KR20150121185A

KR20150121185A - 이동국, 기지국 및 통신 제어 방법

Info

Publication number: KR20150121185A
Application number: KR1020157026425A
Authority: KR
Inventors: 다이스께 지쯔까와
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2015-10-28
Also published as: CN105075161B; WO2014162567A1; JPWO2014162567A1; US10917155B2; JP5950029B2; EP2983318A4; EP2983318B1; US20160020847A1; US20190363775A1; CN105075161A; US10439697B2; EP2983318A1

Abstract

이동국(10)은 기지국과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행한다. 이동국(10)은 CSI 산출부(14)와 송신 RF부(19)를 갖는다. CSI 산출부(14)는 복수의 데이터 단위 중에서 채널 품질이 가장 높은 데이터 단위를 선택함과 함께, 상기 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중, 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어를 선택한다. 송신 RF부(19)는, CSI 산출부(14)에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보를 제어 정보로서 상기 기지국에 송신한다.

Description

이동국, 기지국 및 통신 제어 방법{MOBILE STATION, BASE STATION, AND COMMUNICATION CONTROL METHOD}

본 발명은 이동국, 기지국 및 통신 제어 방법에 관한 것이다.

종래, LTE(Long Term Evolution)가 적용된 무선 통신 시스템에서는, 기지국(eNB: eNodeB)으로부터 이동국(UE: User Equipment)을 향하는 DL(Down Link)에 있어서, Closed-loop precoding이라고 불리는 통신 제어 수순이 이용되고 있다. Closed-loop precoding에서는, 기지국이, 복수의 데이터 스트림을 동시에 송신하는 공간 다중과, 공간 다중하는 데이터 스트림(Spatial layer)의 수(Transmission rank)를 적응 제어하는 Rank adaptation을 병용함으로써, 멀티 안테나에 의하여 지향성 빔을 형성한다. 이동국은 랭크마다 규정된 Precoding matrix 중에서 최적의 것을 선택하여 기지국에 피드백한다.

구체적으로는, Closed-loop precoding에서는, 이동국은 채널 상태를 나타내는 CSI(Channel State Information)를 기지국에 피드백한다. 상기 CSI는, 권장하는 Transmission rank를 나타내는 RI(Rank Indicator)와, 권장하는 Precoding matrix를 나타내는 PMI(Precoding Matrix Indicator)와, 상기 RI 및 PMI를 가정했을 경우의 무선 채널 품질을 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator)를 포함한다. 기지국은 상기 CSI를 이동국으로부터 수신하면, 상기 RI 및 PMI에 기초하여 결정된 Precoding matrix를, UE-specific RS(Reference Signals)와 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)에 적용하여 이동국에 송신한다. 상기 Precoding matrix를 수신한 이동국은, UE-specific RS에 기초하는 채널 추정값을 이용하여 PDSCH를 복조한다.

상술한 바와 같이 종래의 CSI의 피드백 방법은, 하나의 이동국에의 신호의 공간 다중 기술인 SU-MIMO(Single User-Multiple Input Multiple Output)가 적용된 PDSCH 송신을 상정하고 있다. 이 때문에 기지국은, 재송 제어에 의하여 신뢰성이 확보되는 것을 전제로 하고 하나의 이동국에 대한 전송 효율을 중시하여, 무선 채널 품질에 따른 랭크와 상기 랭크용 Precoding matrix를 선택한다.

IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group Closed Loop MIMO Precoding (2004-11-04), http://www.ieee802.org/16/tge/contrib/C80216e-04_293r2.pdf

그러나 최근에는, 상술한 SU-MIMO와, 복수의 이동국에의 신호의 공간 다중 기술인 MU-MIMO(Multiple User-Multiple Input Multiple Output)를 동적으로 전환하는 기술이 개발되어 있다. 또한 종래의 시간 다중 외에 공간 다중에도 대응한 EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel)에 대하여 Closed-loop precoding을 적용하는 기술도 개발되어 있다. 따라서 이들 기술에 대응하기 위하여, 이동국으로부터 기지국에의 CSI 피드백 방법의 확장이 요망되고 있다.

CSI 피드백의 새로운 방법으로서, 예를 들어 multiple CSI 프로세스의 피드백 방법이 제안되어 있다. 이러한 방법은, 이동국이 CSI 프로세스마다의 Codebook subset 제한을 갖고, 상위 레이어가 나타내는 비트맵에 따라 제한된 RI 및 PMI의 범위로부터 CSI를 피드백하는 것이다. 적용예로서, 이동국은 CSI 프로세스 1에 있어서, 접속 셀의 권장 랭크의 SU-MIMO를 상정한 CSI를 피드백한다. 또한 이동국은 CSI 프로세스 2에 있어서, 접속 셀의 랭크 1의 MU-MIMO 및 EPDCCH를 상정한 CSI를 피드백한다. 또한 CSI 프로세스 3에 있어서는, 이동국은 접속 셀의 랭크 2의 MU-MIMO 및 EPDCCH를 상정한 CSI를 피드백한다.

이와 같이, 상술한 CSI 피드백 방법으로는 시스템 성능은 향상되지만, 이동국은 종래와 비교하여 2 내지 3배의 크기의 CSI(예를 들어 12비트)를 기지국에 송신하게 된다. 이에 따라, 이동국이 CSI의 피드백 시에 기지국에 송신하는 제어 정보의 오버헤드가 크게 증가해 버린다.

개시된 기술은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 이동국으로부터 기지국에의 채널 상태의 보고를 적은 제어 정보로 실현할 수 있는 이동국, 기지국 및 통신 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위하여, 본원이 개시하는 이동국은, 일 형태에 있어서, 기지국과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행한다. 상기 이동국은 선택부와 송신부를 갖는다. 상기 선택부는, 복수의 데이터 단위 중에서 채널 품질이 가장 높은 데이터 단위를 선택함과 함께, 그 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중, 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어를 선택한다. 상기 송신부는, 상기 선택부에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보를 제어 정보로서 상기 기지국에 송신한다.

본원이 개시하는 이동국의 일 형태에 의하면, 이동국으로부터 기지국에의 채널 상태의 보고를 적은 제어 정보로 실현할 수 있다.

도 1은 이동국의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 기지국의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 이동국의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 기지국의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 이동국 및 기지국의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 6은 기지국의 Precoding 결정부가 각 안테나의 송신 심볼로부터 각 랭크용 Precoding matrix를 결정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 이동국의 CSI 산출부가 송신 랭크와 Code word에 기초하여 LI를 결정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 LI의 비트 수를 송신 랭크마다 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 Precoding용 제어 정보를 CSI 프로세스마다 나타내는 도면이다.
도 10은 변형예에 따른 Precoding용 제어 정보를 CSI 프로세스마다 나타내는 도면이다.

이하에, 본원이 개시하는 이동국, 기지국 및 통신 제어 방법의 실시예를, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한 이하의 실시예에 의하여, 본원이 개시하는 이동국, 기지국 및 통신 제어 방법이 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본원이 개시하는 일 실시예에 따른 이동국(UE)의 구성을 설명한다. 도 1은 이동국(10)의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 이동국(10)은, 수신 RF(Radio Frequency)부(11)와, FFT(Fast Fourier Transform)부(12)와, 채널 추정부(13)와, CSI 산출부(14)와, 제어 신호 복조부(15)와, 데이터 신호 복조부(16)와, 제어 신호 생성부(17)와, IFFT(Inversed Fast Fourier Transform)부(18)와, 송신 RF부(19)를 갖는다. 이들 각 구성 부분은 일방향 또는 쌍방향으로 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다.

수신 RF부(11)는 기지국(20)으로부터 수신된 신호에 대하여 무선 주파수로부터 기저 대역으로의 변환, 직교 복조 및 A/D(Analog to Digital) 변환을 행한다. FFT부(12)는 수신 RF부(11)에 의하여 수신된 신호에 대하여 FFT 타이밍의 검출, CP(Cyclic Prefix)의 제거 및 FFT 처리를 행한다. 채널 추정부(13)는 FFT 처리 후의 수신 신호로부터 데이터 복조용 참조 신호인 UE-specific RS를 추출한다. 또한 채널 추정부(13)는 상기 UE-specific RS와 기지의 참조 신호의 상호 상관으로부터 채널 추정값을 산출한다.

CSI 산출부(14)는 FFT 처리 후의 수신 신호로부터 채널 품질 측정용 참조 신호인 CSI(Channel State Information)-RS(Reference Signals)를 추출한다. 또한 CSI 산출부(14)는 상기 CSI-RS와 기지의 참조 신호의 상호 상관으로부터, 복소수에 의하여 표현되는 무선 채널 왜곡인 채널 추정값을 산출한다. 또한 CSI 산출부(14)는 상기 채널 추정값을 이용하여 SU-MIMO용 랭크와 Precoding matrix를 선택한 후, 이들 값에 기초하여 RI 및 PMI를 결정한다. CSI 산출부(14)는 결정된 RI 및 PMI를 가정한 각 Code word의 CQI를 특정하고, 상기 CQI와 각 레이어의 수신 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)에 기초하여 LI(Layer Indicator)를 결정한다. 여기서 Code word란, PDSCH로 송신하는 데이터에 관한 부호화 비트 열의 단위이며, 1서브프레임으로 송신하는 데이터는 랭크에 따라 최대 2개의 Code word로 분할된다.

제어 신호 복조부(15)는 FFT 처리 후의 수신 신호로부터 제어 신호를 추출하고, 상기 채널 추정값을 이용하여 채널 보상을 행한다. 또한 제어 신호 복조부(15)는 데이터 복조 및 오류 정정 복호를 행함으로써, 제어 정보로서 적용 랭크 등의 송신 형식 정보를 복원한다. 데이터 신호 복조부(16)는 FFT 처리 후의 수신 신호로부터 데이터 신호를 추출하고, 상기 채널 추정값을 이용하여 채널 보상을 행한다. 또한 데이터 신호 복조부(16)는 상기 송신 형식 정보에 기초하여 데이터 복조 및 오류 정정 복호를 행함으로써, 정보 비트를 복원한다.

제어 신호 생성부(17)는, 이동국(10)이 접속하는 셀의 CSI(예를 들어 상기 RI, PMI, CQI, LI 등)을 포함하는 제어 정보에 대하여 오류 정정 부호화 및 데이터 변조 등을 행한다. IFFT부(18)는 기지국(20)에 송신하는 신호에 대하여 IFFT 처리를 실행함과 함께, CP를 부가한다. 송신 RF부(19)는 송신 대상의 신호에 대하여 D/A(Digital to Analog) 변환, 직교 변조 및 기저 대역으로부터 무선 주파수로의 변환을 행한다.

다음으로, 본원이 개시하는 일 실시예에 따른 기지국(eNB)의 구성을 설명한다. 도 2는 기지국(20)의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이 기지국(20)은, 스케줄러부(21)와, 데이터 신호 생성부(22)와, 제어 신호 생성부(23)와, Precoding 결정부(24)와, UE-specific RS 생성부(25)와, Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)를 갖는다. 또한 기지국(20)은, CSI-RS 생성부(27)와, 물리 채널 다중부(28)와, IFFT부(29)와, 송신 RF부(210)와, 수신 RF부(211)와, FFT부(212)와, 제어 신호 복조부(213)를 갖는다. 이들 각 구성 부분은 일방향 또는 쌍방향으로 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다.

스케줄러부(21)는 기지국(20)에 접속하는 각 이동국에 대한 주파수 리소스의 할당 및 송신 형식(예를 들어 적용 랭크 등)의 선택을 행한다. 데이터 신호 생성부(22)는 스케줄러부(21)로부터 입력되는 데이터에 대하여 오류 정정 부호화 및 데이터 변조를 행한다. 제어 신호 생성부(23)는 적용 랭크 등의 송신 형식 정보를 포함하는 제어 정보에 대하여 오류 정정 부호화 및 데이터 변조를 행한다. Precoding 결정부(24)는 이동국(10)으로부터 보고된 RI 및 PMI에 기초하여 SU-MIMO용 Precoding matrix를 결정함과 함께, CQI 및 LI에 기초하여 랭크 1, 2용 Precoding matrix를 결정한다. 또한 Precoding 결정부(24)는, 스케줄러부(21)에 의하여 결정된 MIMO 방식(SU-MIMO 또는 MU-MIMO)의 PDSCH와 EPDCCH에 대응하는 각 Precoding matrix를 각 Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)에 출력한다. UE-specific RS 생성부(25)는 상기 UE-specific RS를 생성한다. 각 Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)는 Precoding 결정부(24)로부터 입력된 각 Precoding matrix에 기초하여 Precoding 처리를 실행한다.

CSI-RS 생성부(27)는 상기 CSI-RS를 생성한다. 물리 채널 다중부(28)는 각 물리 채널을 주파수 다중한다. IFFT부(29)는 이동국(10)에 송신하는 신호에 대하여 IFFT 처리를 실행함과 함께, CP를 부가한다. 송신 RF부(210)는 송신 대상의 신호에 대하여 D/A 변환, 직교 변조 및 기저 대역으로부터 무선 주파수로의 변환을 행한다. 수신 RF부(211)는 이동국(10)으로부터 수신된 신호에 대하여 무선 주파수로부터 기저 대역으로의 변환, 직교 복조 및 A/D 변환을 행한다. FFT부(212)는 수신 RF부(211)에 의하여 수신된 신호에 대하여 FFT 타이밍의 검출, CP의 제거 및 FFT 처리를 행한다. 제어 신호 복조부(213)는 FFT 처리 후의 수신 신호로부터 제어 신호와 도시하지 않은 상향 링크의 DM-RS를 추출하고, 상기 DM-RS로부터 얻어진 채널 추정값을 이용하여 채널 보상을 행한다. 또한 제어 신호 복조부(213)는 데이터 복조 및 오류 정정 복호를 행함으로써, 상기 제어 정보로서 이동국(10)으로부터 보고된 CSI(예를 들어 상기 RI, PMI, CQI, LI 등)를 복원한다.

이동국(10)은, 예를 들어 휴대 전화나 스마트폰 등의 휴대형 단말기에 의하여 실현된다. 도 3은 이동국(10)의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 이동국(10)은, 하드웨어적으로는 CPU(Central Processing Unit)(10a)와, 메모리(10b)와, 안테나 A1을 갖는 RF 회로(10c)와, LCD(Liquid Crystal Display)나 EL(Electro Luminescence) 등의 표시 장치(10d)를 갖는다. 메모리(10b)는, 예를 들어 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 등의 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리이다. 기능적 구성과 하드웨어 구성의 대응 관계에 관하여 도 1에 도시한 각 기능적 구성 요소 중, 수신 RF부(11), 송신 RF부(19) 이외의 구성 요소는, 예를 들어 CPU(10a) 등의 집적 회로에 의하여 실현된다. 또한 수신 RF부(11)와 송신 RF부(19)는 RF 회로(10c)에 의하여 실현된다.

도 4는 기지국(20)의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이 기지국(20)은, 하드웨어의 구성 요소로서 DSP(Digital Signal Processor)(20a)와, FPGA(Field Programmable Gate Array)(20b)와, 메모리(20c)와, RF(Radio Frequency) 회로(20d)와, 네트워크 IF(Inter Face)부(20e)를 갖는다. DSP(20a)와 FPGA(20b)는 스위치 등의 네트워크 IF부(20e)를 통하여 각종 신호나 데이터의 입출력이 가능하도록 접속되어 있다. RF 회로(20d)는 안테나 A2, A3을 갖는다. 메모리(20c)는, 예를 들어 SDRAM 등의 RAM, ROM, 플래시 메모리이다. 기능적 구성과 하드웨어 구성의 대응 관계에 관하여 도 2에 도시한 각 기능적 구성 요소 중, 송신 RF부(210), 수신 RF부(211) 이외의 구성 요소는, 예를 들어 DSP(20a), FPGA(20b) 등의 집적 회로에 의하여 실현된다. 또한 송신 RF부(210)와 수신 RF부(211)는 RF 회로(20d)에 의하여 실현된다.

다음으로, 동작을 설명한다. 도 5는 이동국(10) 및 기지국(20)의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도이다.

먼저, 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는 기지국(20)으로부터 CSI-RS를 수신하면(S1), 상기 CSI-RS를 이용하여 SU-MIMO용 랭크, Precoding matrix 및 레이어를 결정한다(S2).

S3에서는, 이동국(10)의 송신 RF부(19)는 CSI 프로세스 #1에 의하여, S2에서 결정된 랭크 및 Precoding matrix를 나타내는 RI 및 PMI를 기지국(20)에 송신한다. 또한 이동국(10)은 S3에 있어서, 상기 RI 및 PMI를 가정했을 경우의 무선 채널 품질을 나타내는 CQI를 함께 송신하는 것으로 해도 된다.

S4에서는, 이동국(10)의 송신 RF부(19)는 CSI 프로세스 #2, #3에 의하여, S2에서 결정된 레이어를 나타내는 LI를 기지국(20)에 송신한다. 또한 이동국(10)은 S4에 있어서, 상기 LI를 가정했을 경우의 무선 채널 품질을 나타내는 CQI를 함께 송신하는 것으로 해도 된다.

S5에서는, 기지국(20)의 Precoding 결정부(24)는 S3의 CSI 프로세스 #1에 의하여 수신된 상기 RI 및 PMI를 이용하여 SU-MIMO용 Precoding을 결정함과 함께, S4의 CSI 프로세스 #2, #3에 의하여 수신된 상기 LI를 이용하여 MU-MIMO용 Precoding과 EPDCCH용 Precoding을 결정한다.

S6에서는, 기지국(20)의 스케줄러부(21)는 S5에 있어서 Precoding 결정부(24)에 의하여 결정된 SU-MIMO용 Precoding과 MU-MIMO용 Precoding에 기초하여 유저 스케줄링을 행한다. 즉, 스케줄러부(21)는 이동국(10)에의 PDSCH에 적용할 MIMO 방식(SU-MIMO)을 결정한다.

S7에서는, 기지국(20)은 Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)에 의하여 상기 RI, PMI 및 LI로부터 산출된 EPDCCH용 Precoding을 EPDCCH와 그 복조용 UE-specific RS에 적용하고, SU-MIMO의 PDSCH용 Precoding을 PDSCH와 그 복조용 UE-specific RS에 적용하고, 송신 RF부(210)에 의하여 이동국(10)에 송신한다. 여기서, PDSCH의 복조용 UE-specific RS와 EPDCCH의 복조용 UE-specific RS는 각각 복조 대상의 물리 채널에 따른 상이한 주파수 리소스로 송신되며, 각각 상이한 Precoding이 적용될 수 있는 점에 주의하기 바란다.

S8에서는, 이동국(10)의 채널 추정부(13)는 상기 복조용 UE-specific RS를 기초로 하여 채널 추정을 행하고, EPDCCH와 PDSCH를 복호한다.

S9에서는, 기지국(20)의 Precoding 결정부(24)는 S3의 CSI 프로세스 #1에 의하여 수신된 상기 RI 및 PMI를 이용하여 SU-MIMO용 Precoding을 결정함과 함께, S4의 CSI 프로세스 #2, #3에 의하여 수신된 상기 LI를 이용하여 MU-MIMO용 Precoding과 EPDCCH용 Precoding을 결정한다.

S10에서는, 기지국(20)의 스케줄러부(21)는 S9의 Precoding 결정부에 의하여 결정된 SU-MIMO용 Precoding과 MU-MIMO용 Precoding에 기초하여 유저 스케줄링을 행한다. 즉, 스케줄러부(21)는 이동국(10)에의 PDSCH에 적용할 MIMO 방식(MU-MIMO)을 결정한다.

S11에서는, 기지국(20)은 Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)에 의하여 상기 RI, PMI 및 LI로부터 산출된 EPDCCH용 Precoding을 EPDCCH와 그 복조용 UE-specific RS에 적용하고, MU-MIMO의 PDSCH용 Precoding을 PDSCH와 그 복조용 UE-specific RS에 적용하고, 송신 RF부(210)에 의하여 이동국(10)에 송신한다.

S12에서는, 이동국(10)의 채널 추정부(13)는 상기 복조용 UE-specific RS를 기초로 하여 채널 추정을 행하고, EPDCCH와 PDSCH를 복호한다. 이때, 이동국(10)은 적용된 Precoding을 의식하는 일은 없다.

이하, 도 6 내지 도 10을 참조하면서 이동국(10)으로부터 기지국(20)에의 CSI 피드백의 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 6은, 기지국(20)의 Precoding 결정부(24)가, SU-MIMO가 적용된 PDSCH용 Precoding matrix의 서브셋으로서 각 랭크용 Precoding matrix를 결정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 있어서 M은 2 이상의 정수이고, 기지국(20)이 갖는 안테나 수를 나타낸다. 또한 N은 2 이상의 정수이고, 공간 다중의 랭크 수(레이어 수)를 나타낸다. j, k는 N 이하의 정수이고, 레이어 번호를 나타낸다. 무선 채널 품질은 레이어 j>레이어 k이다. 기지국(20)의 Precoding 결정부(24)는 이동국(10)이 선택한 LI에 기초하여, SU-MIMO가 적용된 PDSCH용 Precoding matrix를 구성하는 각 열 벡터 중, 무선 채널 품질이 높은 레이어의 Precoding vector를 선택한다. 이 Precoding vector는 MU-MIMO가 적용된 PDSCH 또는 EPDCCH의 송신에 적용된다.

도 6에 있어서, 상기 각 열 벡터는 공간 다중되는 각 레이어에 대응하는 Precoding vector이다. 예를 들어 레이어 j에 대응하는 Precoding vector는 파선으로 둘러싼 "w_j _{, 1}, w_j _{, 2}, …, w_j _{, M}"이다. 도 6에 도시한 바와 같이 송신 랭크 1의 송신에서는, 이 하나의 Precoding vector가 랭크 1용 Precoding matrix를 구성하게 된다. 이에 비하여, 예를 들어 레이어 k에 대응하는 Precoding vector는 1점 쇄선으로 둘러싼 "w_{k, 1}, w_{k, 2}, …, w_{k, M}"이다. 도 6에 도시한 바와 같이 송신 랭크 2의 송신에서는, 이 Precoding vector와, 상기 레이어 j에 대응하는 Precoding vector의 2개의 벡터가 랭크 2용 Precoding matrix를 구성하게 된다.

도 7은, 이동국(10)의 CSI 산출부(14)가 송신 랭크와 Code word에 기초하여 LI를 결정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 바와 같이, PDSCH로 송신하는 데이터에 관한 부호화 비트 열의 단위인 Code word에 대응시켜 CQI가 산출된다. 또한 각 레이어는 어느 하나의 Code word에 대응된다. 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는 먼저, CQI에 기초하여 품질이 양호한 Code word를 특정하고, 또한 상기 Code word에 속하는 레이어 중에서 수신 SINR이 양호한 공간 레이어를 선택한다. 이 선택된 공간 레이어의 식별자가 기지국(20)에의 피드백 대상의 LI로 된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 송신 랭크로서 "RI=2"가 통지되었을 경우에 있어서, CQI1≥CQI2일 때, Code word 1에 속하는 레이어 1이 선택되고, CQI1<CQI2일 때, Code word 2에 속하는 레이어 2가 선택된다. 또한 예를 들어 송신 랭크로서 "RI=6"이 통지되었을 경우에 있어서, CQI1≥CQI2일 때, Code word 1에 속하는 레이어 1 내지 3 중, 수신 SINR이 가장 높은 레이어(예를 들어 레이어 1)가 선택된다. 또한 예를 들어 송신 랭크로서 "RI=8"이 통지되었을 경우에 있어서, CQI1<CQI2일 때, Code word 2에 속하는 레이어 5 내지 8 중, 수신 SINR이 가장 높은 레이어(예를 들어 레이어 5)가 선택된다.

도 8은 LI의 비트 수를 송신 랭크마다 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이 LI의 필요성은 SU-MIMO를 상정한 권장 랭크에 의존한다. 따라서 이동국(10)의 제어 신호 생성부(17)는, 기지국(20)에 피드백하는 RI에 따라 LI의 비트 수를 전환함으로써 제어 정보를 효율적으로 송신할 수 있다. 도 8에 있어서, 예를 들어 송신 랭크가 랭크 3, 4인 경우, 이동국(10)은 2개(=2의 1제곱)의 레이어 중에서 1개의 레이어를 선택하기 때문에, LI의 비트 수는 1비트로 설정된다. 또한 예를 들어 송신 랭크가 랭크 5 내지 8인 경우, 이동국(10)은 4개(=2의 2제곱)의 레이어 중에서 1개의 레이어를 선택하기 때문에, LI의 비트 수는 2비트로 설정된다.

도 9는 실시예에 따른 Precoding용 제어 정보를 CSI 프로세스마다 나타내는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이 이동국(10)은, CSI 프로세스 #1에서는 종래와 마찬가지로 Precoding용 제어 정보로서, SU-MIMO용 권장 랭크의 권장 PMI를 기지국(20)에 송신한다. 이에 비하여 CSI 프로세스 #2에서는 이동국(10)은, Precoding용 제어 정보로서, 수신 SINR이 가장 양호한 레이어의 LI를 기지국(20)에 송신한다. 이것에 의하여, CSI 프로세스 #2에 있어서의 제어 정보의 비트 수는 종래의 4비트에서 2비트로 절감된다. 마찬가지로 CSI 프로세스 #3에서는 이동국(10)은, Precoding용 제어 정보로서, 수신 SINR이 두 번째로 양호한 레이어의 LI를 기지국(20)에 송신한다. 이것에 의하여, CSI 프로세스 #3에 있어서의 제어 정보의 비트 수도 종래의 4비트에서 2비트로 절감된다. 또는 CSI 프로세스 #3에서 기지국(20)에 송신하는 LI는, 랭크 2 송신의 통신 용량이 최대로 되도록 선택한 레이어에 대응시켜도 된다. 즉, SU-MIMO용 권장 PMI에 대응하는 Precoding matrix로부터, 랭크 2용 Precoding matrix를 생성하기 위한 2개의 열 벡터를 선택할 때, 1개째의 열 벡터는 CSI 프로세스 #2에서 송신하는 LI에 대응하는 열 벡터이고, 2개째의 열 벡터는 CSI 프로세스 #2에 대응하는 열 벡터와 조합했을 경우에 통신 용량이 최대로 되는 열 벡터로 해도 된다.

기지국(20)은, CSI 프로세스 #2에 의하여 이동국(10)으로부터 수신된 제어 정보(LI)를 이용하여 송신 랭크 1의 Precoding matrix를 결정한다. 또한 기지국(20)은, CSI 프로세스 #3에 의하여 이동국(10)으로부터 수신된 제어 정보(LI)를 이용하여 송신 랭크 2의 Precoding matrix를 결정한다. 이와 같이 기지국(20)은, Precoding matrix 자체가 아니라 LI만의 수신에 의하여 Precoding matrix를 결정할 수 있다. 그 결과, 제어 정보의 효율적인 송수신이 가능해진다.

이상, 설명한 바와 같이 이동국(10)은 기지국(20)과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행한다. 이동국(10)은 CSI 산출부(14)와 송신 RF부(19)를 갖는다. CSI 산출부(14)는 복수의 데이터 단위(도 7의 Code word 1, 2) 중에서 채널 품질(예를 들어 CQI)이 가장 높은 데이터 단위를 선택함과 함께, 상기 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중, 수신 품질(예를 들어 SINR)이 가장 높은 공간 레이어를 선택한다. 송신 RF부(19)는 CSI 산출부(14)에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보(예를 들어 LI)를 제어 정보로서 기지국(20)에 송신한다.

이동국(10)에 있어서, 송신 RF부(19)는 제1 채널 상태 정보(예를 들어 CSI 프로세스 #1)로서, 상기 공간 다중에 있어서 권장되는 공간 레이어 수에 대응하는 공간 부호화 정보(예를 들어 도 5의 S3에 나타낸 RI, PMI)를 기지국(20)에 송신하는 것으로 해도 된다. 그 후, 송신 RF부(19)는 제2 채널 상태 정보(예를 들어 CSI 프로세스 #2)로서, 상기 수신 품질(예를 들어 SINR)이 가장 높은 공간 레이어의 식별 정보(예를 들어 도 5의 S4에 나타낸 LI)를 기지국(20)에 송신하는 것으로 해도 된다.

이동국(10)에 있어서, 송신 RF부(19)는 상기 제2 채널 상태 정보에 후속하는 제3 채널 상태 정보(예를 들어 CSI 프로세스 #3)로서, 상기 수신 품질(예를 들어 SINR)이 두 번째로 높은 공간 레이어의 식별 정보(예를 들어 도 5의 S4에 나타낸 LI)를 기지국(20)에 송신하는 것으로 해도 된다.

한편, 기지국(20)은 이동국(10)과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행한다. 기지국(20)은, 수신 RF부(211)와, Precoding 결정부(24)와, Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)를 갖는다. 수신 RF부(211)는, 수신 품질(예를 들어 SINR)이 가장 높은 공간 레이어의 식별 정보(예를 들어 LI)를 이동국(10)으로부터 수신한다. 상기 공간 레이어는 이동국(10)에 있어서, 복수의 데이터 단위(예를 들어 Code word 1, 2) 중에서 채널 품질(예를 들어 CQI)이 가장 높은 데이터 단위가 선택된 후, 상기 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중에서 선택된 것이다. Precoding 결정부(24)는 수신 RF부(211)에 의하여 수신된 상기 공간 레이어의 식별 정보를 이용하여 공간 부호화 정보(예를 들어 Precoding matrix)를 결정한다. Precoding 처리부(26a, 26b, 26c)는 Precoding 결정부(24)에 의하여 결정된 공간 부호화 정보에 기초하여 상기 공간 다중을 실행한다.

구체적으로는, 이동국(10)은 상기 LI를 결정할 때, CSI-RS를 이용하여 채널 추정을 행하고, 이동국(10)과 기지국(20) 사이의 MIMO 채널에 있어서의 채널 왜곡을 나타내는 행렬 H를 취득한다. 이동국(10)은 채널 추정값의 분산으로부터 열잡음과 간섭 전력을 추정한다.

다음으로, 이동국(10)은 모든 랭크와 Precoding matrix의 후보 중, 통신 용량이 최대로 되는 랭크 및 Precoding matrix를 SU-MIMO용 랭크 및 Precoding matrix로 선정한다. 즉, CSI 산출부(14)는, Precoding matrix와 채널 행렬과 수신 안테나 웨이트 행렬의 곱셈에 의하여 각 레이어의 수신 전력을 추정함과 함께, 상기 수신 전력을 열잡음과 간섭 전력으로 나눔으로써 각 레이어의 수신 SINR을 추정한다. 또한 CSI 산출부(14)는 추정된 수신 SINR을 평균화하여 각 Code word의 수신 SINR을 산출함으로써, 각 Code word의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 특정한다. 그리고 CSI 산출부(14)는, 대응하는 예상 스루풋을 레이어 간에서 더함으로써 통신 용량을 추정한다.

그 후, 이동국(10)은, SU-MIMO용 랭크 및 Precoding matrix를 적용했을 경우의 각 Code word의 수신 SINR로부터 CQI를 구한다. 이동국(10)은, CQI가 가장 높은 Code word 중에서 수신 SINR이 높은 레이어(예를 들어 상위 1개 또는 2개)를 선택하고, 상기 레이어의 식별자를 LI에 의하여 기지국(20)에 보고한다.

이것에 의하여 이동국(10)은, 기지국(20)에 대하여 채널 상태의 보고(CSI 피드백)를 적은 제어 정보로 행할 수 있다. 그 결과, 각 MIMO 방식(예를 들어 SU-MIMO, MU-MIMO)과 각 물리 채널(예를 들어 PDSCH, EPDCCH)에 적합한 Closed-loop precoding이, 더 적은 제어 정보의 오버헤드에 의하여 실현 가능해진다.

(변형예)

상기 실시예에서는, 이동국(10)은 CQI가 높은 쪽의 Code word 중에서 수신 SINR이 양호한 레이어의 LI를 피드백하는 것으로 하였다. 그러나 CQI는 Code word 중의 평균적인 채널 품질을 나타내는 지표이므로, 모든 Code word 중에서 최선의 수신 SINR을 갖는 레이어가, 반드시 CQI가 높은 쪽의 Code word에 속해 있다고는 할 수 없다. 따라서 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는 CQI의 고저에 관계없이 모든 Code word 중에서 최선의 수신 SINR을 갖는 레이어를 선택하는 것으로 해도 된다.

도 10은 변형예에 따른 Precoding용 제어 정보를 CSI 프로세스마다 나타내는 도면이다. 도 10에 나타낸 바와 같이 이동국(10)은, CSI 프로세스 #1에서는 종래와 마찬가지로 Precoding용 제어 정보로서, SU-MIMO용 권장 랭크의 권장 PMI를 기지국(20)에 송신한다. 이에 비하여 CSI 프로세스 #2에서는, 이동국(10)은 Precoding용 제어 정보로서, 수신 SINR이 가장 양호한 레이어의 LI와 상기 레이어가 속하는 Code word의 번호를 기지국(20)에 송신한다. 이것에 의하여, CSI 프로세스 #2에 있어서의 제어 정보의 비트 수는 종래의 4비트에서 3(=2+1)비트로 절감된다. 마찬가지로 CSI 프로세스 #3에서는, 이동국(10)은 Precoding용 제어 정보로서, 수신 SINR이 두 번째로 양호한 레이어의 LI와 상기 레이어가 속하는 Code word의 번호를 기지국(20)에 송신한다. 이것에 의하여, CSI 프로세스 #3에 있어서의 제어 정보의 비트 수도 종래의 4비트에서 3(=2+1)비트로 절감된다.

이러한 형태에서는 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는, 상기 복수의 데이터 단위(도 7의 Code word 1, 2)에 속하는 모든 공간 레이어 중에서 수신 품질(예를 들어 SINR)이 가장 높은 공간 레이어를 선택한다. 이동국(10)의 송신 RF부(19)는, CSI 산출부(14)에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보(예를 들어 LI)와 함께, 상기 공간 레이어가 속하는 데이터 단위의 식별 정보(예를 들어 Code word 1)를 제어 정보로서 기지국(20)에 송신한다. 즉, 이동국(10)은 선택된 레이어의 LI 외에, 상기 레이어가 속하는 Code word의 번호(예를 들어 도 7의 Code word 1)를 기지국(20)에 피드백한다. 이로 인하여, CSI 프로세스 #2, #3에서 송수신되는 제어 정보의 비트 수는 상기 실시예의 2비트(도 9 참조)에서 3비트로 증가하지만, 보다 품질이 높은 레이어에 의한 데이터 전송이 가능해진다.

또한 상기 실시예 및 변형예에서는, Precoding이 적용되는 물리 채널로서 EPDCCH 및 PDSCH를 예시하였다. 그러나 EPDCCH는, 예를 들어 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel) 등의 다른 제어용 채널이어도 된다. 또한 PDSCH에 대해서도 다른 데이터용 채널이어도 된다.

또한 상기 실시예 및 변형예에서는, 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는 Code word의 선택 시에, 채널 품질을 나타내는 지표로서 CQI값을 참조하는 것으로 하였다. 그러나 CSI 산출부(14)는 CQI값 대신, 전파 강도를 나타내는 RSSI(Received Signal Strength Indication)값, 또는 전파 상태를 나타내는 SIR(Signal to Interference Ratio)값, SINR값 등을 참조하는 것으로 해도 된다.

또한 상기 실시예 및 변형예에서는, 이동국(10)의 CSI 산출부(14)는 공간 레이어의 선택 시에, 수신 품질을 나타내는 지표로서 SINR값을 참조하는 것으로 하였다. 그러나 CSI 산출부(14)는 SINR값 대신 SIR값, 또는 전파 강도를 나타내는 RSSI값을 참조하는 것으로 해도 된다.

10: 이동국
10a: CPU(Central Processing Unit)
10b: 메모리
10c: RF(Radio Frequency) 회로
10d: 표시 장치
11: 수신 RF부
12: FFT(Fast Fourier Transform)부
13: 채널 추정부
14: CSI(Channel State Information) 산출부
14a: LI 결정 테이블
14b: LI 비트 수 테이블
14c, 14d: Precoding용 제어 정보 테이블
15: 제어 신호 복조부
16: 데이터 신호 복조부
17: 제어 신호 생성부
18: IFFT(Inversed Fast Fourier Transform)부
19: 송신 RF부
20: 기지국
20a: DSP(Digital Signal Processor)
20b: FPGA(Field Programmable Gate Array)
20c: 메모리
20d: RF 회로
20e: 네트워크 IF(Inter Face)부
21: 스케줄러부
22: 데이터 신호 생성부
23: 제어 신호 생성부
24: Precoding 결정부
25: UE(User Equipment)-specific RS(Reference Signals) 생성부
26a, 26b, 26c: Precoding 처리부
27: CSI-RS 생성부
28: 물리 채널 다중부
29: IFFT부
210: 송신 RF부
211: 수신 RF부
212: FFT부
213: 제어 신호 복조부
A1: 이동국용 안테나
A2, A3: 기지국용 안테나
d: 각 레이어 1 내지 N의 송신 심볼
j, k: 레이어 번호
M: 기지국의 안테나 수
N: 공간 다중의 랭크 수(레이어 수)
s: 각 안테나의 송신 심볼
w: 랭크 N용 Precoding matrix

Claims

기지국과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행하는 이동국으로서,
복수의 데이터 단위 중에서 채널 품질이 가장 높은 데이터 단위를 선택함과 함께, 그 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중, 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어를 선택하는 선택부와,
상기 선택부에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보를 제어 정보로서 상기 기지국에 송신하는 송신부
를 갖는 것을 특징으로 하는 이동국.
제1항에 있어서,
상기 선택부는, 상기 복수의 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중에서 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어를 선택하고,
상기 송신부는, 상기 선택부에 의하여 선택된 공간 레이어의 식별 정보와 함께, 상기 공간 레이어가 속하는 데이터 단위의 식별 정보를 제어 정보로서 상기 기지국에 송신하는 것을 특징으로 하는 이동국.
제1항에 있어서,
상기 송신부는, 제1 채널 상태 정보로서, 공간 레이어 수에 대응하는 공간 부호화 정보를 상기 기지국에 송신한 후, 제2 채널 상태 정보로서, 상기 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어의 식별 정보를 상기 기지국에 송신하는 것을 특징으로 하는 이동국.
제3항에 있어서,
상기 송신부는, 상기 제2 채널 상태 정보에 후속하는 제3 채널 상태 정보로서, 상기 수신 품질이 두 번째로 높은 공간 레이어의 식별 정보를 상기 기지국에 송신하는 것을 특징으로 하는 이동국.
이동국과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행하는 기지국으로서,
상기 이동국에 있어서, 복수의 데이터 단위 중에서 채널 품질이 가장 높은 데이터 단위가 선택된 후, 그 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중에서 선택된, 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어의 식별 정보를 상기 이동국으로부터 수신하는 수신부와,
상기 수신부에 의하여 수신된 상기 공간 레이어의 식별 정보를 이용하여 공간 부호화 정보를 결정하는 결정부와,
상기 결정부에 의하여 결정된 공간 부호화 정보에 기초하여 상기 공간 다중을 실행하는 실행부
를 갖는 것을 특징으로 하는 기지국.
기지국과의 사이에서 공간 다중에 의한 무선 통신을 행하는 이동국이,
복수의 데이터 단위 중에서 채널 품질이 가장 높은 데이터 단위를 선택함과 함께, 그 데이터 단위에 속하는 공간 레이어 중, 수신 품질이 가장 높은 공간 레이어를 선택하고,
선택된 공간 레이어의 식별 정보를 제어 정보로서 상기 기지국에 송신하는
것을 특징으로 하는 통신 제어 방법.