSI-RS는 오로지 채널 경로들의 방향들에서 송신된다.
당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 기지국은 일반적인 전송 장치이고, 이동국은 일반적인 수신 장치이다. 상기 기지국, 상기 이동국의 용어의 사용은 셀룰러 시스템에의 맥락으로 제한하는 것을 의미하지 아니하며, 임의의 다른 무선 네트워크에도 적용될 수 있다. 또한, 실시 예에서 설명된 절차는 상향링크 네트워크에 적용될 수 있으며, 여기서, 상기 기지국은, 상기 기지국에 의한 할당에 따라 전송되는 일반적 사운딩(sounding) 기준 심벌에 부가적으로 상향 링크 채널 추정 값을 미세 조정하기 위해 기지국에 의해 특정되는 특정 방향에서 부가적 채널 사운딩 기준 심벌이 전송되도록 요청할 수 있다.
도 13은 기지국 구성된 이동국 특정 CSI-RS 기준 심벌을 위해 이동국 1302 및 기지국 1304 간 정보 교환을 도시한다. 상기 이동국 1302 및 상기 기지국 1304각각은 상기 도 1의 상기 이동국 116 및 상기 도 1의 상기 기지국 102의 실시 예이다. 도 13에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
이동국 특정 기준 심벌 전송 및 피드백을 가능하게 하기 위해 상기 기지국 1304와 상기 이동국 1302 간 정보 흐름은 도 10에 도시되어 있다. 1306단계에서, 상기 기지국 1304은, 상기 이동국 1302를 포함하여 상기 기지국 1304에 연결된 이동국들 및 상기 기지국 1304에 의해 지원되는 모든 상이한 방향들에 대하여 스캐닝(scanning)할 수 있도록, 공통 CSI-기준 신호를 송신한다. 모든 이동국들은 상기 공통 CSI-RS를 이용하여 감지된 채널에 기초하여 피드백 파라미터를 전송할 것으로 예상된다. 1308단계에서, 상기 이동국 1304은 선호 랭크 피드백(preferred rank feedback) 및 선호 빔 피드백(preferred beam feedback)을 상기 기지국 1304으로 송신한다. 상기 이동국으로부터의 이러한 피드백은 도달각 및 출발각과 같은 채널 파라미터의 형태이거나, 또는, 선호 빔 인덱스(index)의 형태일 수 있으며, 이때 상기 인덱스는 채널의 공통 CSI-RS 전송에 사용된 빔들 및 랭크 정보(rank information)를 지칭한다. 피드백에 기초하여, 상기 기지국 1304은 상기 특정 이동국 1302를 위한 기준 신호 전송(reference signal transmission)을 구성할 수 있고, 1310단계에서, 이동국 특정 CSI-RS 전송에 관한 구성 메시지(configuration message)를 상기 이동국 1302으로 송신할 수 있다. 상기 구성 메시지는 특정한 상기 이동국 1302으로 유니캐스트(unicast)된다. 몇몇 경우에, 이동국들로 이루어진 그룹(group)이 함께 시그널링되면, 상기 구성 메시지는 이동국들 그룹으로의 멀티캐스트(multicast)될 수 있다. 상기 구성 메시지를 따라, 상기 이동국은 이동국 특정 CSI-RS를 수신한다. 상기 이동국 특정 CSI-RS의 처리는 채널 품질 지시자(channel quality indicator) 및 선호된 데이터 빔 인덱스 피드백을 도출하고, 이러한 피드백은 1312단계에서 피드백 채널을 통해 상기 기지국으로 송신된다.
일 실시 예에 따르면, 이동국 특정 CSI-RS의 전송 이후 기지국에 의해 요구되는 피드백의 종류는 이동국 특정 CSI-RS 구성 메시지에서 지시될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 이동국 특정 CSI-RS는 이동국으로의 데이터 전송을 위해 사용되어야 하는 빔들을 포함할 수 있다.
도 14는 이동국 특정 CSI-RS가 이동국 1402에 의해 요구될 때 상기 이동국 1402 및 기지국 1404 간 정보 교환을 도시한다. 상기 이동국 1402 및 상기 기지국 1404 각각은 상기 도 1의 상기 이동국 116 및 상기 도 1의 상기 기지국 102의 실시 예이다. 도 14에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
1406단계에서, 상기 이동국 1402은 상기 기지국 1404로부터 수신된 공통 CSI-기준 신호를 처리하고, 1408단계에서, 랭크 및 선호 빔 인덱스에 관한 채널 상태 피드백을 전송한 이후, 1410단계에서, 이후의 채널 획득을 위한 부가적 기준 신호를 요청하는 메시지를 송신한다. 일 실시 예에서, 상기 이동국 1402은 메시지를 통해, 상기 기지국 1404이 이동국 특정 기준 심벌을 전송해야 하는 방향을 지시한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 이동국 1402로부터의 요청은 상기 기지국이 부가적 기준 심벌을 전송해야 하는 특정한 빔을 지시하지 아니할 수 있다. 상기 기지국 1404은 1408단계에서 상기 이동국 1402로부터 수신된 피드백 정보를 이용하여 이동국 특정 CSI-RS 전송을 위한 빔을 선택한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 이동국 1402은 도달각, 출발각과 같은 채널 파라미터를 추정하고, 이동국 특정 CSI-RS 전송의 처리 이후 채널 파라미터의 이러한 피드백을 제공하도록 구성된 진보된(advanced) 수신기이다.
채널 추정 값의 미세 조정을 허용하는 것에 대해 더하여, 이동국 특정 훈련은, 상기 도 7 및 상기 도 8에 도시된 바와 같이, 상이한 디지털 체인들 간 안테나 어레이들 간의 이격 및 전송 안테나 어레이 구성에 있어서의 차이를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 상기 이동국 특정 훈련은, 시스템이 공통 CSI-RS 심벌과 이동국 특정 CSI-RS 심벌 간 오버헤드를 트레이드 오프(trade-off) 하도록 한다. 이동국 특정 훈련의 사용은 공통 CSI-RS 심벌을 위한 낮은 오버헤드를 이용하는 것을 허용하고, 이는 기준 심벌의 낮은 시스템 레벨 오버헤드를 야기할 수 있는 반면, 상이한 구조 및 채널 추정 미세 조정을 지원한다.
또한, 이동국 특정 훈련의 경우, 다중 스트림(multiple stream) 전송들을 가능하게 하기 위해 만들어질 수 있다. 스트림의 개수 및 각 스트림을 위한 관련 빔의 개수가 부반송파마다 상이할 수 있고, 모든 디지털 체인이 다중 스트림 전송들을 위해 사용될 수 있는 4G(fourth generation) OFDMA 시스템과 달리, 아날로그 빔포밍을 이용하는 밀리미터파 시스템의 특유의 송신기 구성은 전체의 OFDM 심벌에 대하여 빔을 고정한다. 그러므로, 이동국으로의 다중 랭크 전송을 위해 모든 디지털 체인을 사용하고자 하는 경우, 상이한 빔포밍 요건을 갖는 상이한 사용자들을 다중화하는 것은 어려울 수 있다. 또한, 밀리미터파 셀룰러 시스템은 상이한 사용자들에게 데이터를 전송하기 위해 디지털 체인들을 동적으로(flexibly) 할당함으로써 SDMA(spatial division multiple access) 및 MU-MIMO(multi-user MIMO)를 지원할 수 있다. 그러므로, 다중 스트림 전송에서 각 스트림을 위해 디지털 체인을 동적으로 할당하는 것을 허용하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 유동성은, 초기(initial) 랭크 평가가 공통 CSI-RS 전송을 이용하여 이루어진 이후, 디지털 체인들을 선택하기 위한 이동국- 특정 CSI-RS 전송을 이용하여 허용될 수 있다.
일단 랭크 및 공간 빔 방향 추정 값이 공통 CSI-RS 심벌을 이용하여 이동국에 의해 지시되면, 기지국은, 전송에 사용될 선호되는 기저대역 프리코더 및 전송에 디지털 체인의 개수를 추정하기 위한, 디지털 체인들의 서로 다른 조합을 포함하는 선택된 공간 빔들을 통해 추가적인 이동국 특정 CSI-RS 심벌들을 송신할 수 있다. 이동국 특정 CSI-RS 심벌들은 특정한 공간 방향으로 전송하기 위한 상이한 개수의 디지털 체인들 및 이동국에 의해 식별되는 상이한 공간 방향들을 위한 상이한 개수의 디지털 체인들을 포함할 수 있다. 이동국 특정 CSI-RS에 포함될 디지털 체인의 개수는 스케줄링 오버헤드(scheduling overhead), 현재 부하(current load) 등과 같은 파라미터를 이용하여 기지국에 의해 결정될 수 있다. RF 프리코더 인덱스의 갱신(update)율은 공간 빔 방향을 결정하고, 이동국으로부터의 디지털 기저대역 디지털 프리코더의 갱신율은 다를 수 있으며, 기지국에 의해 사용되는 공통 CSI-RS 및 이동국 특정 CSI-RS의 개수에 따라 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 랭크 및 RF 프리코더 선택은 드물게(infrequently) 갱신될 수 있고, 공통 CSI-RS 심벌들을 이용하여 추정될 수 있다. 디지털 기저대역 프리코더는 이동국 특정 훈련 심벌들의 빈도에 기초하여 갱신될 수 있고, RF 프리코더에 의존한다.
도 15는 공간 방향(spatial direction)을 최초 선택하기 위해 기지국이 공통 CSI-RS를 사용하는 절차의 제1단계(first phase)를 도시한다. 도 16은 기저대역 프리코더를 결정하기 위해 체인#1 및 체인#2에서 특정한 공간 빔들로 전송되는 사용자 특정 CSI-RS를 보여주는 절차의 제2단계(second phase)를 도시한다. 상기 도 15 및 상기 도 16의 상기 송신기 1502 및 상기 수신기 1504는 상기 도 1의 상기 기지국 102의 송신기 및 상기 도 1의 상기 이동국 116의 수신기의 실시 예이다. 상기 도 15 및 상기 도 16에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 다른 실시 예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
상기 도 15에 도시된 바와 같은 제1단계의 예시에서, 공통 CSI-RS는 상기 이동국 116에 의해 보고된 바와 같은 채널의 출발각에 기초하여 N개의 공간 방향들 중 선호되는 공간 방향들을 선택하기 위해 사용된다. 상기 도 16에 도시된 제2단계에서, 사용자 특정 CSI-RS는, 상기 기지국 102이 상기 이동국 116으로의 다중 스트림 전송에서 사용하고자 하는 체인의 특정 개수에서, 기저대역 프리코더를 선택하기 위해 사용된다. 상기 도 16에 도시된 예시에서, 2개의 기저대역 체인들, 체인#1 및 체인#2는 상기 이동국 116로부터의 피드백을 통해 지시된 2개의 출발각들로 전송하기 위해 사용된다. 훈련 및 전송에 사용되는 디지털 체인의 개수는 이동국에 트랜스페어런트(transparent)하거나 또는 명시적으로(explicitly) 시그널링될 수 있다.
공통 CSI-RS 및 이동국 특정 CSI-RS 간 오버헤드를 공유함으로써, 시스템은 공통 CSI-RS에 의해 느리게 변동하는 채널 파라미터의 추정을 수용할 수 있고, 더욱 빈번하게 변동하고 시스템 성능에 영향을 미치는 파라미터의 추정은 이동국-특정 CSI-RS를 이용하여 수행된다. 상기 공통 CSI-RS는 일정한 오버헤드인 반면, 이동국-특정 CSI-RS는 "요구성(on-demand)" 오버헤드이다.
도 17은 기준 신호 전송 및 피드백을 구성하기 위해 이동국 및 기지국 간 정보 교환을 도시한다. 이동국 1702 및 기지국 1704 각각은 상기 이동국 116 및 상기 기지국 102의 실시 예이다. 상기 도 17에 도시된 실시 예는 오로지 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
1712단계에서, 공통 CSI-RS는 하나의 집합의 디지털 자원들(digital resources)을 이용하여 송신되고, 상기 이동국에 의해 수신된다. 1706단계에서, 랭크 및 선호 빔 인덱스와 관련한 피드백은 상기 이동국 1702로부터 상기 기지국 1704로 제공된다. 상기 랭크 및 상기 선호 빔 인덱스에 관한 피드백을 따라, 상기 기지국은 상기 이동국 1702이 스케줄링된 시간에 근접한(closer) 이동국 특정 CSI-RS 전송을 구성할 수 있다. 1708단계에서, 상기 기지국 1704는, 상기 기지국 1704이 상기 이동국 1702를 위한 데이터를 전송하기 위해 사용할 수 있는 특정한 디지털 체인으로 상기 이동국 특정 CSI-RS를 송신한다. 상기 이동국 1702는, 랭크, 기저대역 프리코더 및 채널 품질 지시자를 위한 선호 빔 인덱스를 도출하기 위해, 상기 이동국 특정 CSI-RS를 사용한다. 1710단계에서, 이러한 파라미터는 데이터 스케줄링을 위해 상기 기지국 1704으로 피드백된다.
도 18은 주기적 공통 CSI-RS 전송을 위한 순서도를 도시한다. 상기 순서도는 일련의 순차적 단계를 설명하긴 하나, 명백한 언급이 없는 한, 수행의 특정한 순서, 단계들 또는 그 일부를 동시에 또는 중첩 방식으로보다는 순차적으로의 수행, 또는 배타적으로 중간에 삽입되거나 중간적인 단계 없이 설명된 단계의 수행과 관련하는 시퀀스(sequence)로부터 어떠한 개입도 도출되지 않아야 한다. 예시에 설명된 프로세스는 예컨대 기지국 및 이동국 중 하나 이상에서 구현될 수 있다. 상기 기지국 102 및 상기 이동국 116은 상기 도 18의 순서도에 설명된 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 하나 이상의 디지털 또는 아날로그 프로세서를 각각 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공통 CSI-RS는 시스템에서 상기 기지국 102로부터 모든 이동국들로 주기적으로 스케줄링되는 전송이다. 상기 공통 CSI-RS 전송을 위한 트리거(trigger)를 상세하게 나타낸 순서도는 상기 도 18에 도시되어 있고, 1802단계에서 주기(periodicity) 파라미터가 정의된다. 1804단계에서, 프레임 번호(frame number)는 모듈로(modulo)를 이용하여 상기 주기와 비교된다. 상기 프레임 번호 및 상기 주기의 모듈로가 0이면, 이후 1806단계에서 상기 기지국 102은 상기 기지국에 연결된 각각의 이동국에게 다양한 전송 빔으로 CSI-RS를 체계적(systematically)으로 송신한다. 상기 프레임 번호 및 주기의 모듈로가 0이 아니면, 1808단계에서 데이터 및 이동국 특정 CSI-RS는 해당 프레임에서 특정한 이동국 116으로 송신된다. 프레임은 다수의 OFDM 심벌을 포함하는 시간의 특정한 구간(duration)이다. 슬롯, 서브프레임, 슈퍼프레임(superframe)과 같은 다른 용어는 본 발명의 범위를 벗어나지 아니하고 상기 프레임 대신에 사용될 수 있다. 1810단계에서는, 1808단계 또는 1806단계의 전송 이후, 1804단계로 되돌아, 상기 프레임 번호가 증가하고, 프로세스가 반복된다.
상기 주기는 기지국에 의해 모든 이동국들에게 브로드캐스트(broadcast) 메시지로 알려질 수 있다. 이동국 특정 CSI-RS 전송은 CSI-RS를 전달하지 아니하고 주기적이지 아니한 시간 슬롯에서 발생한다. 상기 이동국 특정 CSI-RS 전송은 기지국에 의해 원하는 대로 스케줄링된다.
도 19는 상기 기지국 102과 같은 기지국에서 이동국 특정 CSI-기준 신호 전송을 위한 순서도를 도시한다. 상기 순서도는 일련의 순차적 단계를 설명하긴 하나, 명백한 언급이 없는 한, 수행의 특정한 순서, 단계들 또는 그 일부를 동시에 또는 중첩 방식으로보다는 순차적으로의 수행, 또는 배타적으로 중간에 삽입되거나 중간적인 단계 없이 설명된 단계의 수행과 관련하는 시퀀스로부터 어떠한 개입도 도출되지 않아야 한다. 예시에 설명된 프로세스는 예컨대 기지국 및 이동국 중 하나 이상에서 구현될 수 있다. 상기 기지국 102은 상기 도 19의 순서도에 설명된 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 하나 이상의 디지털 또는 아날로그 프로세서를 포함할 수 있다.
이동국 특정 CSI-RS는 상기 기지국 102에 의해 송신되며, 1902단계에서 결정되는, 상기 이동국 116으로부터 추가적인 훈련 요청을 수신하는 것 또는, 1904단계에서 결정되는, 상기 기지국 102이 상기 이동국 116로부터 갱신된 채널 상태 정보를 필요로 하는가 중에 하나에 기초하여 송신된다. 이러한 트리거들 중 하나가 충족되면, 상기 이동국 특정 CSI-RS는 이하의 단계를 포함한다. 1906단계에서 상기 기지국 102은, 주기적 공통 CSI-RS 전송에 기초하여 선호되는 빔 인덱스 및 랭크의 가장 최근의 피드백을 확인한다. 상기 이동국 특정 CSI-RS를 전송하기 위해 사용될 하나의 집합의 빔들이 1908단계에서 식별되고, 상기 이동국 특정 CSI-RS 피드백을 위한 자원을 지시하는 구성 메시지가 1910단계에서 상기 이동국 116으로 송신된다. 상기 이동국 특정 CSI-RS 전송 구성이 전송된 후, 상기 기지국 102은 1912단계에서 선택된 빔으로 이동국 특정 CSI-RS를 송신한다. 상기 이동국 116은 상기 이동국 특정 CSI-RS를 처리하고 선호되는 이동국 특정 빔 및 다른 채널 파라미터를 상기 기지국 102로의 피드백을 통해 확인하며, 이는 1914에서 상기 기지국 102에 의해 확인된다.
도 20은 공통적인 기준 신호 전송 및 이동국 특정 기준 신호 전송 및 피드백을 위해 이동국 116과 같은 이동국의 동작을 나타내는 순서도를 도시한다. 상기 순서도는 일련의 순차적 단계들을 설명하지만, 명백한 언급이 없는 한, 수행의 특정한 순서, 단계들 또는 그 일부를 동시에 또는 중첩 방식으로보다는 순차적으로의 수행, 또는 배타적으로 중간에 삽입되거나 중간적인 단계 없이 설명된 단계의 수행과 관련하는 시퀀스로부터 어떠한 개입도 도출되지 않아야 한다. 설명된 예시에 설명된 프로세스는 예컨대 기지국 및 이동국 중 하나 이상에서 구현될 수 있다. 상기 이동국 116은 상기 도 20의 순서도에 설명된 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 하나 이상의 디지털 또는 아날로그 프로세서를 포함할 수 있다.
2002단계에서, 상기 이동국 116은 상기 기지국 102과 같은 기지국에 의해 전송되는 모든 공통 CSI-RS 전송을 측정한다. 상기 공통 CSI-RS 전송을 이용하여, 상기 이동국 116은 선호되는 빔 인덱스 및 채널의 관련 랭크를 확인한다. 피드백 채널의 할당 시, 2004단계에서, 상기 이동국 102은 선호되는 빔 인덱스, 채널의 랭크 및 다른 파라미터를 상기 기지국 102으로 송신한다. 상기 기지국 102은 이동국 특정 CSI-RS 전송을 스케줄링하고, 그 목적을 이를 위한 구성 메시지를 전송함으로써 지시한다. 2006단계에서, 상기 이동국 116은 구성 메시지를 해석하고, 상기 구성 메시지의 수신을 확인하며, 2008단계에서, 상기 이동국 특정 CSI-RS를 수신하기 위해 준비하고, 상기 이동국 116은 상기 이동국 특정 CSI-RS 전송에 사용되는 빔을 위한 채널 정보를 측정한다. 상기 이동국 특정 CSI-RS의 수신 시, 상기 이동국 116은 메시지를 처리하고, 상기 기지국 102로부터의 전송을 위한 선호 전송 파라미터를 식별한다. 2010단계에서, 상기 이동국 116은 상기 기지국 102로의 피드백 채널을 통해 추정된 채널 품질, 선호된 빔 인덱스를 송신한다.
도 21은 공통적인 기준 신호 전송 및 이동국 요청된 이동국 특정 기준 신호 전송 및 피드백을 위해 이동국 116와 같은 이동국의 동작을 나타내는 순서도를 도시한다. 상기 순서도는 일련의 순차적 단계를 설명하긴 하나, 명백한 언급이 없는 한, 수행의 특정한 순서, 단계들 또는 그 일부를 동시에 또는 중첩 방식으로보다는 순차적으로의 수행, 또는 배타적으로 중간에 삽입되거나 중간적인 단계 없이 설명된 단계의 수행과 관련하는 시퀀스로부터 어떠한 개입도 도출되지 않아야 한다. 설명된 예시에 설명된 프로세스는 예컨대 기지국 및 이동국 중 하나 이상에서 구현될 수 있다. 상기 이동국 116은 상기 도 21의 순서도에 설명된 하나 이상의 단계를 수행하도록 구성된 하나 이상의 디지털 또는 아날로그 프로세서를 포함할 수 있다.
진보된 수신기 능력을 갖는 이동국의 동작은 상기 도 21에 도시되어 있다. 2102단계에서, 상기 이동국 116은 모든 공통 CSI-RS 전송을 측정한다. 상기 공통 CSI-RS 전송을 이용하여, 상기 이동국 116은 선호되는 빔 인덱스 및 채널의 관련 랭크를 피드백한다. 피드백 채널의 할당 시, 2104단계에서, 이동국은 선호되는 빔 인덱스, 채널의 랭크 및 다른 파라미터를 상기 기지국 102과 같은 기지국에 송신한다. 필요 시, 2106단계에서, 상기 이동국 116은 채널의 도달각, 출발각 및 채널의 각 경로를 위한 이득과 같은 채널 파라미터를 추정하기 위해 추가적인 기준 심벌을 요청한다. 상기 기지국 102은 이동국 특정 CSI-RS 전송을 스케줄링하고, 그 목적을 이를 위한 구성 메시지를 전송함으로써 지시할 수 있다. 2108단계에서, 상기 이동국 116은 상기 구성 메시지를 해석하고, 상기 구성 메시지의 수신을 확인하며, 상기 이동국 특정 CSI-RS를 수신하기 위해 준비한다. 상기 이동국 특정 CSI-RS의 수신 시, 상기 이동국은 2110에서 이를 처리하고 채널 파라미터를 측정 및 식별한다. 2112단계에서, 상기 이동국 116은 상기 기지국 102로의 피드백 채널을 통해 채널의 상이한 경로들에 대해 추정된 출발각, 도달각 및 채널 이득을 송신한다.
본 발명은 일 실시 예들로 설명되었으나, 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변형 및 수정이 제안될 수 있다. 본 발명은 그러한 변형 및 수정을 첨부한 청구항의 범위 내에 해당하는 것으로서 포괄하는 것으로 간주된다.

Claims (15)

  1. 이동국의 방법에 있어서,
    기지국으로부터 공통(common) CSI(channel state information)-RS(reference signal)를 수신하는 과정과,
    상기 공통 CSI-RS에 기초하여 상기 기지국으로 제1피드백(feedback)을 송신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 이동국-특정(specific) CSI-RS의 구성을 수신하는 과정과,
    상기 이동국 특정 CSI-RS를 수신하는 과정과,
    상기 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 상기 기지국에 제2피드백을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동국 특정 CSI-RS를 수신하는 과정은,
    추가적 채널 상태 정보를 필요로 하는 상기 이동국 및 상기 기지국으로부터의 요청 중 하나에 응답하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동국은, 진보된(advanced) 수신기를 포함하고,
    상기 제2피드백은, 상기 진보된 수신기를 통해 추정되는 상기 이동국 및 상기 기지국 간 각 채널에 대한 추정된 도달각, 출발각 및 채널 이득을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1피드백은, 선호되는 빔 인덱스 및 랭크 파라미터를 포함하고,
    상기 제2피드백은, 순시적 채널 정보를 포착(capture)하고, 기저대역 프리코더 및 채널 상태 정보를 포함하는 채널 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 기지국에 있어서,
    트랜시버와,
    상기 트랜시버를 통해 공통(common) CSI(channel state information)-RS(reference signal)를 이동국에 송신하고, 상기 트랜시버를 통해 상기 공통 CSI-RS에 기초하여 상기 이동국으로부터의 제1피드백(feedback)을 수신하며, 상기 트랜시버를 통해 이동국 특정(specific) CSI-RS를 위한 구성을 상기 이동국에 송신하고, 상기 트랜시버를 통해 상기 이동국 특정 CSI-RS를 송신하고, 상기 트랜시버를 통해 상기 이동국 특정 CSI-RS에 기초하여 상기 이동국으로부터 제2피드백을 수신하도록 구성된 처리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동국 특정 CSI-RS의 송신은, 상기 이동국으로부터의 요청에 응답하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2피드백은, 상기 이동국의 진보된 수신기를 통해 추정되는 상기 이동국 및 상기 기지국 간 각 채널에 대한 추정된 도달각, 출발각 및 채널 이득을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 이동국 특정 CSI-RS의 송신은, 추가적 채널 상태 정보에 대한 상기 기지국의 필요에 응답하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1피드백은, 선호되는 빔 인덱스 및 랭크 파라미터를 포함하고,
    상기 제2피드백은, 순시적 채널 정보를 포착(capture)하고, 기저대역 프리코더 및 채널 상태 정보를 포함하는 채널 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1피드백은, 상기 공통 CSI-RS 전송 및 랭크 지시자(indication)에 사용된 빔들의 하나 이상의 인덱스로부터 선택되는 적어도 하나의 선호 빔 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법 또는 기지국.
  11. 제10항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이동국 특정 참조 CSI-RS는, 상기 채널에서 단기(short term) 변동을 포착(capture)하기 위해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법 또는 기지국.
  12. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이동국 특정 참조 CSI-RS는, 상기 제1피드백에 기초하여 선택된 부분집합(subset)을 갖는 이동국으로의 공간 방향들의 부분집합을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 방법 또는 기지국.
  13. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이동국 특정 참조 CSI-RS는, 다중 스트림(multiple stream) 전송에 사용될 기저대역 프리코딩을 추정하기 위해 송신되는 것을 특징으로 하는 방법 또는 기지국.
  14. 제1항 내지 제4항, 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 구성된 이동국 장치.
  15. 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템.
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