KR20150135193A - 다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 기지국으로부터 복수의 참조 신호 자원에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 하나의 CSI 프로세스 (Channel Status Information Process)에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보에 기반하여, CSI (Channel Status Information)를 보고하는 단계를 포함하고, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR SETTING REFERENCE SIGNAL IN MULTI-CELL BASED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법은, 기지국으로부터 복수의 참조 신호 자원에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 하나의 CSI 프로세스 (Channel Status Information Process)에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보에 기반하여, CSI (Channel Status Information)를 보고하는 단계를 포함하고, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서의 단말 장치는, 상기 기지국과 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 복수의 참조 신호 자원에 관한 정보와 하나의 CSI 프로세스 (Channel Status Information Process)에 관한 정보를 수신하고, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보에 기반하여, CSI (Channel Status Information)를 보고하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하고, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위 실시예들에서, 상기 복수의 참조 신호 자원 각각은 서로 다른 전송 포인트에 대응하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 복수의 참조 신호 자원 각각에 대한 광범위 특성은 지속적으로 을 추적(tracking)되는 것을 특징으로 할 수 있다.
혹은, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 두 개의 참조 신호 자원에 관한 정보를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원은 서로 광범위 특성이 동일하다고 가정되는 것을 특징으로 할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 광범위 특성은 도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 평균 지연 (average delay) 및 지연 확산 (delay spread) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 CSI는 상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원 각각에 대한 서브 CSI들을 포함하고, 상기 서브 CSI들 각각은 동일한 랭크 지시자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 CSI는 상기 서브 CSI들을 결합하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 단말은 보다 효율적으로 신호를 송수신할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 7은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도.
도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 하향링크 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
도 12는 대규모 MIMO 기술의 개념도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 본 명세서는 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head), eNB, TP(transmission point), RP(reception point), 중계기(relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다.제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(재설정) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 도시되어 있다.
송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
Figure pct00001
예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure pct00002
한편, 각각의 전송 정보
Figure pct00003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure pct00004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
Figure pct00005
또한,
Figure pct00006
를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
Figure pct00007
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure pct00008
에 가중치 행렬 W가 적용되어 실제 전송되는 NT 개의 송신신호(transmitted signal)
Figure pct00009
가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure pct00010
는 벡터 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 W ij 는 i 번째 송신안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
Figure pct00011
일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
Figure pct00012
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00013
여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.
한편, 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
하향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP전송 방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다(Joint Transmission; JT). 또한, CoMP전송 방식을 수행하는 기지국들 중 하나가 특정 시점에 상기 단말로 데이터를 전송하는 방법도 고려할 수 있다 (DPS; Dynamic Point Selection). 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국, 즉 서빙 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
상향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다 (Joint Reception; JR). 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH를 수신하는데 이때 협력 스케줄링/빔포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀(혹은 기지국)들에 의해 결정된다.
이하, 하향링크 데이터 채널의 전송 모드에 관하여 설명한다. 현재 3GPP LTE 표준문서, 구체적으로 3GPP TS 36.213 문서에서는 아래 표 1과 같이 하향링크 데이터 채널 전송 모드에 관하여 정의하고 있다. 또한, 아래 전송 모드는 상위 계층 시그널링, 즉 RRC 시그널링을 통하여 단말에게 설정된다.
Figure pct00014
표 1을 참조하면, 현재 3GPP LTE 표준문서에서는, 전송 모드와 이에 대응하는 DCI 포맷, 즉 전송 모드 기반 DCI 포맷을 도시하고 있다. 또한, 각각의 전송 모드에 무관하게 적용될 수 있는, 즉 폴백(Fall-back) 모드를 위한 DCI 포맷 1A가 정의되어 있다. 전송 모드에 관한 동작 예로서, 단말이 표 1에서 PDCCH를 블라인드 디코딩한 결과 DCI포맷 1B가 검출된다면, 단일 레이어를 이용한 폐루프 공간 다중화 기법으로 PDSCH가 전송되었다고 가정하여 PDSCH를 디코딩한다.
또한, 상기 표 1 에서 전송 모드 10은 상술한 CoMP 전송 방식의 하향링크 데이터 채널 송신 모드를 의미한다. 예를 들어, 단말이 PDCCH를 블라인드 디코딩한 결과 DCI포맷 2D가 검출된다면 안테나 포트 7 내지 14, 즉 DM-RS에 기반하여 다중 레이어 전송 기법으로 PDSCH가 전송된다는 가정하에 PDSCH를 디코딩한다. 또는 DM-RS 안테나 포트 7 또는 8에 기반하여 단일 안테나 전송 기법으로 PDSCH가 전송된다는 가정하에 PDSCH를 디코딩한다.
반면에, PDCCH를 블라인드 디코딩한 결과 DCI포맷 1A가 검출된다면, 해당 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인지 여부에 따라 전송 모드가 달라진다. 예를 들어 해당 서브프레임이 비(非)-MBSFN 서브프레임인 경우 PDSCH는 안테나 포트 0의 CRS에 기반한 단일 안테나 전송 또는 CRS 기반 전송 다이버시티 기법으로 전송되었다는 가정하에 디코딩한다. 또한, 해당 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인 경우 PDSCH는 안테나 포트 7의 DM-RS에 기반한 단일 안테나 전송이 이루어졌다는 가정하게 디코딩할 수 있다.
이하에서는, 참조 신호에 관하여 보다 상세히 설명한다.
일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신측과 수신측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신측에서 수신측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도록 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말을 위한 전용 참조 신호(dedicated RS; DRS), 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 셀 특정 참조 신호인 공통 참조 신호(common RS 또는 Cell specific RS; CRS)로 구분된다. 또한, 셀 특정 참조 신호는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며, 이를 CSI-RS(Channel State Information-RS)라고 지칭한다.
도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 8은 일반(normal) 순환 전치(Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며, 도 9는 확장(extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Common Reference Signal)를 의미하며, 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
또한, 격자에 기재된 'D' 는 단말 특정 RS인 하향링크 DM-RS(Demodulation-RS)를 의미하고, DM-RS는 데이터 영역 즉, PDSCH를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS인 DM-RS의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 8 및 도 9는 안테나 포트 5에 대응하는 DM-RS를 예시하며, 3GPP 표준문서 36.211에서는 안테나 포트 7 내지 14, 즉 총 8개의 안테나 포트에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
도 10을 참조하면, DM-RS 그룹 1에는 안테나 포트 {7, 8, 11, 13}에 해당하는 DM-RS가 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 맵핑되며, DM-RS 그룹 2에는 안테나 포트 {9, 10, 12, 14}에 해당하는 DM-RS가 마찬가지로 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 맵핑된다.
한편, 상술한 CSI-RS 는 CRS와 별도로 PDSCH에 대한 채널 측정을 목적으로 제안되었으며, CRS와 달리 CSI-RS는 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭(inter-cell interference; ICI)를 줄이기 위하여 최대 32가지의 서로 다른 자원 설정(configuration)으로 정의될 수 있다.
CSI-RS (자원) 설정은 안테나 포트 개수에 따라 서로 다르며, 인접 셀 간에는 최대한 다른 (자원) 설정으로 정의되는 CSI-RS가 송신되도록 구성된다. CSI-RS는 CRS와 달리 최대 8개의 안테나 포트까지 지원하며, 3GPP 표준문서에서는 안테나 포트 15 내지 22까지 총 8개의 안테나 포트를 CSI-RS를 위한 안테나 포트로 할당한다. 아래 표 2 및 표 3은 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 설정을 나타내며, 특히, 표 2는 일반(Normal CP)인 경우를, 표 3은 일반(Extended CP)인 경우를 나타낸다.
Figure pct00015
Figure pct00016
표 2 및 표 3에서, (k',l') 는 RE 인덱스를 나타내며, k' 는 부반송파 인덱스를, l' 는 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다. 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
또한, CSI-RS 서브프레임 설정이 정의될 수 있으며, 이는 서브프레임 단위로 표현되는 주기(T CSI-RS)와 서브프레임 오프셋(ΔCSI-RS)으로 구성된다. 아래 표 4는, 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 서브프레임 설정을 나타낸다.
Figure pct00017
한편, 현재 ZP(zero-power) CSI-RS에 관한 정보는 RRC 계층 신호를 통하여 설정된다. 특히, ZP CSI-RS 자원 설정은 zeroTxPowerSubframeConfig와 16 비트 사이즈의 비트맵인 zeroTxPowerResourceConfigList로 구성된다. 이 중, zeroTxPowerSubframeConfig는 표 3에 해당하는 I CSI-RS 값을 통해 해당 ZP CSI-RS가 전송되는 주기 및 서브프레임 오프셋을 알려준다. 또한, zeroTxPowerResourceConfigList은 ZP CSI-RS 설정을 알려주는 정보로서, 상기 비트맵의 각각의 요소는 상기 표 1 또는 상기 표 2에서 CSI-RS를 위한 안테나 포트가 4개인 열(Column)에 포함된 설정들을 지시한다. 이러한 ZP CSI-RS가 아닌 일반적인 CSI-RS는 NZP(Non zero-power) CSI-RS로 지칭한다.
한편, 상술한 CoMP 기법 적용 시, 단말이 다수의 CSI-RS 설정들을 RRC 계층 신호를 통하여 설정 받을 수 있다. 각각의 CSI-RS 설정은 아래 표 5와 같이 정의된다. 표 5를 참조하면, 각 CSI-RS 설정 별로 QCL(Quasi Co-Location) 가정이 가능한 CRS에 관한 정보가 포함된 것을 알 수 있다.
Figure pct00018
한편, 최근 3GPP LTE-A 표준에서는, CoMP 방식의 PDSCH 전송인, 전송 모드 10을 위하여, DCI 포맷 2D에 PQI (PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드를 정의하였다. 구체적으로, 상기 PQI 필드는 2 비트 사이즈로 정의되어 총 4개의 스테이트들을 아래 표 6과 같이 지시하고, 각각의 스테이트에서 지시하는 정보는 CoMP 방식의 PDSCH를 수신하기 위한 파라미터 세트로서, 구체적인 값들은 상위 계층을 통하여 미리 시그널링된다. 즉, 아래 표 6을 위하여 RRC 계층 신호를 통하여 반 정적으로 총 4개의 파라미터 세트들이 시그널링될 수 있으며, DCI 포맷 2D의 PQI 필드는 상기 총 4개의 파라미터 세트들 중 하나를 동적으로 지시하는 것이다.
Figure pct00019
상기 파라미터 세트에 포함되는 정보는, CRS 안테나 포트의 개수 (crs-PortsCount), CRS의 주파수 천이 값 (crs-FreqShift), MBSFN 서브프레임 설정 (mbsfn-SubframeConfigList), ZP CSI-RS 설정 (csi-RS-ConfigZPId), PDSCH 시작 심볼 (pdsch-Start), NZP (Non-ZP) CSI-RS의 QCL (Quasi Co-Location)정보 (qcl-CSI-RS-ConfigNZPId) 정보 중 하나 이상이 포함된다.
이하, QCL (Quasi Co-Location)에 관하여 설명한다.
안테나 포트 간에 QCL되어 있다는 것은, 단말이 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호(혹은 해당 안테나 포트에 대응하는 무선 채널)의 광범위 특성들(large-scale properties)이 다른 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호(혹은 해당 안테나 포트에 대응하는 무선 채널)의 광범위 특성들과 모두 또는 일부가 동일하다고 가정할 수 있다는 것을 의미한다. 여기서, 상기 광범위 특성들은 주파수 오프셋과 관련된 도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 타이밍 오프셋과 관련된 평균 지연 (average delay), 지연 확산 (delay spread) 등을 포함하고, 나아가 평균 이득(average gain) 또한 포함할 수 있다.
위 정의에 의하면, 단말은 QCL되지 않은 안테나 포트, 즉 NQCL(Non Quasi co-Located)된 안테나 포트들 간에는 광범위 특성들이 동일하다고 가정할 수 없다. 이 경우 단말은 안테나 포트 별로 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋 등을 획득하기 위한 트랙킹(tracking) 절차를 독립적으로 수행하여야 한다.
반면에, QCL되어 있는 안테나 포트들 간에는 단말이 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
1) 단말이 특정 안테나 포트에 대응하는 무선 채널에 대한 전력-지연 프로파일(power-delay profile), 지연 확산 및 도플러 스펙트럼 (Doppler spectrum)와 도플러 확산 추정 결과를, 다른 안테나 포트에 대응하는 무선 채널에 대한 채널 추정 시 사용되는 위너 필터(Wiener filter) 파라미터 등에 동일하게 적용할 수 있다.
2) 또한, 단말은 상기 특정 안테나 포트에 대한 시간 동기 및 주파수 동기를 획득한 후, 동일한 동기를 다른 안테나 포트에 대하여도 적용할 수 있다.
3) 마지막으로, 평균 이득에 관하여도 단말은 QCL되어 있는 안테나 포트들 각각에 대한 RSRP (Reference Signal Received Power) 측정값을 평균치로 계산할 수 있다.
예를 들어, 단말이 PDCCH를 통해 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 스케줄링 정보, 예를 들어, DCI 포맷 2D를 수신하면, 단말은 상기 스케줄링 정보에서 지시하는 DM-RS 시퀀스를 통하여 PDSCH에 대한 채널 추정을 수행한 후, 데이터 복조를 수행하는 경우로 가정한다.
이와 같은 경우, 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CRS 안테나 포트와 QCL되어 있다면, 단말은 해당 DM-RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 자신의 CRS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들(large-scale properties)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
마찬가지로, 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트와 QCL되어 있다면, 단말은 해당 DM-RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들(large-scale properties)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
한편, LTE 시스템에서는 CoMP 모드인 전송 모드 10으로 하향링크 신호를 송신할 시, 기지국이 상위 계층 신호를 통하여 QCL 타입 A와 QCL 타입 B 중 하나를 단말에게 설정하도록 정의하고 있다.
여기서, QCL 타입 A는 CRS 및 CSI-RS및 DM-RS의 안테나 포트가 평균 이득을 제외한 나머지 광범위 특성들이 QCL되어 있다고 가정하는 것으로, 동일 노드(point)에서 물리 채널 및 신호들이 전송되고 있음을 의미한다.
반면에, QCL 타입 B는 DM-RS 및 특정 지시된 CSI-RS의 안테나 포트가 평균 이득을 제외한 나머지 광범위 특성들이 QCL되어 있다고 가정하는 것이다. 특히, QCL 타입 B는 DPS, JT등의 CoMP전송이 가능하도록 단말당 최대 4개까지의 QCL 모드를 상위 계층 메시지를 통해 설정하고, 이 중 어떤 QCL 모드로 하향링크 신호를 수신해야 하는지 동적으로 DCI (downlink control information)를 통해 설정하도록 정의되어 있다. 이러한 정보는 상기 PQI 필드의 파라미터 세트 중 qcl-CSI-RS-ConfigNZPId에 정의된다.
QCL 타입 B가 설정된 경우의 DPS 전송에 관하여, 보다 구체적으로 설명한다.
우선, N1개의 안테나 포트들로 구성된 노드 #1는 CSI-RS 자원(resource) #1를 전송하고, N2개의 안테나 포트들로 구성된 노드 #2는 CSI-RS 자원(resource) #2를 전송하는 것으로 가정한다. 이 경우, CSI-RS 자원 #1을 상기 PQI의 파라미터 세트 #1에 포함시키고, CSI-RS 자원 #2를 상기 PQI의 파라미터 세트 #2에 포함시킨다. 나아가, 기지국은 노드 #1과 노드 #2의 공통 커버리지 내에 존재하는 단말에게 상위 계층을 통하여 파라미터 세트 #1과 파라미터 세트 #2를 시그널링한다.
이후, 기지국이 해당 단말에게 노드 #1을 통해 데이터(즉, PDSCH) 전송 시 DCI를 이용하여 파라미터 세트 #1을 설정하고, 노드 #2를 통해 데이터 전송시 파라미터 세트 #2를 설정하는 방식으로 DPS를 수행할 수 있다. 단말 입장에서는 DCI를 통해 상기 PQI를 통하여 파라미터 세트 #1을 설정 받으면 CSI-RS 자원 #1과 DM-RS가 QCL되어 있다고 가정하고, 상기 PQI를 통하여 파라미터 세트 #2를 설정 받으면 CSI-RS 자원 #2과 DM-RS가 QCL되어 있다고 가정할 수 있다.
차세대 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템(active antenna system; AAS)의 도입이 고려되고 있다. 신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나와 달리, 능동 안테나는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 것을 의미한다. 능동 안테나 시스템은 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블, 커넥터, 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고, 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히 능동 안테나 시스템은 각 안테나 별 전자식 빔 제어(electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIMO 기술을 가능하게 한다.
이와 같이, 능동 안테나와 같은 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO (massive MIMO) 구조 또한 고려되고 있다. 일례로 기존의 일자형 안테나 배열 (혹은 1 차원 안테나 배열)과 달리 2차원 안테나 배열을 형성할 경우, 능동 안테나 시스템의 능동 안테나에 의해 3차원 빔 패턴을 형성할 수 있다.
도 12는 대규모 MIMO 기술의 개념도를 도시한다. 특히, 도 12는, 기지국 또는 단말이 능동 안테나 시스템 기반의 3D 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 도식화한 것이다.
도 12를 참조하면, 송신 안테나 관점에서 3차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준-정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며, 수직 방향의 섹터 형성 등의 응용을 고려할 수 있다. 또한 수신 안테나 관점에서는, 대규모 수신 안테나를 활용하여 수신 빔을 형성할 때, 안테나 배열 이득(antenna array gain)에 따른 신호 전력 상승 효과를 기대할 수 있다.
따라서 상향링크의 경우, 기지국이 다수의 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있으며 이때 단말은 간섭 영향을 줄이기 위해 대규모 수신 안테나의 이득을 고려하여 자신의 송신 전력을 매우 낮게 설정할 수 있는 장점이 있다.
이하, UE 성능 시그널링에 관하여 설명한다. LTE 시스템에서는 성능 향상을 위해 대표적으로 CA(Carrier aggregation) 기법이 도입되었다. UE는 CA 기법을 지원해야 하며 그 지원 정도에 따라 고레벨 성능을 가진 UE와 저레벨 성능을 가진 UE로 다양하게 구분할 수 있다. UE가 어느 정도의 성능을 가지고 있는지에 관하여 기지국으로 통보하기 위하여, 3GPP 표준 문서에서는 UE-EUTRA-성능 정보 요소(Capability information element)에 UE 카테고리(category)를 비롯한 다양한 필드를 정의하였다. 특히, UE가 지원하는 주파수 밴드 또는 반송파 별로 지원하는 CSI 프로세스의 개수에 관하여 아래 표 7과 같은 정보를 포함하도록 정의되어 있다.
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한편, 3GPP 표준 문서에서는 UE의 CSI 피드백을 위하여, 신호 측정을 위한 하나의 NZP CSI-RS 자원과 간섭 측정을 위한 하나의 CSI-IM 자원의 조합을 포함하는 CSI 프로세스(process)라는 개념을 도입하였다. 또한, UE는 자신의 최대 지원 가능 CSI 프로세스의 개수(P)를 UE 성능 시그널링에 포함하여 eNB에 전달할 수 있으며, P=1, P=3 또는 P=4 중에 하나의 값을 eNB에게 전송할 수 있다. 이는 상기 표 7에서 각각 n1, n3 및 n4로 나타내진다.
P=1을 자신의 성능으로써 전달한 UE는 오직 단일 CSI 프로세스만이 처리 가능하다는 의미로 기지국에 알려준 것으로서, 전송 모드 10이라고 할지라도, DPS 동작이 불가능하고 CSI-IM의 활용을 통한 간섭 측정의 정확도 향상 효과를 주로 기대할 수 있다는 의미일 수 있다. P=3 또는 P=4를 자신의 성능으로써 전달한 UE는 다중 CSI 프로세스의 설정이 가능하다는 의미이고, 상위 계층으로부터 CSI 프로세스 정보 요소를 수신하여 각 CSI 프로세스 별로 CSI 피드백을 수행함으로써 DPS 동작이 가능하다.
현재 표준 문서에 따르는 경우, NZP CSI-RS 자원은 최대 3개까지 설정은 가능하도록 되어있지만, UE가 P=1을 자신에 성능 정보를 시그널링한 경우 (이러한 UE를 이하에서는 P1-UE로 칭함), 바람직하게는 P1-UE의 경우 eNB가 1개의 NZP CSI-RS만 설정하는 것이 바람직할 것이다. 그러나 현재의 표준 문서 상으로는 P1-UE가 다수개의 NZP CSI-RS 자원을 설정 받을 경우를 배제할 수 없다. 본 발명에서는 이와 같은 경우를 고려할 때 필요한 UE 및 eNB의 동작에 관해 기술한다.
우선, P1-UE의 경우 두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 설정을 수신할 것을 기대하지 않는다는 UE 동작이 정의될 수 있다. 만약, P1-UE가 두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 설정을 수신한 경우에는 이는 오류로 처리하는 것이다. 보다 구체적으로, P1-UE의 경우 오직 CSI 프로세스 인덱스 #0 만을 설정 받을 수 있도록 하며, 또한 NZP CSI-RS의 경우, NZP CSI-RS 자원 인덱스 #0 만을 설정 받을 수 있도록 한다. CSI-IM의 경우에도 CSI-IM 자원 인덱스 #0 만을 설정 받을 수 있는 것으로 제한할 수 있지만, NZP CSI-RS와는 달리 최대 4개의 CSI-IM 자원 설정을 받을 수 있도록 규정할 수도 있다.
결국, P1-UE는 {NZP CSI-RS 자원 인덱스 #0 및CSI-IM 자원 인덱스 #i}의 조합 정보가 포함된 CSI 프로세스 인덱스 #0 만을 설정 받을 수 있다. CSI 프로세스 인덱스 #0 에 NZP CSI-RS 자원 인덱스 #0이외의 다른 인덱스 정보가 포함되어 있다면 이를 오류로 처리할 수 있으며, 혹은 어떠한 NZP CSI-RS 자원 인덱스 정보가 시그널링 되더라도 P1-UE는 항상 이를 NZP CSI-RS 자원 인덱스 #0으로 적용하도록 정의될 수도 있다. 또는 P1-UE의 경우에는 CSI 프로세스 인덱스 #0 에 NZP CSI-RS 자원 인덱스 부분은 삭제되는 것으로 정의될 수도 있으며 이 부분을 P1-UE는 항상 NZP CSI-RS 자원 인덱스 #0으로 적용하도록 정할 수 있다.
CSI-IM 자원 설정 역시 1개만 설정 가능한 것으로 한정한다면, 항상 CSI-IM 자원 인덱스 #0이 CSI 프로세스 인덱스 #0에 설정되는 것으로 제한하거나, 그 이외의 CSI-IM 자원 인덱스 #i가 포함된 경우 오류로 처리할 수 있다. 혹은 어떠한 CSI-IM 자원 인덱스 정보가 시그널링되더라도, P1-UE는 CSI-IM 자원 인덱스 #0을 적용할 수 있다. 혹은, CSI 프로세스 인덱스 #0에는 CSI-IM 정보는 삭제되는 것으로 하고 P1-UE는 항상 CSI-IM 자원 인덱스 #0을 적용하는 것으로 정할 수 있다.
한편, 상위 계층 시그널링인 RRC 시그널링 관점에서, (1) CSI 프로세스 설정, (2) NZP CSI-RS 자원, 및 (3) CSI-IM 자원은 모두 별도의 RRC 메시지를 통해 전달되는 것으로 정의될 수 있다. 다시 말해, (1)~(3)의 정보들을 모두 혹은 적어도 두 개를 재설정하고자 하는 경우, 각각의 설정들은 개별 RRC 메시지를 통해 재설정되므로, 동일한 시간에 일제히 두 개 이상의 설정을 변경시키는 것은 항상 보장되는 것이 아니다. 따라서, 본 발명에서는, P1-UE라 할지라도 의도적으로 두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 그리고/또는 두 개 이상의 CSI-IM 자원을 설정 받을 수 있도록 하는 방식을 고려한다. 즉, 상술한 예와 같이 두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 또는 두 개 이상의 CSI-IM 자원이 설정된 경우, 이를 오류로 처리하는 것이 아니라, P1-UE라 할지라도 이를 활용하는 방안을 제안하는 것이다.
즉, eNB는 특정 P1-UE에게 상대적으로 가장 높은 무선 채널 이득을 보이는 두 개 이상의 TP들을 대표하는 다수개의 NZP CSI-RS 자원을 설정해 놓을 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 NZP CSI-RS #1 및 NZP CSI-RS #2의 두 개가 설정됐다고 가정한다. 또한 해당 P1-UE에게 CQI 산출 시 가정하도록 할 두 개 이상의 유력한 CSI-IM 자원 설정들을 의도적으로 미리 설정해 놓을 수 있다. 마찬가지로 설명의 편의를 위하여 CSI-IM #1 및 CSI-IM #2의 두 개가 설정됐다고 가정한다.
이 때, 해당 P1-UE에게는 항상 단일 CSI 프로세스가 설정되는데, 이 때의 설정 정보 내용으로서 {NZP CSI-RS #1 및 CSI-IM #1}의 조합을 설정해 놓을 수 있다. 이 경우 해당 P1-UE는 CSI-RS #1과 CSI-IM #1을 통해 CSI 피드백 컨텐츠인 RI/PMI/CQI를 계산하고 보고하게 된다. 이후 해당 P1-UE가 이동하거나 그리고/혹은 무선 채널 환경의 시변성으로 인해, NZP CSI-RS #2 및 CSI-IM #2로부터의 무선 채널을 기반으로 하는 CSI 피드백을 가 보고받고자 한다면, 상기 (2) 및 (3)의 자원은 재설정할 필요 없이, 상기 (1)에 해당하는 CSI 프로세스 인덱스 0 설정 정보만 {NZP CSI-RS #2 및 CSI-IM #2}의 조합으로 재설정하면 된다. 이와 같은 동작은 상기 (1), (2), (3) 의 정보의 RRC 재설정 회수를 최소화할 수 있다는 장점을 갖는다. 이하에서는, 위와 같은 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
P1-UE에게 설정된 모든 PQI 파라미터 세트에는, 해당 P1-UE에 설정된 단일 CSI 프로세스에서 지시하는 NZP CSI-RS 자원 인덱스만이 설정될 수 있도록 한다. 예를 들어, P1-UE가 설정받은 단일 CSI 프로세스의 설정 정보가 {NZP CSI-RS #1 및 CSI-IM #1}의 조합을 포함한 경우라면, 반드시 각 PQI 파라미터 세트 별로 연동되는 qcl-CSI-RS-ConfigNZPId-r11는 오직 NZP CSI-RS #1이어야만 한다. 즉, 특정 PQI 파라미터 세트의 정보 중 QCL 가정을 위한 CSI-RS정보가 CSI-RS #1 이외의 다른 정보가 설정된다면, P1-UE는 이를 오류로 처리할 수 있으며, 혹은 어떠한 NZP CSI-RS 자원 인덱스 정보가 내려오더라도 P1-UE는 항상 NZP CSI-RS #1을 QCL 가정을 위한 CSI-RS정보로 사용할 수 있다. 또는 해당 PQI 파라미터 세트 내의 NZP CSI-RS 자원 인덱스 부분은 삭제하고, P1-UE는 항상 단일 CSI 프로세스에서 지시하는 NZP CSI-RS 자원 인덱스, 즉 NZP CSI-RS #1을 QCL 가정을 위한 CSI-RS정보로 사용할 수 있다.
본 발명을 일반적으로 기술하면, P1-UE는 다수개의 NZP CSI-RS를 설정 받을 수 있지만, 하나의 CSI 프로세스만 지정 받도록 한다. 즉, NZP CSI-RS자체는 다수개의 설정을 받을 수 있지만, CSI 프로세스는 하나만 설정 받을 수 있다.
또는 P1-UE는 마지막으로 설정 받은 CSI 프로세스만 유효하다고 가정한다. 즉, CSI 프로세스가 재설정되거나 여러 번 설정 정보가 수신되는 경우 등에 있어서도, P1-UE는 항상 마지막으로 (가장 최근에) 설정 받은 CSI 프로세스만 단일 CSI 프로세스로서 유효한 것으로 인식하고 동작한다. 따라서 그 밖의 다른 CSI 프로세스 정보 등은 모두 무시하도록 한다. 이 때, 유효한 CSI 프로세스가 NZP CSI-RS #A와 연결되어 있으면 P1-UE는 NZP CSI-RS #A와 연결된 PQI만 지정 받을 것으로 기대한다. 다시 말하면, 해당 P1-UE는 NZP CSI-RS #A와 연결되지 않은 PQI로 지정된 PDSCH는 수신하지 않아도 된다.
즉, P1-UE는 또 다른 NZP CSI-RS #B와 연결된 특정 PQI 파라미터 세트가 설정된다고 할지라도, 이 PQI 파라미터 세트에 기반하여 하향링크 그랜트가 송신되는 경우는 없다고 가정할 수 있고, 만일 이와 같은 하향링크 그랜트 수신된다고 할지라도 P1-UE는 이를 오류로 처리할 수 있다. 만일 NZP CSI-RS #B와 연결된 특정 PQI 파라미터 세트에 기반하여 하향링크 그랜트를 수신하였을 시 UE는 이를 무시하고 해당 PDSCH는 수신하지 않으며, 따라서 이에 대한 ACK/NACK 전송 등 모든 연관된 동작을 무시할 수 있다. 이는 eNB관점에서 보면, 항상 유효한 CSI 프로세스에 연결된 특정 NZP CSI-RS #A와 연결된 PQI 파라미터 세트들 중에서 특정 PQI 파라미터 세트를 지시하는 형태로 하향링크 그랜트를 송신해야 한다는 제한이 존재하게 된다.
또한, 상기 유효한 CSI 프로세스가 NZP CSI-RS #A와 연결된 경우 P1-UE가 설정 받는 EPDCCH 세트들이 존재하는 경우, 각 EPDCCH 세트 별로 반 정적으로 설정될 수 있는 PQI 파라미터 세트는 NZP CSI-RS #A와 연결된 것만 설정될 것으로 기대한다. 다시 말해, P1-UE는 NZP CSI-RS #A와 연결되지 않은 PQI 파라미터 세트가 특정 EPDCCH 세트에 반 정적으로 설정된 경우에는 해당 EPDCCH 세트에서 검출되는 EPDCCH는 수신하지 않아도 된다.
추가적으로, P1-UE와 같이 특정 밴드에 대하여 P를 1로 설정하여 자신의 성능 정보를 시그널링하는 경우, 해당 밴드의 듀플렉스 모드가 FDD 방식인 경우 상술한 방식들, 예를 들어, NZP CSI-RS를 1개만 설정하는 방식, PQI 파라미터 세트들 중 유효 CSI 프로세스에 속한 NZP CSI-RS 만 포함된 PQI 파라미터 세트만 유효한 것으로 인식하는 방식 등이 적용되는 것으로 규정할 수 있다. 반면에, 해당 밴드의 듀플렉스 모드가 TDD 방식인 경우라면, 위 방식들이 적용되지 않는 것으로 규정할 수 있다. 즉, TDD 시스템에서는 CSI 프로세스 한 개로 단일 피드백이 이루어진다고 할지라도, NZP CSI-RS는 다수개가 설정될 수 있도록 하여, DM-RS 기반 PDSCH 수신 시 다수의 전송 포인트 각각에 대하여 상이한 PQI 파라미터 세트가 지시될 수 있도록 하는 것이다.
TDD 시스템에 관하여 보다 구체적으로 설명하면, eNB는 UE의 SRS 전송을 통해 얼마든지 상이한 전송 포인트에 대한 개별 무선 채널 정보를 추정할 수 있으므로, CSI-IM 자원 설정을 고려하는 다수의 TP가 모두 뮤팅(muting)한 환경을 UE에게 측정하도록 하는 형태로 설정함으로써, UE로부터의 해당 CSI-IM을 기반으로 간섭 추정치를 보고받아, P1-UE에 대해서도 DPS전송을 적용할 수 있다.
이 경우 P1-UE는 CSI 프로세스는 1개만 설정 받으므로 CSI 피드백 산출을 위한 복잡도는 최대 1개의 CSI 프로세스에 대한 복잡도만 존재하지만, 위 예와 같이 DM-RS 기반 PDSCH 수신 시에는 상이한 NZP CSI-RS가 설정되는 다수의 상이한 PQI 파라미터 세트가 동적으로 지시될 수 있으므로, 해당 UE에게 설정될 수 있는 다수의 PQI 파라미터 세트 각각에 설정되는 NZP CSI-RS에 대해서는 해당 무선 채널로부터의 광범위 특성(large-scale properties)를 롱-텀(long-term)으로 추정 또는 추적하고 있어야 한다.
혹은 P1-UE의 CSI 산출 복잡도를 일정 수준 이하로 보장하기 위하여, P1-UE는 특정 하나의 NZP CSI-RS로부터의 무선 채널의 광범위 특성만 추정 또는 추적하는 것으로 정의될 수 있다. 이는 반드시 유효 CSI 프로세스에 속한 NZP CSI-RS #A로부터의 무선 채널의 광범위 특성만 추정 또는 추적하면 된다는 의미가 아니라, NZP CSI-RS #B일 수도 있고 NZP CSI-RS #C일 수도 있지만 최대 개수로 특정 1개의 NZP CSI-RS로부터의 무선 채널의 광범위 특성만 추정 또는 추적하면 된다는 의미인 것이다. 바람직하게, 유효 CSI 프로세스에 NZP CSI-RS #A가 설정된 경우, 특정 1개의 NZP CSI-RS는 해당 P1-UE가 설정받은 모든 PQI 파라미터 세트들에 동일하게 NZP CSI-RS #A가 설정되는 것으로 규정할 수 있다.
이하에서는 CoMP JT 동작을 위한 CSI 프로세스 설정 방법을 제안한다.
상술한 바와 같이, 현재 3GPP 표준 문서에서는 하나의 CSI 프로세스는 오직 하나의 NZP CSI-RS와 오직 하나의 CSI-IM 간의 조합을 포함하도록 정의되었다. 이는 서로 다른 전송 포인트들로부터의 JT 동작을 원활하게 지원하지는 못한다는 한계를 가지고 있다. 이에 본 발명에서는 JT에 보다 최적화된 CSI 피드백이 가능하도록 진보된 CSI 프로세스 설정 방식을 제안하도록 한다.
우선, 특정 CSI 프로세스가 {두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 인덱스와 적어도 하나의 CSI-IM 자원 인덱스}의 조합 정보를 포함하는 것을 고려한다. 추가적으로, 상기 특정 CSI 프로세스는 전송 포인트 간 CSI 정보 및 각 NZP CSI-RS 자원 인덱스에 대응되는 "the ratio of PDSCH EPRE to CSI-RS EPRE (Pc)" 값을 포함할 수 있다. 이와 같은 CSI 프로세스 설정을 UE가 수신하면, UE는 해당 CSI 프로세스에 대한 P-CSI(periodic-CSI) 피드백 또는 A-CSI(aperiodic-CSI) 피드백을 보고할 수 있다.
예를 들어, 특정 CSI 프로세스내에 NZP CSI-RS #1 (그리고 이와 관련된 Pc1)과 NZP CSI-RS #2 (그리고 이와 관련된 Pc2)의 두 개의 NZP CSI-RS들과 및 두 개의 Pc값들이 설정되어 있고, 추가로 하나의 전송 포인트 간 CSI 정보 및 하나의 CSI-IM설정이 포함되어 있는 경우, UE가 피드백 컨텐츠 산출 시, NZP CSI-RS #1로부터 추정되는 무선 채널에 대한 최적의 PMI1 및 NZP CSI-RS #2로부터 추정되는 무선 채널에 대한 최적의 PMI2를 계산하고 PMI1 및 PMI2 사이를 연결시켜주는 최적의 전송 포인트 간 CSI 정보도 함께 계산하여 피드백할 수 있다.
이 때, RI는 PMI1 및 PMI2에 공통적으로 적용되는 공통 RI값 하나를 피드백하도록 규정할 수 있다. CQI는 상기 JT 동작을 가정하고, Pc1 및 Pc2를 고려하여 CQI를 산출할 수 있다.
A-CSI 보고의 경우, 위와 같은 피드백 컨텐츠들이 특정 DCI 트리거링에 의하여 한번에 보고될 수 있다. P-CSI보고의 경우는 위와 같은 피드백이 효율적으로 보고될 수 있도록, 하나의 CSI 프로세스에 대한 P-CSI 설정이 상기 RI, PMI1, PMI2, 전송 포인트 간 CSI, 및 CQI를 모두 하나의 P-CSI 피드백 체인으로 구성되도록 피드백 타입을 새로이 정의할 수 있다.
대표적으로, 전송 포인트 간 CSI는 RI와 결합 인코딩(joint encoding)될 수 있도록 피드백 타입이 추가 정의될 수 있으며, PMI1 및 PMI2는 기존의 PMI 보고 주기를 그대로 차용하되, 보고해야 하는 PMI가 2개로 늘어났으므로 그만큼 PMI가 전송될 보고 인스턴스(reporting instances)를 2배 늘리는 형태로 확장될 수 있다. 즉, RI 주기 내에서 기존에 PMI와 CQI가 전송 주기를 나누어 갖도록 설정된 형태를 개선하여 PMI1, PMI2, 및 CQI가 전송 주기를 나누어 갖는 형태로 CSI 피드백 체인이 구성될 수 있다. 혹은 PMI1과 PMI2를 서로 하나의 보고 인스턴스에 다중화 형태로 전송되도록 추가 피드백 타입을 정의할 수 있다. 이 경우, 각 PMI1 및 PMI2는 피드백 사이즈를 감소시키기 위하여 기존 코드북에서 기 설정된 PMI만을 사용하는 것으로 정의될 수 있다.
상술한 JT 동작을 위한 피드백을 위해서는, 특정 CSI 프로세스가 다수 개의 서브-CSI 프로세스 단위로 세부 분할되는 형태로 정의될 수도 있다. 예를 들어, 특정 CSI 프로세스 내에 서브-CSI 프로세스 #1 및 서브-CSI 프로세스 #2가 설정되어 있고, 서브-CSI 프로세스 #1에는 {NZP CSI-RS #1(그리고 이와 관련된 Pc1)과 CSI-IM #1}의 조합이 설정되어 있으며, 서브-CSI 프로세스 #2에는 {NZP CSI-RS #2(그리고 이와 관련된 Pc2)와 CSI-IM #2}의 조합이 설정되어 있고, 해당 CSI 프로세스에 공통적으로 하나의 전송 포인트 간 CSI 정보가 추가로 설정될 수 있다.
이와 같이 다수의 서브-CSI 프로세스설정을 포함하는 특정 CSI 프로세스설정이 UE에게 전달된 경우에는, 각 서브-CSI 프로세스 별로 P-CSI 설정이 제공될 수 있다. 이와 같이 서브-CSI 프로세스 별로 종래의 P-CSI 피드백 설정이 제공된다 하더라도, 서브-CSI 프로세스들은 그 상위의 특정 CSI 프로세스에 속해 있는 것이기 때문에, UE가 해당 서브-CSI 프로세스 별 피드백 컨텐츠를 계산할 때에는 상술한 바와 같이 모든 서브-CSI 프로세스에 대하여 RI, 전송 포인트 간 CSI, 그리고 CQI 등의 제한이 있을 수 있다.
예를 들어, UE는 서브-CSI 프로세스 #1에 대한 피드백 컨텐츠로서 NZP CSI-RS #1로부터 추정되는 무선 채널에 대한 최적의 PMI1와 RI 및 CQI를 보고하고, 서브-CSI 프로세스 #2에 대한 피드백 컨텐츠로서 NZP CSI-RS #2로부터 추정되는 무선 채널에 대한 최적의 PMI2와 RI 및 CQI를 보고하되, PMI1 및 PMI2 사이를 연결시켜주는 최적의 전송 포인트 간 CSI 정보는 특정 서브-CSI 프로세스에 대한 CSI 보고 시 함께 보고되는 것으로 사전에 정의하거나, RRC 시그널링 등을 통하여 통해 어느 서브-CSI 프로세스에 대한 CSI 보고 시 함께 보고해야 하는지가 설정될 수 있다.
또한, RI는 각 서브-CSI 프로세스 별로 보고될 수 있지만, 이 때의 RI값을 서로 같은 값으로만 설정되는 것이 바람직하다. 혹은 하나의 서브-CSI 프로세스에 대해서만 상기 공통 RI를 보고하도록 하고, 다른 서브-CSI 프로세스에 대해서는 상기 전송 포인트 간 CSI 정보를 보고하는 등으로 다른 컨텐츠를 보고하도록 정의될 수 있다.
또한, CQI는 JT 동작을 가정한 CQI를 상기 서브-CSI 프로세스 #1에 대한 FB 및 서브-CSI 프로세스 #2에 대한 FB에 대해 동일한 값을 보고하도록 할 수 있으며, 혹은 하나의 서브-CSI 프로세스에 대해서만 JT 동작을 가정한 CQI를 보고하도록 하고, 다른 서브-CSI 프로세스에 대해서는 상기 전송 포인트 간 CSI 정보를 보고하는 등으로 다른 컨텐츠를 보고하도록 정의될 수 있다.
A-CSI 보고의 경우는 위와 같은 JT 동작을 위한 피드백 컨텐츠들이 모두 특정 DCI에 의한 트리거링에 의하여 한 번에 보고될 수 있다.
추가적으로, 특정 CSI 프로세스 내에 두 개 이상의 NZP CSI-RS 자원 인덱스가 설정되는 방식에 있어서, 이 때의 CSI-RS 자원 인덱스간에는 즉, 해당 CSI-RS 안테나 포트들 간에는 서로 항상 QCL 가정이 성립하여야 한다고 정의될 수 있다. 대표적으로 지리적으로 같은 지역에 존재하는 또는 QCL 특성이 동일한 두 개 이상의 NZP CSI-RS설정을 하나의 CSI 프로세스에 포함하여 UE로부터 피드백을 받고자 하는 경우에 활용될 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 예시한 안테나 구조를 갖는 기지국으로부터 3D 빔포밍 혹은 3D-MIMO 방식을 적용하고자 하는 경우에 활용 가능하다.
예를 들어, 동일 지역에서 수평 방향을 대표하는 특정 NZP CSI-RS #1와 수직 방향을 대표하는 또 다른 특정 NZP CSI-RS #2를 함께 하나의 CSI 프로세스에 설정하고 3D-MIMO를 위한 피드백을 UE로 하여금 보고하도록 할 필요가 있으며, 이 경우에 해당 CSI-RS #1과 CSI-RS #2는 모두 같은 기지국에 설정되는 것이므로 서로간에 QCL가정이 가능함이 자명한 경우이다. 따라서 이 CSI-RS #1과 CSI-RS #2 각각에 개별적으로 추가 QCL 가정을 위한 CRS정보로 설정될 수 있는 CRS정보들도 모두 해당 서빙 셀 또는 특정 셀의 CRS 정보로서 같게 설정될 것이다.
예를 들어, UE가 NZP CSI-RS #1 및 NZP CSI-RS #2를 포함하고 있는 특정 CSI 프로세스를 설정 받은 경우, NZP CSI-RS #1과 NZP CSI-RS #2는 서로간에 항상 QCL가정이 가능하다는 의미일 수 있다. 즉, NZP CSI-RS #1으로부터의 무선 채널의 광범위 특성 추정치는 NZP CSI-RS #2로부터의 무선 채널의 광범위 특성 추정치와 서로 공유될 수 있다. 따라서 NZP CSI-RS #1내에 설정될 수 있는 특정 QCL 가정을 위한 CRS1 과 NZP CSI-RS #2내에 설정될 수 있는 특정 QCL 가정을 위한 CRS CRS2 정보는 항상 동일하다는 제한이 부여될 수 있다.
다시 말해, 0 내지 503의 값을 갖는 CRS1 시퀀스를 생성하는 PCI(physical cell ID)1과 CRS2 시퀀스를 생성하는 PCI2값이 항상 동일하도록 설정되어야 함을 의미할 수 있다. 만일 상기 특정 CSI 프로세스 설정에 포함된 NZP CSI-RS #1내에 설정된 QCL 가정을 위한 CRS1과 NZP CSI-RS #1내에 설정된 QCL 가정을 위한 CRS2 정보가 다르다면, UE는 이를 오류로 처리할 수 있다. 기지국 관점에서는, 만일 서로 간에 QCL 가정이 불가한 NZP CSI-RS들은 함께 특정 CSI 프로세스 인덱스에 포함될 수 없다는 제약 사항을 갖는다.
또한, NZP CSI-RS #1 및 NZP CSI-RS #2와 같이 서로 간에 QCL가정이 적용 가능한 NZP CSI-RS들에 대해서만 상기 전송 포인트 간 CSI 피드백이 설정 가능한 것으로 규정될 수 있다. 즉, 특정 CSI 프로세스 내에 서로 간의 QCL가정이 성립하는 NZP CSI-RS #1과 NZP CSI-RS #2가 설정되는 경우, 이에 대한 UE의 CSI 피드백은 상술한 바와 같은 JT 동작을 위한 피드백 컨텐츠가 보고될 수 있고, 이 경우에 전송 포인트 간 CSI가 함께 피드백될 수 있도록 한다. 만일 상기 NZP CSI-RS #1과 NZP CSI-RS #2가 서로간의 QCL 가정이 성립하지 않는 경우, 전송 포인트 간 CSI 피드백은 보고될 수 없다고 규정될 수도 있다.
본 발명에서 제안하는 방식들은 UE에게 특정 전송 모드가 설정된 경우 혹은 특정 RRC 시그널링에 의하여 본 발명의 방식들이 활성화된 경우에만 적용되는 것으로 한정할 수 있다. 즉, 도 12와 같은 환경에서만 적용되도록 한정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 13을 참조하면, 통신 장치(1300)는 프로세서(1310), 메모리(1320), RF 모듈(1330), 디스플레이 모듈(1340) 및 사용자 인터페이스 모듈(1350)을 포함한다.
통신 장치(1300)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1300)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1300)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1310)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1310)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 12에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
메모리(1320)는 프로세서(1310)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1330)은 프로세서(1310)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1330)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1340)은 프로세서(1310)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1340)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1350)은 프로세서(1310)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 바와 같은 다중 셀 기반 무선 통신 시스템에서 참조 신호를 설정하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 복수의 참조 신호 자원에 관한 정보를 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 하나의 CSI 프로세스 (Channel Status Information Process)에 관한 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보에 기반하여, CSI (Channel Status Information)를 보고하는 단계를 포함하고,
    상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는,
    상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호 자원 각각은 서로 다른 전송 포인트에 대응하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 두 개의 참조 신호 자원에 관한 정보를 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원은 서로 광범위 특성이 동일하다고 가정되는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호 자원 각각에 대하여, 광범위 특성을 추적(tracking)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 광범위 특성은,
    도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 평균 지연 (average delay) 및 지연 확산 (delay spread) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 CSI는 상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원 각각에 대한 서브 CSI들을 포함하고,
    상기 서브 CSI들 각각은 동일한 랭크 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 CSI는,
    상기 서브 CSI들을 결합하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신호 송수신 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서의 단말 장치로서,
    상기 기지국과 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
    상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 복수의 참조 신호 자원에 관한 정보와 하나의 CSI 프로세스 (Channel Status Information Process)에 관한 정보를 수신하고, 상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보에 기반하여, CSI (Channel Status Information)를 보고하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하고,
    상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는,
    상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호 자원 각각은 서로 다른 전송 포인트에 대응하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나의 CSI 프로세스 관한 정보는 상기 복수의 참조 신호 자원 중 적어도 두 개의 참조 신호 자원에 관한 정보를 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원은 서로 광범위 특성이 동일하다고 가정되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 참조 신호 자원 각각에 대하여, 광범위 특성을 추적(tracking)하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 광범위 특성은,
    도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 평균 지연 (average delay) 및 지연 확산 (delay spread) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 CSI는 상기 적어도 두 개의 참조 신호 자원 각각에 대한 서브 CSI들을 포함하고,
    상기 서브 CSI들 각각은 동일한 랭크 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 CSI는,
    상기 서브 CSI들을 결합하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
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