KR20160094259A

KR20160094259A - 다차원 mimo 시스템에서 채널상태정보 전송장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160094259A
Application number: KR1020150154491A
Authority: KR
Inventors: 리지안준
Original assignee: 주식회사 아이티엘
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2016-08-09

Abstract

본 명세서는 다차원 MIMO 시스템에서 채널상태정보 전송장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 명세서는 단말과의 통신을 위한 전송 모드를 구성하여 단말에 전송하는 단계, CSI-RS(channel state information-reference signal)를 구성하여 단말에 전송하는 단계, 상기 CSI-RS에 대한 프리코딩 주기(precoding period)를 구성하여 단말에 전송하는 단계, 단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 시간 정보를 구성하여 상기 단말에 전송하는 단계 및 상기 단말로부터 상기 채널상태정보를 수신하는 단계를 포함하는 채널상태정보 전송 방법을 제공한다.

Description

다차원 MIMO 시스템에서 채널상태정보 전송장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF TRANSMITTING CHANNEL STATE INFORMATINO IN FULL DIMENSION MIMO SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다차원 MIMO 시스템에서 체널상태정보의 전송장치 및 방법에 관한 것이다.

최신의 다양한 스마트폰 멀티미디어 어플리케이션들은 전세계에 걸쳐 캐리어(carrier) 네트워크에 무선 데이터의 트래픽(traffic)을 급격하게 증가시키고 있다. LTE 및 LTE-A 통신에서는, 이러한 무선 데이터의 수요를 충족시키기 위한 해결책 중의 하나로 2, 4 또는 8개의 안테나 포트를 사용하여 통신하는 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 기술이 적용된다. 상기 MIMO 기술은 대부분 방위각(azimuth) 차원에서 MIMO의 장점을 활용할 수 있는 구조로 고려되어 구현된다.

한편, LTE(long term evolution)와 같은 차세대 이동통신 시스템은 폐루프(closed loop: CL) MIMO 동작과 관련하여, 2차원의 안테나 구성으로 최대 64개까지의 송신 안테나를 지원하는 것을 목표로 하고 있다. 그런데 64개까지의 송신 안테나를 안정적으로 지원하려면 그에 따른 채널상태정보(channel state information)의 오버헤드가 증가한다.

따라서, 64개의 송신 안테나를 지원하는 무선통신 시스템에서 채널상태를 추정하기 위한 CSI의 오버헤드를 최소화하도록 디자인하는 것은 매우 중요한 이슈이다. 또한, 차세대 이동통신 시스템에서는 상기 송신 안테나의 개수증가와 더불어 채널상태정보의 오버헤드를 최소화하는 방안이 필요한 실정이다.

본 발명의 기술적 과제는 다차원 MIMO 시스템에서 채널상태정보(CSI)의 전송장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 채널상태정보 참조 신호(CSI-RS)를 다차원적으로 구성하여 단말에 전송하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 다차원적으로 구성된 채널상태정보 참조 신호를 기반으로 채널상태정보를 기지국에 전송하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 다차원 MIMO 시스템에서 기지국에 의한 채널상태정보(channel state information; CSI) 수신 방법이 제공된다. 상기 채널상태정보 수신 방법은 단말과의 통신을 위한 전송 모드를 구성하여 단말에 전송하는 단계, CSI-RS(channel state information-reference signal)를 구성하여 단말에 전송하는 단계, 상기 CSI-RS에 대한 프리코딩 주기(precoding period)와 프리코딩 서브프레임 오프셋(subframe offset)을 구성하여 단말에 전송하는 단계, 단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 시간 정보를 구성하여 상기 단말에 전송하는 단계 및 상기 단말로부터 상기 채널상태정보를 수신하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 시간 정보는 비주기적으로 설정되어 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 프리코딩 서브프레임 세트(precoding subframe offset)에 관한 정보는 DCI(downlink control information) 포맷(format) 0 또는 4에 의해 설정되어 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단말의 채널상태정보 보고는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통해 전송되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단말이 상기 기지국에 CSI를 보고하여야 할 시간 정보는 주기적으로 설정되어 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단말의 CSI 보고는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송되고, 상기 CSI 보고는 상기 단말의 가장 양호한 프리코딩 서브프레임 세트의 CSI를 전송하도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기의 정수배로 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다차원 MIMO 시스템에서 기지국에 의한 채널상태정보 전송 방법이 제공된다. 상기 채널상태정보 전송 방법은 단말과의 통신을 위한 전송 모드를 구성하여 단말에 전송하는 단계, 제1 및 제2 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 구성하여 단말에 전송하는 단계, 단말이 상기 기지국에 채널상태정보를 보고하여야 할 프로세스(process)를 구성하여 상기 단말에 전송하는 단계 및 상기 단말로부터 상기 채널상태정보를 수신하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 하나 채널상태정보 프로세스는 상기 제1 및 제2 CSI-RS를 조합하여 구성되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 채널상태정보 프로세스는 상기 각각의 제1 및 제2 CSI-RS에 대해서 서로 다른 채널상태정보 프로세스가 구성되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제1 및 제2 CSI-RS에 대해서 채널상태정보가 공통의 RI 및 CQI 이고, PMI는 각각의 CSI-RS에 대해 독립적인 값을 갖도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, CSI 피드백의 오버헤드를 감소시키면서 보다 정확하게 CSI 피드백을 수행할 수 있고, 최소한의 오버헤드로 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 2차원 안테나 어레이로 구현될 수 있는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템의 일례를 나타낸다.
도 2는 2차원 안테나 어레이에 의해 두 방향으로 빔포밍이 진행되는 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 CSI-RS 프리코딩 기간을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO 시스템에서 비주기적으로 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO에서 주기적으로 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO 시스템에서 2개의 CSI-RS 자원에 의해 하나의 CSI 프로세스가 설정될 때의 단말의 동작을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 CSI 프로세스에 의해 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서는 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 링크된 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.

물리계층에서 사용되는 몇몇 물리채널들이 있다. 물리하향링크 제어채널(physical downlink control channel: 이하 PDCCH)은 하향링크 공용채널(Downlink Shared Channel: DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크 공용채널(Uplink Shared Channel: UL-SCH)의 자원 할당 정보, 물리하향링크 공용채널(physical downlink shared channel: PDSCH)상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹내 개별 단말들에 대한 전송 전력 제어(transmission power control: TPC) 명령(command)의 집합 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다.

무선통신 시스템은 다중 안테나(multiple antenna) 시스템일 수 있다. 다중안테나 시스템은 다중입출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템이라 불릴 수 있다. 또는 다중안테나 시스템은 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템 또는 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수도 있다. MIMO 시스템은 다수의 송신안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 송신안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 송신안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.

다중 안테나 시스템의 운영(operation)을 위해 사용되는 다중 안테나 송수신 기법(scheme)은 FSTD(frequency switched transmit diversity), SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code), CDD(Cyclic Delay Diversity), TSTD(time switched transmit diversity) 등이 사용될 수 있다.

CSI-RS는 채널 상태 정보의 추정을 위해 사용될 수 있다. CSI-RS는 주파수 영역 또는 시간 영역에서 배치된다. CSI-RS를 이용한 채널 상태의 추정을 통해 필요한 경우에 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: Precoding Matrix Indicator) 및 랭크 지시자(RI: Rank Indicator) 등이 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)로서 단말로부터 보고될 수 있다.

폐루프(closed loop; CL) MIMO 동작을 지원하기 위해서 CSI(Channel State Information) 측정 및 피드백(feedback) 동작은 필수적이다. LTE 시스템에서는 단말(UE) 측에서 CSI 측정을 위해 최대 8개의 전송 CSI-RS가 지원된다. 단일 또는 다중 CSI 프로세스(process)는 최대 랭크(Rank) 8 CSI 피드백(feedback)을 지원하도록 설정될 수 있다. 하지만, 고차원 MIMO를 지원하기 위해서 최대 256개의 안테나가 다운링크(downlink, DL) 전송을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 8개 이상의 복수의 전송 안테나에서 어떻게 CSI를 측정하고, 측정된 CSI 값을 보고할지에 대한 기술이 중요한 이슈 중에 하나이다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 다중 안테나 시스템을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 다중 안테나 시스템(100)은 다수의 안테나를 구비한 기지국(110)과 다수의 안테나를 구비한 단말(120)을 포함한다. 1, 2, 4, 8개의 안테나 포트를 지원하는 종래 기술과 달리, 기지국(110)은 8개 이상의 안테나 포트를 가진 2차원의 안테나 배열(array)로써 총 64개의 안테나를 지원한다. 예를 들어, 기지국(100)이 지원하는 8개 이상의 안테나 포트는 일례로서 {16, 32, 64} 중 어느 하나의 해당하는 개수일 수 있다. 즉, 기지국(100)은 8의 배수에 해당하는 안테나 포트를 지원할 수 있다. 여기서 기지국(100)이 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO) 동작을 지원하는 경우 10개의 단말을 지원할 수 있다.

이처럼 무선통신 시스템의 수율(성능)을 향상시키기 위해, 지원되는 물리적 안테나의 개수가 점차 증가하고 있다. 그런데 물리적 안테나의 증가에 비례하여 단말이 기지국으로 CSI를 보고하는 경우 오버헤드를 발생시킬 수 있다.

도 2는 2차원 안테나 어레이에 의해 두 방향으로 빔포밍이 진행되는 일례를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 2차원 안테나 어레이에 의해 진행되는 빔포밍은 두개의 방향으로 진행될 수 있다. 하나는 방위각(azimuth) 방향이고, 다른 하나는 고도(elevation) 방향이다. UE 그룹(group) #1은 방위각 방향의 빔포밍에 의해 묶여 있고, UE 그룹(group) #2는 고도 방향의 빔포밍에 의해 묶여 있는 단말들을 나타낸다.

본 발명에서는 고차원 MIMO에서 효율적으로 CSI를 피드백하는 방법에 관하여 설명한다.

CL MIMO 동작을 위해서는 CSI 피드백은 필수적이기 때문에 CSI-RS의 설계와 CSI 피드백은 서로 분리되지 않고 함께 논의되어야 한다. 본 발명에서는 고차원 MIMO에서 CSI 피드백의 요구조건을 충족시키기 위해서 세가지 서로 다른 실시예들이 제공된다.

실시예 1) 프리코딩된(precoded) CSI-RS(빔포밍된(beamformed) CSI-RS)

다중으로 빔포밍된 CSI-RS 자원은 기지국(eNB)으로부터 서로 다른 고도(elevation) 방향으로 전송되고, 각각의 CSI-RS는 서로 다른 프리코드(precode) 행렬(matrix), 즉, 빔 가중치(beam weight)에 의해 고도(elevation) 도메인(domain)에서 프리코딩된다. 단말은 하나 이상의 빔포밍된 CSI-RS 자원에 의해 설정될 수 있다. 따라서, 고도 도메인 내에서 서로 다른 CSI-RS 자원에 대해서 서로 다른 프리코딩으로 CSI를 피드백하기 위해 복수의 CSI 프로세스(process)가 채용될 수 있다.

LTE에서는 최대 3개의 CSI 프로세스가 설정될 수 있다. 따라서, 최대 3개로 제한된 수의 빔 가중치(beam weight)가 지원될 수 있다. CSI 측정 및 보고를 위한 프리코딩 행렬의 수를 증가시키기 위해 더 많은 CSI 프로세스를 설정한다면, 피드백의 오버헤드(overhead) 역시 증가할 수 있다.

본 실시예에서는 이러한 프리코딩된 CSI-RS에 대한 오버헤드를 감소시키기 위하여, RRC에 의해 하나의 CSI-RS 자원이 설정될 수 있는 프리코딩 주기(precoding period)를 새롭게 정의한다.

도 3은 본 발명에서 사용되는 CSI-RS 프리코딩 기간을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3을 참조하면, CSI-RS는 CSI-RS 자원주기(resource period) T_CSI-RS를 주기로 하여 주기적으로 전송된다. 본 명세서에서는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS에 의해(check meaning) 수퍼주기(super period)를 프리코딩 주기로 정의한다. 하나의 프리코딩 주기는 N개의 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS를 포함하고, 상기 N값은 RRC에 의해 설정된다. 또한, 상기 N값은 단말에 의해 측정될 수 있는 프리코딩 행렬/빔 가중치의 개수를 나타낸다. 하나의 프리코딩 주기 내에는 N개의 프리코딩 서브프레임 세트(precoding subframe set)이 존재한다. 서로 다른 프리코딩 서브프레임 세트 내에서는 CSI-RS를 프리코딩하기 위해 서로 다른 프리코딩 행렬/빔 가중치가 채용된다.

따라서, 단말측에서는 N개의 서로 다른 빔 가중치로 프리코딩된 CSI-RS에 의해 CSI를 측정할 수 있다. 예를 들어, N=4 인 경우, 하나의 프리코딩 주기 내에는 CSI-RS가 전송될 수 있는 프리코딩 서브프레임 세트가 4개가 존재한다. 4개의 서로 다른 프리코딩 서브프레임 세트에서는 CSI-RS를 프리코딩하기 위해 w1, w2, w3, w4의 서로 다른 4개의 프리코딩 행렬/빔 가중치가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, w1은 제1 프리코딩 서브프레임 세트 내에서 CSI-RS를 프리코딩하기 위하여 사용되고, w2는 제2 프리코딩 서브프레임 세트 내에서 CSI-RS를 프리코딩하기 위하여 사용된다. 마찬가지로, w3, w4는 각각 제3 및 제4 프리코딩 서브프레임 세트 내에서 CSI-RS를 프리코딩하기 위해 사용된다. 상기 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS와 함께 RRC에 의해 설정된다. 상기 CSI-RS에 대한 서브프레임 설정 주기 T_CSI-RS및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS는 아래 표 1과 같은 범위를 가질 수 있다.

CSI-RS-SubframeConfig	CSI-RS periodicity (단위: 서브프레임(subframes))	CSI-RS subframe offset (단위: 서브프레임(subframes))
0 - 4	5	I_CSI-RS
5 - 14	10	I_CSI-RS - 5
15 - 34	20	I_CSI-RS - 15
35 - 74	40	I_CSI-RS - 35
75 - 154	80	I_CSI-RS - 75

프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS의 정수배를 갖고, 상기 정수는 N으로 정의되고, 1 내지 16의 범위를 가질 수 있다. 아래 표 2는 프리코딩 주기의 구성 정보를 나타낸다.

precodingperiodConfig N	CSI-RS precoding periodicity (subframes)
1	T_CSI-RS
2	2T_CSI-RS
3	3T_CSI-RS
......	......
16	16T_CSI-RS

한편, CSI-RS에 대한 구성정보를 보다 상세한 RRC(Radio Resource Control) 구문(syntax)으로 나타내면 아래 표 3과 같다.

-- ASN1START

CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {

csi-RS-ConfigNZPId-r11 CSI-RS-ConfigNZPId-r11,

antennaPortsCount-r11 ENUMERATED {an1, an2, an4, an8},

resourceConfig-r11 INTEGER (0..31),

subframeConfig-r11 INTEGER (0..154),

scramblingIdentity-r11 INTEGER (0..503),

precodingperiodConfig-r13 INTEGER (1..16),

qcl-CRS-Info-r11 SEQUENCE {

qcl-ScramblingIdentity-r11 INTEGER (0..503),

crs-PortsCount-r11 ENUMERATED {n1, n2, n4, spare1},

mbsfn-SubframeConfigList-r11 CHOICE {

release NULL,

setup SEQUENCE {

subframeConfigList MBSFN-SubframeConfigList

}

} OPTIONAL -- Need ON

} OPTIONAL, -- Need OR

...

}

-- ASN1STOP

표 3을 참조하면, CSI-RS-ConfigNZP-r13은 CSI-RS에 대한 구성정보로서, 표 2와 같이 구성된 프리코딩 주기(precodingperiodConfig-r13)을 포함한다. CSI 피드백을 위해, 하나의 CSI 프로세스(process) 만으로도 프리코딩 주기와 CSI-RS를 연결시킬 수 있다.

따라서, 피드백에 대한 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

한편, 단말은 기지국으로 CSI에 대한 피드백을 비주기적 또는 주기적으로 수행할 수 있다. 이때, 비주기적 피드백과 주기적 피드백은 서로 다른 절차에 의해 수행될 수 있다.

우선, 비주기적으로 CSI가 피드백되는 경우, 단말은 PUSCH를 사용하여 서빙셀 c에 대한 비주기적 리포팅을 수행하여야 한다. 상기 비주기적 리포팅은 상향링크 DCI 포맷 또는 랜덤 액세스 응답 허가(Random Access Response Grant)를 디코딩하여 이루어질 수 있다.

서빙셀 c 에 대해서 각각의 CSI 요청 필드가 리포트를 트리거하도록 설정되고 CSI 요청 필드가 남겨지지 않는다. DCI 포맷(format) 내에 있는 CSI 요청 필드의 사이즈가 2비트(bits)이고 단말이 모든 서빙 셀에 대하여 전송 모드(transmission) 1-9로 설정된다면, 리포트는 아래 표 4에 대응하여 트리거(trigger)된다.

CSI 요청 필드값(Value of CSI request field)	설명(Description)
'00'	비주기적 CSI 리포트가 트리거되지 않음
'01'	비주기적 CSI 리포트가 서빙셀 c 에 대하여 트리거됨
'10'	상위 계층에 의해 설정된 서빙 셀들의 제1 세트에 대하여 비주기적 CSI 리포트가 트리거됨
'11'	상위 계층에 의해 설정된 서빙 셀들의 제2 세트에 대하여 비주기적 CSI 리포트가 트리거됨

본 실시예에서, 비주기적 CSI 피드백에 대하여 피드백 오버헤드를 고려하지 않는다면, 모든 프리코딩 서브프레임에 대한 CSI가 기지국으로 피드백될 수 있다. 하지만, 모든 CSI를 수용하기에 자원 공간이 충분하지 않은 경우, 보고되어야 할 프리코딩 서브프레임 세트에 대한 정보는 CSI 요청 필드에 의해 결정될 수 있다. 어떠한 서브프레임 세트가 트리거될지에 대하여 구체적인 사항은 아래 표 5에 의하여 지시될 수 있다

CSI 요청 필드값(Value of CSI request field)	설명(Description)
'00'	비주기적 CSI 리포트가 트리거되지 않음
'01'	비주기적 CSI 리포트가 모든 프리코딩 서브프레임 세트에 대하여 트리거됨
'10'	상위 계층에 의해 설정된 프리코딩 서브프레임 세트의 첫번째 세트가 트리거됨
'11'	상위 계층에 의해 설정된 프리코딩 서브프레임 세트의 두번째 세트가 트리거됨

표 5의 CSI 요청 필드값은 업링크(uplink) DCI 포맷(format)에 의하여 지시된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO 시스템에서 비주기적으로 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 다차원 MIMO의 전송 모드를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S410). 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 본 발명에 따라 새롭게 정의되는 FD-MINO 전송 모드, 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 다차원 MIMO의 CSI-RS 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S420). 상기 CSI-RS는 종래 기술에 따른 CSI-RS가 구성될 수 있다. 또한, 상기 CSI-RS에 대한 서브프레임 설정 주기 T_CSI-RS및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS는 표 1과 같은 범위를 갖는다. 또한, 상기 CSI-RS에 대한 구성 정보는 프리코딩 주기에 대한 개념을 새롭게 정의할 수 있다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 CSI-RS 프리코딩 주기 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S430). 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS의 정수배를 갖도록 설정되고, 상기 정수는 1 내지 16의 범위를 가질 수 있다. 프리코딩 주기의 구성 정보는 표 2에 의해 정의될 수 있다. 또한, 프리코딩 주기에 대한 구성을 포함하는 RRC 시그널링은 표 3에 의하여 구성된다.

다음으로, 기지국은 DCI 포맷 0 또는 4에 의해 PUSCH 비주기적 CSI 피드백을 단말에 트리거한다(S440). DCI 포맷 0 및 4는 PUSCH(상향링크 그랜트)의 스케줄링에 사용되는 포맷으로, 특히, DCI 포맷 4는 공간 다중화 모드로 구성되는 단말에 대한 PUSCH 스케줄링에 사용된다.

어떠한 서브프레임 세트가 트리거될지에 대한 구체적인 사항은 표 5에 의하여 구성된다.

다음으로, 단말은 기지국으로 PUSCH를 전송하여 다차원 MIMO에 대한 CSI를 보고한다(S450).

마지막으로, 기지국은 단말로부터 수신한 PUSCH로부터 단말의 CSI를 획득한다(S460).

한편, 주기적으로 CSI가 피드백되는 경우, 피드백 오버헤드가 제한되기 때문에 기지국은 채널 상태가 가장 양호한 프리코딩 서브프레임 세트의 CSI를 단말로부터 피드백 받는다. 기지국에게 최적의 프리코딩 이득을 줄 수 있는 빔 웨이트(beam weight)를 보고하기 위해서는, 서브프레임 세트의 인덱스(index) 또한 기지국으로 피드백되어야 한다. 주기적으로 CSI가 피드백되는 경우의 CSI 구성 정보는 아래 표 6와 같이 구성될 수 있다.

프리코딩 서브프레임 세트 인덱스(Precoding subframe set index)	RI
	PTI/PMI
	CQI

표 6을 참조하면, CSI는 RI(rank indication), PTI(precoding type indicator)/ PMI(precoding matrix indicator), CQI(channel quality indicator)로 구성된다. 표 6에서 확인할 수 있듯이 주기적으로 CSI가 피드백되는 경우에는 CSI가 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스와 함께 기지국으로 피드백된다.

이하에서는 다차원 MIMO에서 주기적 CSI 피드백에 대한 구성이 시스템 상에서 설정될 수 있는 일례를 나타낸다.

주기적 CSI 피드백에서 단말은 PUCCH 상에서 서로 다른 CSI 요소들, 즉, CQI, PMI, PTI 및/또는 RI들을 주기적으로 피드백하도록 상위 계층(higher layer)에 의해 반정적으로(semi-statically) 설정된다. 이에 대한 설정은 아래 표 7의 리포팅 모드(reporting mode)에 따라 이루어진다.

		PMI 피드백 타입(Feedback Type)
		No PMI	싱글(Single) PMI
PUCCH CQI 피드백 타입(Feedback Type)	광대역(Wideband) (wideband CQI)	모드(Mode) 1-0	모드(Mode) 1-1
PUCCH CQI 피드백 타입(Feedback Type)	UE 선택(Selected) (subband CQI)	모드(Mode) 2-0	모드(Mode) 2-1

또한, 서로 다른 주기 및 오프세트에 따른 CQI/PMI 및 RI 리포팅 타입은 아래와 같이 PUCCH CSI 리포팅 모드를 지원한다.

1) 타입 1 리포트(Type 1 report)는 단말 선택 서브밴드(subband)를 위한 CQI 피드백을 지원한다.

2) 타입 1a 리포트(Type 1a report)는 서브밴드 CQI 및 제2 PMI 피드백(second PMI feedback)을 지원한다.

3) 타입 2, 타입2b, 타입 2c 리포트는 광대역(wideband) CQI 및 PMI 피드백을 지원한다.

4) 타입 3 리포트는 RI 피드백을 지원한다.

5) 타입 4 리포트는 광대역(wideband) CQI를 지원한다.

6) 타입 5 리포트는 RI 및 광대역 PMI 피드백을 지원한다.

7) 타입 6 리포트는 RI 및 PTI 피드백을 지원한다.

8) 타입 7 리포트는 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스(Precoding subframe set index)를 지원한다.

모드 1-1에서, 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스가 위치한 서브프레임 내에서 단말은 하나의 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스로 구성된 타입 7 리포트를 보고한다. 또한, RI가 보고되는 서브프레임(전송 모드 4, 8, 9, 10에서만) 내에서, 단말에 전송 모드 10과 'RI-참조 CSI 프로세스'로 CSI 프로세스가 설정된다면, CSI 프로세스를 위한 RI는 서브프레임 세트와는 상관없이 'RI-참조 CSI 프로세스'로 RI가 설정된 가장 최근의 CSI 리포트와 동일하게 설정된다. 그 외의 경우에는 단말은 세트 S 서브밴드 상에서의 전송을 가정하여 RI를 결정한다. 또한, 단말은 하나의 RI로 구성된 타입 3 리포트를 보고한다.

모드 2-1에서, 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스가 위치한 서브프레임 내에서 단말은 하나의 프리코딩 서브프레임 세트 인덱스로 구성된 타입 7 리포트를 보고한다. 또한, RI가 보고되는 서브프레임(전송 모드 4, 8 및 CSI-RS 포트가 2 또는 4로 설정된 전송 모드 9, 10에서만) 내에서, 단말에 전송 모드 10과 'RI-참조 CSI 프로세스'로 CSI 프로세스가 설정된다면, CSI 프로세스를 위한 RI는 'RI-참조 CSI 프로세스'로 RI가 설정된 가장 최근의 CSI 리포트와 동일하다. 그 외의 경우에는 단말은 세트 S 서브밴드 상에서의 전송을 가정하여 RI를 결정한다. 또한, 단말은 하나의 RI로 구성된 타입 3 리포트를 보고한다. 또한, RI가 보고되는 서브프레임(전송 모드 4, 8, 9, 10에서만) 내에서, 단말에 전송 모드 10과 'RI-참조 CSI 프로세스'로 CSI 프로세스가 설정된다면, CSI 프로세스를 위한 RI는 서브프레임 세트와는 상관없이 'RI-참조 CSI 프로세스'로 RI가 설정된 가장 최근의 CSI 리포트와 동일하게 설정된다. 그 외의 경우에는 단말은 세트 S 서브밴드 상에서의 전송을 가정하여 RI를 결정한다. 또한, 단말은 하나의 RI로 구성된 타입 3 리포트를 보고한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO 시스템에서 주기적으로 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 다차원 MIMO의 전송 모드를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S510). 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새로운 전송 모드(11), 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 다차원 MIMO의 CSI-RS를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S520). 상기 CSI-RS는 종래 기술에 따른 CSI-RS가 구성될 수 있다. 또한, 상기 CSI-RS에 대한 서브프레임 설정 주기 T_CSI-RS및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS의 범위는 표 1에 따른다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 CSI-RS 프리코딩 주기를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S530). 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS의 정수배를 갖도록 설정되고, 상기 정수는 1 내지 16의 범위를 가질 수 있다. 프리코딩 주기의 구성 정보는 표 2에 따라 구성된다. 또한, 프리코딩 주기에 대한 구성을 포함하는 RRC 시그널링은 표 3에 의하여 구성된다.

다음으로, 기지국은 단말이 기지국에 주기적으로 PUCCH에 의해 피드백할 CSI의 주기를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S540). 어떠한 빔 웨이트(beam weight)가 최상의 프리코딩 이득을 제공하는지에 대한 정보는 단말로부터 채널 상태를 피드백받아 설정될 수 있다.

다음으로, 단말은 기지국으로 PUSCH를 전송하여 다차원 MIMO에 대한 CSI를 보고한다(S550). 단말이 기지국으로 전송하는 CSI에 대한 구체적인 구성 정보는 표 6에 따라 구성된다.

마지막으로, 기지국은 단말로부터 수신한 PUSCH로부터 단말의 CSI를 획득한다(S560).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 6을 참조하면, 단말(600)은 RF부(RF(radio frequency) unit, 605), 프로세서(610) 및 메모리(memory, 615)를 포함한다. 메모리(615)는 프로세서(610)와 연결되어, 프로세서(610)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(605)는 프로세서(610)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들어, RF부(605)는 기지국(650)으로부터 본 명세서에서 게시된 RRC 시그널링과 서브프레임을 수신할 수 있다. 또한 RF부(605)는 필요에 따라 기지국으로부터 DCI 포맷 0 또는 4를 수신할 수 있다. 이 경우의 DCI 포맷 0 또는 4는 PUSCH(상향링크 그랜트)의 스케줄링에 사용되는 포맷으로, 특히, DCI 포맷 4는 공간 다중화 모드로 구성되는 단말에 대한 PUSCH 스케줄링에 사용된다. 상기 DCI 포맷 0 또는 4는 어떠한 서브프레임 세트가 트리거될지에 대한 정보를 포함하고, 구체적인 사항은 표 5에 의하여 구성된다. 이 때, RF부(605)는 기지국으로 PUSCH를 전송하여 다차원 MIMO에 대한 CSI 구성부(612)에 의해 구성되는 CSI를 보고할 수 있다.

프로세서(610)는 RRC 시그널링 확인부(611) 및 CSI 구성부(612)를 포함하여 구성된다.

RRC 시그널링 확인부(611)는 RF부(605)가 기지국으로부터 수신한 RRC 시그널링을 확인하여 CSI 구성부(612)로 전달한다.

상기 RRC 시그널링 확인부(611)에 의해 확인될 수 있는 RRC 시그널링은 다차원 MIMO의 전송 모드를 포함할 수 있다. 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새로운 전송 모드(11), 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(611)에 의해 확인될 수 있는 상기 RRC 시그널링은 다차원 MIMO의 CSI-RS에 대한 구성 정보를 포함할 수 있다. 상기 CSI-RS는 종래 기술에 따른 CSI-RS가 구성될 수 있다. 또한, 상기 CSI-RS에 대한 서브프레임 설정 주기 T_CSI-RS및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS의 범위는 표 1에 따른다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(611)에 의해 확인될 수 있는 상기 RRC 시그널링은 CSI-RS 프리코딩 주기를 포함할 수 있다. 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS의 정수배를 갖도록 설정되고, 상기 정수는 1 내지 16의 범위를 가질 수 있다. 프리코딩 주기의 구성 정보는 표 2에 따라 구성된다. 또한, 프리코딩 주기에 대한 구성을 포함하는 RRC 시그널링은 표 3에 의하여 구성된다.CSI 구성부(612)는 기지국으로 보고할 CSI를 구성한다. 상기 CSI 구성부(612)가 구성하는 CSI는 비주기적으로 기지국에 전송되는 CSI일 수도 있고, 주기적으로 기지국에 전송되는 CSI일 수도 있다.

상기 CSI가 비주기적으로 전송되는 CSI인 경우, CSI 구성부(612)는 PUSCH를 사용하여 비주기적 CSI 리포팅을 수행하는 CSI를 구성한다. 비주기적 리포팅은 상향링크 DCI 포맷 또는 랜덤 액세스 응답 허가(Random Access Response Grant)를 디코딩하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 CSI가 비주기적으로 전송되는 CSI인 경우, CSI 구성부(612)는 표 6과 같은 정보를 포함하는 CSI를 구성할 수 있다.

본 명세서의 모든 실시예에서 단말(600)의 동작은 프로세서(610)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(615)는 본 명세서에 따른 RRC 시그널링, CSI-RS를 저장하고 프로세서(610)의 요구에 따라 프로세서(610)에 RRC 시그널링 메시지를 제공할 수 있다.

기지국(650)은 프로세서(655), 메모리(660) 및 RF부(665, RF(radio frequency) unit)을 포함한다. 메모리(660)는 프로세서(655)와 연결되어, 프로세서(655)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(665)는 프로세서 (655)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(655)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(655)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(655)는 TM 모드 구성부(656), CSI-RS 구성부(657), CSI-RS 프리코딩 구성부(658)를 포함한다.

TM 모드 구성부(656)는 기지국(650)이 RRC 시그널링에 의해 단말로 전송할 다차원 MIMO의 전송 모드를 구성한다. 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새로운 전송 모드(11), 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

CSI-RS 구성부(657)는 RRC 시그널링에 의해 단말(600)에 전송할 CSI-RS를 구성한다. CSI-RS에 대한 서브프레임 설정 주기 T_CSI-RS및 서브프레임 오프셋 Δ_CSI-RS의 범위는 표 1에 따른다.

CSI-RS 프리코딩 구성부(658)는 단말(600)에 전송할 CSI-RS 프리코딩 주기를 구성한다. 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기 T_CSI-RS의 정수배를 갖도록 설정되고, 상기 정수는 1 내지 16의 범위를 가질 수 있다. 프리코딩 주기의 구성 정보는 표 2에 따라 구성된다. 또한, 프리코딩 주기에 대한 구성을 포함하는 RRC 시그널링은 표 3에 의하여 구성된다.

CSI 피드백 구성부(659)는 단말(600)이 기지국(650)으로 피드백할 CSI 피드백을 구성한다. 상기 CSI 피드백은 비주기적 피드백 또는 주기적 피드백일 수 있다.

CSI 피드백 구성부(659)는 CSI 피드백이 비주기적 피드백인 경우, 단말(600)의 피드백을 표 4 및 표 5에 따라 트리거하도록 설정할 수 있다. 또한, 상기 비주기적 CSI 피드백은 DCI 포맷 0 또는 4에 의해 구성될 수 있다.

CSI 피드백 구성부(659)는 CSI 피드백이 주기적 피드백인 경우, 채널 상태가 가장 양호가 프리코딩 서브프레임 세트의 CSI를 단말(600)로부터 피드백받아 CSI 피드백을 구성한다.

프로세서(655)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩세트, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

실시예 2) 분리된 CSI-RS

본 실시예에서는 수평 및 수직의 2차원의 채널로 각각 측정하도록 설정된 2 개의 CSI-RS가 설정되도록 제공된다. 이 중 하나는 수직 도메인(vertical domain)의 CSI-RS 자원이고 다른 하나는 수평 도메인(horizontal domain)의 CSI-RS 자원이다. 또한, 상기 2개의 CSI-RS에 대응하는 2개의 분리된 CSI 프로세스가 수평 및 수직의 2차원의 채널 상태를 피드백하도록 설정될 수 있다. 비록 서로 다른 도메인에서의 CSI 피드백이 독립적으로 동작하더라도 최종적인 다운링크(DL) 전송의 프리코딩은 공통으로(jointly) 동작한다. 다운링크(DL) 전송에 대한 최종 프리코딩 행렬 P는 수직 차원에서의 V-프리코딩 행렬 P_V와 수평 차원에서의 H-프리코딩 행렬 P_H를 아래 수학식 1과 같이 크로네커(Kroneker) 프로덕트(product) 연산에 의하여 계산될 수 있다.

따라서, 만약 수직 도메인(domain)과 수평 도메인(domain)의 랭크(rank)를 각각 R_V 및 R_H라고 할 때, 최종 프리코딩 행렬의 랭크 R은 R=R_V×R_H 로 계산된다. LTE 시스템의 다운링크(DL) 전송에서 랭크의 최대값은 8이다. 따라서, R_V및 R_H는 이 두값을 곱한 값이 8을 초과할 수 없으므로 서로 독립적으로 피드백될 수 없다. 마찬가지로, 최종 다운링크 전송의 MCL 레벨에 대한 CQI도 CSI 피드백을 위한 두 개의 CSI 프로세스에 의해 공유되어야 한다.

본 실시예에서는 서로 다른 CSI-RS 자원을 위한 공통의 RI 및 CQI 피드백을 지원하기 위해, 두가지의 다른 방법이 제안된다.

방법 1) 2개의 CSI-RS 자원에 의해 하나의 CSI 프로세스를 설정

방법 1에 따르면, 하나의 CSI 프로세스에 의해 CSI가 피드백될 수 있다. 하지만, 하나의 CSI 프로세스를 위해서는 RRC에 의해 2개의 서로 다른 CSI-RS 자원이 설정된다. 이 중 하나는 수직 도메인(vertical domain)의 CSI-RS 자원이고 다른 하나는 수평 도메인(horizontal domain)의 CSI-RS 자원이다.

한편, 상기 2개의 CSI-RS 자원을 설정하기 위한 CSI 프로세스의 구성정보를 보다 상세한 RRC(Radio Resource Control) 구문(syntax)으로 나타내면 아래 표 8과 같다.

-- ASN1START

CSI-Process-r13 ::= SEQUENCE {

csi-ProcessId-r11 CSI-ProcessId-r11,

csi-RS-ConfigNZPId1-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r11,

csi-RS-ConfigNZPId2-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r11,

csi-IM-ConfigId-r11 CSI-IM-ConfigId-r11,

p-C-AndCBSRList-r11 SEQUENCE (SIZE (1..2)) OF P-C-AndCBSR-r11,

cqi-ReportBothProc-r11 CQI-ReportBothProc-r11 OPTIONAL, -- Need OR

cqi-ReportPeriodicProcId-r11 INTEGER (0..maxCQI-ProcExt-r11) OPTIONAL, -- Need OR

cqi-ReportAperiodicProc-r11 CQI-ReportAperiodicProc-r11 OPTIONAL, -- Need OR

...,

[[ alternativeCodebookEnabledFor4TXProc-r12 ENUMERATED {true} OPTIONAL, -- Need OR

csi-IM-ConfigIdList-r12 SEQUENCE (SIZE (1..2)) OF CSI-IM-ConfigId-r12 OPTIONAL, -- Cond CSIIMREL12

cqi-ReportAperiodicProcSecond-r12 CQI-ReportAperiodicProc-r11 OPTIONAL -- Need OR

]]

}

P-C-AndCBSR-r11 ::= SEQUENCE {

p-C-r11 INTEGER (-8..15),

codebookSubsetRestriction-r11 BIT STRING

}

-- ASN1STOP

표 8을 참조하면, CSI-Process-r13은 CSI 프로세스에 대한 구성정보로서, 2개의 CSI-RS 자원에 대한 설정정보인 csi-RS-ConfigNZPId1-r13 및 csi-RS-ConfigNZPId2-r13를 포함한다. 예를 들어, csi-RS-ConfigNZPId1-r13 가 수직 도메인에서의 CSI-RS 자원이라면, csi-RS-ConfigNZPId2-r13 는 수평 도메인에서의 CSI-RS 자원에 해당한다.

CSI 프로세스의 CSI 피드백에서는 2개의 CSI 자원에 의해 공유되는 최종 전송을 위한 RI 및 CQI는 각각 하나씩 포함된다. 상기 2개의 CSI-RS에 대한 PMI는 서로 독립적으로 피드백된다. 방법 1에서 CSI가 피드백되는 경우의 CSI 구성 정보는 아래 표 9와 같이 구성될 수 있다.

RI

PMI/PTI for CSI-RS 1

PMI/PTI for CSI-RS 2

CQI

표 9를 참조하면, CSI는 RI(rank indication), 제1 CSI-RS에 대한 PMI(precoding matrix indicator)/PTI(precoding type indicator), 제2 CSI-RS에 대한 PMI(precoding matrix indicator)/PTI(precoding type indicator), CQI(channel quality indicator)로 구성된다. 방법 1에서 CSI가 피드백되는 경우의 CSI 구성 정보는 수직 도메인에서의 CSI-RS에 대한 PMI/PTI 와 수평 도메인에서의 CSI-RS에 대한 PMI/PTI가 독립적으로 구성됨을 상기 표 9를 통해 확인할 수 있다.

종래의 LTE 통신에서 MIMO는 1차원 공간에 안테나를 구성하여 동작한다. 이 때의 RI는 기지국에서 프리코딩되는 최종 랭크(rank)를 지시한다. 예를 들어, 8개의 전송 안테나 포트가 구성된 경우, RI 피드백을 위해 3비트의 데이터 필드가 필요하다. 만약, RI 피드백을 위한 데이터 필드가 3비트로 이루어진다면, RI는 아래 표 10과 같이 맵핑될 수 있다.

, ,	RI
0, 0, 0	1
0, 0, 1	2
0, 1, 0	3
0, 1, 1	4
1, 0, 0	5
1, 0, 1	6
1, 1, 0	7
1, 1, 1	8

표 10에서 o₀ ^RI는 3비트의 입력값(input)의 MSB에 대응하고, o₂ ^RI는 LSB에 대응한다. 상기 [o₀ ^RI, o₀ ^RI, o₂ ^RI]는 8개의 전송 안테나 포트에 대한 RI 피드백을 위한 3비트 데이터 값이다.

다차원 MIMO에서 RI는 제1 CSI-RS에 대한 PMI의 랭크와 제2 CSI-RS에 대한 PMI를 포함하여 다운링크 전송에 대한 전체 랭크를 지시해야 한다. 따라서, 일부 랭크 조합은 지원되지 못하고, 3개의 RI 비트들이 공통으로 코딩된다(coded). 최종 프리코딩을 위한 랭크는 최대 8까지만 지원되기 때문에, 제1 CSI-RS에 대한 PMI 랭크와 제2 CSI-RS에 대한 PMI 랭크의 조합에 따른 RI는 아래 표 11과 같이 맵핑될 수 있다.

[o₀ ^RI, o₀ ^RI, o₂ ^RI, o₃ ^RI, o₄ ^RI]	전체 랭크(Total Rank)	제1 CSI-RS에 대한 PMI의 랭크(Rank of the PMI for 1st CSI-RS)	제2 CSI-RS에 대한 PMI의 랭크(Rank of the PMI for 2nd CSI-RS)
0,0,0,0,0	1	1	1
0,0,0,0,1	2	1	2
0,0,0,1,0	2	2	1
0,0,0,1,1	3	1	3
0,0,1,0,0	3	3	1
0,0,1,0,1	4	1	4
0,0,1,1,0	4	2	2
0,0,1,1,1	4	4	1
0,1,0,0,0	5	1	5
0,1,0,0,1	5	5	1
0,1,0,1,0	6	1	6
0,1,0,1,1	6	2	3
0,1,1,0,0	6	3	2
0,1,1,0,1	6	6	1
0,1,1,1,0	7	1	7
0,1,1,1,1	7	7	1
1,0,0,0,0	8	1	8
1,0,0,0,1	8	2	4
1,0,0,1,0	8	4	2
1,0,0,1,1	8	8	1

표 11을 참조하면, 제1 CSI-RS에 대한 PMI 랭크와 제2 CSI-RS에 대한 PMI 랭크의 조합은 20개가 존재하기 때문에, 5비트의 데이터, 즉, [o₀ ^RI, o₀ ^RI, o₂ ^RI, o₃ ^RI, o₄ ^RI]에 의해 상기 3개의 RI(전체 랭크, 제1 CSI-RS 랭크, 제2 CSI-RS 랭크)에 대한 조합이 모두 지시될 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해서 수직 도메인이 더 제한될 수 있다. 아래 표 12는 수직축 도메인, 즉, 제2 CSI-RS에 대한 PMI 랭크가 2로 제한된 경우에, 제1 CSI-RS에 대한 PMI 랭크와 제2 CSI-RS에 대한 PMI 랭크의 조합에 따른 RI 맵핑을 나타낸다.

o₀ ^RI, o₀ ^RI, o₂ ^RI, o₃ ^RI	전체 랭크(Total Rank)	제1 CSI-RS에 대한 PMI의 랭크(Rank of the PMI for 1st CSI-RS)	제2 CSI-RS에 대한 PMI의 랭크(Rank of the PMI for 2nd CSI-RS)
0,0,0,0	1	1	1
0,0,0,1	2	1	2
0,0,1,0	2	2	1
0,0,1,1	3	3	1
0,1,0,0	4	2	2
0,1,0,1	4	4	1
0,1,1,0	5	5	1
0,1,1,1	6	3	2
1,0,0,0	6	6	1
1,0,0,1	7	7	1
1,0,1,0	8	4	2
1,0,1,1	8	8	1

표 12를 참조하면, 제1 CSI-RS에 대한 PMI 랭크와 제2 CSI-RS에 대한 PMI 랭크의 조합은 12개가 존재하기 때문에, 4비트의 데이터, 즉, [o₀ ^RI, o₀ ^RI, o₂ ^RI, o₃ ^RI]에 의해 상기 3개의 RI(전체 랭크, 제1 CSI-RS 랭크, 제2 CSI-RS 랭크)에 대한 조합이 모두 지시될 수 있음을 확인할 수 있다.

In another way, if the above two CSI-RS resource share one codebook, that is, the total number of antenna port is the combination of the two CSI-RS resources.

In this case, for each RI value, one codebook was designed. By combine RI and PMI, the precoding matrix can be indicated.

For FD MIMO, the precoding matrix is composited from beams of two dimension plus a co-phasing of different polarized direction. The details can be expressed as follows:

For 2D antenna array, the final precoding matrix therefore can be expressed as the following

where W1 is a long-term and wide-band feedback which provides a group of beams based on long-term channel statistic. W2 is a relatively short-term and sub-band/wide-band feedback which will select columns from W1 for both polarizations of antenna array, as well as co-phasing between the polarizations.

The structure of W1 can be expressed as

where m ₁ and m ₂ denote indices of matrix X ₁ (vertical beam group) and X ₂ (horizontal beam group) respectively.

X ₁ is an N ₁ xL ₁ matrix with L ₁ column vectors being an O ₁x oversampled DFT vector of length N ₁(

).

and X ₂ is an N ₂xL ₂ matrix with L ₂ column vectors being an O ₂x oversampled DFT vector of length N ₂(

).

where N ₁ and N ₂ are the numbers of antenna ports per polarization in 1^st and 2^nd dimension of antenna array. Thus X ₁ and X ₂ can be expressed as

Three different scheme can be considered to achieve the requirement for CSI feedback of FD MIMO.

Short-term codebook is designed with dynamic column selection for different antenna polarizations and co-phasing among selected beams. The rank 1 short term precoder can be represented as follows,

where e ⁿ denotes beam selection vector which is the n column of identity matrix I _N1N2 , and M and N denotes the number of ports in 1^st and 2^nd dimension of antenna array.

The rank 2 short term precoder can be represented as follows,

When the number of ranks is greater than two, the co-phasing factor cannot guarantee the orthogonality between all of the columns selected by each layer. Then the orthogonality must be guaranteed by columns themselves.

The short-term codebook W2 design depends on the orthogonality between columns in W ₁:

1. If there are orthogonal columns in X ₁, any columns in W ₁ which is combined with these different columns are orthogonal to each other.

2. If there are orthogonal columns in X ₂, any columns in W ₁ which is combined with these different columns are orthogonal to each other.

The orthogonal columns, which are required in each beam group of W1, can be provided by either X1 or X2, or both of them. In addition, the co-phasing factor also can provide orthogonality between two group of vectors. If the W2 include all these possible combinations, the overhead will be too large. Furthermore, change of the orthogonal columns between X1 and X2 related to the rank change of different dimension, which is much slower than the change of PMI. So to design the W2 include all these possible combinations will cause higher feedback overhead. So how to reduce the overhead need to be investigated.

For FD MIMO, the RI should be able to indicate not only the rank for DL transmission, but also the number of orthogonal columns from the first dimension and the number of orthogonal columns from the second dimension. To remove the ambiguity since some combination can not be supported, and to reduce the feedback over head, it is better that these information and RI are jointly coded. Since the maximum rank for final precoding is 8, the feedback bits to RI mapping with full flexibility of W2 can be shown in table 13.

Table 13 the RI feedback for the number of orthogonal columns indication.

So only 4 bits are needed to feed back these three RI.

Based on the information of the orthogonal columns number in the RI, the codebook W2 can be defined with lower size, that is the overhead of W2 is reduced. Since RI feedback is much less frequent that the PMI feedback, so the overall feedback overhead is reduced.

For example: In rank 8, there are 3 different case for the orthogonal columns selection, that is 14, 22 and 41. For each case, if there are 8 possible Precoding matrix, there will be total 24 possible Precoding matrix for rank 8. So W2 need 5 bits if only the total rank information (3bit RI) is fed back to eNodeB.

By the proposed scheme, if we extend the RI field to 4 bits, the orthogonal columns selection information can be indicated. W2 only need 3 bits to indicate 8 possible Precoding matrix.

It should be noted that the feedback of W2 which is short term subband PMI is much more frequent than the feedback of RI. So if one RI is followed by 5 PMI and there are 10 subband in the whole spectrum, the total feedback bits of the original scheme is 3+5X10X5=253 bits. By the proposed scheme, the total feedback bits are 4+5X10X3=154bits. So the feedback overhead is greatly reduced.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차원 MIMO 시스템에서 2개의 CSI-RS 자원에 의해 하나의 CSI 프로세스가 설정될 때의 단말의 동작을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 다차원 MIMO의 전송 모드를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S710). 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새 전송 모드 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 2개의 CSI-RS를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S720). 상기 2개의 CSI-RS 중 하나는 수직 도메인(vertical domain)의 CSI-RS 이고, 다른 하나는 수평 도메인(horizontal domain)의 CSI-RS 이다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 단말이 기지국으로 피드백할 2개의 CSI 피드백에 대한 CSI 프로세스를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S730). 상기 2개의 CSI 프로세스에 대한 구성을 포함하는 RRC 시그널링은 표 8에 의해 설정된다.

다음으로, 단말은 2개의 CSI-RS에 대한 공통의 RI, CQI구성하고 독립적인 PMI들를 포함하는 CSI를 기지국으로 보고한다(S740). 단말에 의해 피드백되는 CSI는 표 9에 따라 구성될 수 있다.

마지막으로, 기지국은 단말로부터 CSI를 획득한다(S750).

방법 2) 2개의 CSI 프로세스에 의한 공통의(joint) 랭크 플러스(plus) CQI 피드백

방법 2에 따르면, 2개의 서로 다른 CSI 프로세스에 의해 각각의 CSI-RS가 수평 및 수직 차원의 채널에 대한 CSI들을 피드백하기 위해 설정될 수 있다. 수평 및 수직 차원의 2개의 CSI-RS 자원에 대한 공통의 RI 및 CQI 피드백을 지원하기 위해서 RRC에 의해 RI 플러스(plus) CQI 를 참조하는 CSI 프로세스가 설정될 수 있다. 2개의 CSI 프로세스가 RI 플러스(plus) CQI 를 참조하는 CSI 프로세스로서 설정되면, 공통의 RI 및 CQI가 각각의 CSI 프로세스 내에서 피드백될 수 있고, 상기 CSI 프로세스는 기지국 측에서 단말로의 마지막 전송에 이용될 수 있다. 따라서, 기지국 측에서는 가장 최근의 RI 및 CQI 피드백이 상기 2개의 CSI 프로세스를 위한 가장 효과적인 RI 및 CQI로 가정된다. 방법 2에서 사용되는 RI는 방법 1에서 사용되는 RI와 마찬가지로 3개의 서로 다른 RI가 공통으로 인코딩된(encoded) RI 이다. 따라서, 방법 2에서도 RI는 상기 표 10 및 표 11에 의해 4비트 또는 5비트로 표시되어 오버헤드가 감소된다. 다만, 방법 1과는 달리 2개의 서로 다른 CSI 피드백에 대한 PMI 피드백은 서로 독립적이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 CSI 프로세스에 의해 CSI가 피드백될 때의 기지국과 단말의 동작을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 MIMO의 전송 모드를 단말에 설정한다(S810). 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새 전송 모드 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 2개의 CSI-RS를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S820).

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 2개의 CSI-RS에 대한 2개의 CSI 프로세스를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S830).

다음으로, 기지국은 RRC 시그널링에 의해 상기 2개의 CSI 프로세스 사이의 RI 플러스 CQI 참조 프로세스를 구성하고, 이를 단말에 전송한다(S840).

다음으로, 단말은 상기 2개의 CSI 프로세스에 의해 CSI를 기지국으로 보고한다(S850). CSI 의 구성요소 중 RI 및 CQI 는 단계 S830에서 수신된 2개의 CSI-RS에 대한 공통의 RI 및 CQI 이고, PMI는 각각의 CSI-RS에 대해 독립적인 값을 갖는다.

마지막으로, 기지국은 단말로부터 CSI를 획득한다(S860).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 9를 참조하면, 단말(900)은 RF부(RF(radio frequency) unit, 905), 프로세서(910) 및 메모리(memory, 915)를 포함한다. 메모리(915)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(905)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들어, RF부(905)는 기지국(950)으로부터 본 명세서에서 게시된 RRC 시그널링과 서브프레임을 수신할 수 있다.

프로세서(910)는 RRC 시그널링 확인부(911) 및 CSI 구성부(912)를 포함하여 구성된다.

RRC 시그널링 확인부(911)는 RF부(905)가 기지국으로부터 수신한 RRC 시그널링을 확인하여 CSI 구성부(912)로 전달한다.

상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 RRC 시그널링은 다차원 MIMO의 전송 모드를 포함할 수 있다. 상기 전송 모드는 FD MIMO전송 모드이다. 전송 모드는 새로운 전송 모드(11), 또한 전송 모드1(transmission mode 1) 내지 전송 모드 10(transmission mode 10)일 수 있다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 상기 RRC 시그널링은 다차원 MIMO의 CSI-RS에 대한 구성 정보를 포함할 수 있다. 상기 CSI-RS는 수평 및 수직의 2차원의 채널로 각각 측정하도록 설정된 2 개의 CSI-RS일 수 있다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 상기 RRC 시그널링은 단말이 기지국으로 피드백할 CSI 피드백에 대한 CSI 프로세스를 포함할 수 있다. 상기 CSI-RS는 수평 및 수직의 2차원의 채널로 각각 측정하도록 설정된 2 개의 CSI-RS일 수 있다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 상기 RRC 시그널링은 단말이 기지국으로 피드백할 CSI 피드백에 대한 CSI 프로세스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 CSI 프로세스는 2개의 CSI-RS 자원에 의한 하나의 CSI 프로세스일 수 있다.또한, 상기 RRC 시그널링 확인부(911)에 의해 확인될 수 있는 CSI 프로세스는 2개의 CSI-RS 자원에 대한 2개의 CSI 프로세스일 수 있다. 이 때, RRC 시그널링 확인부(911)는 상기 2개의 CSI 프로세스 사이의 RI 플러스 CQI 참조 프로세스를 추가적으로 확인한다.

CSI 구성부(912)는 수평 및 수직의 2차원의 채널로 각각 측정하도록 설정된 2 개의 CSI-RS에 대한 공통의 RI, CQI와 각각의 CSI-RS에 대해 서로 독립적인 각각의 PMI를 포함한다. RI는 표 10 내지 표 12 중 어느 하나로 맵핑될 수 있다.

메모리(915)는 본 명세서에 따른 RRC 시그널링, CSI-RS를 저장하고 CSI 구성부(910)의 요구에 따라 CSI 구성부(910)에 RRC 시그널링 메시지를 제공할 수 있다.

기지국(950)은 프로세서(955), 메모리(960) 및 RF부(965, RF(radio frequency) unit)을 포함한다. 메모리(960)는 프로세서(955)와 연결되어, 프로세서(955)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(965)는 프로세서 (955)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(955)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(955)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(955)는 TM 모드 구성부(956), CSI-RS 구성부(957), CSI-RS 프리코딩 구성부(958)를 포함한다.

TM 모드 구성부(956)는 기지국(950)이 RRC 시그널링에 의해 단말로 전송할 다차원 MIMO의 전송 모드를 구성한다.

CSI-RS 구성부(957)는 단말(900)에 전송할 CSI-RS를 구성한다. 단말(900)에 전송할 CSI-RS는 수직축의 CSI-RS와 수평축의 CSI-RS가 구성될 수 있다. 상기 수직축 및 수평축의 2개의 CSI-RS 자원을 설정하기 위한 구성정보는 표 8의 RRC 구문에 의해 설정될 수 있다.

CSI 프로세스 구성부(958)는 단말(900)이 기지국(950)에 전송할 CSI 피드백에 대한 프로세스를 구성한다. 상기 CSI 프로세스는 수직축 및 수평축의 2개의 CSI-RS에 의해 하나의 CSI 프로세스가 구성될 수도 있고, 각각의 CSI-RS에 대해 각각의 CSI 프로세스가 구성될 수도 있다. 단말(900)이 기지국(950)에 보고하는 RI, CQI는 공통으로 설정되고, PMI는 각각의 CSI 프로세스에 대해서 독립적인 PMI가 설정된다..

한편, 각각의 CSI-RS에 대해 각각의 CSI 프로세스가 구성되는 경우, CSI 프로세스 구성부(958)는 상기 2개의 CSI 프로세스 사이의 RI 플러스 CQI 참조 프로세스 추가적으로 구성한다.

프로세서(955)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩세트, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

Claims

다차원 MIMO 시스템에서 기지국에 의한 채널상태정보(channel state information; CSI) 수신 방법에 있어서,
단말과의 통신을 위한 전송 모드를 구성하여 단말에 전송하는 단계;
CSI-RS(channel state information-reference signal)를 구성하여 단말에 전송하는 단계;
상기 CSI-RS에 대한 프리코딩 주기(precoding period)하고 프리코딩 서브프레임 세트 (precoding subframe offset)를 구성하여 단말에 전송하는 단계;
상기 CSI-RS에 서로 다른 프리코딩 서브프레임 세트 내에서는 CSI-RS를 프리코딩하기 위해 서로 다른 프리코딩 행렬/빔 가중치가 채용된다.
단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 시간 정보를 구성하여 상기 단말에 전송하는 단계; 및
상기 단말로부터 상기 채널상태정보를 수신하는 단계
를 포함하는 채널상태정보 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말이 상기 기지국에 상기 채널상태정보를 보고하여야 할 시간 정보는 비주기적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제2항에 있어서, 상기 단말이 상기 기지국에 무슨 프리코딩 서브프레임 세트 채널상태정보를 보고될지는 할 시간 정보는 DCI(downlink control information) 포맷(format) 0 또는 4에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말의 채널상태정보 보고는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제1항에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 단말이 상기 기지국에 CSI를 보고하여야 할 시간 정보는 주기적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 단말의 상기 단말의 가장 양호한 프리코딩 서브프레임 세트의 CSI를 보고는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 프리코딩 주기는 CSI-RS 자원주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
다차원 MIMO 시스템에서 기지국에 의한 채널상태정보 전송 방법에 있어서,
단말과의 통신을 위한 전송 모드를 구성하여 단말에 전송하는 단계;
제1 및 제2 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 구성하여 단말에 전송하는 단계;
단말이 상기 기지국에 채널상태정보를 보고하여야 할 프로세스(process)를 구성하여 상기 단말에 전송하는 단계; 및
상기 단말로부터 상기 채널상태정보를 수신하는 단계
를 포함하는 채널상태정보 전송 방법.
제8항에 있어서, 상기 채널상태정보 프로세스는 상기 제1 및 제2 CSI-RS를 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제8항에 있어서, 상기 채널상태정보 프로세스는 상기 각각의 제1 및 제2 CSI-RS에 대해서 서로 다른 채널상태정보 프로세스가 구성되는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.
제8항에 있어서, 상기 채널상태정보 는 두개의 CSI-RS에 대한 공통의 RI, CQI 및 독립적인 PMI들을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널상태정보 전송 방법.