KR20160032007A - 매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼 송수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전 이중 무선(FDR: Full Duplex Radio) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 자기 간섭을 제거하는 방법 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다. 본 발명의 일 실시예로서 전 이중 무선(FDR) 방식을 지원하는 무선 접속 시스템에서 송신단이 자기 간섭을 제거하는 방법은 두 개의 송신 안테나를 이용하여 두 개의 송신 신호들을 송신하는 단계와 두 개의 수신 안테나를 이용하여 두 개의 수신 신호들을 수신하는 단계와 자기 간섭 채널을 추정하는 단계 및 수신 신호들에서 추정한 자기 간섭 채널을 고려하여 간섭 신호들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 간섭 신호들은 송신 신호들이 두 개의 수신 안테나로 입력된 신호들이고, 송신 신호들 및 수신 신호들은 동일한 시간 및 주파수로 구성되는 자원영역을 통해 동시에 송신 및 수신되며, 두 개의 송신 안테나 및 두 개의 수신 안테나는 마름모 형태로 송신단에 배치될 수 있다.

Description

매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼 송수신 방법{METHOD FOR TRANSCEIVING DATA SYMBOL USING ANTENNA CORRELATION IN WIRELESS ACCESS SYSTEM WHICH SUPPORTS MASSIVE ANTENNA}

본 발명은 무선 접속 시스템 중 하나로 매시브 안테나를 구성하는 안테나들의 상관도를 이용하여 데이터 심볼을 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

본 발명의 목적은 효율적인 통신을 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 매시브 안테나를 구비한 통신 환경에서 안테나의 상관관계를 이용하여 전송 다이버시티를 확보하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 방법들을 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명은 무선 접속 시스템 중 하나로 매시브 안테나를 구성하는 안테나들의 상관도를 이용하여 데이터 심볼을 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다.

본 발명의 일 양태로서 매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼들을 송신 방법은, 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중에서 상관도가 가장 높은 안테나들끼리 둘 이상의 안테나 서브 그룹으로 그룹핑하는 단계와 둘 이상의 안테나 서브 그룹 중 상관도가 가장 낮은 안테나 서브그룹들을 선택하는 단계와 선택한 안테나 서브그룹들 중에서 데이터 심볼들을 송신하기 위한 안테나들을 선택하는 단계와 선택한 안테나들을 이용하여 데이터 심볼들을 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 데이터 심볼들은 동일한 시간-주파수 자원을 통해 전송되되, 서로 다른 상기 선택된 안테나들을 통해 전송될 수 있다.

또한, 상기 방법은 안테나 서브그룹들 및/또는 선택한 안테나들을 나타내는 안테나 구성정보를 수신단으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방법은 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들에 대한 상관도 정보를 포함하는 메시지를 피드백 받는 단계를 더 포함하되, 그룹핑 단계 및 안테나 선택 단계들은 상관도 정보를 기반으로 수행될 수 있다.

이때, 선택된 안테나들은 송신단의 안테나 포트의 개수 및 데이터 심볼들의 개수를 고려하여 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서 매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼들을 송신하는 송신단은, 매시브 안테나 및 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼을 송신하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중에서 상관도가 가장 높은 안테나들끼리 둘 이상의 안테나 서브 그룹으로 그룹핑하고, 둘 이상의 안테나 서브 그룹 중 상관도가 가장 낮은 안테나 서브그룹들을 선택하고, 선택한 안테나 서브그룹들 중에서 데이터 심볼들을 송신하기 위한 안테나들을 선택하며, 선택한 안테나들을 이용하여 데이터 심볼들을 송신하도록 구성될 수 있다.

이때, 데이터 심볼들은 동일한 시간-주파수 자원을 통해 전송되되, 서로 다른 선택된 안테나들을 통해 전송될 수 있다.

상기 프로세서는 매시브 안테나를 통해 안테나 서브그룹들 및/또는 선택한 안테나들을 나타내는 안테나 구성정보를 수신단으로 송신하도록 구성될 수 있다.

상기 프로세서는 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들에 대한 상관도 정보를 포함하는 메시지를 피드백 받으며, 프로세서는 상관도 정보를 기반으로 매시브 안테나를 그룹핑하고 안테나들을 선택할 수 있다.

이때, 선택된 안테나들은 송신단의 안테나 포트의 개수 및 데이터 심볼들의 개수를 고려하여 선택될 수 있다.

상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 매시브 안테나를 이용하여 데이터를 효율적으로 송신할 수 있다.

둘째, 매시브 안테나들의 상관도를 기반으로 안테나를 선택함으로써 전송 다이버시티를 줄 수 있다.

셋째, 선택한 안테나들에 대한 구성정보를 송신함으로써, 송수신단 간에 정확하게 무선 채널을 추정할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고, 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한, 첨부된 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다.
도 1 은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3 은 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4 는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5 는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6 은 스몰셀의 개념적인 특징을 나타내는 도면이다.
도 7 은 틸팅 방식의 예시들을 나타낸다.
도 8 은 능동 안테나 시스템(AAS: Active Antenna System)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9 는 능동 안테나 기반의 단말 특정 빔포밍의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10 은 능동 안테나 기반의 2 차원 빔포밍의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은 2 차원 매시브 안테나 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는 2 차원 매시브 안테나의 그룹핑 방법의 예시를 나타내는 도면이다.
도 13 은 SFBC 전송 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14 는 STBC 전송 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15 는 전송 다이버시티 적용을 위한 서브그룹 선택 및 서브그룹 내 안테나를 선택하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 16 은 안테나 상관도를 이용한 전송 다이버시티 부가 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 17 은 안테나 상관도를 이용한 동일 시간-주파수 자원을 이용한 다이버시티 전송 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18 은 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼 송수신 방법 중 하나를 나타내는 순서도이다.
도 19 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 18 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다

이하에서 상세히 설명하는 본 발명의 실시예들은 매시브 안테나를 구성하는 안테나들의 상관도를 이용하여 데이터 심볼을 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치들을 제공한다.

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.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 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 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213 및 3GPP TS 36.321 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예들에서 자기 간섭 신호는 간섭 신호와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 특히, 다른 설명이 없는 한 간섭 신호는 자기 간섭 신호로서, 특정 단말 또는 기지국의 송신 안테나에서 송신된 신호가 자신의 수신 안테나로 수신되는 신호를 의미한다.

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 적용될 수 있다.

CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 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. OFDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-21, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.

UTRA 는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA 를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.

1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

1.1 시스템 일반

도 1 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.

한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16 과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI 는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.

LTE 시스템에서 UCI 는 일반적으로 PUCCH 를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH 를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH 를 통해 UCI 를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.

하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f = 307200·T _s = 10 ms 의 길이를 가지고, T _slot = 15360·T_s = 0.5 ms 의 균등한 길이를 가지며 0 부터 19 의 인덱스가 부여된 20 개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2 개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1 에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10 개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 전송시간구간(TTI: Transmission Time Interval)이라 한다. 여기서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE 는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10 개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 T _f = 307200·T _s = 10 ms 의 길이를 가지며, 153600·T _s = 5 ms 길이를 가지는 2 개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720·T _s = 1 ms 의 길이를 가지는 5 개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2_i 와 2_i+1 에 해당하는 각 T _slot = 15360·T _s = 0.5 ms 의 길이를 가지는 2 개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, T_s 는 샘플링 시간을 나타내고, T_s=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다.

타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3 가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS 는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS 는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

다음 표 1 는 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS 의 길이)을 나타낸다.

도 3 은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3 을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12 개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL 은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 4 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4 를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH 이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH 이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH 와 PUSCH 을 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH 에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB 들은 2 개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH 에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5 는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5 를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0 부터 최대 3 개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH 이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE 에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH 는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH 는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

2. 매시브 안테나를 지원하는 무선접속 시스템

본 발명의 실시예들에서는 매시브(Massive) 안테나를 지원하는 통신 환경에서 안테나의 상관 관계를 이용한 전송 다이버시티 확보 방안을 제공한다. 매시브 안테나는 안테나간 거리가 짧아도 되는 고주파 대역(수 GHz 영역)에서 구현의 용이성이 있다.

수많은 안테나들이 좁은 영역에 배치되는 매시브 안테나의 특성상 모든 안테나들이 서로 상관관계가 낮은 독립성을 갖는 형태로 구현이 불가능할 수 있다. 또한, 매시브 안테나에 빔포밍(Beamforming) 기법을 적용하는 경우에는 오히려 안테나간 상관도가 높을 경우 그 성능이 극대화되기 때문에 안테나간 상관도의 극단적인 특성은 모두 일장일단이 있다. 따라서, 매시브 안테나의 상관도 특성을 이용하면 기지국의 서비스 커버리지를 안정적으로 확보할 수 있으며, 특히 제어 채널 전송 시에 그 효과가 극대화될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 3GHz 이하의 셀룰러 대역뿐 아니라 3GHz 초과의 고주파 광대역 통신 상황에서도 동일한 원리하에 적용이 가능하며, 기존의 매크로 셀 뿐만 아니라 소형셀에도 적용이 가능하다. 이하에서는 매시브 안테나가 적용될 수 있는 무선 접속 환경에 대해서 설명한다.

2.1 스몰셀 중심의 새로운 셀 도입

현재 3GPP LTE-A 시스템은 Rel-10 내지 Rel-11 규격을 기반으로 동작하는 무선 접속 시스템이다. 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선 접속 시스템은 3GPP LTE Rel-12 이하의 규격들에서 정의하는 시스템일 수 있다. Rel-12 시스템에서는 사용자 별 서비스 지원을 보다 강화하기 위해 국지(Local Area) 셀(즉, 스몰셀)의 도입 및 국지 접속(LAA: Local Area Access) 방식의 도입을 검토하고 있다.

도 6 은 스몰셀의 개념적인 특징을 나타내는 도면이다.

도 6 을 참조하면, 왼편은 기존 셀룰러 대역을 나타내고 있고, 오른쪽은 스몰셀이 적용되는 고주파 대역을 나타낸다. 즉, 스몰셀은 기존의 셀룰러 시스템인 LTE 시스템에 운용되는 주파수 대역이 아닌 보다 높은 중심 주파수를 갖는 대역에 넓은 시스템 대역을 설정하여 운용될 수 있다.

또한, 스몰셀과 기존 셀룰러 셀들이 혼용되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 기존의 셀룰러 대역을 통해서는 시스템 정보(SI: system information)와 같은 제어 신호를 기반으로 기본적인 셀 커버리지를 지원하고, 고주파의 스몰셀 대역을 통해서는 보다 넓은 주파수 대역을 이용하여 전송 효율을 극대화하는 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

그러므로, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 국지 접속(LAA)이라는 개념은 보다 좁은 지역에 위치한 저속 또는 중속(low-to-medium mobility) 단말들이 대상이며, 스몰셀의 커버리지는 기존 수 km 내지 수백 km 단위의 레가시 셀(즉, 셀룰러 시스템의 셀)보다 작은 100m 단위가 될 수 있다. 따라서 스몰셀들에서는 단말과 기지국 사이의 거리가 짧아지고, 고주파 대역을 사용함에 따라 다음과 같은 채널 특성을 가질 수 있다.

(1) 지연 확산(Delay spread): 기지국과 단말 사이의 거리가 짧아짐에 따라 신호의 지연이 짧아질 수 있다.

(2) 서브캐리어 스페이싱(Subcarrier spacing): 기존 LTE 시스템과 동일한 OFDM 기반의 프레임을 적용할 경우, 각 단말에 할당된 주파수 대역이 크기 때문에 스몰셀에서 사용되는 서브캐리어 스페이싱은 기존 LTE 시스템의 15kHz 보다 극단적으로 큰 값으로 설정될 수 있다.

(3) 도플러 주파수(Doppler's frequency): 스몰셀에서는 고주파 대역이 사용되기 때문에, 동일한 단말 속도의 저주파 대역보다 높은 Doppler 주파수가 나타나기 때문에, coherent time 이 극단적으로 짧아질 수 있다.

2.2 안테나 시스템 및 3D 빔포밍

셀룰러 시스템에서 기지국은 기계적 틸팅(mechanical tilting) 또는 전자적 틸팅(electrical tilting) 방식을 이용하여 셀 간 간섭을 줄이고, 셀 내 단말들의 SINR 의 향상시키는 방안을 사용해 왔다.

도 7 은 틸팅 방식의 예시들을 나타낸다.

틸팅은 안테나의 주 빔 방향을 특정 각도로 조절함으로써 셀의 커버리지의 크기를 조절하거나 인접 셀로의 간섭을 줄임으로써 인접 셀 성능을 향상시킬 목적으로 사용된다.

도 7 을 참조하면, 도 7(a)는 틸팅이 적용되지 않은 안테나의 신호 전송 모습을 나타내고, 도 7(b)는 기계적 틸팅이 적용된 안테나의 신호 전송 방식을 나타내며, 도 7(c)는 전자적 틸팅이 적용된 안테나의 신호 전송 방식의 일례를 나타낸다.

다만, 기계적 틸팅의 경우 초기 안테나 설치시 빔 방향이 고정되어 버리는 단점이 있고, 전자적 틸팅의 경우 내부 위상 천이(phase shift) 모듈을 이용하여 틸팅 각도를 변경할 수 있으나 사실상 셀 고정적 틸팅으로 인하여 매우 제약적인 수직 빔포밍(vertical beamforming)만 가능한 단점이 있다.

도 8 은 능동 안테나 시스템(AAS: Active Antenna System)의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9 는 능동 안테나 기반의 단말 특정 빔포밍의 일례를 나타내는 도면이고, 도 10 은 능동 안테나 기반의 2 차원 빔포밍의 일례를 나타내는 도면이다.

이때, 도 8(a)는 기존 안테나 시스템의 안테나 배치의 일례를 나타내며, 도 8(b)는 능동 안테나 시스템의 안테나 배치의 일례를 나타낸다.

도 8(b)를 참조하면, 능동 안테나 시스템은 안테나 모듈 각각이 전력 증폭기를 비롯한 RF(Radio Frequency) 모듈을 포함하고 있어, 안테나 모듈 각각에 대한 전력 및 위상 조절이 가능하다. 따라서, 능동 안테나 시스템을 활용하여 안테나 어레이(array)를 구성한다면, 기존 대비 빔 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 기존 전자적 틸팅 대비 자유도 증가로 동적인 수직 빔포밍이 가능하다.

특히, 수직/수평면에 대한 2 차원(2D) 안테나 어레이를 구성한다면, 공간 자유도는 더욱 증가하여 3 차원(3D) 핀 포인트 (Pin-point) 빔포밍도 가능하다. 따라서, 도 9 와 같이 기존 셀 특정 수직 빔 기반 단말 특정 수평 빔 조향 전송이 아닌 완전한 단말 특정 빔 조향 전송이 가능할 수 있게 된다.

즉, 능동 안테나 기반의 2 차원 안테나 어레이를 이용한 전송 환경으로는 외부 기지국에서 실내 단말에 대해서 전송하는 환경(즉, O2I: Outdoor to Indoor) 및 실외의 작은 셀 환경(예를 들어, Urban Micro) 등을 주로 고려하고 있다.

도 10 을 참조하면, 셀 내에는 다양한 다수의 건물들이 존재할 수 있다. 이러한 실제 셀 환경을 가정하는 경우, 기지국은 단말 특정 수평 빔 조향 뿐만 아니라 건물 높이에 따른 다양한 단말 높이를 고려한 수직 빔 조향 능력까지 고려해야 할 필요가 있다. 이와 같은 셀 환경을 고려할 경우, 기존 무선 채널 환경과는 많이 다른 채널 특성(예를 들어, 높이 차이에 따른 음영/경로 손실 변화, LoS/NLoS, DoA 등을 포함한 페이딩 특성 변화 등)들을 반영할 필요가 있다.

이는 기지국 및 단말에서 수직/수평면 각각 또는 그 전부를 포함하는 채널에 대한 측정 및 각 경우에 대한 채널 정보 추정이 요구됨을 의미한다. 더욱이, 단말은 자기 채널뿐만 아니라 간섭 채널까지 포함하여 최적의 CSI 를 산정할 필요가 있다.

이러한 경우, 단말의 계산 복잡도가 너무 증가하게 된다. 특히, 정밀한 빔 조향을 위하여 안테나 어레이 규모가 증가시킬 수록 단말의 계산 복잡도뿐만 아니라 피드백 정보량도 급격히 증가하게 된다.

따라서, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들은 다수의 안테나로 구성된 2 차원 안테나 어레이를 구비한 송신기에서 안테나간 상관도를 이용한 송신 다이버시티 확보 방안을 제시한다.

3. 안테나간 상관도를 고려한 안테나 구성 방법

3.1 안테나 그룹핑

도 11 은 2 차원 매시브 안테나 구성의 일례를 나타내는 도면이며, 도 12 는 2 차원 매시브 안테나의 그룹핑 방법의 예시를 나타내는 도면이다.

도 11 에서는 4X4 의 2D 안테나 구조로서 16 개의 송신 안테나로 구성된 매시브 안테나가 도시되어 있다.

본 발명의 실시예들은 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중 상관도가 높은 일부 안테나들을 묶어 동일 그룹으로 설정한다. 이를 통해서 동일 안테나 그룹 내에서는 안테나간 상관도가 높게 되고, 서로 다른 그룹간에는 상관도가 낮은 구성을 도출할 수 있다. 이때 서로 다른 안테나 그룹간에는 상관도가 낮기 때문에 기본적으로 서로 다른 채널을 겪는다고 가정할 수 있다.

예를 들어, 16 개의 안테나로 구성된 매시브 안테나 중 도 12(a)와 같이 가로 또는 도 12(b)와 같이 세로 4 개의 안테나가 서로 상관도가 높을 때는 각각 4 개의 안테나들이 동일 안테나 그룹으로 설정된다. 이와 같은 방법으로 안테나 그룹핑을 수행하면, 도 12(a) 또는 도 12(b)와 같이 매시브 안테나 내에 4 개의 안테나 그룹(이하, '서브그룹'이라 부른다)들이 형성된다.

이때, 수신단의 안테나를 1 개라고 가정할 경우 안테나 제 1 서브그룹(Subgroup#1)의 각 안테나와 기지국 사이의 채널은 각각

이 된다. 이때 동일 그룹 내의 안테나들은 서로 상관도가 높기 때문에

으로 가정할 수 있다. 즉, 모두 동일한 채널로 근사화시킬 수 있다.

동일한 방법으로 제 2 서브그룹(Subgroup#2)에서는

이 된다. 따라서 서브그룹 내 안테나간 채널이 변하기 않고 모두 정적 채널이 된다. 그러나 안테나 그룹 간에는 서로 상관도가 낮기 때문에, 제 1 서브그룹과 제 2 서브그룹 사이에는

또는

의 서로 독립적인 채널 관계를 가지게 된다.

도 12 에서는 가로축 또는 세로축으로 연속한 안테나 간에 상관도가 높음을 가정하여 그룹핑한 방식을 설명하였으나, 매시브 안테나 간에 상관도가 높은 안테나끼리 다시 그룹핑함으로써 도 12 와 다른 형태의 서브그룹이 구성될 수 있다.

3.2 안테나 그룹간 페어 설정방법

이하에서는 3.1 절에서 설명한 안테나 그룹간 상관도를 기반으로 전송 다이버시티를 구현하는 방법에 대해서 설명한다.

매시브 안테나를 이용한 신호 전송시, 전송 다이버시티를 최대로 얻기 위해서는 서로 독립적인 채널을 제공하는 안테나 포트와 정적인 채널 구간을 제공하는 주파수/시간 구간 자원이 필요하다.

예를 들어, 널리 이용되는 SFBC(Space-frequency Block code) 전송 기법은 도 13 에 도시된 바와 같이 연속하는 주파수 영역에서 동일한 채널을 구성하는 주파수 자원을 이용하여 독립적인 안테나간 전송 다이버시티를 극대화하는 방법을 말한다. 또 다른 예로 도 14 와 같이 STBC(Space-time Block code) 전송 기법이 있다. STBC 전송 기법은 연속하는 2 타임 슬롯 또는 2 심볼 사이에서 채널이 변하지 않는 상황에서 전송 다이버시티를 극대화할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서는 이러한 기존의 방식과 달리 안테나간 상관도를 반영하여 그룹핑한 서브그룹들 간에 페어(Pair)를 형성하여 송신 다이버시티를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 13 내지 도 14 에서와 같이 송신 다이버시티를 얻기 위해서는 독립(Independent) 안테나 또는 비상관(Uncorrelated) 안테나 2 개와 정적 구간의 시간 또는 주파수 자원이 필요하다.

즉, 이러한 구간 내에서는 연속된 주파수/시간 영역에서 채널이 변하지 않음을 의미한다. 다시 말하면 2 심볼구간 또는 2 서브캐리어 간에서는 채널이 변하지 않으며, 둘 사이의 상관도가 극단적으로 높음(ρ=1)으로 간주할 수 있다.

따라서 3.1 절에서 그룹핑한 안테나 그룹들간 상관도가 가장 낮은 페어를 선택하여 송신 다이버시티를 구성할 수 있다. 또한 반대로 동일 그룹 내에서는 극단적으로 상관도가 높아서 정적 시간/주파수 자원을 대치하는 용도로 사용할 수 있다.

도 15 는 전송 다이버시티 적용을 위한 서브그룹 선택 및 서브그룹 내 안테나를 선택하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 15 를 참조하면, 도 12 에서 설명한 서브그룹들 중에서 상관도가 서로 낮은 서브그룹들을 선택하고, 선택한 서브그룹들 내에서 전송 다이버시티를 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 15 에서 제 1 서브그룹 및 제 2 서브그룹이 서로 상관도가 낮은 안테나 그룹으로 가정한다. 따라서, 제 1 서브그룹 및 제 2 서브그룹을 선택한다. 또한, 선택한 제 1, 제 2 서브그룹 내에서 상관도가 가장 높은 두 개의 안테나를 각각 선택할 수 있다.

도 15 에서는 4 개의 안테나 포트를 이용한 데이터 심볼 전송을 가정하여 2 개의 서브그룹 및 각각 2 개의 안테나들을 선택하였다. 따라서, 안테나 포트의 수가 증가하면 그에 따라 다른 개수의 서브그룹 및 안테나들이 선택될 수 있다.

이때, 각 안테나에서 전송되는 데이터 심볼을 도 16 과 같이 할당하면 전송 다이버시티를 얻을 수 있는 신호 전송이 가능하다. 도 16 은 안테나 상관도를 이용한 전송 다이버시티 부가 방법 중 하나를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 제 1 서브그룹 내에서는 순차적으로 안테나 1 및 2 가 선택되고, 제 2 서브그룹 내에서는 순차적으로 안테나 5 및 6 이 선택된다고 가정한다.

이때, 심볼

는 각각 안테나 1 및 2 에서 전송되고,

는 각각 안테나 5 및 6 에서 전송된다. 따라서 도 16 의 인트라 안테나 그룹(Intra-antenna group)은 안테나간 상관도가 높은 서브그룹 내 안테나 할당을 나타나는 영역이고, 인터 안테나 그룹(Inter-antenna group)은 안테나간 상관도가 낮은 독립적인 서브그룹 간 안테나 할당을 나타내는 영역을 의미한다.

마지막으로, 동일 시간-주파수 영역의 자원을 이용하여 안테나 도메인만을 이용하여 구현된 다이버시티 전송 방식이 적용될 수 있다. 도 16 에서 설명한 전송 다이버시 방식을 안테나 축을 부가한 3 차원 도면을 기반으로 설명한다.

도 17 은 안테나 상관도를 이용한 동일 시간-주파수 자원을 이용한 다이버시티 전송 방식의 일례를 나타내는 도면이다.

도 17 을 참조하면, x 축은 시간 영역으로 심볼 단위를 나타내고, y 축은 주파수 영역으로 서브캐리어 단위를 나타내며, z 축은 안테나 영역(즉, 공간 영역)으로 안테나 단위를 나타낸다.

즉, 안테나 영역을 기준으로 설명하면, 안테나 1, 2, 5, 및 6 을 통해 전송되는 4 개의 데이터 심볼은 동일한 시간-주파수 자원 영역을 통해 전송되되, 서로 다른 안테나 포트를 이용하여 공간적으로 분리되어 전송된다. 이때,

은 정적 채널을 통해 전송되고,

는 독립된 채널을 통해 전송됨으로써, 전송 다이버시티를 줄 수 있다.

3.3 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼 송수신

도 18 은 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼 송수신 방법 중 하나를 나타내는 순서도이다.

본 발명의 실시예들에서, 송신단 및 수신단은 모두 매시브 안테나를 구비하거나, 송신단만이 매시브 안테나를 구비할 수 있다. 매시브 안테나는 소정의 안테나 영역에 다수 개의 안테나들이 집적되어 배치된 안테나를 의미한다.

송신단은 데이터 심볼을 전송하기 위해, 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중에서 상관도가 높은 안테나들끼리 안테나 그룹핑을 통해 안테나 서브그룹들을 구성(3.1 절 참조)한다 (S1810).

이후, 송신단은 안테나 서브그룹들간 페어를 설정한다. 이에 대한 상세한 설명은 3.2 절을 참조한다. 이때, 안테나 서브그룹들간의 페어는 서로 상관도가 낮은 서브그룹들로 이뤄진다 (S1820).

송신단은 구성한 안테나 서브그룹 페어에서 각각 안테나를 선택한다. 이때, 선택하는 서브그룹의 개수 및 안테나의 개수는 송신단의 안테나 포트의 개수에 따라 달라질 수 있다 (S1830).

S1830 단계에서 안테나를 선택하는 과정은 도 15 내지 도 17 에 설명한 내용을 참조할 수 있다.

송신단은 선택한 서브그룹에 대한 정보 및/또는 선택한 안테나들에 대한 정보를 나타내는 안테나 구성 정보를 수신단으로 전송할 수 있다 (S1840).

이후, 송신단은 선택한 안테나들을 이용하여 데이터 심볼을 전송할 수 있다.

도 18 에서 하향링크 데이터 전송의 경우에 송신단은 기지국이 될 수 있으며, 상향링크 데이터 전송의 경우에는 송신단은 단말이 될 수 있다. 만약, 상향링크 데이터 전송의 경우에는, 기지국에서 단말의 매시브 안테나에 대한 안테나 구성 정보를 미리 구성하여 단말에 전송할 수 있다.

3.4 안테나 구성 정보 전송 방법

이하에서는 도 18 의 S1840 단계에서 설명한 안테나 구성 정보를 송수신하는 방법에 대해서 상세히 설명한다.

송신단(예를 들어, 기지국)은 현재 어떤 안테나 구성을 통해서 전송 다이버시티 모드로 동작하는가에 대한 정보를 수신단(예를 들어, 단말)에게 전송하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 기지국은 단말로 안테나 구성 정보를 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 LTE 시스템의 DL 그랜트(grant)를 통해 동적으로 안테나 구성 정보를 단말에 전송할 수 있으며, 상위 계층 시그널링을 통해 반 정적으로 안테나 구성 정보를 단말에 전송할 수 있다.

이때, 안테나 구성 정보로는 전송 다이버시티 동작을 나타내는 ON/OFF 1 비트가 사용될 수 있다. 이때, 1 비트의 안테나 구성 정보는 단지 기지국이 하향링크 데이터를 본 발명의 실시예들에서 설명한 전송 다이버시티 모드로 전송함을 나타내거나, 일반 모드로 전송함을 나타낼 수 있다.

물론, 기지국은 2 비트 이상의 안테나 구성 정보를 이용하여 각 전송 안테나 그룹 및 선택한 안테나들에 대한 정보를 전송할 수 있다.

전송 다이버시티를 지원하기 위해, 단말은 다수 안테나를 구비한 기지국 사이의 채널을 추정할 수 있다. 이때, 각 안테나별 채널은 시간-주파수 영역의 직교 파일럿 할당을 통해서 이루어진다고 가정한다. 이를 통해 단말은 특정 영역에서 추정된 채널 정보를 기반으로 각 안테나별 상관도 추정할 수 있다.

예를 들어, 안테나 별로 2 비트의 정보를 이용해서 안테나별 상관도를 정의한다고 가정하면, 다음 표 2 와 같은 구성이 가능하다.

표 2 는 매시브 안테나가 8 개의 안테나들로 구성되는 경우의 일례이며, 매시브 안테나가 9 개 이상의 안테나들로 구성되는 경우에는 표 2 는 안테나 개수에 따라 확장될 수 있다. 또한, 표 2 는 상관도가 높은 2 개의 안테나들에 대해서만 표기하였으나, 상관도가 높은 3 개 이상의 안테나들을 나타내도록 구성될 수 있다.

기지국은 표 2 와 같은 피드백 정보를 수신하는 경우, 총 4 개의 안테나 서브 그룹을 구성할 수 있으며, 각 서브그룹 내에 2 개 안테나 별로 상관도가 높음을 알 수 있다.

다른 방법으로, 단말은 채널 추정을 통해서 각 안테나 구성에 대한 상관도를 추정할 수 있다. 이때 단말은 안테나에 대한 상관도에 관한 정보를 표 2 와 같이 구성하여 기지국에 피드백 할 수 있지만, 단말이 기지국의 매시브 안테나에 대한 서브 그룹핑을 수행하고, 안테나 구성 정보에 대해서 선택적으로 피드백할 수 있다.

예들 들어, 단말은 모든 안테나 구성에 대한 서브 그룹핑 정보를 비트맵 형식으로 '00 00 01 01 11 11 10 10'과 같이 전송할 수 있다. 이러한 방식은 표 2 와 유사하다. 그러나, 단말이 선호하는 서브그룹 #1,2 에 대한 정보만을 전송할 경우에는, 단말은 '00 00 01 01 -- -- -- --' 를 기지국으로 피드백한다. 이때 정보가 전송되지 않는 부분은 필러 비트(filler bit) 또는 널 비트(null bit)를 대신 삽입하여 전송하면 기지국은 피드백 정보에 대한 해석을 용이하게 수행할 수 있다.

4. 구현 장치

도 19 에서 설명한 장치는 도 1 내지 도 18 에서 설명한 방법들이 구현될 수 있는 수단이다.

단말(UE: User Equipment)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB: e-Node B)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.

즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Tx module: 1940, 1950) 및 수신기(Rx module: 1950, 1970)를 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나(1900, 1910) 등을 포함할 수 있다. 이때, 안테나는 매시브 안테나이며, 메시브 안테나는 다수의 안테나들이 2 차원 또는 3 차원 형태로 배열된 안테나 그룹을 총칭하는 용어이다.

또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 1920, 1930)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(1980, 1990)를 각각 포함할 수 있다.

상술한 단말 및 기지국 장치의 구성성분 및 기능들을 이용하여 본원 발명의 실시예들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국 또는 단말의 프로세서는 상술한 1 절 내지 3 절에 개시된 방법들을 조합하여, 매시브 안테나를 상관도가 높은 안테나끼리 그룹핑하고, 그룹핑된 서브 안테나 그룹들 간에 상관도가 낮은 서브 그룹들을 선택하며, 선택된 서브 안테나 그룹들에서 각각 안테나를 선택함으로써, 전송 다이버시티를 적용할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 11 내지 도 18 의 설명을 참조한다.

단말 및 기지국에 포함된 송신모듈 및 수신모듈은 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 19 의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈을 더 포함할 수 있다. 이때, 송신모듈 및 수신모듈은 각각 송신기 수신기로 불릴 수 있으며, 함께 사용되는 경우 트랜시버로 불릴 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.

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, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 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. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(1980, 1990)에 저장되어 프로세서(1920, 1930)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

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 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및/또는 IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims (10)

1. 매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼들을 송신 방법에 있어서,
   상기 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중에서 상관도가 가장 높은 안테나들끼리 둘 이상의 안테나 서브 그룹으로 그룹핑하는 단계;
   상기 둘 이상의 안테나 서브 그룹 중 상관도가 가장 낮은 안테나 서브그룹들을 선택하는 단계;
   상기 선택한 안테나 서브그룹들 중에서 상기 데이터 심볼들을 송신하기 위한 안테나들을 선택하는 단계; 및
   상기 선택한 안테나들을 이용하여 상기 데이터 심볼들을 송신하는 단계를 포함하는 데이터 심볼 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 데이터 심볼들은 동일한 시간-주파수 자원을 통해 전송되되, 서로 다른 상기 선택된 안테나들을 통해 전송되는, 데이터 심볼 송신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 안테나 서브그룹들 및/또는 상기 선택한 안테나들을 나타내는 안테나 구성정보를 수신단으로 송신하는 단계를 더 포함하는 데이터 심볼 송신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 매시브 안테나를 구성하는 상기 다수의 안테나들에 대한 상관도 정보를 포함하는 메시지를 피드백 받는 단계를 더 포함하되,
   상기 그룹핑 단계 및 상기 안테나 선택 단계들은 상기 상관도 정보를 기반으로 수행되는, 데이터 심볼 송신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택된 안테나들은 상기 송신단의 안테나 포트의 개수 및 상기 데이터 심볼들의 개수를 고려하여 선택되는, 데이터 심볼 송신 방법.
6. 매시브 안테나를 지원하는 무선 접속 시스템에서 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼들을 송신하는 송신단은,
   상기 매시브 안테나; 및
   상기 안테나 상관도를 이용한 데이터 심볼을 송신하기 위한 프로세서를 포함하되,
   상기 프로세서는:
   상기 매시브 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중에서 상관도가 가장 높은 안테나들끼리 둘 이상의 안테나 서브 그룹으로 그룹핑하고;
   상기 둘 이상의 안테나 서브 그룹 중 상관도가 가장 낮은 안테나 서브그룹들을 선택하고;
   상기 선택한 안테나 서브그룹들 중에서 상기 데이터 심볼들을 송신하기 위한 안테나들을 선택하며; 및
   상기 선택한 안테나들을 이용하여 상기 데이터 심볼들을 송신하도록 구성되는 송신단.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 데이터 심볼들은 동일한 시간-주파수 자원을 통해 전송되되, 서로 다른 상기 선택된 안테나들을 통해 전송되는, 송신단.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 매시브 안테나를 통해 상기 안테나 서브그룹들 및/또는 상기 선택한 안테나들을 나타내는 안테나 구성정보를 수신단으로 송신하도록 구성되는 송신단.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 매시브 안테나를 구성하는 상기 다수의 안테나들에 대한 상관도 정보를 포함하는 메시지를 피드백 받으며,
   상기 프로세서는 상기 상관도 정보를 기반으로 상기 매시브 안테나를 그룹핑하고 상기 안테나들을 선택하는, 송신단.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 선택된 안테나들은 상기 송신단의 안테나 포트의 개수 및 상기 데이터 심볼들의 개수를 고려하여 선택되는, 송신단.

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