KR20160135094A - 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO를 사용할 때 단말이 사용자 간 간섭을 제거하는 것이 용이하도록 하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 기지국은 MU-MIMO 스케줄링 시 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보와 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 구분하여 단말에 제공하고 단말은 수신한 간섭 정보를 이용하여 낮은 복잡도로 사용자 간 간섭을 제거하도록 함으로써, massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO에 의해 셀 전체 용량은 증대시키면서 단말의 데이터 수신 성능도 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법 및 그 장치{METHODS FOR MULTI-USER INTERFERENCE CANCELLATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH MASSIVE ANTENNAS AND APPARATUSES THEREOF}
본 발명의 실시예는 다수의 송신 안테나를 가지는 기지국에서 같은 시간/주파수 자원을 사용하여 다수의 단말로 동시에 하향링크 데이터를 전송하는 경우에 특정 단말이 다른 단말로의 데이터에 해당하는 간섭을 제거 및 억제하는 동작을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 초기 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신 시스템으로 발전하고 있다.
최근 3GPP의 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), 그리고 LTE-A(Long Term Evolution Advanced) 등 다양한 이동 통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다.
특히 LTE 시스템은 고속 무선 패킷 데이터 전송을 효율적으로 지원하기 위하여 개발된 시스템으로 다양한 무선 접속 기술을 활용하여 무선 시스템의 용량을 최대화한다. LTE-Advanced 시스템은 LTE 시스템의 진보된 무선 시스템으로 LTE와 비교하여 향상된 데이터 전송능력을 가지고 있다.
이러한 LTE/LTE-Advanced 시스템은 MIMO(multiple input multiple output)와 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기술을 적용하여 각 기술의 장점을 잘 활용하고 있다.
여기서, 복수 개의 송신 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하는 MIMO는 한 개의 단말에게 데이터를 전송하는 SU-MIMO(Single User MIMO)와 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 복수의 단말에게 데이터를 전송하는 MU-MIMO(Multi-User MIMO)로 구분된다.
SU-MIMO의 경우 복수의 송신 안테나가 한 개의 수신기에 대하여 무선 신호를 복수 개의 공간 계층(spatial layer)으로 전송한다. 이때, 수신기는 복수 개의 수신 안테나를 보유하고 있어야 복수 개의 spatial layer를 지원할 수 있다.
반면, MU-MIMO의 경우 복수의 송신 안테나가 복수의 수신기에 대하여 무선 신호를 복수 개의 spatial layer로 전송하며, MU-MIMO는 SU-MIMO와 비교할 때 수신기가 복수의 수신 안테나를 필요로 하지 않는 장점을 가진다.
다만, MU-MIMO의 경우 동일한 시간/주파수 자원에 복수의 수신기에 대한 무선 신호를 전송하기 때문에 서로 다른 수신기를 위한 무선 신호 사이에 상호 간섭이 발생할 수 있는 단점이 존재한다.
따라서, MU-MIMO를 잘 활용하기 위해서는 동일한 시간/주파수 자원에서 동시에 데이터를 수신하는 단말들 사이의 상호 간섭으로 인한 순간적인 데이터 속도 감소를 해결할 수 있는 방안이 요구되며, 최대 8개의 안테나 포트를 지원하는 종래 LTE/LTE-Advnaced 시스템보다 더 많은 안테나 포트를 지원하는 massive MIMO 시스템에서 전체 시스템 용량을 증대시키기 위해서는 MU-MIMO에서 발생하는 사용자 간 간섭을 해결할 수 있는 방안이 더욱 요구된다.
전술한 요구에 따라 안출된 본 발명은, 다중 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 동일한 시간/주파수 자원으로 데이터를 수신하는 단말이 다른 단말로 전송되는 데이터에 의한 간섭을 제거하고 억제할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO를 사용할 때 단말이 사용자 간 간섭을 제거하는 것이 용이하도록 하여 전체 시스템의 용량을 증대시킬 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계와, 기지국으로부터 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계와, 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 이용하여 다중 사용자 간섭을 제거하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭에 관한 정보를 전송하는 방법에 있어서, 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호를 생성하는 단계와, 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI를 생성하는 단계와, RRC 신호 및 DCI를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 단말에 있어서, 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 수신부와, 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 이용하여 다중 사용자 간섭을 제거하고 기지국으로부터 수신한 하향링크 데이터를 복호하는 제어부를 포함하는 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭에 관한 정보를 전송하는 기지국에 있어서, 긴 시간 구간을 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호와 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI를 생성하는 제어부와, RRC 신호 및 DCI를 단말로 전송하는 통신부를 포함하는 기지국을 제공한다.
전술한 본 발명에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 긴 시간으로 변하는 간섭 정보와 짧은 시간으로 변하는 간섭 정보를 단말에 제공함으로써, 동일한 시간/주파수 자원으로 다수의 단말에 데이터가 전송되는 경우 다른 단말로 전송되는 데이터로 인한 사용자 간 간섭을 제거 및 억제할 수 있도록 한다.
또한, 단말에서 다른 단말로 전송되는 데이터로 인한 간섭을 용이하게 제거할 수 있도록 함으로써, massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO를 사용함으로 인하여 전체 시스템 용량을 증대시킬 수 있도록 한다.
도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서 시간 및 주파수 자원을 나타낸 도면이다.
도 2는 LTE/LTE-A 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선 자원을 나타낸 도면이다.
도 3은 massive MIMO 시스템의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 massive MIMO 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서의 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선 통신 시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
전술한 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다.
i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 무선 영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호 작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.
따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.
본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.
무선 통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선 통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어 채널을 통하여 제어 정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터 채널로 구성되어 데이터를 전송한다.
한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.
본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.
실시예들이 적용되는 무선 통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신 시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.
다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.
이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.
또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.
또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 PDCCH를 적용할 수 있다.
한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC 시그널링을 포함한다.
eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.
LTE는 일반적으로 3GPP 표준 단체의 Release 8 또는 Release 9에 해당하는 기지국 및 단말 장비를 의미하며 LTE-Advanced는 3GPP 표준단체의 Release 10에 해당하는 기지국 및 단말 장비를 의미한다. 3GPP 표준단체에서는 LTE-Advanced 시스템의 표준화 이후에도 이를 기반으로 하여 향상된 성능을 갖는 후속 Release에 대한 표준을 진행하고 있다.
LTE/LTE-Advanced 시스템은 MIMO(multiple input multiple output)와 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기술을 적용하여 각 기술의 장점을 잘 활용하고 있다.
우선 복수 개의 송신 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하는 MIMO는 한 개의 단말에게 전송하는 SU-MIMO(Single User MIMO)와 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 복수의 단말에게 데이터를 전송하는 MU-MIMO(Multi-User MIMO)로 구분된다. SU-MIMO의 경우 복수의 송신 안테나가 한 개의 수신기에 대하여 무선 신호를 복수 개의 공간 계층(spatial layer)으로 전송한다. 이때 수신기는 복수 개의 수신 안테나를 보유하고 있어야 복수 개의 spatial layer를 지원할 수 있다.
반면에 MU-MIMO의 경우 복수의 송신 안테나가 복수의 수신기에 대하여 무선 신호를 복수 개의 spatial layer로 전송한다. MU-MIMO의 경우 SU-MIMO와 비교할 때 수신기가 복수의 수신 안테나를 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다. 다만 단점은 동일한 주파수 및 시간 자원에 복수의 수신기에 대하여 무선 신호를 전송하기 때문에 서로 다른 수신기를 위한 무선 신호들 사이에 상호 간섭이 발생할 수 있다.
OFDMA 방식을 통하여 용량 증대를 얻을 수 있는 주요 요인 중의 하나는 주파수 축 상에서 서로 다른 단말의 스케줄링을 수행할 수 있다는 것이다. 즉, 채널이 시간에 따라 변하는 특성과 같이 채널이 주파수에 따라 변하는 특성을 추가로 이용하면 적절한 스케줄링 방법과 결합되어 많은 용량 이득을 얻을 수 있다.
도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서 시간 및 주파수 자원을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기지국(evolved Node-B, eNB)이 단말(User Equipment, UE)에게 전송하는 무선 자원은 주파수 축 상에서는 자원 블록(resource block, RB)(110) 단위로 나누어지며 시간 축 상에서는 서브프레임(subframe)(120) 단위로 나누어진다.
LTE/LTE-A 시스템에서 RB(110)는 일반적으로 12개의 부반송파로 이루어지며 180kHz의 대역을 차지한다. 반면 subframe(120)은 LTE/LTE-A 시스템에서 일반적으로 14개의 OFDM 심볼 구간으로 이루어지며 1 msec의 시간 구간을 차지한다. LTE/LTE-Advanced 시스템은 스케줄링을 수행함에 있어서 시간 축에서는 subframe(120) 단위로 자원을 할당할 수 있으며 주파수 축에서는 RB(110) 단위로 자원을 할당할 수 있다.
도 2는 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크로 스케줄링을 할 수 있는 최소 단위인 1 subframe 및 1 RB의 무선 자원을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, LTE/LTE-Advanced 시스템의 하향링크 스케줄링 단위는 시간 축 상에서 한 개의 subframe(210)으로 이루어지며 주파수 축 상에서 한 개의 RB(220)로 이루어진다. 이와 같은 무선 자원은 주파수 영역에서 12개의 subcarrier로 이루어지며 시간 영역에서 14개의 OFDM 심볼로 이루어져서 총 168개의 고유 주파수 및 시간 위치를 갖도록 한다. LTE/LTE-Advanced에서는 도 2의 각각 고유 주파수 및 시간 위치를 자원 단위(resource element, RE)라 한다. 또한 한 개의 subframe은 각각 7개의 OFDM 심볼로 이루어진 두 개의 slot으로 이루어진다.
도 2에 도시된 무선 자원에는 다음과 같은 복수 개의 서로 다른 종류의 신호가 전송될 수 있다.
1. CRS (Cell-specific Reference Signal)(230): 특정 셀에 속한 모든 단말들의 채널 측정을 위하여 전송되는 기준 신호를 의미함.
2. DMRS (DeModulation Reference Signal)(240, 241): 특정 단말의 데이터 복호를 위하여 전송되는 기준 신호를 의미함.
3. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)(250): 하향링크로 전송되는 데이터 채널, 지국이 단말로 데이터를 전송하기 위하여 이용하며 도 2의 데이터 영역에서 기준 신호가 전송되지 않는 RE들을 이용하여 전송됨.
4. CSI-RS (Channel Status Information Reference Signal)(270): 특정 신호 전송 지점에 속한 단말로 전송되는 기준 신호로 채널 상태를 측정하기 위하여 사용됨. 한 개의 셀 내에는 복수 개의 전송 지점이 포함될 수 있어 한 개의 셀에서는 복수 개의 CSI-RS가 전송될 수 있음.
5. 기타 제어 채널 (PDCCH, PCFICH, PHICH)(260): 단말이 PDSCH를 수신하는데 필요한 제어 정보나 상향링크 HARQ 운용을 위한 ACK/NACK 전송함.
전술한 신호 외에도 LTE-Advanced 시스템에서는 다른 기지국이 전송하는 CSI-RS (270)가 해당 셀의 단말들에 간섭 없이 수신될 수 있도록 muting을 설정할 수 있다. muting은 CSI-RS(270)가 전송될 수 있는 위치에서 적용될 수 있으며 일반적으로 단말은 해당 무선 자원을 건너 뛰어 데이터 신호를 수신한다. LTE-Advanced 시스템에서 muting은 또 다른 용어로 zero-power CSI-RS라고 불리기도 한다. Muting은 CSI-RS(270)의 위치에 적용되며 전송전력이 영으로 아무런 신호가 전송되지 않기 때문이다.
CSI-RS(270)는 CSI-RS(270)를 전송하는 안테나 수에 따라 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용하여 전송될 수 있다. 또한 muting도 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용에 적용될 수 있다. LTE-A 시스템에서 지원하는 안테나 포트의 개수는 2개, 4개 8개로 각각에 대하여 CSI-RS는 2개, 4개, 8개의 RE를 사용하여 전송될 수 있다.
안테나 포트 수가 2개일 경우에는 도 2에서 특정 패턴의 절반에 CSI-RS(270)가 전송되며 안테나 포트 수가 4개일 경우 특정 패턴의 전체에 CSI-RS가 전송되고 안테나 포트수가 8개일 경우 두 개의 연속된 패턴을 이용하여 CSI-RS가 전송된다. 반면에 muting은 한 개의 패턴 단위로 이루어진다.
앞서 설명한 바와 같이 LTE/LTE-Advanced 시스템은 데이터 전송률 및 시스템 용량 증대를 위하여 복수의 송수신 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 MIMO 기술을 활용한다. 현재까지 LTE-Advanced 시스템은 단말 별로 8개까지의 안테나 포트를 지원하고 한번에 최대 8개의 spatial layer의 전송이 지원된다.
반면 본 발명에서 제안하는 기술은 LTE/LTE-Advanced MIMO 기술이 보다 진화되어 8개보다 많은 32개 또는 그 이상의 송신 안테나 포트 개수가 이용되는 massive MIMO 또는 FD-MIMO(full dimensional MIMO) 시스템을 고려한다.
도 3은 massive MIMO 시스템의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기지국 송신 장비(300)는 수십 개 또는 그 이상의 송신 안테나를 사용하여 한 개 또는 복수 개의 단말로 신호를 전송한다. 즉, 복수의 송신 안테나는 각 단말로의 전송 신호에 적절한 프리코딩(precoding)을 적용한 후 복수의 단말들에게로 동시에 신호를 송신하도록 한다. 이 때 한 개의 단말은 1개 또는 그 이상의 spatial layer를 수신할 수 있다.
도 3과 같은 massive MIMO 시스템이 효과적으로 운용되기 위해서는 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 복수의 단말에게 데이터를 전송하는 MU-MIMO가 잘 활용되어야 한다.
일반적으로 기지국의 송신 안테나 개수가 늘어나면 특정 spatial layer에 대한 전송 신호가 보다 좁은 빔(beam)을 형성하게 되어 기지국이 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 다수의 spatial layer들을 동시에 전송하고 단말이 해당 spatial layer를 수신하는 것이 용이해진다. 하지만 기지국의 송신 안테나 개수가 늘어나도 특정 하나의 단말이 가지는 수신 안테나의 개수에는 한계가 있어 SU-MIMO를 통하여 추가적인 spatial layer를 지원하고 이를 통하여 셀 용량을 증가시키는 것에는 한계가 있다.
따라서 도 3의 massive MIMO를 지원하는 기지국에서 늘어난 송신 안테나 개수를 통하여 가능해진 추가적인 spatial layer들을 하나의 단말이 아닌 320부터 325에서처럼 다수의 단말을 동시에 지원하는데 사용하도록 활용하면 전체 셀 용량을 증가시키는 것이 가능해진다.
예를 들어 설명하면, 각 단말의 수신 안테나 개수가 2라서 단말 별로 지원할 수 있는 최대 spatial layer 개수는 2라 하더라도 MU-MIMO를 사용하여 같은 시간/주파수 자원에서 최대 8개의 단말로 동시에 데이터를 전송할 수 있도록 massive MIMO 시스템을 활용하면 전체 셀 용량은 16개의 layer를 동시에 지원할 수 있도록 증가된 효과가 얻어진다. 참고로 기존 LTE-Advanced 시스템에서는 SU-MIMO의 경우 최대 8개의 spatial layer를 지원할 수 있고 MU-MIMO의 경우 최대 4개의 spatial layer를 지원할 수 있도록 설계되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이 massive MIMO 시스템에서 다수의 단말로 동시에 데이터를 전송하기 위한 MU-MIMO를 활용하게 되면 셀 전체 용량이 증가되는 장점은 있지만, 같은 시간/주파수 자원에서 동시에 데이터를 수신하는 단말들 사이에는 사용자간 간섭이 발생하게 되어 각 단말 사용자의 순간 데이터 속도 체감은 줄어들게 되는 단점이 있다. 따라서 사용자간 간섭을 단말이 제거할 수 있도록 하는 기술이 MU-MIMO를 활용하는 massive MIMO 시스템과 결합되면 전체 시스템의 효율을 보다 증대시키는 것이 가능해진다.
종래 LTE/LTE-Advanced 시스템은 최대 8개의 안테나 포트를 지원한다. 추가의 안테나 포트 개수를 지원하여 16개 또는 그 이상의 송신 안테나 포트 개수를 가지는 massive MIMO 시스템에서는 시스템의 용량 증가를 위해서 MU-MIMO의 효율적인 활용이 중요하다. 하지만 현재까지 개발된 LTE/LTE-A 시스템에서는 MU-MIMO 지원 시 발생하는 사용자간 간섭 제거가 용이하지 않아 각 단말 사용자의 순간 데이터 속도 체감이 줄어들거나, 해당 간섭 제거를 위한 단말의 복잡도가 매우 커지는 문제점이 있다. 즉, 현재까지 LTE/LTE-Advanced 시스템에서는 기지국이 MU-MIMO를 사용하는 경우에 단말로 사용자간 간섭에 대한 아무런 정보를 제공하지 않기 때문에 단말에서는 사용자간 간섭을 고려하지 않는 단순한 수신기를 사용하거나 매우 큰 복잡도를 동반하여 간섭에 대한 정보를 직접 검출하여 제거하는 수신기를 사용하여야 한다. 여기서 간섭에 대한 정보를 직접 검출하여 제거하는 수신기는 LTE/LTE-Advanced 시스템의 다양한 전송 파라미터들을 고려할 때 현실적으로 구현되기 힘든 것으로 알려져 있다.
본 발명은 massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO를 사용할 때 단말이 사용자간 간섭을 제거하는 것이 용이하도록 하여 전체 시스템 용량을 증대시키도록 한다. 즉, 기지국에서 단말로 긴 시간 구간에서 변하는 간섭 정보와 짧은 시간 구간에서 변하는 사용자간 간섭 정보를 구분하여 제공하고, 단말은 해당 정보를 활용하여 낮은 복잡도로 해당 사용자간 간섭을 제거하여 데이터 수신 성능을 높이도록 한다.
본 발명은 도 3의 그림에서처럼 특정 셀 내에 다수의 안테나를 가지는 기지국 장비가 배치되며 해당 기지국 장비는 해당 셀 내에 위치한 다수의 단말들과 이동통신을 수행한다.
도 3을 참조하면, 특정 셀 내에 위치한 다수의 단말들 UE0, UE1, UE2, UE3, UE4, 그리고 UE5는 다수의 안테나(300)을 가지는 기지국으로부터 각각의 트래픽 신호 (320, 321, 322, 323, 324, 325)를 수신한다. 이 때, 단말들 중의 일부가 특정 subframe에서 MU-MIMO로 스케줄링되어 같은 시간/주파수 자원을 공유하는 경우에 해당 단말들은 서로 간섭을 주고받게 된다.
예를 들어, massive MIMO 시스템을 설명하기 위한 도 4에서처럼 UE A와 UE B가 특정 서브프레임 내에서 동시에 스케줄링되며 특정 하나 또는 그 이상의 RB를 공유하여 사용하는 경우에 UE A와 UE B는 MU(multi-user) 스케줄링을 받는다고 표현하며 서로에게 간섭으로 작용하게 된다. 즉, UE A가 PDSCH A를 수신 받는 경우에 PDSCH B는 간섭으로 작용하며 반대로 UE B가 PDSCH B를 수신 받는 경우에 PDSCH A는 간섭으로 작용한다.
일반적으로 단말이 MU 스케줄링을 통해 무선 신호를 수신할 경우에 해당 단말에 대한 수신 신호는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서
Figure pat00002
는 단말로 전송되는 PDSCH가 겪는 채널 행렬을 나타내고,
Figure pat00003
는 단말로 전송되는 PDSCH에 대응하는 신호벡터를 나타낸다. 그리고
Figure pat00004
는 같은 시간/주파수 자원을 공유하며 간섭으로 작용하는 PDSCH가 겪는 채널 행렬을 나타내며,
Figure pat00005
는 해당 간섭으로 작용하는 PDSCH에 대응하는 신호 벡터를 나타낸다.
참고로 수학식 1은 주요 간섭 자원이 하나만 존재한다는 가정으로 표현되었으며 추가의 간섭 자원 및 수신기의 열 잡음은 요소들은 모두 변수 n에 포함된다.
그리고 도 4의 UE A에 대한 수신신호를 수학식 1에 대입하면,
Figure pat00006
는 기지국에서 UE A로의 무선 채널에 UE A 방향으로의 빔이 적용된 채널행렬을 나타내고,
Figure pat00007
는 PDSCH A에 대한 신호 행렬을 나타낸다. 그리고
Figure pat00008
는 기지국에서 UE A로의 무선 채널에 UE B 방향으로의 빔이 적용된 채널행렬을 나타내고,
Figure pat00009
는 PDSCH B에 대한 신호 행렬을 나타낸다. 그리고 n은 다른 셀로부터의 간섭 및 열잡음을 포함한다.
기존 LTE/LTE-A 단말들은 일반적으로 수학식 1과 같이 수신신호
Figure pat00010
를 수신하여 신호 성분
Figure pat00011
외의 나머지 부분은 모두 가우시안 잡음으로 처리하고 복호기의 입력 값을 계산한다. 다음의 수학식 2는 기존 LTE/LTE-A 단말들이 일반적으로 사용하는 데이터 복호기의 입력 값에 대한 예시를 나타낸다. 일반적으로 수학식 2에 나타난 데이터 복호기의 입력 값을 LLR(log-likelihood ratio)이라 부른다.
Figure pat00012
수학식 2에서
Figure pat00013
은
Figure pat00014
내의
Figure pat00015
번째 비트를 나타내고
Figure pat00016
는
Figure pat00017
가 포함된 벡터심볼 알파벳 내에서 m번째 비트가 b인 심볼들의 집합을 나타낸다. 그리고
Figure pat00018
는 단말에서 잡음으로 간주하는
Figure pat00019
부분의 전력 값으로 잡음 분산에 해당된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 기존 LTE/LTE-Advanced 단말들은 MU 스케줄링에 의한 간섭을 잡음과 같이 간주하여 데이터를 복호하기 때문에 MU 스케줄링이 일어나면 특정 단말 관점에서는 복호 성능이 나빠지는 효과로 나타난다.
반면에 본 발명에서는 단말이 MU 스케줄링에 의한 간섭의 특성을 확인하고 해당 간섭 성분을 제거 및 억제한 후 복호기의 입력 값을 계산하여 단말은 데이터 수신 성능을 높이도록 하는 기지국의 간섭 정보 전달 방법 및 장치와 이에 대한 단말 동작을 알아본다.
즉, 본 발명에서 고려하는 단말 수신기는 단말이 수학식 1에서 MU 스케줄링에 의한 간섭인
Figure pat00020
부분을 복호기 입력 값 계산에 포함시켜 복호 성능을 높이도록 하며, 예시로 다음의 수학식 3과 수학식 4와 같이 LLR을 계산하여 복호기의 입력 값으로 사용한다.
Figure pat00021
Figure pat00022
수학식 3에서 A는 간섭 벡터
Figure pat00023
가 포함된 벡터심볼 알파벳을 나타낸다. 예를 들어 간섭 심볼이 QPSK 변조를 사용하고 하나의 spatial layer로 전송된다면 A는 QPSK 신호성좌를 나타낼 것이다. 전술한 수학식들에서
Figure pat00024
은 수학식 1에서 n에 대한 분산을 나타낸다.
수학식 3에 나타낸 LLR 계산식은
Figure pat00025
가 가질 수 있는 가능한 값들을 모두 고려하여 복호기의 입력 값을 계산하는 ML(maximum likelihood) 방식을 고려한 간섭 억제 수신기를 나타내고 수학식 4에 나타낸 LLR 계산식은 수신 벡터에서 추정된 간섭 부분을 미리 제거한 후 LLR을 계산하는 간섭 제거 수신기를 나타낸다.
수학식 3과 수학식 4를 살펴보면 본 발명에서 고려하는 단말 수신기들은 수학식 2에 나타낸 기존의 단말 수신기에서와 달리 같은 시간/주파수 자원을 공유하여 간섭을 발생시키는 사용자간 간섭
Figure pat00026
에 대한 정보를 단말에서 미리 추정하여 간섭 제거 및 억제 동작을 수행하면서 신호 성분에 대한 LLR을 계산한다.
MU 스케줄링에 의한 간섭을 제거/억제하는 단말 수신기가 효과적으로 동작하도록 하기 위해서는 본 발명에서는 다음과 같은 구성 요소의 전체 또는 일부를 가진다:
● 구성요소 1: MU-MIMO 스케줄링을 수행하는 massive MIMO 기지국
■ 도 3 참고
● 구성요소 2: 기지국에서 단말로 MU 간섭 정보 전달
■ 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 RRC (radio resource control) 신호:
1. 간섭 채널(
Figure pat00027
) 추정을 위한 DMRS 수열 정보
- 간섭 채널을 추정할 수 있는 DMRS 안테나 포트 정보
- DMRS 수열 생성의 가능한 모든 입력 값들 중에서 실제로 MU 간섭으로 사용되는 것이 가능한 입력 값들의 부분집합 정보
2. 간섭으로 가능한 PDSCH 전송 모드 (transmission mode, TM) 정보
- {TM8, TM9, TM10, 또는 massive MIMO를 위한 새로운 TM} 중 가능한 일부 또는 전체
3. 기지국의 단말 스케줄링 수행 자원 단위
- 1 RB, 2 RB, …, N RB, 또는 신호 성분과 같은 RB 구성을 가짐
■ 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI (dynamic control information):
1. MU 간섭의 유무
2. 가능한 DMRS 포트 및 수열 중 특정 값
3. 간섭의 변조 방식 정보
● 구성요소 3: 간섭 제거 및 억제를 수행하는 단말 수신기
■ 간섭 PDSCH와 같이 전송되는 DMRS 수열 및 포트 검출 및 간섭 채널(
Figure pat00028
) 추정
■ 간섭 PDSCH의 변조 방식 검출 또는 심볼 검출
■ 수학식 3 또는 수학식 4에 해당하는 LLR 계산 및 신호 복호
아래에서 전술한 발명의 구성요소 중 기지국에서 단말로 MU 간섭 정보 전달에 대해 세부 사항을 부연 설명한다.
우선 RRC 신호 중 "1. 간섭 채널(
Figure pat00029
) 추정을 위한 DMRS 수열 정보"에 대하여, 현재 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 사용 가능한 DMRS 수열의 개수는 1008개로 단말이 간섭에 대한 정보 없이 간섭의 DMRS를 검출하여 간섭 채널을 추정하려면 수열 개수만 알아내기 위해서도 1008가지 경우의 수를 확인해 보아야 한다. 하지만 실제로 특정 셀 내에서 사용을 하는 수열의 개수는 1008가지 중에서 극소수의 일부이기 때문에 기지국이 단말로 해당 가능한 일부의 수열들에 해당하는 입력 값 정보만 단말로 내려주면 단말이 간섭 채널을 추정하는 것이 간단해진다.
또한 간섭의 DMRS가 전송될 수 있는 가능한 포트들도 다양할 수 있어 이에 대한 정보도 추가로 단말로 주어질 수 있다. 하지만 현재 LTE/LTE-Advanced 시스템에서는 MU 스케줄링이 가능한 포트 수가 2개로 한정되어 있어 이에 대한 정보는 별도로 단말로 내려오지 않을 수도 있다.
RRC 신호 중 "2. 간섭으로 가능한 PDSCH 전송 모드 (transmission mode, TM) 정보"는 시스템에서 사용 가능한 전송 방식 중 실제 간섭으로 가능한 전송 방식을 단말로 전달하는 정보이다.
현재 LTE/LTE-Advanced에서는 TM1부터 TM10까지 10가지 TM이 정의되어 있지만 실제로 DMRS를 사용하며 MU-MIMO 스케줄링이 가능한 TM은 TM8, TM9, TM10 세 가지 이다. 특히 massive MIMO 시스템에서 사용 가능한 TM은 CSI-RS로 채널을 추정하고 DMRS로 demodulation을 수행하는 TM9와 TM10이다. 그리고 차후 표준화 결과에 따라 massive MIMO를 위한 별도의 TM들이 추가되는 것도 가능하다. 각 TM에 따라 DMRS가 전송되는 방식이 다르기 때문에 기지국이 단말로 실제 간섭으로 가능한 TM 정보를 알려주면 단말은 보다 간단하게 간섭 채널을 추정하는 것이 가능해진다.
해당 정보는 별도로 단말로 전달될 수도 있지만 간섭 제거 및 억제 동작이 가능하다고 인식한 단말은 무조건 특정 TM 모드의 간섭만이 가능하다는 가정으로 동작하도록 할 수도 있다. 예를 들면 단말이 간섭에 대한 정보들을 수신하면 항상 간섭은 TM10만 가능하다는 가정으로 간섭 제거 및 억제 동작을 수행하는 것이다.
그리고 RRC 신호 중 "3. 기지국의 단말 스케줄링 수행 자원 단위"는 기지국이 특정 셀에서 단말을 스케줄링 할 때 몇 개의 RB 단위로 단말을 할당하는지에 대한 정보로 시스템에서 스케줄링 단위를 N으로 설정하면 가장 낮은 인덱스의 RB에서부터 N 개씩 차례로 단말을 할당한다는 것을 나타낸다.
즉, 0에서 N-1까지의 인덱스를 가지는 RB들 또는 N부터 2N-1까지의 인덱스를 가지는 RB들과 같이 N개의 연속되는 RB들에서는 간섭으로 하나의 단말이 스케줄링 되어있어 단말 수신기에서는 해당 RB들에서는 간섭의 변조 방식 및 간섭 파라미터들이 변하지 않는다는 가정을 할 수 있다. 이와 별도로 만약 간섭이 신호 성분과 같은 RB 구성을 가진다는 것을 단말로 알려줄 수 있으면 단말은 PDSCH 스케줄링을 받은 RB들 내에서는 간섭이 같은 파라미터들을 가진다는 가정으로 복호를 수행할 수 있을 것이다.
전술한 발명의 구성요소 내에서 간섭 정보에 대한 DCI 신호는 1비트를 사용하여 단말이 스케줄링된 RB들 내에서 간섭이 존재하는지 유무를 알려줄 수도 있고, 보다 복잡한 방법으로 여러 비트를 사용하여 간섭의 존재 유무뿐만 아니라 간섭의 DMRS 정보 및 추가의 간섭 파라미터들의 정보를 단말로 알려줄 수도 있다. 여기서 추가의 간섭 파라미터들은 시스템 구성 시 미리 결정되어 있을 수도 있고 단말이 접속하는 상황에서 각 DCI 값에 대한 간섭 파라미터들을 RRC로 설정해 줄 수도 있다.
아래 표 1은 1비트의 DCI의 경우에 각 DCI 값에 대한 간섭 상황 정보를 나타내고, 표 2는 M비트의 DCI의 경우에 각 DCI 값에 대한 간섭 상황 정보를 나타낸다.
Figure pat00030
Figure pat00031
표 1과 표 2에서 간섭이 존재한다는 상황은 단말이 스케줄링 받은 자원 전체에 MU 간섭이 존재하는 상황으로 정의할 수도 있고, 또는 단말이 스케줄링 받은 RB들 중 적어도 하나에 MU 간섭이 존재한다는 상황으로 정의할 수도 있다.
만약 간섭이 존재한다는 상황을 첫 번째 정의 방법인 단말이 스케줄링 받은 신호 자원 전체에 MU 간섭이 존재하는 상황으로 정의하면, 단말은 간섭이 존재하는 것으로 설정된 DCI를 수신하였을 때 해당 모든 자원에서 같은 종류의 간섭이 존재한다는 가정으로 간섭 파라미터들을 검출할 것이다.
반면에 만약 간섭이 존재한다는 상황을 두 번째 정의 방법인 단말이 스케줄링 받은 신호 자원 중 적어도 하나의 RB에 MU 간섭이 존재하는 상황으로 정의하면, 단말은 간섭이 존재하는 것으로 설정된 DCI를 수신하였을 때 해당 모든 자원 내에서 매 스케줄링 단위마다 다른 종류의 간섭이 존재한다는 가정으로 각각의 스케줄링 단위에 대한 간섭 파라미터들을 모두 검출할 것이다.
단말의 복잡도를 고려하면 단말이 스케줄링 받은 자원 전체에 MU 간섭이 존재하는 상황으로 정의하는 것이 간단하지만, 기지국의 스케줄링 자유도를 고려하면 스케줄링 받은 RB들 중 적어도 하나에 MU 간섭이 존재한다는 상황으로 정의하는 것이 유리할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 동작 과정을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 다중 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 단말은 MU-MIMO 스케줄링을 수행하는 기지국으로부터 다중 사용자 간섭 정보를 포함하는 RRC 정보를 수신한다(S500).
RRC 정보는 MU-MIMO 스케줄링으로 인한 다중 사용자 간섭 정보 중 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 포함하며, 간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보, 간섭으로 가능한 PDSCH 전송 모드에 관한 정보 및 기지국의 단말 스케줄링 수행 자원 단위에 관한 정보를 포함할 수 있다.
단말은 기지국으로부터 다중 사용자 간섭 정보를 포함하는 DCI 정보를 수신한다(S520).
DCI 정보는 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 관한 것으로서, 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보만 포함하는 1비트로 구성된 정보이거나, 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 가능한 DMRS 포트 및 수열 중 특정 값, 간섭의 변조 방식 정보 등을 포함하는 M비트로 구성된 정보일 수 있다.
단말은 기지국으로부터 수신한 RRC 정보와 DCI 정보를 확인하여 간섭 상황 중 정확한 DMRS 파라미터 및 PDSCH 변조 방식을 추정한다(S540). 그리고, 간섭 채널을 추정한 후 간섭 제거 및 억제를 위한 동작을 수행하고(S560), PDSCH를 복호한다(S580).
단말은 간섭 제거 및 억제를 위하여, 다중 사용자 스케줄링에 의한 간섭의 특성을 확인하고 다중 사용자 스케줄링에 의한 간섭 부분을 포함하여 복호기 입력 값을 계산한다. 이때, 전술한 수학식 3과 같이 간섭으로 작용하는 PDSCH에 대응하는 신호 벡터가 가질 수 있는 모든 값을 고려하여 복호기의 입력값을 계산할 수도 있으며, 간섭으로 작용하는 PDSCH가 겪는 채널 행렬과 간섭으로 작용하는 PDSCH에 대응하는 신호 벡터에 의해 추정된 간섭 부분을 제거하여 복호기의 입력 값을 계산할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 기지국으로부터 수신한 간섭 정보에 기초하여 다중 사용자 간섭을 제거 및 억제한 후 데이터를 복호함으로써, massive MIMO 시스템에서 다중 사용자 스케줄링에 의한 간섭을 제거하고 복호 성능을 향상시켜 셀 전체 용량을 효과적으로 증대시킬 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작 과정을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 다중 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 MU-MIMO 스케줄링을 수행하는 기지국은 간섭 정보를 포함하는 RRC 정보를 생성하고 단말로 전송한다(S600).
RRC 정보는 다중 사용자 간섭 정보 중 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 포함하며, 간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보, 간섭으로 가능한 PDSCH 전송 모드에 관한 정보 및 기지국의 단말 스케줄링 수행 자원 단위에 관한 정보를 포함할 수 있다.
기지국은 단말 스케줄링 시 간섭 정보를 포함하는 DCI 정보를 생성하고 단말로 전송하고(S620), PDSCH를 전송한다(S640).
DCI 정보는 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 관한 것으로서, 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보만 포함하는 1비트로 구성된 정보이거나, 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 가능한 DMRS 포트 및 수열 중 특정 값, 간섭의 변조 방식 정보 등을 포함하는 M비트로 구성된 정보일 수 있다.
따라서, 기지국은 MU-MIMO 스케줄링 시 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보와 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 구분하여 단말로 제공함으로써, 단말이 해당 정보를 활용하여 낮은 복잡도로 사용자 간 간섭을 제거하여 데이터 수신 성능을 높일 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(700)은, 기지국으로부터 하향링크 제어 정보, 데이터 및 메시지 등을 수신하고 기지국으로 상향링크 제어 정보, 데이터 및 메시지 등을 전송하는 통신부(710)와, 기지국으로부터 수신한 간섭 정보를 이용하여 수신한 하향링크 데이터를 복호하는 제어부(720)를 포함한다.
통신부(710)는 기지국으로부터 PDSCH, PDCCH, RS 등의 신호를 수신하여 제어부(720)로 전달한다.
제어부(720)는 통신부(710)에서 전달받은 수신 신호들로부터 간섭에 대한 RRC 정보, DCI 정보를 확인하고 채널 추정 및 데이터 복호 동작을 제어한다. 채널 추정 및 데이터 복호는 제어부(720)의 일부 기능일 수도 있고, 별도로 존재하는 채널 추정부(721) 및 데이터 복호부(722)에 의해 수행될 수도 있다.
채널 추정부(721)는 기지국으로부터 전달받은 간섭 및 스케줄링 정보로부터 신호 및 간섭에 대한 채널 추정을 수행하고, 데이터 복호부(722)는 간섭 및 스케줄링 정보를 바탕으로 간섭 제거 및 억제 동작을 수행한 후 복호를 수행한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(700)은 기지국으로부터 긴 시간 구간에서 변하는 간섭 정보와 짧은 시간 구간에서 변하는 사용자 간 간섭 정보를 수신하고 해당 정보를 활용하여 낮은 복잡도로 해당 사용자 간 간섭을 제거하여 데이터 수신 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(800)은, 단말로 제공하는 다중 사용자 간 간섭 정보를 생성하는 제어부(810)와, 단말과 신호나 메시지, 데이터를 송수신하는 통신부(820)를 포함한다.
제어부(810)는 간섭에 대한 RRC 및 DCI 정보를 생성하고 단말로 전달한다. 이때 간섭에 대한 정보들은 스케줄러(811)의 MU-MIMO 스케줄링 상황에 따라 변화될 수 있다. 스케줄러(811)는 단말들의 스케줄링을 수행하고 MU-MIMO 상황도 제어한다. 스케줄러(811)는 제어부(810)의 일부 기능일 수도 있고 별도의 스케줄러(811)로 존재할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO를 사용할 때 단말이 사용자 간 간섭을 제거하는 것이 용이해져 전체 시스템 용량이 증대된다. 즉, 기지국에서 단말로 긴 시간 구간에서 변하는 간섭 정보와 짧은 시간 구간에서 변하는 사용자간 간섭 정보를 구분하여 제공하고, 단말은 해당 정보를 활용하여 낮은 복잡도로 해당 사용자간 간섭을 제거하여 데이터 수신 성능을 높일 수 있도록 함으로써, massive MIMO 시스템에서 MU-MIMO의 장점을 극대화할 수 있도록 한다.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 상기 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 이용하여, 상기 다중 사용자 간섭을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계는,
    간섭 채널 추정을 위한 DMRS(DeModulation Reference Signal) 수열 정보, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드 정보 및 상기 기지국의 스케줄링 수행 자원 단위 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 RRC(Radio Resource Control) 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하면, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드를 기설정된 전송 모드로 인식하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계는,
    간섭이 신호 성분과 동일한 자원 단위 구성을 가진다는 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 단계는,
    상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보를 나타내는 1비트의 DCI(Dynamic Control Information) 또는 상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 간섭의 DMRS 정보 및 간섭 파라미터에 관한 정보를 나타내는 M비트의 DCI를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다중 사용자 간섭을 제거하는 단계는,
    간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널과 같이 전송되는 DMRS 수열 및 포트를 검출하고 간섭 채널을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 간섭 채널을 제거하고 복호기의 입력 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복호기의 입력 값을 계산하는 단계는,
    상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널에 대응하는 신호 벡터가 가질 수 있는 모든 값을 고려하여 상기 복호기의 입력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복호기의 입력 값을 계산하는 단계는,
    상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널이 겪는 채널 행렬과 상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널에 대응하는 신호 벡터에 의해 추정된 간섭 부분을 제거하여 상기 복호기의 입력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭에 관한 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호를 생성하는 단계;
    짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI를 생성하는 단계; 및
    상기 RRC 신호 및 상기 DCI를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호를 생성하는 단계는,
    간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드 정보 및 스케줄링 수행 자원 단위 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 RRC 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호를 생성하는 단계는,
    간섭이 신호 성분과 동일한 자원 단위 구성을 가진다는 정보를 포함하는 RRC 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보는, 상기 간섭 채널을 추정할 수 있는 DMRS 안테나 포트 정보 및 DMRS 수열 생성의 가능한 모든 입력 값 중 상기 다중 사용자 간섭으로 사용되는 것이 가능한 입력 값의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI를 생성하는 단계는,
    상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보를 나타내는 1비트의 DCI 또는 상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 간섭의 DMRS 정보 및 간섭 파라미터에 관한 정보를 나타내는 M비트의 DCI를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 단말에 있어서,
    기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하는 수신부; 및
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보 및 상기 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 이용하여 상기 다중 사용자 간섭을 제거하고 상기 기지국으로부터 수신한 하향링크 데이터를 복호하는 제어부를 포함하는 단말.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보는, 간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드 정보 및 상기 기지국의 스케줄링 수행 자원 단위 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 RRC 신호인 것을 특징으로 하는 단말.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보는, 간섭이 신호 성분과 동일한 자원 단위 구성을 가진다는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보는, 상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보를 나타내는 1비트의 DCI 또는 상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 간섭의 DMRS 정보 및 간섭 파라미터에 관한 정보를 나타내는 M비트의 DCI인 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기지국으로부터 긴 시간 구간으로 변하는 간섭 정보를 수신하면, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드를 기설정된 전송 모드로 인식하는 것을 특징으로 하는 단말.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널과 같이 전송되는 DMRS 수열 및 포트를 검출하고 간섭 채널을 추정하며 추정된 간섭 채널을 제거하고 복호기의 입력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널에 대응하는 신호 벡터가 가질 수 있는 모든 값을 고려하여 상기 복호기의 입력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널이 겪는 채널 행렬과 상기 간섭으로 작용하는 하향링크 데이터 채널에 대응하는 신호 벡터에 의해 추정된 간섭 부분을 제거하여 상기 복호기의 입력 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
  22. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭에 관한 정보를 전송하는 기지국에 있어서,
    긴 시간 구간을 변하는 간섭 정보에 대한 RRC 신호와 짧은 시간 구간으로 변하는 간섭 정보에 대한 DCI를 생성하는 제어부; 및
    상기 RRC 신호 및 상기 DCI를 단말로 전송하는 통신부를 포함하는 기지국.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보, 간섭으로 가능한 하향링크 데이터 채널의 전송 모드 정보 및 스케줄링 수행 자원 단위 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 RRC 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    간섭이 신호 성분과 동일한 자원 단위 구성을 가진다는 정보를 포함하는 RRC 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 간섭 채널 추정을 위한 DMRS 수열 정보는, 상기 간섭 채널을 추정할 수 있는 DMRS 안테나 포트 정보 및 DMRS 수열 생성의 가능한 모든 입력값 중 상기 다중 사용자 간섭으로 사용되는 것이 가능한 입력 값의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보를 나타내는 1비트의 DCI 또는 상기 다중 사용자 간섭의 유무에 관한 정보, 간섭의 DMRS 정보 및 간섭 파라미터에 관한 정보를 나타내는 M비트의 DCI를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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