KR20160002077A - 무선 통신 시스템에서 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라서, MU-MIMO를 지원하는 기지국이 다중 사용자들로부터 수신한 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티(entity)에 피드백하는 방법은, 상기 기지국의 안테나들과 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된(estimated) 제1 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득하는 단계; 상기 프로젝션 행렬을 이용하여 상기 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션하는 단계; 및 상기 프로젝션된 상기 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 상기 네트워크 엔터티에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 송신 또는 수신하는 방법 및 이를 수행하는 장치 {Method and Apparatus of transmitting or receiving uplink data of multi-user in a wireless communication system}

본 발명은 MU-MIMO를 지원하는 무선 통신 시스템에서 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 전송하거나 또는 수신하는 방법 및 장치에 관한다.

다중 입출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output) 기술은 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 기술이다. 단일 안테나를 사용하면 수신측은 데이터를 단일 안테나 경로(path)를 통해 수신하지만, 다중 안테나를 사용하면 수신단은 여러 경로들을 통해 데이터를 수신한다. 따라서, MIMO 기술은 데이터 전송 속도와 전송량을 향상시킬 수 있고, 커버리지(coverage)를 증대시킬 수 있다. 단일-셀 (Single-cell) MIMO 동작은 하나의 셀에서 하나의 단말이 하향링크 신호를 수신하는 단일 사용자-MIMO (Single User-MIMO; SU-MIMO) 방식과 두 개 이상의 단말들이 한 셀에서 하향링크 신호들을 수신하는 다중 사용자-MIMO (Multi User-MIMO; MU-MIMO) 방식으로 나눌 수 있다.

한편, 다중-셀 환경에서 개선된 MIMO 전송을 적용함으로써 셀 경계에 있는 사용자의 처리량을 개선하기 위한 협력 멀티 포인트(Coordinated Multi-Point: CoMP) 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CoMP 시스템을 적용되면 다중-셀 환경에서 셀 간 간섭(Inter-Cell Interference) 및 사용자들 간의 간섭(Inter-User Interference)을 줄일 수 있고 시스템 전체적인 성능이 향상될 수 있다.

채널 추정(channel estimation)은 페이딩(fading)등에 의하여 생기는 신호의 왜곡을 보상하기 위하여 채널의 특성을 판단하고, 판단된 채널 특성에 따른 채널 모델을 이용하여 수신된 신호를 복원하는 과정을 말한다. 여기서 페이딩이란 무선통신 시스템 환경에서 다중경로(multi path)-시간지연(time delay)으로 인하여 신호의 크기나 위상 등의 특성이 변동되는 현상을 말한다. 채널 추정을 위하여 송신기와 수신기 간에 사전에 협의된 참조신호(RS: reference signal)가 사용될 수 있다. 참조 신호는 파일럿(Pilot) 신호로도 지칭될 수도 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, MU-MIMO 기반의 다중 셀의 협력 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티에 효율적으로 피드백하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 다수의 기지국들로부터 수신된 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티에 효율적으로 처리하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는, MU-MIMO 기반의 다중 셀의 협력 통신 시스템의 채널 상태에 따라서 참조신호에 할당되는 자원의 개수를 가변하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술된 기술적 과제에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예들로부터 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따라서, MU-MIMO를 지원하는 기지국이 다중 사용자들로부터 수신한 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티(entity)에 피드백하는 방법은, 상기 기지국의 안테나들과 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된(estimated) 제1 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득하는 단계; 상기 프로젝션 행렬을 이용하여 상기 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션하는 단계; 및 상기 프로젝션된 상기 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 상기 네트워크 엔터티에 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따라서, 네트워크 엔터티(entity)가 MU-MIMO를 지원하는 기지국들로부터 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 수신하는 방법은, 상기 기지국들 중 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신하는 단계; 및 상기 기지국들 중 제2 기지국으로부터 상기 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것이다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따라서, 다중 사용자들로부터 수신한 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티(entity)에 피드백하는 기지국은, MU-MIMO를 위한 다수의 안테나들; 상기 다수의 안테나들을 통해 단말들과 신호들을 송수신하는 무선(radio frequency) 인터페이스; 상기 안테나들과 상기 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된 제1 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득하고, 상기 프로젝션 행렬을 이용하여 상기 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터 를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션하는 프로세서; 및 상기 프로세서의 제어에 따라서, 상기 프로젝션된 상기 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 상기 네트워크 엔터티에 전송하는 백홀(backhaul) 인터페이스를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따라서, MU-MIMO를 지원하는 기지국들로부터 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 수신하는 네트워크 엔터티(entity)는, 프로세서; 및 상기 프로세서의 제어에 따라서 상기 기지국들 중 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신하고, 상기 기지국들 중 제2 기지국으로부터 상기 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신하는 백홀(backhaul) 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기지국이 다중 사용자들로부터의 상향링크 데이터를 프로젝션함으로써, 네트워크 엔터티에 전송되는 피드백 정보의 크기를 감소시키고, 백홀 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 또한 네트워크 엔터티는 다수의 기지국들의 협력에 의해 상향링크 데이터를 검출함으로써, 상향링크 데이터 처리의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 채널 정보 중 롱텀 페이딩 성분 및 QoS 파라미터에 기초하여 참조신호에 할당된 자원의 개수를 조절함으로써, 전체 네트워크 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상술된 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예들로부터 다른 효과들이 유추될 수 있다.

도 1은 하향링크 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일례를 나타낸 예시도이다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 Massive MIMO에 기반하는 다중 셀들의 협력 통신(CoMP) 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 프로젝션된 상향링크 데이터를 송신 또는 수신하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국이 프로젝션된 상향링크 데이터를 피드백하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 네트워크 엔터티가 기지국으로부터 프로젝션된 상향링크 데이터를 수신하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RS 자원 및 데이터 자원의 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔터티를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 도시한 도면이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.

기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 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. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 LTE-A 표준을 참조하여 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1을 참조하여 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (Subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 도시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.

일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 도시한다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임(Half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성된다. 서브프레임들은 일반 서브프레임과 특별 서브프레임(special subframe)으로 분류될 수 있다. 특별 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Gap Period) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)의 3개의 필드를 포함하는 서브프레임이다. 이들 3 개의 필드의 길이는 개별적으로 설정될 수 있지만, 3개의 필드의 전체 길이는 1ms이어야 한다. 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일례를 나타낸 예시도이다. 이는 OFDM 심볼이 일반 CP로 구성된 경우이다. 도 2를 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록은 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(RE)라 한다. 예를 들어, 자원 요소 a(k,l)은 k번째 부반송파와 1번째 OFDM 심볼에 위치한 자원 요소가 된다. 일반 CP의 경우에, 하나의 자원블록은 12×7 자원요소를 포함한다. 확장된 CP의 경우에는 12×6 자원요소를 포함한다. 각 부반송파의 간격은 15kHz이므로, 하나의 자원블록은 주파수영역에서 약 180kHz을 포함한다. NDL은 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수이다. NDL의 값은 기지국의 스케줄링에 의해 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 따라 결정될 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 전송의 기본 단위는 하나의 서브프레임이 된다. 즉, 2개의 슬롯에 걸쳐 PDCCH 및 PDSCH가 할당된다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 선택적으로 전송할 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

협력형 다중-포인트 (Coordinated Multi-Point; CoMP)

3GPP LTE-A 시스템의 경우 transmission mode 10을 통해서 CoMP 기법을 지원한다. transmission mode 10에 따르면 다중의 CSI(Channel State Information)-process들이 단말에 설정될 수 있다. CoMP 기법은 co-MIMO, 공동(collaborative) MIMO 또는 네트워크 MIMO 등으로 표현되기도 한다. CoMP 기법은 셀-경계(cell-edge)에 위치한 단말의 성능을 증가시키고 평균 섹터 수율(throughput)을 증가시킬 수 있다.

일반적으로, 주파수 재사용 인자(frequency reuse factor)가 1 인 다중-셀 환경에서, 셀-간 간섭(Inter-Cell Interference; ICI)으로 인하여 셀-경계에 위치한 단말의 성능과 평균 섹터 수율이 감소될 수 있다. 이러한 ICI를 저감하기 위하여, 기존의 LTE 시스템에서는 단말 특정 전력 제어를 통한 부분 주파수 재사용(fractional frequency reuse; FFR)과 같은 단순한 수동적인 기법을 이용하여 간섭에 의해 제한을 받은 환경에서 셀-경계에 위치한 단말이 적절한 수율 성능을 가지도록 하는 방법이 적용되었다. 그러나, 셀 당 주파수 자원 사용을 낮추기보다는, ICI를 저감하거나 ICI를 단말이 원하는 신호로 재사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, CoMP 기법이 적용될 수 있다.

하향링크의 경우에 적용될 수 있는 CoMP 기법은 크게 조인트-프로세싱(joint processing; JP) 기법 및 조정 스케줄링/빔포밍 (coordinated scheduling / beamforming; CS/CB) 기법으로 분류할 수 있다.

JP 기법은 CoMP 협력 단위의 각각의 포인트(기지국)에서 데이터를 이용할 수 있다. CoMP 협력 단위는 협력 전송 기법에 이용되는 기지국들의 집합을 의미한다. JP 기법은 조인트 전송(Joint Transmission) 기법과 동적 셀 선택(Dynamic cell selection) 기법으로 분류할 수 있다.

조인트 전송 기법은, PDSCH 가 한번에 복수개의 포인트(CoMP 협력 단위의 일부 또는 전부)로부터 전송되는 기법을 말한다. 즉, 단일 단말로 전송되는 데이터는 복수개의 전송 포인트로부터 동시에 전송될 수 있다. 조인트 전송 기법에 의하면, 코히어런트하게(coherently) 또는 넌-코히어런트하게 (non-coherently) 수신 신호의 품질이 향상될 수 있고, 또한, 다른 단말에 대한 간섭을 능동적으로 소거할 수도 있다.

동적 셀 선택 기법은, PDSCH가 한번에 (CoMP 협력 단위의) 하나의 포인트로부터 전송되는 기법을 말한다. 즉, 특정 시점에서 단일 단말로 전송되는 데이터는 하나의 포인트로부터 전송되고, 그 시점에 협력 단위 내의 다른 포인트는 해당 단말에 대하여 데이터 전송을 하지 않으며, 해당 단말로 데이터를 전송하는 포인트는 동적으로 선택될 수 있다.

한편, CS/CB 기법에 의하면 CoMP 협력 단위들이 단일 단말에 대한 데이터 전송의 빔포밍을 협력적으로 수행할 수 있다. 여기서, 데이터는 서빙 셀에서만 전송되지만, 사용자 스케줄링/빔포밍은 해당 CoMP 협력 단위의 셀들의 조정에 의하여 결정될 수 있다.

한편, 상향링크의 경우에, 협력(coordinated) 다중-포인트 수신은 지리적으로 떨어진 복수개의 포인트들의 조정에 의해서 전송된 신호를 수신하는 것을 의미한다. 상향링크의 경우에 적용될 수 있는 CoMP 기법은 조인트 수신(Joint Reception; JR) 및 조정 스케줄링/빔포밍(coordinated scheduling/beamforming; CS/CB)으로 분류할 수 있다.

JR 기법은 PUSCH 를 통해 전송된 신호가 복수개의 수신 포인트에서 수신되는 것을 의미하고, CS/CB 기법은 PUSCH 가 하나의 포인트에서만 수신되지만 사용자 스케줄링/빔포밍은 CoMP 협력 단위의 셀들의 조정에 의해 결정되는 것을 의미한다.

다중안테나(MIMO) 시스템의 모델링

MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템은 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 시스템이다. MIMO 기술은 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고, 복수개의 안테나를 통해 수신되는 복수개의 데이터 조각들을 조합하여 전체 데이터를 수신할 수 있다.

MIMO 기술에는 공간 다이버시티(Spatial diversity) 기법과 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기법 등이 있다. 공간 다이버시티 기법은 다이버시티 이득(gain)을 통해 전송 신뢰도(reliability)를 높이거나 셀 반경을 넓힐 수 있어, 고속으로 이동하는 단말에 대한 데이터 전송에 적합하다. 공간 다중화 기법은 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다.

도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 NT 개로, 수신 안테나의 수를 NR 개로 늘리면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서, MIMO는 전송 레이트를 향상시키고 주파수 효율을 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량이 증가함에 따라, 전송 레이트는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 전송 레이트(Ro)에 레이트 증가율(Ri)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다.

다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재한다고 가정한다.

송신 신호를 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 전송 가능한 최대 정보는 NT개이다. 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

각각의 전송 정보

는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을

라고 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

또한,

는 전송 전력의 대각행렬

를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

전송전력이 조정된 정보 벡터(information vector)

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 전송되는 NT개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬

는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다.

는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

한편, 송신신호 x 는 2 가지 경우(예를 들어, 공간 다이버시티 및 공간 다중화)에 따라 다른 방법으로 고려될 수 있다. 공간 다중화의 경우, 상이한 신호가 다중화되고 다중화된 신호가 수신측으로 전송되어, 정보 벡터(들)의 요소(element)가 상이한 값을 가진다. 한편, 공간 다이버시티의 경우에는, 동일한 신호가 복수개의 채널 경로를 통하여 반복적으로 전송되어, 정보 벡터(들)의 요소가 동일한 값을 가진다. 물론, 공간 다중화 및 공간 다이버시티 기법의 조합 역시 고려할 수 있다. 즉, 동일한 신호가 예를 들어 3 개의 전송 안테나를 통해 공간 다이버시티 기법에 따라 전송되고, 나머지 신호들은 공간 다중화되어 수신측으로 전송될 수도 있다.

NR 개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다.

에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

도 5(b)에 NT 개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시하였다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 5(b)에서, 총 NT 개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, NT 개의 송신 안테나로부터 NR 개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. NR 개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

채널 상태를 나타내는 채널 행렬

의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬

에서 행의 수는 수신 안테나의 수 NR과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 NT와 같다. 즉, 채널 행렬

는 행렬이 NR×NT된다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬

의 랭크(

)는 다음과 같이 제한된다.

MIMO 전송에 있어서 '랭크(Rank)'는 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어(layer)의 개수'는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대응하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 랭크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.

매시브(massive) MIMO

매시브(massive) MIMO는 기존의 안테나 어레이에서 더 많은 안테나를 집적한 형태로, 기지국에 수백 개 이상의 안테나를 장착하여 지향성 방사 패턴, 펜슬 빔포밍(pencil beamforming)을 얻기 위해 안테나를 공간에 배치하고, 한 배열 내에 많은 소형 안테나를 사용해 단일 대형 안테나와 동일한 성능을 얻는 것이다. 여러 개(예를 들어, 수백개)의 안테나 집적으로 인해서 단일 대형 안테나에서 발생하는 기계적 문제를 소형 안테나를 급전하는 전기적인 문제로 해결 할 수 있는 특징이 있다.

매시브 MIMO는 다수의 다중 안테나의 공간 자유도를 이용하여 다수의 사용자에게 좁은 폭의 빔으로 송신하므로 높은 수신신호파워 및 낮은 간섭파워를 제공할 수 있다. 하지만, 좁은 폭의 빔으로 송신하기 위해서는 사용자와 기지국간의 채널 정보를 완벽하게 알아야 한다. 만약 채널 정보가 정확하지 않으면, 사용자에게 좁은 폭의 빔을 제공할 수 없으므로 수신신호파워가 낮아짐과 동시에, 다른 사용자에게 셀간 간섭을 미치게 된다.

한편, 셀 경계지역에 위치한 단말은 상향링크의 전송 품질을 만족시키기 위하여 높은 파워로 송신해야 한다. 하지만, 단말의 배터리에 의해 파워가 제한되거나, 단말 RF(radio frequency) 회로 성능의 제약으로 높은 파워의 송신이 어렵다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 다수의 셀이 협력하여 사용자의 신호를 검출하는 협력(CoMP) 검출 방식이 사용될 수 있다. 예컨대 기지국들이 협력적으로 수신한 신호를 백홀망을 통하여 네트워크 엔티티로 보내면, 네트워크 엔터티가 하나 이상의 협력 기지국들이 수신한 신호를 조합하여 신호를 검출한다. 예컨대, 네크워크 엔터티는 협력 검출 기법에 따라서 동작하는 기지국들 중 하나이거나 또는 핵심망에서 기지국들을 제어하는 노드일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 협력 검출 방식은 숏텀 페이딩 (short-term fading)으로 인한 마이크로 다이버시티 이득 (micro diversity gain)과 롱텀 페이딩 (short-term fading)으로 인한 매크로 다이버시티 이득 (macro diversity)을 얻을 수 있으므로, 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.

하지만 협력 검출을 하기 위해서는 하나 이상의 협력 기지국이 수신한 신호를 네트워크 엔터티로 전송하여야 한다. 하지만, 수신한 신호의 크기는 기지국의 안테나의 수에 비례하므로, 다수의 안테나를 사용하는 매시브 MIMO 시스템의 경우 백홀 망의 오버헤드가 발생된다. 따라서, 기지국의 안테나수가 매우 많은 Massive MIMO 시스템에서도, 신호의 협력 검출을 위해 기지국이 네트워크 엔터티로 전달해야 하는 신호의 크기를 감소시킬 수 있는 방법이 필요하다.

예를 들어, 기지국의 안테나들의 개수를 M, 단말들의 개수를 K 라고 가정한다. 여기서 단말은 단일의 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 기지국 l에서 수신된 신호

를 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 12에서

는 단말 j와 기지국 l간의 M차원의 채널 벡터,

는 단말 j의 송신 신호,

는 기지국 l의 잡음 성분이고,

은 K×M 행렬로 l번째 기지국의 각 안테나들과 각 단말들간의 채널을 표현한다. 만약 단말의 안테나 개수가 N개라면,

은 K×MN 행렬이 됨을 당업자라면 이해할 수 있다.

는 단말들의 송신 신호 벡터이다. 수신된 신호의 차원은 기지국 안테나들의 개수 수 M에 비례하여 증가한다. 이제 수신된 신호를 수학식 13과 같이 프로젝션한다. 프로젝션은 제1 공간의 값을(또는 제1 도메인)에서 제2 공간의 값(제2 도메인)으로 변환, 치환, 압축, 코딩하거나 매핑하는 것 등을 포괄하는 의미로서, 프로젝션의 용어는 균등한 의미를 갖는 다른 용어로 대체될 수 있다.

[수학식 12]

수학식 12에서

이다. 여기서 프로젝션 된 신호

의 차원은 K이다. 따라서 협력 검출해야 하는 단말들의 수보다 기지국의 안테나 수가 많으면 프로젝션된 신호

을 네트워크 엔터티로 보내는 것이 효율적일 수 있다. 나아가 기지국의 안테나의 수가 늘어나면 수학식 13과 같은 관계를 얻을 수 있다.

매시브 MIMO는 수학식 13과 같은 Favorable propagation를 이용하여 송수신에 사용한다. 수학식 13에서

은 K×K 대각행렬로 (k,k)번째 엘리먼트가

이다.

는 l번째 기지국과 k번째 단말 간의 롱텀(long-term) 페이딩 성분 또는 평균 채널 파워를 의미한다. 참고로,

은 기지국의 안테나들과 단말들 간의 숏텀(short-term) 페이딩 성분과 롱텀(long-term) 페이딩 성분을 모두 포함한다.

롱텀 페이딩 성분은 기지국과 단말간의 거리에 의한 경로 감쇄와 쉐도잉(shadowing), 안테나 특성에 의하여 결정되므로 상대적으로 장시간에 걸쳐서 변화한다. 반면, 숏텀 페이딩 성분은 신호의 상쇄 또는 보강 간섭에 의하여 영향을 받는 부분으로 상대적으로 단시간에 걸쳐서 변화한다. 다시 말해서, 롱텀 페이딩 성분의 코히어런스 시간(coherence time)은 숏텀 페이딩 성분의 코히어런스 시간에 비하여 길다.

수학식 12와 수학식 13으로부터 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.

- Massive MIMO 시스템에서, 프로젝션된 신호의 데이터 크기는 단말로부터 수신된 신호의 데이터 크기보다 작다. 기지국과 네트워크 엔터티 간의 백홀 용량이 제한되어 있을 경우, 프로젝션된 신호를 보내는 것이 효율적이다.

- 프로젝션된 신호는 롱텀 페이딩 성분에 의해서 정의되므로 sufficient statistic하다. 따라서, Massive MIMO 시스템에서, 네트워크 엔터티의 관점에서는

을 획득 하는 것과,

를 획득하는 것과 실질적으로 동일한 성능을 얻을 수 있다.

- Massive MIMO 시스템에서, 프로젝션된 후 채널 행렬은 롱텀 페이딩 성분에 의해 정의된다. 따라서, 각 기지국은 백홀망을 통하여 숏텀 페이딩 성분을 전송할 필요가 없다.

하지만, 위의 세 가지 결론들은 채널 정보가 이상적인 경우를 가정하고 있다. 실제 시스템의 구현에서는 단말이 송신하는 RS를 이용하여 채널 정보를 추정하므로, 이상적인 채널 정보를 얻을 수 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 오차를 갖는 추정된 채널 정보를 통해서도 위와 같은 결론에 이를 수 있는 상향링크 협력 검출 시스템이 제안된다.

Massive MIMO 기반의 협력 통신 시스템

도 6은 Massive MIMO에 기반하는 다중 셀들의 협력 통신(CoMP) 시스템을 도시한다. 도 6의 시스템은, 다수의 기지국들(BS1 내지 BS4)과 다수의 단말들(UE1 내지 UE5) 및 네트워크 엔터티를 포함한다. 도 6에 따르면 네트워크 엔터티는 기지국들로부터 수집된 피드백 정보를 중앙 처리하기 위한 별개의 노드로 도시되었다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면 네트워크 엔터티는 기지국 또는 코어 네트워크의 임의의 노드로 구현될 수도 있다.

각 기지국들은 적어도 하나의 서빙 셀을 갖는다. 만일, 캐리어 어그리게이션이 설정되는 경우, 하나의 기지국에 다중의 서빙 셀들이 설정될 수 있다. 예컨대, 1개의 Primary cell과 1개 이상의 Secondary cell이 하나의 기지국에 설정될 수 있다.

기지국들의 안테나의 개수와 단말들의 안테나들의 개수는 서로 다를 수 있다. 편의상 기지국은 M (M은 1 이상의 자연수) 개의 안테나를 가지고 있고, 사용자는 1개의 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 하지만, 이 가정은 본 발명의 한 가지 실시 예 중 하나일 뿐이므로 단말들의 안테나 개수는 변경될 수 있다.

협력 통신에 참여하는 기지국들의 수는 제한이 없으며, 본 실시예에서는 L(L은 1 이상의 자연수) 개의 기지국들이 참여하는 것으로 가정한다. 협력 통신에 참여하는 단말들의 수는 LM보다 작아야 하며, 본 실시예에서는 K(K는 1 이상의 자연수)개의 단말들이 협력통신에 참여하는 것으로 가정한다. l번째 기지국과 k번째 단말 간의 하향링크 채널은 다음과 같이 M차원의 벡터

로 표현될 수 있다.

여기서,

는 l번째 기지국과 k번째 단말 간의 평균 수신 파워 또는 롱텀 페이딩(long-term fading) 성분이고,

은 l번째 기지국과 k번째 단말 간의 숏텀 페이딩(short-term fading) 성분이다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 숏텀 페이딩 성분이 T개의 타임 슬롯 동안 변화하지 않는다고 가정한다. 롱텀 페이딩 성분은 숏텀 페이딩 성분보다 수십 내지 수백 배 더 긴 시간 동안 변화하지 않는다고 가정한다. 타임 슬롯은 3GPP LTE-A 표준의 리소스 블록 (resource block)일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

각 기지국들은 백홀 망을 통하여 네트워크 엔터티와 연결되어 있다. 백홀 망은 무선 채널 대비 상당히 큰 전송 용량을 갖기 때문에 실질적으로 전송 용량에 제한이 없는 망이거나, 또는 이와 반대로 전송용량에 제한이 있는 망일 수 있다. 전송 용량에 제한이 없는 경우 기지국과 네트워크 엔터티 간에 데이터 압축이나 데이터 손실 없이 피드백 정보의 전송이 가능하다. 전송 용량이 제한되는 경우, 기지국과 네트워크 엔터티 간의 전송되는 피드백 정보는 데이터 압축 등의 원인으로 말미암아 열화될 수 있다. 이 데이터의 압추과 손실은 전송 용량에 상당한 영향을 미치므로 네트워크 설계에 중요한 부분이다. 이하의 실시예들은 백홀 망의 전송 용량이 제한되어 있는 경우를 중심으로 설명된다.

참조 신호 (Reference Signal; RS)

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호가 전송되고, 해당 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 이용하여 채널 정보가 추정된다. 이와 같은 신호를 파일럿 신호 (Pilot Signal) 또는 참조 신호 (Reference Signal)라고 한다.

다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로 별도의 참조 신호가 존재하여야 한다.

이동 통신 시스템에서 참조신호(RS)는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 하나는 채널 정보 획득을 위해 사용되는 RS이고, 다른 하나는 데이터 복조를 위해 사용되는 RS이다. 채널 정보 획득을 위한 RS는 광대역으로 전송되어야 하고, 데이터의 송수신이 없더라도 주기적으로 전송될 필요가 있다. 채널 정보 획득을 위한 RS는 핸드 오버 등을 위한 측정 등을 위해서도 사용된다. 데이터 복조를 위한 RS는 데이터를 송신할 때 데이터 영역을 통해서 송신하는 RS로서, 수신측은 해당 RS를 수신함으로써 데이터를 복조할 수 있다.

예컨대, 단말 k의 RS 시퀀스를

라고 할 때, 상향링크로 송신된 RS는 수학식 15와 같이 정의된다.

수학식 15에서

은 RS 전송에 할당된 시간 자원의 길이,

는 단말 k에게 할당된 RS의 인덱스이다. 서로 다른 인덱스들을 갖는 RS들은 서로 직교한다. 따라서, i=j 면

이고, i≠j 면

를 만족한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 RS 전송에 할당된 시간 자원의 길이 및 RS의 인덱스는 단말이 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면 RS 전송에 할당된 시간 자원의 길이 및 RS의 인덱스는 네트워크 엔터티 또는 기지국이 결정하고, 이를 단말에 전달할 수 있다.

기지국은 단말로부터 상향링크 RS 를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기지국 l이 수신한 RS는 수학식 16과 같이 정의된다.

수학식 16에서,

는 M×T ^UL 행렬로 상향링크의 잡음을 나타낸다.

채널 정보의 추정

RS 신호를 수신한 기지국은 수신한 RS에 기초하여 채널 정보(또는 채널 행렬)를 추정할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예로 최소 제곱(least square; LS) 채널 추정 방식을 사용하여 얻은 채널 정보의 숏텀 페이딩 성분은 수학식 17과 같다.

여기서

,

는 인덱스가 j인 RS를 전송한 단말들의 집합,

는 잡음 성분이다. 한편, 추정된 숏텀 페이딩 성분과 롱텀 페이딩 성분이 혼합된 채널 정보(또는 채널 행렬)에 포함된 하나의 추정 채널 벡터는

로 표현 할 수 있다. 하나의 추정 채널 벡터는 K개의 복소의 채널 추정값들을 포함할 수 있다.

상술된 최소 제곱 기반의 채널 추정 방식 이외에 다른 채널 추정 방식들이 사용될 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 사용되는 채널 추정 방식의 종류에 제한되지 않는다.

서브 프레임에서 RS 전송에 할당된 시간 자원의 길이가 작으면, 동일한 인덱스의 RS를 사용하는 단말들의 수가 증가할 수 있으며 채널 추정의 오차가 커질 수 있다. 반대로, 서브 프레임에서 RS 전송에 할당된 시간 자원의 길이를 증가시키면 채널 추정의 오차는 감소하지만, 해당 서브프레임에서 전송할 수 있는 사용자 데이터의 크기가 감소한다.

프로젝션 행렬

단말은 상향링크 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국 l에서 수신한 단말 j의 상향링크 데이터

는 수학식 18과 같이 정의될 수 있다.

수학식 18에서

는 기지국 l의 잡음 성분이다.

기지국은 상향링크 데이터를 프로젝션하는데 사용될 프로젝션 행렬을 결정할 수 있다. 프로젝션 행렬은 추정된 채널 정보(또는 채널 행렬)로부터 획득될 수 있다. 프로젝션 행렬은 다양한 방식으로 획득될 수 있는데, 예컨대, 수학식 19 내지 수학식 21은 본 발명의 실시예들에 따른 프로젝션 행렬들을 예시한다.

수학식 19에서

는, 추정된 채널 정보

의 에르미트 행렬이다.

수학식 20에서

는, 추정된 채널 정보의 숏텀 페이딩 성분

의 에르미트 행렬이다.

수학식 22에서

는 임의의 행렬일 수 있다. 예컨대, 수학식 19의 실시예는

로 나타낼 수 있다. 수학식 20의 실시예는

로 나타낼 수 있다.

는 크기가 K×K 인 단위 행렬이다. 수학식 21의 실시예는

로 나타낼 수 있다.

이상의 프로젝션 행렬들은 본 발명에 적용 가능한 프로젝션 방식들의 예시이므로, 다른 프로젝션 방식들이 사용될 수 있다.

채널 행렬 또는 상향링크 데이터의 프로젝션

기지국은 프로젝션 행렬을 이용하여 채널 행렬 또는 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션 할 수 있다. 예컨대, 프로젝션된 상향링크 데이터는 수학식 23과 같이 나타낼 수 있다. 제1 공간은 복소의 벡터 공간이고, 제2 공간은 실수의 벡터 공간일 수 있다.

여기서

는 프로젝션된 채널 행렬이고

는 프로젝션된 잡음 성분이다.

프로젝션 행렬로

가 사용될 경우, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은 수학식 24와 같이 나타낼 수 있다.

여기서

은 단말n이 전송한 RS의 인덱스이다.

다른 일 실시예에 따라서

가 프로젝션 행렬로 사용될 때, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은 수학식 25와 같이 나타낼 수 있다.

또 다른 일 실시예에 따라서

가 프로젝션 행렬로 사용될 때, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은 수학식 26과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 26에 따르면, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트들은 RS 인덱스에만 의존하고, 롱텀 페이딩 성분에 독립적으로 결정된다.

수학식 24 내지 수학식 26에서 정의된 프로젝션된 채널 행렬들은 각각 총

의 0이 아닌 원소를 포함하고 있고,

개의 0을 포함하고 있다. 또한, 프로젝션된 채널 행렬은 K 제곱개의 실수 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

따라서, 프로젝션된 채널 행렬은, MK개의 복소수들을 포함하는 프로젝션되지 않은 채널 행렬

보다 데이터의 크기가 작다. 예컨대, 추정된 채널 정보는 복소의 벡터 공간에 존재하므로, 프로젝션되지 않은 채널 정보의 채널 추정값들은 복소 값들을 갖는다. 추정된 채널 정보는 실수의 벡터 공간으로 프로젝션될 수 있다. 실수의 벡터 공간으로 프로젝션 되면 복소의 채널 추정값들을 실수값으로 매핑된다.

수학식 24 및 25에 따르면, 프로젝션된 채널 행렬은 단말 m와 단말 n의 롱텀 페이딩 성분에 의하여 표현된다. 예컨대, 숏텀 페이딩 성분이 제거된 것으로 이해될 수 있다. 또한 수학식 26 에 따르면, 프로젝션된 채널 행렬에서는 롱텀 페이딩 성분 및 숏텀 페이딩 성분이 모두 제거된 것으로 이해될 수 있다.

또한, 단말들 마다 서로 다른 RS 인덱스가 할당되는 경우 RS들이 서로 직교하므로, 프로젝션된 채널 정보(또는 채널 행렬)은 대각 행렬로 구성될 수 있다. 따라서, 프로젝션된 채널 정보는 K개의 0이 아닌 엘리먼트들 만으로 표현될 수 있다. 따라서, 기지국은 KM 개의 복소 엘리먼트들을 네트워크에 피드백하는 대신에 K개의 실수 엘리먼트들을 네트워크에 피드백 할 수 있다.

기지국(BS), 네트워크 엔터티(NE) 또는 단말(UE)의 동작 및 구조

이하 기지국, 네트워크 엔터티 및 단말의 동작 및 구조를 설명하는데 있어서, 상술된 설명과 중복하는 내용은 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 채널 정보를 송신 또는 수신하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 7은 다수의 단말들 및 다수의 기지국들과 하나의 네트워크 엔터티를 포함한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위함이며 단말, 기지국, 네트워크 엔터티의 개수는 단수 또는 복수로 변경될 수 있다.

기지국들은 상향링크를 통해 수신된 단말들의 각각의 신호의 평균 파워를 측정할 수 있다(707).

단말들은 하향링크를 통해 수신된 신호의 평균 파워를 측정하고(705), 측정된 평균 파워를 기지국들에 피드백 한다(710). 예컨대, 기지국들은 단말들에 하향링크 RS들을 전송할 수 있으며, 단말들은 기지국들로부터 수신된 하향링크 RS들의 RSRP (Reference Signal Received Strength)를 측정할 수 있다. 단말들은 측정된 RSRP를 기지국에 피드백 할 수 있다. 이 경우, 각 기지국들은 단말들로부터 수신한 평균 파워에 기초하여 하향링크 채널을 추정할 수 있다. 한편, TDD 시스템의 경우, 기지국은 하향링크 채널 추정에 기초하여 상향링크 채널을 추정할 수 있다. 한편, 기지국의 상향링크 채널 추정을 위하여 단말들은 상향링크 RS들을 기지국들에 전송할 수 있다(715).

일 실시예에 따르면, RS의 인덱스 및 RS 자원 할당을 단말이 결정할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, RS의 인덱스 및 RS 자원 할당 중 적어도 하나를 네트워크 엔터티가 결정하고, 이를 단말에 전달할 수 있다(711, 712, 713). 이 때, 단말이 715에서 전송한 RS는, 713의 RS 자원 할당 정보에 기초한 것일 수 있다.

기지국들은 상향링크 RS에 기초하여 상향링크 채널을 추정한다(720). 단말이 K개이고, 하나의 기지국에 M개의 안테나가 있다면, 각 기지국은 KM개의 채널들을 추정한다. 만약, 단말의 안테나 개수가 N이라면, 각 기지국은 NKM개의 채널들을 추정한다.

한편, TDD 시스템의 경우, 기지국은 상향링크 채널 추정에 기초하여 하향링크 채널을 추정할 수도 있다.

705 내지 720은 기지국들에서 상향링크 또는 하향링크의 채널을 추정하는 다양한 방법들을 예시한 것이다. 예컨대, 715, 720만으로 FDD 시스템의 상향링크 채널 추정과 TDD 시스템의 상/하향링크 채널 추정이 가능하다. 따라서, 동일한 의미에서 705, 710, 720만으로 채널 추정이 수행될 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서 711,712,713은 생략될 수 있다.

기지국들은 단말들로부터 상향링크 데이터를 수신한다(717).

기지국들은 추정된 채널 정보(또는 채널 행렬)에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득한다(725).

기지국들은 프로젝션 행렬을 이용하여 추정된 채널 정보 또는 상향링크 데이터의 적어도 일부를 프로젝션 한다(727). 프로젝션을 위하여 상술된 프로젝션 방식들 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 예컨대, 수학식 19 내지 수학식 22 중 어느 하나의 프로젝션 행렬에 기초하여 프로젝션이 수행될 수 있다.

기지국들은 전체의 채널 정보 또는 전체의 상향링크 데이터를 프로젝션할 수 있으나, 채널 정보 중 일부 또는 상향링크 데이터의 일부 만을 프로젝션할 수도 있다. 예컨대, 소정의 안테나에 대응하는 채널 정보 또는 상향링크 데이터를 프로젝션하거나, 소정의 단말에 대응하는 채널 정보 또는 상향링크 데이터를 프로젝션 할 수도 있다.

(7-i) 피드백 정보

기지국들은 프로젝션된 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 네트워크 엔터티에 전송한다(730). 피드백 정보는 프로젝션 방식에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 전체의 상향링크 데이터가 프로젝션 되는 경우 기지국 l이 네트워크 엔터티로 전송하는 피드백 정보

는 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.

수학식 27에서,

는 프로젝션된 상향링크 데이터, projection_type 은 프로젝션 방식을 나타내는 정보이다.

(7-ii) 프로젝션된 채널 정보의 획득

네트워크 엔터티는 피드백 정보에 기초하여 프로젝션된 채널 정보를 획득할 수 있다(735). 프로젝션된 채널 정보는 기지국으로부터 수신한 프로젝션 방식에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있다. 예컨대, 네트워크 엔터티에 롱텀 페이딩 성분의 정보 및 RS 인덱스 할당에 관한 정보가 미리 저장되어 있다. 네트워크 엔터티는 프로젝션 방식에 관한 정보에 기초하여 수학식 24 내지 26 중 어느 하나를 선택한다. 롱텀 페이딩 성분의 정보 및 RS 인덱스 할당에 관한 정보, 수학식 24 내지 26 중 선택된 어느 하나를 이용하면, 프로젝션된 채널 정보

를 획득할 수 있다.

네트워크 엔터티는 프로젝션된 상향링크 데이터 및 프로젝션된 채널 정보를 서로 매칭하여 수학식 28과 같이 저장할 수 있다.

수학식 28에서

및

는 각각 기지국 L에 대응하는 프로젝션된 상향링크 데이터 및 프로젝션된 채널 정보를 의미한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 네트워크 엔터티는 프로젝션된 채널 정보, 롱텀 페이딩 성분 및 RS 인덱스 중 적어도 하나를 기지국으로부터 수신할 수 있다.

(7-iii) 협력 수신 데이터 검출

네트워크 엔터티는 기지국들의 협력 수신 데이터를 검출한다(740). 다수의 기지국들이 CoMP 수신에 참여할 때, 단말 k가 전송한 상향링크 데이터는 L개의 기지국들에 의해 수신되고, 네트워크 엔터티에 프로젝션된 형태로 피드백된다. 다시 말해, 네트워크 엔터티는 기지국 1이 전송한 프로젝션된 상향링크 데이터, 기지국 2가 전송한 프로젝션된 상향링크 데이터, ... , 기지국 L이 전송한 프로젝션된 상향링크 데이터를 각각 수신한다. 네크워크 엔터티는 L개의 프로젝션된 상향링크 데이터를 조합함으로써 단말 k가 전송한 상향링크 데이터를 협력적으로 검출할 수 있다. 이는, 단말 k가 전송한 상향링크 데이터를 L개의 기지국들이 협력 수신한 것이므로, 네트워크 엔터티에서 최종적으로 검출한 데이터를 협력 수신 데이터라고 지칭하기로 한다.

네트워크 엔터티는 피드백 정보를 이용하여 협력 수신 데이터를 검출할 수 있다. 네크워크 엔터티에 저장된 피드백 정보는 수학식 29와 같이 행렬 선형식으로 나타낼 수 있다.

수학식 29에서

이고

이다.

네트워크 엔터티는 기지국들의 협력 수신 데이터를 검출하기 위하여 검출기를 결정할 수 있다. 검출기를 결정하는 다양한 방법들이 존재할 수 있으며, 비 한정적인 예시로서 제로-포싱 (zero-forcing) 선형 검출기 및 정규 (reqularized) 선형 검출기를 살펴본다.

제로-포싱 (zero-forcing) 선형 검출기를 사용할 경우 검출된 협력 수신 데이터

는 수학식 30과 같다.

수학식 30에서

는 제로 포싱 선형 검출기를 의미한다.

정규 (reqularized) 선형 검출기 사용할 경우 검출된 협력 수신 데이터

는 수학식 31과 같다.

수학식 31에서

는 정규 (reqularized) 선형 검출기이고,

는 정규화 상수이다.

본 발명의 권리범위는 상술된 선형 검출기에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 최대 우도(maximum likelihood ratio; ML), 최소 제곱(Least square) 등의 비 선형 검출기가 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국이 프로젝션된 채널 정보를 피드백하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 전술한 실시예들과 중복되는 내용은 그 설명을 생략한다.

기지국은 다수의 안테나들을 통해 수신된 하나 또는 둘 이상의 단말들로부터의 신호들에 기초하여 각각의 안테나들과 각각의 단말들 간의 다중의 채널들을 추정(estimation)한다(805). 이 때, 기지국이 수신한 신호는 RS 일 수 있다.

기지국은 프로젝션 방식을 선택한다(810). 예를 들어, 프로젝션 방식은 수학식 19와 같이 추정된 채널 정보의 에르미트 행렬(Hermitian matrix)에 기반하는 방식이거나, 수학식 20과 같이 추정된 채널 정보로부터 획득된 제1 페이딩 성분의 에르미트 행렬에 기반하는 방식이거나, 또는 수학식 21과 같이 추정된 채널 정보로부터 획득된 제1 페이딩 성분의 에르미트 행렬 및 제2 페이딩 성분의 곱에 기반하는 방식 중 어느 하나의 방식 일 수 있다. 제1 페이딩 성분은 제2 페이딩 성분보다 코히어런스 시간 (coherence time)이 작은 숏텀 페이딩 성분이고, 제2 페이딩 성분은 롱텀 페이딩 성분일 수 있다.

기지국은 선택된 프로젝션 방식에 따라서 프로젝션 행렬을 획득한다(815).

기지국은 선택된 프로젝션 방식 및 프로젝션 행렬에 기초하여 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션 한다(820). 제1 공간은 복소 공간이고, 제2 공간은 실수 공간일 수 있다.

기지국은 프로젝션된 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 네트워크 엔터티에 전송한다(825). 피드백 정보는, 프로젝션 행렬에 대응하는 프로젝션 방식에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 네트워크 엔터티가 기지국으로부터 프로젝션된 상향링크 데이터를 수신하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 전술한 설명과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.

네트워크 엔터티는 단말들의 상향링크 RS 전송을 위하여, RS 자원 및 RS 인덱스를 할당할 수 있다(902).

네트워크 엔터티는 하나 또는 둘 이상의 기지국들로부터 각 기지국들이 수신한 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 수신한다(905). 예컨대, 네트워크 엔터티는 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신하고, 제2 기지국으로부터 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신한다. 이 때, 제1 상향링크 데이터 및 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것 일 수 있다.

네트워크 엔터티는 상향링크 데이터가 프로젝션된 방식을 판단한다(910). 예컨대, 피드백 정보에 포함된 프로젝션 방식에 대한 정보에 기초하여 판단될 수 있다.

네트워크 엔터티는 프로젝션 방식에 따라서 프로젝션된 채널 행렬을 획득한다(915).

예컨대, 프로젝션된 채널 행렬은,

개의 '0'이 아닌 실수들 및

개의 '0'들을 포함할 수 있다. K는 상기 단말들의 개수,

는 참조 신호의 전송을 위하여 단말들에 할당된 자원의 개수, i는 상기 참조 신호의 인덱스,

는 상기 참조 신호의 인덱스 i를 사용하는 단말의 집합일 수 있다.

또한,

인 경우, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은

,

또는 1이고,

인 경우, 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은 0일 수 있다.

및 상기

은 각각, 단말들 중 m 번째 단말과 n번째 단말이 사용하는 참조 신호의 인덱스일 수 있다.

네트워크 엔터티는 프로젝션된 채널 행렬에 기초하여, 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터로부터 단말들 간의 간섭을 제거하기 위한 검출기를 결정할 수 있다(920). 예컨대, 검출기는,

또는

에 대응하고,

는 상기 프로젝션된 채널 행렬,

는 프로젝션된 채널 행렬의 에르미트 행렬(Hermitian matrix),

는 정규화 상수(normalization constant),

는 단위 행렬(unitary matrix)일 수 있다.

네트워크 엔터티는, 프로젝션된 채널 행렬에 기초하여, 제1 상향링크 데이터 및 제2 상향링크 데이터로부터 제1 기지국 및 제2 기지국의 협력(coordinated) 수신 데이터를 획득할 수 있다(925).

한편, 네트워크 엔터티는, 프로젝션된 채널 행렬을 이용하여 현재의 채널 상태가 단말들의 QoS (Quality of Service) 파라미터를 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(930). 예컨대, 네트워크 엔터티는 단말들의 QoS가 임계치 미만이면, RS의 전송을 위해 할당된 자원을 재할당할 수 있다(940). 예컨대, 네트워크 엔터티는 단말들의 RS 전송을 위해 할당된 자원을 증가시킬 수 있다. 네트워크 엔터티는 단말들의 QoS가 임계치 이상이면 RS 자원을 유지한다(935).

네트워크 엔터티는 최초로 RS 자원을 할당할 때에는 기 설정된 최소의 자원을 할당한다. 네트워크 엔터티는 RS 자원 할당에 따른 롱텀 페이딩 성분을 통해 프로젝션된 채널 행렬을 획득하고, 이를 이용해 소정의 성능 지표를 결정한다. 네트워크 엔터티는 가능한 RS 자원 할당 중 소정의 성능 지표를 최대화 하는 RS 자원 할당을 선택한다. 선택된 RS 자원 할당이 모든 단말의 요구 품질을 만족하면 단말에게 Tp 크기의 RS 자원과 RS 인덱스를 할당한다. 그렇지 않으면 RS 자원을 증가시킨다.

도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 단말은 전술한 실시예들에서의 단말의 동작을 수행할 수 있다.

도 11을 참조하면, 단말은 무선 인터페이스(1101), 프로세서(1104) 및 메모리(1103)을 포함한다.

무선 인터페이스(1101)는 RF 신호를 송수신하기 위한 송수신기를 포함할 수 있다.

메모리(1103)는 평균 신호 파워 및 RS를 저장할 수 있다. 메모리(1103)는 프로세서(1104)가 측정한 인접한 셀들로부터 기지국으로 오는 신호 파워를 저장할 수 있다. 저장된 평균 신호 파워는 기지국의 요청에 따라 무선 채널을 통하여 기지국에 피드백 될 수 있다. 메모리(1103)는 네트워크에서 사용되는 RS 시퀀스들을 저장할 수 있다. 저장된 RS 시퀀스들은 상향링크 채널 추정을 위하여 사용될 수 있다.

프로세서(1104)는 평균 신호 파워를 측정할 수 있다. 프로세서(1104)는 서빙 기지국에 인접한 셀의 다른 단말 또는 서빙 셀의 다른 단말로부터 평균 신호 파워를 누적하여 측정할 수 있다. 프로세서(1104)는 측정된 평균 신호 파워를 메모리(1103)에 저장한다. 프로세서(1104)는 상향링크 채널의 추정을 위한 RS를 기지국으로 전송한다. 프로세서(1104)는 메모리(1103)에 저장된 RS 시퀀스를 이용할 수 있다. 프로세서(1104)는 단말과 기지국간의 사용자 데이터의 송수신을 제어한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국을 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 기지국은 전술한 실시예들에서의 기지국의 동작을 수행할 수 있다.

기지국은 MU-MIMO를 위한 다수의 안테나들, 무선 인터페이스(1201), 백홀 인터페이스(1202), 메모리(1203) 및 프로세서(1204)를 포함한다.

무선 인터페이스(1201)는 다수의 안테나들을 통해 단말들과 신호들을 송수신한다.

프로세서(1204)는 안테나들과 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득한다. 프로세서(1204)는 프로젝션 행렬을 이용하여 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션한다.

백홀 인터페이스(1202)는, 프로세서(1204)의 제어에 따라서, 제2 공간으로 프로젝션된 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 네트워크 엔터티에 전송한다.

메모리(1203)는 프로세서(1204)에서 측정하거나 단말로부터 피드백 받은 단말의 수신 신호 파워를 저장할 수 있다. 메모리(1203)는 네트워크에서 사용하는 RS 시퀀스들을 저장할 수 있다. 저장된 RS 시퀀스들은 상향링크 채널 추정을 위하여 사용된다. 메모리(1203)는 프로세서(1204)에서 추정한 채널 정보를 저장할 수 있다. 저장된 채널 정보는 백홀 인터페이스(1203)를 통해 기지국에 전송되거나, 제1 프리코딩 행렬을 결정하기 위해 사용할 수 있다. 메모리(1203)는 피드백 정보를 저장하거나, 네트워크 엔터티로부터 수신한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(1203)는 프로세서(1204)가 결정한 제1 프리코딩 행렬을 저장할 수 있다.

프로세서(1204)는 각 단말이 송신하는 신호의 파워를 측정 할 수 있다. 프로세서(1204)는 측정된 평균 수신 파워를 메모리(1203)에 저장한다. 프로세서(1204)는 단말로부터의 RS를 통해 채널 정보를 추정한다. 프로세서(1204)는 추정한 채널 정보를 메모리(1203)에 저장한다. 프로세서(1204)는 추정된 채널 정보를 프로젝션 할 수 있다. 프로세서(1204)는 제1 프리코딩 행렬을 결정할 수 있다. 프로세서(1204)는 피드백 정보를 네트워크 엔터티에 전송하거나, 네트워크 엔터티로부터 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(1204)는 단말과 사용자 데이터를 송신하고 수신하는 역할을 수행 할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 엔터티를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 네트워크 엔터티는 전술한 실시예들에서의 네트워크 엔터티의 동작을 수행할 수 있다.

네트워크 엔터티는 백홀 인터페이스(1302), 메모리(1303) 및 프로세서(1304)를 포함한다.

백홀 인터페이스(1302)는 프로세서(1304)의 제어에 따라서 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신한다. 백홀 인터페이스(1302)는 제2 기지국으로부터 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신한다. 여기서, 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것일 수 있다.

메모리(1303)는 기지국으로부터 수신한 피드백 정보를 저장 할 수 있다. 메모리(1303)는 프로세서(1304)가 결정한 제2 프리코딩 행렬을 저장할 수 있다. 메모리(1303)는 프로세서(1304)가 결정한 송신 전력의 정보를 저장할 수 있다.

프로세서(1304)는 기지국으로부터 피드백 정보를 수신하고, 기지국에 정보를 전송하도록 백홀 인터페이스(1302)를 제어할 수 있다. 프로세서(1304)는 제2 프리코딩 행렬을 결정하고, 메모리(1303)에 저장할 수 있다. 프로세서(1304)는 메모리(1303)에 저장된 정보를 이용하여 송신 전력의 정보를 결정할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 도시한 도면이다. 도 14의 단말과 기지국은 각각 전술한 실시예들의 단말과 기지국의 동작을 수행할 수 있다.

기지국(1410)은, 수신모듈(1411), 전송모듈(1412), 프로세서(1413), 메모리(1414) 및 복수개의 안테나(1415)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1415)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국을 의미한다. 수신모듈(1411)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1412)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1413)는 기지국(1410) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

기지국(1410)의 프로세서(1413)는 그 외에도 기지국(1410)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1414)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

단말(1420)은, 수신모듈(1421), 전송모듈(1422), 프로세서(1423), 메모리(1424) 및 복수개의 안테나(1425)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1425)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말을 의미한다. 수신모듈(1421)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1422)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1423)는 단말(1420) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

단말(1420)의 프로세서(1423)는 그 외에도 단말(1420)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1424)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

위와 같은 기지국 및 단말의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

또한, 도 14에 대한 설명에 있어서 기지국(1410)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말(1420)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 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.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (15)

1. MU-MIMO를 지원하는 기지국이 다중 사용자들로부터 수신한 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티(entity)에 피드백하는 방법에 있어서,
   상기 기지국의 안테나들과 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된(estimated) 제1 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득하는 단계;
   상기 프로젝션 행렬을 이용하여 상기 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션하는 단계; 및
   상기 프로젝션된 상기 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 상기 네트워크 엔터티에 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 정보는,
   상기 획득된 프로젝션 행렬에 대응하는 프로젝션 방식에 대한 정보를 더 포함하는, 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 프로젝션 방식에 대한 정보는,
   상기 추정된 제1 채널 정보를 프로젝션한 결과에 대응하는 제2 채널 정보를 상기 네트워크 엔터티에서 획득하기 위하여 사용되는, 방법
4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로젝션 행렬을 획득하는 단계는,
   상기 추정된 제1 채널 정보의 에르미트 행렬(Hermitian matrix)에 기반하는 제1 방식;
   상기 추정된 제1 채널 정보로부터 획득된 제1 페이딩 성분의 에르미트 행렬에 기반하는 제2 방식; 및
   상기 추정된 제1 채널 정보로부터 획득된 상기 제1 페이딩 성분의 에르미트 행렬 및 제2 페이딩 성분의 곱에 기반하는 제3 방식 중 어느 하나의 방식에 기초하여 상기 프로젝션 행렬을 획득하고,
   상기 제1 페이딩 성분은 상기 제2 페이딩 성분보다 코히어런스 시간(coherence time)이 작은 것인, 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 공간은 복소 공간에 대응하고, 상기 제2 공간은 실수 공간에 대응하고,
   상기 제2 공간으로 프로젝션된 상기 상향링크 데이터의 크기는 프로젝션되기 전보다 감소하는, 방법.
6. 네트워크 엔터티(entity)가 MU-MIMO를 지원하는 기지국들로부터 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
   상기 기지국들 중 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
   상기 기지국들 중 제2 기지국으로부터 상기 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함하고,
   상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것인, 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 피드백 정보 및 상기 제2 피드백 정보에 포함된 프로젝션된 방식에 관한 정보에 기초하여 상기 프로젝션된 채널 행렬을 획득하는 단계를 더 포함하는, 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 프로젝션된 채널 행렬은,
   

   

   개의 '0'이 아닌 실수들 및

   

   개의 '0'들을 포함하고,
   상기 K는 상기 단말들의 개수, 상기

   

   는 참조 신호의 전송을 위하여 상기 단말들에 할당된 자원의 개수, 상기 i는 상기 참조 신호의 인덱스, 상기

   

   는 상기 참조 신호의 인덱스 i를 사용하는 단말의 집합인, 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   

   

   인 경우, 상기 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은

   

   ,

   

   또는 1이고,
   

   

   인 경우, 상기 프로젝션된 채널 행렬의 엘리먼트 (m,n)은 0이고,
   상기

   

   및 상기

   

   은 각각, 상기 단말들 중 m 번째 단말과 n번째 단말이 사용하는 참조 신호의 인덱스인, 방법,
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로젝션된 채널 행렬에 기초하여, 상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터로부터 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 협력(coordinated) 수신 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하는, 방법.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로젝션된 채널 행렬에 기초하여, 상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터로부터 상기 단말들 간의 간섭을 제거하기 위한 검출기를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 검출기는,
    

    

    또는

    

    에 대응하고,
    상기

    

    는 상기 프로젝션된 채널 행렬, 상기

    

    는 상기 프로젝션된 채널 행렬의 에르미트 행렬(Hermitian matrix), 상기

    

    는 정규화 상수(normalization constant), 상기

    

    는 단위 행렬(unitary matrix)인, 방법.
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로젝션된 채널 행렬을 이용하여 상기 단말들의 QoS (Quality of Service)를 판단하는 단계; 및
    상기 단말들의 QoS가 임계치 미만이면, 참조 신호의 전송을 위하여 상기 단말들에 할당된 자원을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
14. 다중 사용자들로부터 수신한 상향링크 데이터를 네트워크 엔터티(entity)에 피드백하는 기지국에 있어서,
    MU-MIMO를 위한 다수의 안테나들;
    상기 다수의 안테나들을 통해 단말들과 신호들을 송수신하는 무선(radio frequency) 인터페이스;
    상기 안테나들과 상기 각각의 단말들 간의 다중의 채널들에 대해 추정된 제1 채널 정보에 기초하여 프로젝션 행렬을 획득하고, 상기 프로젝션 행렬을 이용하여 상기 단말들로부터 수신한 상향링크 데이터를 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션하는 프로세서; 및
    상기 프로세서의 제어에 따라서, 상기 프로젝션된 상기 상향링크 데이터를 포함하는 피드백 정보를 상기 네트워크 엔터티에 전송하는 백홀(backhaul) 인터페이스를 포함하는, 기지국.
15. MU-MIMO를 지원하는 기지국들로부터 다중 사용자들의 상향링크 데이터를 수신하는 네트워크 엔터티(entity)에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서의 제어에 따라서 상기 기지국들 중 제1 기지국으로부터 단말들의 제1 상향링크 데이터를 포함하는 제1 피드백 정보를 수신하고, 상기 기지국들 중 제2 기지국으로부터 상기 단말들의 제2 상향링크 데이터를 포함하는 제2 피드백 정보를 수신하는 백홀(backhaul) 인터페이스를 포함하고,
    상기 제1 상향링크 데이터 및 상기 제2 상향링크 데이터 중 적어도 일부는 프로젝션된 채널 행렬에 의해 제1 공간에서 제2 공간으로 프로젝션된 것인, 네트워크 엔터티.

Images