KR20160043897A - Mimo 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치 - Google Patents

Mimo 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160043897A
KR20160043897A KR1020150131173A KR20150131173A KR20160043897A KR 20160043897 A KR20160043897 A KR 20160043897A KR 1020150131173 A KR1020150131173 A KR 1020150131173A KR 20150131173 A KR20150131173 A KR 20150131173A KR 20160043897 A KR20160043897 A KR 20160043897A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sequence
tca
fca
beamforming
generating
Prior art date
Application number
KR1020150131173A
Other languages
English (en)
Inventor
원석호
채수창
조세영
김일규
방승찬
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/881,782 priority Critical patent/US10135508B2/en
Publication of KR20160043897A publication Critical patent/KR20160043897A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only

Abstract

매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 기지국이 상기 기지국의 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 기지국은, 상기 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 데이터를 생성한다. 상기 기지국은, 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해, 복수의 빔 형성 벡터를 생성한다. 그리고 상기 기지국은, 상기 데이터에 상기 복수의 빔 형성 벡터를 곱하여, 상기 공통 신호에 대응하는 복수의 안테나 스트림을 생성한다.

Description

MIMO 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING COMMON SIGNAL IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}
본 발명은 MIMO 시스템에서 단말들에게 공통적으로 필요한 신호인 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 제5 세대 이동 통신의 트래픽 증가의 요구사항을 만족하기 위한 가장 유력한 후보 기술로써 떠오르는 기술은, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 즉, 다중 안테나 기술의 확장인 매시브(Massive) MIMO 기술이다.
매시브 MIMO가 적용된 시스템은 이론적으로, 고속 페이딩(fast fading)이 소멸되는 점, 쓰루풋(throughput)이 증가하는 점, 서비스 가능한 단말의 수가 셀 사이즈와 무관하게 증가하는 점 등 여러 가지 이점을 갖는다. 더구나, 매시브 MIMO 시스템에서는 전송 RF 경로(path) 및 안테나 수가 많아 지기 때문에, 총 전송 전력이 일정할 경우에, 안테나당 전송 전력이 줄어든다. 이로 인해, 매시브 MIMO 시스템은 저 스펙(specification)의 PA(Power Amplifier) 등으로 구축됨으로써, RF(Radio Frequency) 부품 단가를 줄여서 시스템 구축에 경제적일 수 있다. 특히, 다중 안테나 전송 시스템(매시브 MIMO 시스템)에서 기지국(예, eNodeB)은 사용자 데이터의 신호를 이용해, 단말(예, UE(user equipment))이 위치하는 방향으로 빔을 형성시킴으로써, 전송 신호대 잡음비를 증가시킨다. 예를 들어서, 제3 세대 파트너십 프로젝트(3GPP: third generation partnership project)에서 표준화 진행 중인 LTE(long term evolution) 또는 LTE-A (LTE-advanced) 이동통신 표준 규격을 예로 들면, 각 사용자 데이터 채널인 물리 데이터 공유 채널(PDSCH: physical downlink shared channel) 신호는, 신호 전송을 위해, 단말이 위치한 곳으로 빔을 형성한다. 그러나, 신호가 모든 단말에게 공통적으로 필요한 데이터 신호인 공통 채널(common channel) 신호인 경우에, 기지국은 서비스 영역 내의 모든 단말에게 공통 채널 신호를 전송하기 위하여, 다중 안테나(MIMO 안테나)에 기초한 빔 형성을 통해 공통 채널 신호를 전송하기 보다는, 전방향(omnidirectional)으로 공통 채널 신호를 송신해야 한다.
이 때, 기지국이 전방향 전송을 위해서 모든 안테나를 사용하지 않고, 일부 안테나만을 사용한다면, 서비스 영역을 커버(cover)하기 위해서, RF 단 및 안테나 부의 송신 출력이 커야 한다. 이러한 경우에, 고 출력의 PA 등 가격이 비싼 RF 부품이 필요할 뿐만 아니라, 시스템 설계도 고출력이 가능하도록 설계되어야 한다.
따라서, 공통 채널 신호를 다중 안테나 시스템(MIMO 시스템)의 가용한 안테나들을 모두 사용하여 전송하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, MIMO 시스템(또는, 매시브 MIMO 시스템, FD(Full Dimensional)-MIMO 시스템)에서 공통 채널 신호를 생성하고 가용한 안테나 모두를 이용하여 공통 채널 신호를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 송신기(예, 기지국)가 공통 채널 신호를 전송하고자 하는 경우에, 모든 안테나에 전력을 일정하게 배분하되, 전체 안테나의 총합 신호가 전방향 빔(Omnidirectional beam)을 생성하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 송신기(예, 기지국)가 공통 채널 신호를 전송하고자 하는 경우에, 모든 안테나 요소(elements) 또는 방사 소자들의 방사 전력을 일정하게 함으로써, 송신기의 각 RF 요소들이 고출력을 필요로 하지 않도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 기지국이 상기 기지국의 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 공통 신호 생성 방법은, 상기 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 데이터를 생성하는 단계; 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해, 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계; 및 상기 데이터에 상기 복수의 빔 형성 벡터를 곱하여, 상기 공통 신호에 대응하는 복수의 안테나 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 TCA-FCA 시퀀스는 CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스일 수 있다.
상기 TCA-FCA 시퀀스는 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu) 시퀀스일 수 있다.
상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는, 상기 TCA-FCA 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 TCA-FCA 시퀀스를 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)하는 단계; 및 상기 FFT된 시퀀스를 상기 복수의 빔 형성 벡터로써 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는, 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)를 생성하는 단계; 및 상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 DFT 매트릭스에 포함된 벡터들 중 일부는 0의 값을 가지거나, 상기 TCA-FCA 시퀀스에 포함된 원소들 중 일부는 0의 값을 가질 수 있다.
상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱하여 상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는, 상기 스칼라 곱 이전에, 상기 DFT 매트릭스에 포함된 벡터들 중 일부 또는 전부를 포함하는 벡터 시퀀스 및 상기 TCA-FCA 시퀀스 중 적어도 하나를 순환 쉬프트(cyclic shift)시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공통 신호 생성 방법, 상기 공통 신호를 전체 안테나를 통해 전방향(omnidirectional)으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공통 신호는, PBCH(physical broadcasting channel) 신호, PDCCH(physical downlink control channel) 신호, PHICH(physical hybrid automatic repeat request indicator channel) 신호, 셀 특정 레퍼런스 신호(cell-specific reference signal), 및 동기(synchronization) 신호 중 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 기지국이 상기 기지국의 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 공통 신호 생성 방법, 앙각(elevation) 빔 형성 계수와 방위각(azimuth) 빔 형성 계수 중 적어도 하나를, 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해 생성하는 단계; 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수를 곱하여, 2D 안테나 어레이(2 dimensional antenna array)를 위한 빔 형성 어레이를 생성하는 단계; 및 상기 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 데이터에 상기 빔 형성 어레이를 곱하여, 상기 공통 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는, 상기 TCA-FCA 시퀀스를 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나로써 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는, 상기 TCA-FCA 시퀀스를 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)하는 단계; 및 상기 FFT된 시퀀스를 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나로써 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는, 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)를 생성하는 단계; 및 상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 전송하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은, 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해 복수의 빔 형성 벡터를 생성하고, 입력 신호에 상기 복수의 빔 형성 벡터를 곱하여 상기 공통 신호에 대응하는 복수의 안테나 스트림을 생성하는 전방향 빔 프리코딩(pre-coding)부; 및 상기 전방향 빔 프리코딩부를 제어하는 프로세서를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, MIMO 시스템(또는, 매시브 MIMO 시스템, FD-MIMO 시스템)에서 공통 채널 신호를 고효율적으로, 전방향으로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 송신기(예, 기지국)가 공통 채널 신호를 전송하고자 하는 경우에, 모든 안테나에 전력을 일정하게 배분하되, 전체 안테나의 총합 신호가 전방향 빔을 생성하도록 할 수 있다. 이를 통해, 모든 안테나 요소(또는 방사 소자들)의 방사 전력을 일정하게 함으로써, 송신기의 각 RF 요소들이 고출력을 필요로 하지 않도록 할 수 있다. 이로 인해, RF 체인(예, TXU(transmit unit))의 RF 설계를 단순화시킬 수 있으며, 부품(예, PA 등)의 단가를 낮추어 전체적으로 가격(비용)을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 매시브 MIMO 시스템을 구성하는 DU(digital unit)와 RU(radio unit)를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 DU의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 예시된 하향링크 변조기의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 예시된 PBCH 변조기의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 방법 M100이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 방법 M200이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 방법 M301에 의해 생성된 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)에 따른, 빔 패턴들을 나타내는 도면이다.
도 8은 방법 M300이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 3에 예시된 PDCCH 변조기의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 3에 예시된 물리 신호 생성기의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, TCA-FCA 시퀀스를 이용해 채널 추정을 수행하는 단말을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 송신기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, portable subscriber station, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB, eNB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, HR-BS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS, 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 배열 안테나를 이용한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 전송 시스템 중에서 3GPP의 LTE-A 시스템을 예로 들어 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 대량의 다중 안테나 전송 시스템(매시브 MIMO 시스템)을 구성하는 DU(digital unit, 100)와 RU(radio unit, 200)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 매시브 MIMO 시스템에서 동작하는 기지국은 DU(100) 및 RU(200)를 포함할 수 있다.
RU(200)는 TXRU(transceiver unit, 210), 무선 분배 네트워크(radio distribution network, 220), 및 안테나 어레이(230)을 포함한다. RU(200)의 동작은 이미 공지되었으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
DU(100)에서 출력되는 K개의 RF 전송 경로의 출력은 RU(200)에 연결된다. 즉, DU(100)의 P개의 안테나 포트는 RU(200)의 K개의 TXU(transmitter unit)/RXU(receiver unit)에 맵핑된다. K개의 RF 경로 각각은 TXU와 RXU로 구성된 아날로그 RF 회로를 거쳐서, L개의 안테나에 연결된다. 이때, 일반적으로 K는 L 보다 같거나 작다.
도 2는 도 1에 예시된 DU(100)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
DU(100)는 모뎀(110), MAC(Medium Access Control, 102), L2 S/W(layer 2 software, 103), 및 L1 S/W(layer 1 software, 104)를 포함한다. MAC(102), L2 S/W(103, 또는 L2 컨트롤러), 및 L1 S/W(104)는 이미 공지된 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
모뎀(110)은 인코더(111), 하향링크 변조기(112), 상향링크 복조기(113), 및 디코더(114)를 포함한다.
인코더(111) 및 하향링크 변조기(112)는 송신 신호를 처리하고, 상향링크 복조기(113) 및 디코더(114)는 수신 신호를 처리한다. 일반적으로, 수신 신호 처리 경로와 송신 신호 처리 경로는 대칭적으로 구성된다.
도 3은 도 2에 예시된 하향링크 변조기(112)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다. 인코더(111)는 PDSCH 신호를 위한 인코더, PBCH 신호를 위한 인코더, PDCCH 신호를 위한 인코더, 및 PHICH 신호를 위한 인코더를 포함할 수 있다.
하향링크 변조기(112)는 PDSCH(physical downlink shared channel) 변조기(120), PBCH(physical broadcasting channel) 변조기(121), PDCCH(physical downlink control channel) 변조기(122), PHICH(physical hybrid automatic repeat request indicator channel) 변조기(123), 물리 신호(physical signal) 생성기(124), 및 OFDM 변조기(125)를 포함한다.
PDSCH 변조기(120)는 사용자 데이터 채널 신호를 위한 변조기이다. PBCH 변조기(121)는 PBCH 신호를 위한 변조기이고, PDCCH 변조기(122)는 PDCCH 신호를 위한 변조기이고, PHICH 변조기(123)는 PHICH 신호를 위한 변조기이다.
물리 신호 생성기(124)는 물리 신호를 생성한다. 구체적으로, 물리 신호 생성기(124)는 셀 특정 레퍼런스 신호(CS-RS: cell-specific reference signal), 또는 동기 신호(예, PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal))를 생성할 수 있다.
OFDM 변조기(125)는 각 변조기(120~124)로부터 출력된 신호에 대한 OFDM 변조를 수행한다. OFDM 변조기(125)의 동작은 이미 공지되었으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 서비스 영역 내의 모든 단말에게 공통적으로 필요한 데이터 신호인 공통 채널 신호는, PBCH 변조기(121)의 PBCH 신호, PDCCH 변조기(122)의 PDCCH 신호, PHICH 변조기(123)의 PHICH 신호, 또는 물리 신호 생성기(124)의 물리 신호에 해당할 수 있다. 이하에서는 PBCH 신호를 예로 들어, 공통 채널 신호를 전방향으로 전송하는 방법을 자세히 설명한다. PBCH 신호 이외의 다른 공통 신호를 전송하는 방법은 PBCH 신호를 전송하는 방법과 동일/유사할 수 있다.
도 4는 도 3에 예시된 PBCH 변조기(121)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
PBCH 변조기(121)는 L1 컨트롤러(105)로부터 입력 받은 셀 ID(Identification)를, PBCH 신호 변조 시에 이용할 수 있다. L1 컨트롤러(105)는 L1 S/W(104)일 수 있으며, 이미 공지된 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
PBCH 변조기(121)는 스크램블러(131), 심볼 맵퍼(132), 및 전방향 빔 프리코딩부(133)를 포함한다.
스크램블러(131)는 스크램블 시퀀스를 이용해 입력 신호에 대한 스크램블링 동작을 수행한다.
심볼 맵퍼(132)는 입력 신호에 대한 심볼 맵핑 동작을 수행한다.
PBCH 신호를 위한 PBCH 인코더(111a)에 의해 생성된 데이터는, 스크램블러(131) 및 심볼 맵퍼(132)를 거쳐서, 복소 신호(complex signal)로 변환된다. 여기서 PBCH 인코더(111a)는 도 3에 예시된 인코더(111)에 포함될 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(133)는 심볼 매핑된 PBCH 복소 신호에 K개의 빔 형성 벡터(beamforming vector)를 곱하여, K개의 안테나 스트림을 생성한다. K개의 안테나 스트림은 각각 안테나에 해당하는 OFDM 변조기(125)를 거쳐서 RU(200)에 연결(입력)된다. 여기서, 전방향 빔 프리코딩부(133)는, TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해, K개의 빔 형성 벡터를 생성한다.
이하에서는, TCA-FCA 시퀀스 생성 및 전방향 프리코딩(omnidirectional pre-coding) 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 1D(1 dimensional) 안테나 어레이를 예로 들어서, TCA-FCA 시퀀스 생성 및 전방향 프리코딩 방법을 설명한다.
TCA-FCA 시퀀스는, 시간 도메인에서 크기가 일정한 복소 시퀀스가 고속 푸리에 변환(FFT: fast fourier transform) 등을 통해서 주파수 도메인에서도 크기가 일정한 복소 시퀀스가 되는 시퀀스를 의미한다. 예를 들어, TCA-FCA 시퀀스는 자도프-추(Zadoff-chu) 시퀀스 등과 같은 CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스 계열일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, TCA-FCA 시퀀스가 자도프-추 시퀀스인 경우를 예로 들어 설명한다.
전방향 빔 프리코딩부(133)가 TCA-FCA 시퀀스를 그대로 빔 형성 벡터로써 이용하는 방법(방법 M100)에 대해서 설명한다. 전방향 빔 프리코딩부(133)는 방법 M100을 이용해 빔 형성 벡터를 생성하고, 빔 형성 벡터를 이용해 공통 채널 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성한다.
방법 M100에서는 전방향 빔 프리코딩부(133)는 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA-FCA 시퀀스(예, 자도프-추 시퀀스)를 빔 형성 벡터로써 사용한다. 예를 들어, 자도프-추 시퀀스는 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
또는
Figure pat00002
수학식 1에서, xq()는 q번째 루트(root)의 자도프-추 시퀀스를 나타내고, NZC는 자도프-추 시퀀스의 길이를 나타낸다.
수학식 1과 같이 정의되는 자도프-추 시퀀스는, 다음과 같은 수도 코드(pseudo code, 예, matlab™ code)로도 표현될 수 있다.
Figure pat00003
상기 수도 코드에서는, TXU/RXU 체인의 개수(K)가 16이고 NZC가 16인 경우를 예시하였다. 상기 수도 코드에서, seq는 TCA-FCA 시퀀스를 나타내고, w는 전방향 프리코딩 벡터를 의미하며, 빔 형성 벡터에 대응한다.
도 5는 방법 M100이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5의 (A)는 방법 M100에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 각 안테나 전력 분포에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 5의 (B)는 방법 M100에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 빔 패턴에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 5에서는 안테나 RF 소자가 16개인 경우를 예시하였다.
도 5에 예시된 바와 같이, 안테나 RF 소자 16개 모두의 전력 분포가 동일함을 알 수 있다. 반면에, 수평 각도에 따른 송신 전력의 분포는 0 dB를 기준으로 크게 변동되지 않음을 알 수 있다. 여기서, 0도를 제외한 나머지 각도에서는 최대 -6 dB 정도 출렁이지만, 이러한 출렁임(fluctuation)은 다른 CAZAC 시퀀스를 선정하거나 CAZAC 시퀀스의 위상(phase)을 조정함으로써, 플랫(flat)하게 만들어질 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(133)가 TCA-FCA 시퀀스를 FFT한 것을 빔 형성 벡터로써 이용하는 방법(방법 M200)에 대해서 설명한다. 전방향 빔 프리코딩부(133)는 방법 M200을 이용해 빔 형성 벡터를 생성하고, 빔 형성 벡터를 이용해 공통 채널 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성한다.
방법 M200에서는, 전방향 빔 프리코딩부(133)는 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA-FCA 시퀀스(예, 자도프-추 시퀀스)를 FFT하고, FFT된 시퀀스를 빔 형성 벡터로써 사용한다. 방법 M200은 수학식 1과 같이 정의되는 TCA-FCA 시퀀스를 이용할 수 있다.
한편, 방법 M200은 다음과 같은 수도 코드(예, matlab™ code)로도 표현될 수 있다.
Figure pat00004
상기 수도 코드에서, TXU/RXU 체인의 개수(K)가 16이고 NZC가 16인 경우를 예시하였다. 상기 수도 코드에서, seq는 TCA-FCA sequence를 나타내고, w는 전방향 프리코딩 벡터를 나타내고, 빔 형성 벡터에 대응한다.
도 6은 방법 M200이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 6의 (A)는 방법 M200에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 각 안테나 전력 분포에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 6의 (B)는 방법 M200에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 빔 패턴에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 6에서는 안테나 RF 소자가 16개인 경우를 예시하였다.
도 6의 (A)에 예시된 바와 같이, 안테나 요소들(elements) 중 1 번 안테나 요소의 전력이 거의 없고, 2번 및 16 번 안테나 요소의 전력이 매우 낮다는 것을 알 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 약 -6 dB의 출렁임(fluctuation)이 존재하지만, 모든 안테나 요소의 전력이 거의 고르게 분포됨을 알 수 있다.
이러한 전력의 출렁임(fluctuation)은 FFT 사이즈 및 FFT 방법에 의한 오차로써, FFT 사이즈 및 FFT 방법이 정확히 조정되면, 이러한 전력의 출렁임은 제거될 수 있고, 안테나 요소의 전력은 도 5와 같이 고르게 분포될 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(133)가 주어진 이산 푸리에 변환(DFT: discrete fourier transform) 매트릭스(matrix) 또는 각 프리코딩 매트릭스에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 빔 형성 벡터를 생성하는 방법(방법 M300)에 대해서 설명한다. 방법 M300은 수학식 1과 같이 정의되는 TCA-FCA 시퀀스를 이용할 수 있다. 전방향 빔 프리코딩부(133)는 방법 M300을 이용해 빔 형성 벡터를 생성하고, 빔 형성 벡터를 이용해 공통 채널 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성한다.
한편, 주어진 DFT 매트릭스(Given DFT matrix)의 원소는 빔 형성 벡터로 볼 수 있다. 또한, DFT 매트릭스 대신에, 다른 형태의 빔 형성 벡터들을 열(column) 벡터 원소로써 가지는 매트릭스 등이 사용될 수도 있다.
주어진 DFT 매트릭스는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00005
방법 M300에 의해 생성되는 빔 형성 벡터를
Figure pat00006
라 하면, 수학식 2의 DFT 매트릭스에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱한 형태는, 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00007
수학식 3에서, α1, α2, ..., αN는 TCA-FCA 시퀀스의 원소를 나타낸다.
형성될 빔의 모양을 의도적으로 만들기 위하여, 수학식 3에서, TCA-FCA 시퀀스의 원소들 중 일부 상위 원소, 일부 중간 원소, 또는 일부 하위 원소는 0의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 하위 계수 α1, α2, α3 , 및 상위 계수 αN은 0의 값을 가질 수 있다. 또한, 계수 시퀀스(예, α1, α2, ..., αN)는 일정량 만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)되어 이용될 수도 있다. 예를 들어, 전방향 빔 프리코딩부(133)는 DFT 매트릭스에 순환 쉬프트된 TCA-FCA 시퀀스(예, αN -1, αN, α1, α2, ..., αN -2 등)를 스칼라 곱할 수도 있다. 또는, 형성될 빔의 모양을 의도적으로 만들기 위하여, 수학식 3에서, DFT 매트릭스를 구성하는 벡터들(예, 열(column) 벡터들, 또는 행(row) 벡터들) 중 일부 또는 전부로 구성되는 벡터 시퀀스에 포함된 일부 상위 원소, 일부 중간 원소, 또는 일부 하위 원소가 0의 값을 가질 수도 있다. 예를 들어, 수학식 3에서, 하위 벡터 v1, v2, v3, 및 상위 계수 vN은 0의 값을 가질 수 있다. 또한, 벡터 시퀀스(예, v1, v2, ..., vN)는 일정량 만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)되어 이용될 수도 있다. 예를 들어, 전방향 빔 프리코딩부(133)는 순환 쉬프트된 벡터 시퀀스(예, vN -2, vN -1, vN, v1, v2, ..., vN -3 등)에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱할 수도 있다.
한편, 방법 M300에서 이용되는 DFT 매트릭스는 여러 가지 방법으로 생성될 수 있다. 그 중에서 하나의 방법(방법 M301)은 다음과 같은 수도 코드(예, matlab™ code)로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
상기 수도 코드에서, TXU/RXU 체인의 개수(K)가 16인 경우를 예시하였다. 상기 수도 코드에서 W_mat은 DFT 매트릭스를 나타낸다. 신호가 시간 도메인에서 주파수 도메인으로(또는 그 반대로) 변환되기 위해서는, 신호는 각 구성 주파수 성분들(basis, 또는 기저 등으로 명명)의 선형 결합으로 표현된다. 상기 수도 코드에 예시된 바와 같이, 연속적인 구성 주파수 성분들 뿐만 아니라, 순환 쉬프트(cyclic shift)된 구성 주파수 성분들, 또는 불연속적인 구성 주파수 성분들 등이 이용될 수 있다.
도 7은 방법 M301에 의해 생성된 DFT 매트릭스에 따른, 빔 패턴들을 나타내는 도면이다. 각도에 따라 [dB] 크기가 달라지면서, 빔 패턴이 형성된다. 도 7에 예시된 DFT 매트릭스(빔 형성 벡터들을 행(row) 원소로써 가지는 매트릭스)에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱 하여, 원하는 프리코딩 벡터(새로 생성된 타겟 빔 형성 벡터)를 구할 수 있다.
도 7에 예시된 DFT 매트릭스(빔 형성 벡터)에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱하여 원하는 전방향 프리코딩 벡터(빔 형성 벡터)를 구하는 방법은, 다음과 같은 수도 코드(예, matlab™ code)로 표현될 수 있다.
Figure pat00009
상기 수도 코드에서, TXU/RXU 체인의 개수(K)가 16인 경우를 예시하였다. 상기 수도 코드에서, seq는 TCA-FCA sequence를 나타내고, W_mat는 상술한 DFT 매트릭스를 나타내고, w는 전방향 프리코딩 벡터를 나타내며 새로 생성된 타겟 빔 형성 벡터에 대응한다.
도 8은 방법 M300이 사용된 경우에, 각 안테나 전력 분포 및 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 8의 (A)는 방법 M300에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 각 안테나 전력 분포에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 8의 (B)는 방법 M300에 따른 PBCH 전방향 프리코딩이 사용된 경우의 빔 패턴에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 8에서는 안테나 RF 소자가 16개인 경우를 예시하였다.
도 8의 (A)에 예시된 바와 같이, 안테나 요소들 중 1 번 안테나 요소의 전력이 거의 없고, 2번 및 16 번 안테나 요소의 전력이 매우 낮다는 것을 알 수 있다.
도 8에 예시된 바와 같이, 약 -6 dB의 출렁임(fluctuation)이 존재하지만, 모든 안테나 요소의 전력이 거의 고르게 분포됨을 알 수 있다. 이러한 전력의 출렁임(fluctuation)은, 최적의(optimum) 시퀀스가 이용되고 그 시퀀스의 위상이 조절되면, 플랫(flat)해 질 수 있다.
도 9는 도 3에 예시된 PDCCH 변조기(122)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
PDCCH 변조기(122)는 L1 컨트롤러(105)로부터 입력 받은 셀 ID를, PDCCH 신호 변조 시에 이용할 수 있다.
PDCCH 변조기(122)는 스크램블러(141), 심볼 맵퍼(142), 및 전방향 빔 프리코딩부(143)를 포함한다.
스크램블러(141)는 스크램블 시퀀스를 이용해 입력 신호에 대한 스크램블링 동작을 수행하고, 심볼 맵퍼(142)는 입력 신호에 대한 심볼 맵핑 동작을 수행한다.
PDCCH 신호를 위한 PDCCH 인코더(111b)에 의해 생성된 데이터는, 스크램블러(141) 및 심볼 맵퍼(142)를 거쳐서, 복소 신호(complex signal)로 변환된다. 여기서 PDCCH 인코더(111b)는 도 3에 예시된 인코더(111)에 포함될 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(143)는 상술한 방법 M100, 방법 M200, 및 방법 M300 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 전방향 빔 프리코딩부(143)의 기능 및 동작은 상술한 전방향 빔 프리코딩(133)의 기능 및 동작과 유사하다.
도 10은 도 3에 예시된 물리 신호 생성기(124)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
물리 신호 생성기(124)는 CS-RS 생성기(150) 및 동기 신호 생성기(170)을 포함한다.
CS-RS 생성기(150)는 CS-RS 생성부(161) 및 전방향 빔 프리코딩부(162)를 포함한다.
CS-RS 생성부(161)는 CS-RS를 생성한다. CS-RS 생성기(161)는 L1 컨트롤러(105)로부터 입력 받은 신호를, CS-RS 생성 시에 이용할 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(162)는 CS-RS 생성부(161)의 CS-RS에 대한 프리코딩을 수행한다. 구체적으로, 전방향 빔 프리코딩부(162)는 CS-RS에 대한 프리코딩 시에, 상술한 방법 M100, 방법 M200, 및 방법 M300 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 전방향 빔 프리코딩부(162)의 기능 및 동작은 상술한 전방향 빔 프리코딩(133)의 기능 및 동작과 유사하다.
동기 신호 생성기(170)는 PSS 생성부(181), SSS 생성부(182), 및 전방향 빔 프리코딩부(183)를 포함한다.
PSS 생성부(181)는 PSS를 생성한다. PSS 생성부(181)는 L1 컨트롤러(105)로부터 입력 받은 신호를, PSS 생성 시에 이용할 수 있다.
SSS 생성부(182)는 SSS를 생성한다. SSS 생성부(182)는 L1 컨트롤러(105)로부터 입력 받은 신호를, SSS 생성 시에 이용할 수 있다.
전방향 빔 프리코딩부(183)는 PSS 생성부(181)의 PSS 또는 SSS 생성부(182)의 SSS에 대한 프리코딩을 수행한다. 구체적으로, 전방향 빔 프리코딩부(183)는 PSS 또는 SSS에 대한 프리코딩 시에, 상술한 방법 M100, 방법 M200, 및 방법 M300 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 전방향 빔 프리코딩부(183)의 기능 및 동작은 상술한 전방향 빔 프리코딩(133)의 기능 및 동작과 유사하다.
한편, 지금까지 1D 안테나 어레이인 경우를 예로 들어 설명하였다. 이하에서는 이를 확장하여, 2D(2 dimensional) 안테나 어레이를 예로 들어, 본 발명의 실시예를 설명한다.
2D 안테나 어레이를 위한 빔 형성 어레이는, 앙각(elevation) 빔 형성 계수와 방위각(azimuth) 빔 형성 계수 간의 곱이므로, 아래의 수학식 4, 수학식 5, 및 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
수학식 4 내지 수학식 6에서, ABT는 2D 안테나 어레이를 위한 빔 형성 어레이(M x N)를 나타내고,
Figure pat00013
은 앙각 빔 형성 계수 벡터(M x 1)를 나타내고,
Figure pat00014
은 방위각 빔 형성 계수 벡터(N x 1)를 나타내고,
Figure pat00015
은
Figure pat00016
의 전치 벡터(1 x N)를 나타낸다. 수학식 5 및 수학식 6에서, wel()은 앙각 빔 형성 계수를 나타내고, waz()은 방위각 빔 형성 계수를 나타내고, M은 wel()의 개수를 나타내고, N은 waz()의 개수를 나타낸다.
수학식 4 내지 수학식 6의
Figure pat00017
및
Figure pat00018
중 적어도 하나는, 상술한 방법 M100, 방법 M200, 또는 방법 M300에 의해 생성될 수 있다. 이 경우에, 기지국은 방법 M100, 방법 M200, 또는 방법 M300을 이용해
Figure pat00019
와
Figure pat00020
중 적어도 하나를 생성하고,
Figure pat00021
와
Figure pat00022
을 이용해 빔 형성 어레이를 생성하고, 빔 형성 어레이를 이용(예, 데이터에 빔 형성 어레이를 곱함)하여 공통 채널 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성한다.
구체적으로, 방법 M100이 사용되는 경우에, 기지국은 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA-FCA 시퀀스(예, CAZAC 시퀀스)를 빔 형성 가중치(
Figure pat00023
또는
Figure pat00024
)로써 사용할 수 있다.
또는, 방법 M200이 사용되는 경우에, 기지국은 TCA-FCA 시퀀스(예, CAZAC 시퀀스)를 FFT한 것을 빔 형성 가중치(
Figure pat00025
또는
Figure pat00026
)로써 사용할 수 있다.
또는, 방법 M300이 사용되는 경우에, 기지국은 DFT 매트릭스(또는 프리코딩 매트릭스)에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱하여, 빔 형성 가중치(
Figure pat00027
또는
Figure pat00028
)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 방법 M300에 의해 생성되는
Figure pat00029
는, 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00030
수학식 7에서, DFT는 DFT 매트릭스를 나타내고, αi는 TCA-FCA 시퀀스의 원소를 나타낸다.
한편, 형성될 빔의 모양을 의도적으로 만들기 위하여, TCA-FCA 시퀀스의 원소들 중 일부 상위 원소, 일부 중간 원소, 또는 일부 하위 원소는 0의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 수학식 7에서는, 하위 계수 α1 및 상위 계수 αN -2, αN -1, αN가 0의 값을 가지는 경우를 예시하였다. 또한, 계수 시퀀스(α1, α2, ..., αN)는 일정량 만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)된 후에 이용될 수도 있다. 예를 들어, 기지국은 DFT 매트릭스에 순환 쉬프트된 TCA-FCA 시퀀스(예, αN -1, αN, α1, α2, ..., αN - 2 등)을 스칼라 곱할 수도 있다. 또는, 형성될 빔의 모양을 의도적으로 만들기 위하여, DFT 매트릭스를 구성하는 벡터들(예, 열(column) 벡터들, 또는 행(row) 벡터들) 중 일부 또는 전부로 구성되는 벡터 시퀀스(예, v1, v2, ..., vN)에 포함된 일부 상위 원소, 일부 중간 원소, 또는 일부 하위 원소가 0의 값을 가질 수도 있다. 또한, 벡터 시퀀스(예, v1, v2, ..., vN)는 일정량 만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)되어 이용될 수도 있다. 예를 들어, 기지국은 순환 쉬프트된 벡터 시퀀스(예, vN -2, vN-1, vN, v1, v2, ..., vN -3 등)에 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱할 수도 있다.
한편, 수신기(예, 단말)의 복조기가 TCA-FCA 시퀀스를 알고 있다면, 채널 추정(channel estimation)을 더욱 쉽게 할 수 있으며, 이러한 복조기의 한 실시예를 도 11에 도시하였다. 예를 들어, 기지국이 시그널링(예, in-band signaling 또는 out-band signaling)을 통해, TCA-FCA 시퀀스를 수신기인 단말에게 알려줄 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, TCA-FCA 시퀀스를 이용해 채널 추정을 수행하는 단말(300)을 나타내는 도면이다.
단말(300)은 복조기(310), DLSCH(downlink shared channel) 디코더(320), 및 L1 컨트롤러(330)를 포함한다. DLSCH(downlink shared channel) 디코더(320) 및 L1 컨트롤러(330)는 이미 공지된 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
복조기(310)는 PDSCH 복조기(311), PDSCH 측정기(312), PBCH 복조기(313), PCFICH 복조기(314), REG 맵퍼(315), PDCCH 복조기(316), PHICH 복조기(317), OFDM 복조기(318), 및 채널 추정기(319)를 포함한다.
OFDM 복조기(318)는 OFDM 복조 시에 FEI(frequency error indicator)를 이용할 수 있다. 구체적으로, OFDM 복조기(318)는 CP(cyclic prefix) 제거, S/P(Serial-to-Parallel) 처리, FFT, 및 가드(guard) 제거 등의 동작을 수행한다.
채널 추정기(channel estimator, 319)는 TCA-FCA 시퀀스를 이용해 채널 추정을 수행한다. 구체적으로 채널 추정기(319)는, 레퍼런스 신호 생성, 채널 추정, 노이즈 분산 추정(noise variance estimation), 주파수 오프셋 추정, 타이밍 오프셋 추정, 및 RSRP(reference signal received power)/RSSI(received signal strength indicator) 추정 등의 동작을 수행한다.
PDSCH 복조기(311)는 자원 디맵핑(resource demapping), Rx 프로세싱(예, SIMO(single input multiple output), TXD(transmit diversity)), 심볼 디맵핑(symbol demapping), 및 디스크램블링(descrambling) 등의 동작을 수행한다.
PDSCH 측정기(312)는 CQI(Channel Quality Indicator) 보고 등의 동작을 수행한다.
PBCH 복조기(313)는 자원 디맵핑(resource demapping), Rx 프로세싱(예, SIMO(single input multiple output), TXD(transmit diversity)), 심볼 디맵핑, 디스크램블링(descrambling), 및 비터비 디코딩(viterbi decoding) 등의 동작을 수행한다.
PCFICH(physical control format indicator channel) 복조기(314)는 자원 디맵핑(resource demapping), Rx 프로세싱(예, SIMO(single input multiple output), TXD(transmit diversity)), 심볼 디맵핑, 디스크램블링(descrambling), 및 코드워드 디코딩(codeword decoding) 등의 동작을 수행한다.
REG(resource element group) 맵퍼(315)는 REG 맵핑 동작을 수행한다.
PDCCH 복조기(316)는 자원 디맵핑(resource demapping), Rx 프로세싱(예, SIMO(single input multiple output), TXD(transmit diversity)), 심볼 디맵핑, 디스크램블링(descrambling), 및 비터비 디코딩(viterbi decoding) 등의 동작을 수행한다.
PHICH 복조기(317)는 자원 디맵핑(resource demapping), Rx 프로세싱(예, SIMO(single input multiple output), TXD(transmit diversity)), 디스프레딩(despreading)/디스크램블링(descrambling), 및 문턱값 감지(threshold detection) 등의 동작을 수행한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 송신기(400)의 구성을 나타내는 도면이다.
송신기(400)는 상술한 송신기(예, 기지국)의 구성뿐만 아니라, 프로세서(410), 메모리(420), 및 RF 변환기(430)를 더 포함한다.
프로세서(410)는 상술한 공통 채널 신호 전송과 관련된 기능, 절차, 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(410)는 송신기(400)의 각 구성을 제어할 수 있다.
메모리(420)는 프로세서(410)와 연결되고, 프로세서(410)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 변환기(430)는 프로세서(410)와 연결되고, 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 송신기(400)는 기지국일 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 수신기(500)의 구성을 나타내는 도면이다.
수신기(500)는 상술한 수신기(예, 단말(300))의 구성뿐만 아니라, 프로세서(510), 메모리(520), 및 RF 변환기(530)를 더 포함한다.
프로세서(510)는 상술한 공통 채널 신호 수신과 관련된 기능, 절차, 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(510)는 송신기(500)의 각 구성을 제어할 수 있다.
메모리(520)는 프로세서(510)와 연결되고, 프로세서(510)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 변환기(530)는 프로세서(510)와 연결되고, 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 수신기(500)는 단말일 수 있다.
한편, 지금까지 매시브 MIMO 시스템을 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 예시일 뿐이다. 본 발명의 실시예는 MIMO 시스템, FD-MIMO 시스템 등과 같이 다중 안테나를 사용하는 시스템에도 적용될 수 있다.
한편, 지금까지 송신기가 기지국이고 수신기가 단말인 경우를 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 예시일 뿐이다. 본 발명의 실시예는 기지국이 이외의 다른 송신기와 단말 이외의 다른 수신기에도 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 기지국이 상기 기지국의 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 생성하는 방법으로서,
    상기 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 데이터를 생성하는 단계;
    시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해, 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 데이터에 상기 복수의 빔 형성 벡터를 곱하여, 상기 공통 신호에 대응하는 복수의 안테나 스트림을 생성하는 단계
    를 포함하는 공통 신호 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스는 CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스인
    공통 신호 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스는 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu) 시퀀스이고,
    상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는,
    아래의 수학식 1을 이용해 상기 TCA-FCA 시퀀스를 생성하는 단계; 및
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 상기 복수의 빔 형성 벡터로써 사용하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00031
    또는
    Figure pat00032

    (
    Figure pat00033
    : q번째 루트(root)의 자도프-추 시퀀스, NZC: 자도프-추 시퀀스의 길이)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)하는 단계; 및
    상기 FFT된 시퀀스를 상기 복수의 빔 형성 벡터로써 사용하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 생성하는 단계는,
    아래의 수학식 1을 이용해 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu) 시퀀스인 상기 TCA-FCA 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00034
    또는
    Figure pat00035

    (
    Figure pat00036
    : q번째 루트(root)의 자도프-추 시퀀스, NZC: 자도프-추 시퀀스의 길이)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는,
    이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)를 생성하는 단계; 및
    상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 DFT 매트릭스에 포함된 벡터들 중 일부는 0의 값을 가지거나, 상기 TCA-FCA 시퀀스에 포함된 원소들 중 일부는 0의 값을 가지는
    공통 신호 생성 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라 곱하여 상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 스칼라 곱 이전에, 상기 DFT 매트릭스에 포함된 벡터들 중 일부 또는 전부를 포함하는 벡터 시퀀스 및 상기 TCA-FCA 시퀀스 중 적어도 하나를 순환 쉬프트(cyclic shift)시키는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공통 신호를 전체 안테나를 통해 전방향(omnidirectional)으로 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공통 신호는,
    PBCH(physical broadcasting channel) 신호, PDCCH(physical downlink control channel) 신호, PHICH(physical hybrid automatic repeat request indicator channel) 신호, 셀 특정 레퍼런스 신호(cell-specific reference signal), 및 동기(synchronization) 신호 중 하나인
    공통 신호 생성 방법.
  10. 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 기지국이 상기 기지국의 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 생성하는 방법으로서,
    앙각(elevation) 빔 형성 계수와 방위각(azimuth) 빔 형성 계수 중 적어도 하나를, 시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해 생성하는 단계;
    상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수를 곱하여, 2D 안테나 어레이(2 dimensional antenna array)를 위한 빔 형성 어레이를 생성하는 단계; 및
    상기 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 데이터에 상기 빔 형성 어레이를 곱하여, 상기 공통 신호에 대응하는 안테나 스트림을 생성하는 단계
    를 포함하는 공통 신호 생성 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스는 CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스인
    공통 신호 생성 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는,
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나로써 사용하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는,
    상기 TCA-FCA 시퀀스를 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)하는 단계; 및
    상기 FFT된 시퀀스를 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나로써 사용하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계는,
    이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)를 생성하는 단계; 및
    상기 DFT 매트릭스에 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 상기 앙각 빔 형성 계수와 상기 방위각 빔 형성 계수 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스에 포함된 원소들 중 일부 상위 원소 또는 일부 하위 원소는 0의 값을 가지는
    공통 신호 생성 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 빔 형성 어레이를 생성하는 단계는,
    아래의 수학식 1을 이용해 상기 빔 형성 어레이를 생성하는 단계를 포함하는
    공통 신호 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00037

    (ABF: 상기 빔 형성 어레이, wel(): 상기 앙각 빔 형성 계수, waz(): 상기 방위각 빔 형성 계수, M: 상기 앙각 빔 형성 계수의 개수, N: 상기 방위각 빔 형성 계수의 개수)
  17. 매시브 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 주변 단말들에게 공통적으로 필요한 공통 신호를 전송하는 기지국으로서,
    시간 도메인과 주파수 도메인에서 크기가 일정한 TCA(time-domain constant amplitude)-FCA(frequency-domain constant amplitude) 시퀀스를 이용해 복수의 빔 형성 벡터를 생성하고, 입력 신호에 상기 복수의 빔 형성 벡터를 곱하여 상기 공통 신호에 대응하는 복수의 안테나 스트림을 생성하는 전방향 빔 프리코딩(pre-coding)부; 및
    상기 전방향 빔 프리코딩부를 제어하는 프로세서
    를 포함하는 기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 TCA-FCA 시퀀스는 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu) 시퀀스이고,
    상기 전방향 빔 프리코딩부는,
    아래의 수학식 1을 이용해 생성된 상기 TCA-FCA 시퀀스를 상기 복수의 빔 형성 벡터로써 사용하는
    기지국.
    [수학식 1]
    Figure pat00038
    또는
    Figure pat00039

    (
    Figure pat00040
    : q번째 루트(root)의 자도프-추 시퀀스, NZC: 자도프-추 시퀀스의 길이)
  19. 제17항에 있어서,
    상기 전방향 빔 프리코딩부는,
    CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스인 상기 TCA-FCA 시퀀스를 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)하고, 상기 FFT된 시퀀스를 상기 복수의 빔 형성 벡터로써 사용하는
    기지국.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 전방향 빔 프리코딩부는,
    이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 매트릭스(matrix)에 CAZAC(constant amplitude zero auto-correlation) 시퀀스인 상기 TCA-FCA 시퀀스를 스칼라(scalar) 곱하여, 상기 복수의 빔 형성 벡터를 생성하는
    기지국.
KR1020150131173A 2014-10-13 2015-09-16 Mimo 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치 KR20160043897A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/881,782 US10135508B2 (en) 2014-10-13 2015-10-13 Method and apparatus for generating common signal in multiple input multiple output system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140137773 2014-10-13
KR1020140137773 2014-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160043897A true KR20160043897A (ko) 2016-04-22

Family

ID=55918395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150131173A KR20160043897A (ko) 2014-10-13 2015-09-16 Mimo 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160043897A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117335A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 삼성전자 주식회사 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법 및 장치
US10680726B2 (en) 2016-12-23 2020-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for antenna phase correction in large-capacity antenna system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117335A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 삼성전자 주식회사 대용량 안테나 시스템에서 안테나 위상 보정 방법 및 장치
US10680726B2 (en) 2016-12-23 2020-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for antenna phase correction in large-capacity antenna system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3780476B1 (en) Method and apparatus for measurement reference signal in wireless communication system
US10135508B2 (en) Method and apparatus for generating common signal in multiple input multiple output system
CN106576036B (zh) 发送用于估计模拟波束的训练符号的方法和设备
US9867060B2 (en) Radio communication system and antenna configuration determination method
US10924231B2 (en) Radio base station apparatus, mobile station apparatus and radio communication method
EP3100367B1 (en) Multistage beamforming of multiple-antenna communication system
JP6121931B2 (ja) 移動通信システム、基地局、およびユーザ装置
US10070453B2 (en) Radio base station apparatus and scheduling method
CN103155442B (zh) 移动通信终端
KR102508858B1 (ko) 송신 다이버시티를 위한 방법 및 장치
US20180013477A1 (en) Beamforming method and apparatus therefor
US20150207549A1 (en) Base station apparatus, user terminal, communication system and communication control method
CN107836089A (zh) 混合波束成形多天线无线系统
JP7123914B2 (ja) アンテナビーム管理のための方法および関連装置
US20160056871A1 (en) Radio communication system and radio base station apparatus
KR20150043368A (ko) 하이브리드 빔포밍을 이용하는 통신 시스템을 위한 다중 사용자 및 단일 사용자 mimo
US9806778B2 (en) Method and apparatus for mapping virtual antenna to physical antenna
US11177982B2 (en) System and method for providing explicit feedback in the uplink
JP2017060138A (ja) 無線通信装置、無線通信システムおよび送信データ制御方法
KR20160043897A (ko) Mimo 시스템에서 공통 신호를 생성하는 방법 및 장치
EP3633873B1 (en) Method for transmitting feedback information in wireless communication system and apparatus therefor
US20170117998A1 (en) Wireless communications system, base station, mobile station, transmission method, and demodulation method
Luo et al. A new reciprocity calibration method for massive MIMO systems
KR102406284B1 (ko) 가상 안테나를 물리 안테나에 맵핑하는 방법 및 장치
JP2012249111A (ja) 無線送信装置及び送信制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application