KR20170059981A

KR20170059981A - 채널 추정을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20170059981A
Application number: KR1020177005727A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 박종현; 김영태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-05-31
Also published as: KR102334620B1; US20170302480A1; US9923736B2; WO2016048089A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며, 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함함; 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택하는 단계 및 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

채널 추정을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR PERFORMING CHANNEL ESTIMATION, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 전체 또는 일부 안테나 포트를 이용한 채널 추정을 통한 채널 상태 보고를 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다. 또한, 사용자기기가 주변에서 엑세스할 수 있는 노드의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 사용자기기와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 사용자기기에게 제공할 수 있다.

복수의 노드에서 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 사용자기기와 통신을 수행하는 이러한 다중 노드 협력 통신 방식은 각 노드가 독립적인 기지국으로 동작하여 상호 협력 없이 사용자기기와 통신을 수행하는 기존의 통신 방식보다 데이터 처리량에 있어서 훨씬 우수한 성능을 갖는다.

다중 노드 시스템은 각 노드가, 기지국 혹은 엑세스 포인트, 안테나, 안테나 그룹, 무선 리모트 헤드(radio remote header, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)로서 동작하는, 복수의 노드를 사용하여 협력 통신을 수행한다. 안테나들이 기지국에 집중되어 위치해 있는 기존의 중앙 집중형 안테나 시스템과 달리, 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드는 통상 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한다. 상기 복수의 노드는 각 노드의 동작을 제어하거나, 각 노드를 통해 송/수신될 데이터를 스케줄링하는 하나 이상의 기지국 혹은 기지국 컨트롤러(controller)에 의해 관리될 수 있다. 각 노드는 해당 노드를 관리하는 기지국 혹은 기지국 컨트롤러와 케이블 혹은 전용 회선(dedicated line)을 통해 연결된다.

이러한 다중 노드 시스템은 분산된 노드들이 동시에 서로 다른 스트림을 송/수신하여 단일 또는 다수의 사용자기기와 통신할 수 있다는 점에서 일종의 MIMO(multiple input multiple output) 시스템으로 볼 수 있다. 다만, 다중 노드 시스템은 다양한 위치에 분산된 노드들을 이용하여 신호를 전송하므로, 기존의 중앙 집중형 안테나 시스템에 구비된 안테나들에 비해, 각 안테나가 커버해야 하는 전송 영역이 축소된다. 따라서, 중앙 집중형 안테나 시스템에서 MIMO 기술을 구현하던 기존 시스템에 비해, 다중 노드 시스템에서는 각 안테나가 신호를 전송하는 데 필요한 전송 전력이 감소될 수 있다. 또한, 안테나와 사용자기기 간의 전송 거리가 단축되므로 경로 손실이 감소되며, 데이터의 고속 전송이 가능하게 된다. 이에 따라, 셀룰러 시스템의 전송 용량 및 전력 효율이 높아질 수 있으며, 셀 내의 사용자기기의 위치에 상관없이 상대적으로 균일한 품질의 통신 성능이 만족될 수 있다. 또한, 다중 노드 시스템에서는, 복수의 노드들에 연결된 기지국(들) 혹은 기지국 컨트롤러(들)이 데이터 전송/수신에 협력하므로, 전송 과정에서 발생하는 신호 손실이 감소된다. 또한, 일정 거리 이상 떨어져 위치한 노드들이 사용자기기와 협력 통신을 수행하는 경우, 안테나들 사이의 상관도(correlation) 및 간섭이 줄어들게 된다. 따라서, 다중 노드 협력 통신 방식에 의하면, 높은 신호 대 잡음비(signal to interference-plus-noise ratio, SINR)이 얻어질 수 있다.

이와 같은 다중 노드 시스템의 장점 때문에, 차세대 이동 통신 시스템에서 기지국 증설 비용과 백홀(backhaul) 망의 유지 비용을 줄이는 동시에, 서비스 커버리지의 확대와 채널용량 및 SINR의 향상을 위해, 다중 노드 시스템이 기존의 중앙집중형 안테나 시스템과 병행 혹은 대체하여 셀룰러 통신의 새로운 기반으로 대두되고 있다.

본 발명은 채널 상태 보고를 위한 방안을 제안하며, 이를 통해 좀더 효율적인 채널 상태 보고와 관련된 시그널링 방안을 제안한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며, 상기 방법은 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함함; 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택하는 단계 및 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하는 단계를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 방법은 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 1은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 2는 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하고, 상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 CSI-RS1로부터 측정된 제1채널에 대한 랭크(rank) 지시자1 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자1, 상기 CSI-RS2로부터 측정된 제2채널에 대한 랭크(rank) 지시자2 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자2, 그리고 상기 랭크 지시자1, 상기 랭크 지시자2, 상기 프리코딩 행렬 지시자1 및 상기 프리코딩 행렬 지시자2에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하고, 상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 방법은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 측정된 채널들 각각에 대한 랭크(rank) 지시자 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자, 그리고 각 채널에 대한 랭크 지시자 및 프리코딩 행렬 지시자에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로, 상기 방법은 상기 각 채널에 대한 프리코딩 행렬 지시자 간의 위상 회전 값을 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 일 실시예에 따라 하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 하도록 구성된 단말로서, 상기 단말은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛; 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신하고, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함함; 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택하고; 그리고 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하도록 구성될 수 있다.

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

본 발명의 일 실시예에 따라 전체 또는 일부 안테나 포트를 이용한 채널 추정을 통한 채널 상태 보고가 가능해지며, 이에 따라 채널 상태 보고를 위한 안테나 포트 설정의 효율성을 제고할 수 있고 또한 효율적인 채널 상태 보고가 가능하다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4 는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 5는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 블록도를 도시한다.
도 6은 코드 북 기반 빔 포밍을 설명한다.
도 7은 8-전송(8Tx) 전송 안테나의 구성을 예시한다.
도 8은 2차원 안테나 배열의 일 예를 도시한다.
도 9는 교차 편파 안테나로 구성된 2차원 안테나 배열을 도시한다.
도 10는 교차 편파 안테나로 구성된 2차원 안테나 배열에서의 블록 선택을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 포트 그룹핑과 그에 따른 섹터를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예(들)을 구현하기 위한 장치의 블록도를 도시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

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

본 발명에 있어서, 사용자기기(user equipment, UE)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)와 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 단말(Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 엑세스 포인트(Access Point), PS(Processing Server), 전송 포인트(transmission point; TP)등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하의 본 발명에 관한 설명에서는, BS를 eNB로 통칭한다.

본 발명에서 노드(node)라 함은 사용자기기와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이, 리피터 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB의 전력 레벨(power level) 보다 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU와 eNB에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다. 안테나들이 기지국에 집중되어 위치하여 하나의 eNB 컨트롤러(controller)에 의해 제어되는 기존의(conventional) 중앙 집중형 안테나 시스템(centralized antenna system, CAS)(즉, 단일 노드 시스템)과 달리, 다중 노드 시스템에서 복수의 노드는 통상 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한다. 상기 복수의 노드는 각 노드의 동작을 제어하거나, 각 노드를 통해 송/수신될 데이터를 스케줄링(scheduling)하는 하나 이상의 eNB 혹은 eNB 컨트롤러에 의해 관리될 수 있다. 각 노드는 해당 노드를 관리하는 eNB 혹은 eNB 컨트롤러와 케이블(cable) 혹은 전용 회선(dedicated line)을 통해 연결될 수 있다. 다중 노드 시스템에서, 복수의 노드들로의/로부터의 통한 신호 전송/수신에는 동일한 셀 식별자(identity, ID)가 이용될 수도 있고 서로 다른 셀 ID가 이용될 수도 있다. 복수의 노드들이 동일한 셀 ID를 갖는 경우, 상기 복수의 노드 각각은 하나의 셀의 일부 안테나 집단처럼 동작한다. 다중 노드 시스템에서 노드들이 서로 다른 셀 ID를 갖는다면, 이러한 다중 노드 시스템은 다중 셀(예를 들어, 매크로-셀/펨토-셀/피코-셀) 시스템이라고 볼 수 있다. 복수의 노드들 각각이 형성한 다중 셀들이 커버리지에 따라 오버레이되는 형태로 구성되면, 상기 다중 셀들이 형성한 네트워크를 특히 다중-계층(multi-tier) 네트워크라 부른다. RRH/RRU의 셀 ID와 eNB의 셀 ID는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. RRH/RRU가 eNB가 서로 다른 셀 ID를 사용하는 경우, RRH/RRU와 eNB는 모두 독립적인 기지국으로서 동작하게 된다.

이하에서 설명될 본 발명의 다중 노드 시스템에서, 복수의 노드와 연결된 하나 이상의 eNB 혹은 eNB 컨트롤러가 상기 복수의 노드 중 일부 또는 전부를 통해 UE에 동시에 신호를 전송 혹은 수신하도록 상기 복수의 노드를 제어할 수 있다. 각 노드의 실체, 각 노드의 구현 형태 등에 따라 다중 노드 시스템들 사이에는 차이점이 존재하지만, 복수의 노드가 함께 소정 시간-주파수 자원 상에서 UE에 통신 서비스를 제공하는 데 참여한다는 점에서, 이들 다중 노드 시스템들은 단일 노드 시스템(예를 들어, CAS, 종래의 MIMO 시스템, 종래의 중계 시스템, 종래의 리피터 시스템 등)과 다르다. 따라서, 복수의 노드들 중 일부 또는 전부를 사용하여 데이터 협력 전송을 수행하는 방법에 관한 본 발명의 실시예들은 다양한 종류의 다중 노드 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 노드는 통상 타 노드와 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한 안테나 그룹을 일컫지만, 후술하는 본 발명의 실시예들은 노드가 간격에 상관없이 임의의 안테나 그룹을 의미하는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, X-pol(Cross polarized) 안테나를 구비한 eNB의 경우, 상기 eNB가 H-pol 안테나로 구성된 노드와 V-pol 안테나로 구성된 노드를 제어한다고 보고 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있다.

복수의 전송(Tx)/수신(Rx) 노드를 통해 신호를 전송/수신하거나, 복수의 전송/수신 노드들 중에서 선택된 적어도 하나의 노드를 통해 신호를 전송/수신하거나, 하향링크 신호를 전송하는 노드와 상향링크 신호를 수신하는 노드를 다르게 할 수 있는 통신 기법을 다중-eNB MIMO 또는 CoMP(Coordinated Multi-Point TX/RX)라 한다. 이러한 노드 간 협력 통신 중 협력 전송 기법은 크게 JP(joint processing)과 스케줄링 협력(scheduling coordination)으로 구분될 수 있다. 전자는 JT(joint transmission)/JR(joint reception)과 DPS(dynamic point selection)으로 나뉘고 후자는 CS(coordinated scheduling)과 CB(coordinated beamforming)으로 나뉠 수 있다. DPS는 DCS(dynamic cell selection)으로 불리기도 한다. 다른 협력 통신 기법에 비해, 노드 간 협력 통신 기법들 중 JP가 수행될 때, 보다 더 다양한 통신환경이 형성될 수 있다. JP 중 JT는 복수의 노드들이 동일한 스트림을 UE로 전송하는 통신 기법을 말하며, JR은 복수의 노드들이 동일한 스트림을 UE로부터 수신하는 통신 기법을 말한다. 상기 UE/eNB는 상기 복수의 노드들로부터 수신한 신호들을 합성하여 상기 스트림을 복원한다. JT/JR의 경우, 동일한 스트림이 복수의 노드들로부터/에게 전송되므로 전송 다이버시티(diversity)에 의해 신호 전송의 신뢰도가 향상될 수 있다. JP 중 DPS는 복수의 노드들 중 특정 규칙에 따라 선택된 일 노드를 통해 신호가 전송/수신되는 통신 기법을 말한다. DPS의 경우, 통상적으로 UE와 노드 사이의 채널 상태가 좋은 노드가 통신 노드로서 선택되게 될 것이므로, 신호 전송의 신뢰도가 향상될 수 있다.

한편, 본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. 3GPP LTE-A 기반의 시스템에서, UE는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 채널 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다. 일반적으로 인접한 노드들은 서로 직교하는 CSI-RS 자원들 상에서 해당 CSI-RS 자원들을 전송한다. CSI-RS 자원들이 직교한다고 함은 CSI-RS를 나르는 심볼 및 부반송파를 특정하는 CSI-RS 자원 구성(resource configuration), 서브프레임 오프셋(offset) 및 전송 주기(transmission period) 등에 의해 CSI-RS가 할당된 서브프레임들을 특정하는 서브프레임 구성(subframe configuration), CSI-RS 시퀀스 중 최소 한가지가 서로 다름을 의미한다.

본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.

도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다. 특히, 도 1(a)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 주파수분할듀플렉스(frequency division duplex, FDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 1(b)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 시분할듀플렉스(time division duplex, TDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200Ts)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe, SF)으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송시간간격(transmission time interval, TTI)로 정의된다. 시간 자원은 무선프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.

무선 프레임은 듀플레스(duplex) 모드에 따라 다르게 구성(configure)될 수 있다. 예를 들어, FDD 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 특정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 특정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임을 모두 포함한다.

표 1은 TDD 모드에서, 무선 프레임 내 서브프레임들의 DL-UL 구성(configuration)을 예시한 것이다.

DL-UL configuration	Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity	Subframe number
DL-UL configuration	Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	5ms	D	S	U	U	U	D	S	U	U	U
1	5ms	D	S	U	U	D	D	S	U	U	D
2	5ms	D	S	U	D	D	D	S	U	D	D
3	10ms	D	S	U	U	U	D	D	D	D	D
4	10ms	D	S	U	U	D	D	D	D	D	D
5	10ms	D	S	U	D	D	D	D	D	D	D
6	5ms	D	S	U	U	U	D	S	U	U	D

표 1에서, D는 하향링크 서브프레임을, U는 상향링크 서브프레임을, S는 특이(special) 서브프레임을 나타낸다. 특이 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)의 3개 필드를 포함한다. DwPTS는 하향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이며, UpPTS는 상향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이다. 표 2는 특이 프레임의 구성(configuration)을 예시한 것이다.

Special subframe configuration	Normal cyclic prefix in downlink			Extended cyclic prefix in downlink
	DwPTS	UpPTS		DwPTS	UpPTS
		Normal cyclic prefix in uplink	Extended cyclic prefix in uplink		Normal cyclic prefix in uplink	Extended cyclic prefix in uplink
0	6592·T_s	2192·T_s	2560·T_s	7680·T_s	2192·T_s	2560·T_s
1	19760·T_s			20480·T_s
2	21952·T_s			23040·T_s
3	24144·T_s			25600·T_s
4	26336·T_s			7680·T_s	4384·T_s	*5120·T_s
5	6592·T_s	4384·T_s	*5120·T_s	20480·T_s
6	19760·T_s			23040·T_s
7	21952·T_s			12800·T_s
8	24144·T_s			-	-	-
9	13168·T_s			-	-	-

도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다. 특히, 도 2는 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 자원격자(resource grid)의 구조를 나타낸다. 안테나 포트당 1개의 자원격자가 있다.

도 2를 참조하면, 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 도메인에서 다수의 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심볼은 일 심볼 구간을 의미하기도 한다. 도 2를 참조하면, 각 슬롯에서 전송되는 신호는

*

개의 부반송파(subcarrier)와

개의 OFDM 심볼로 구성되는 자원격자(resource grid)로 표현될 수 있다. 여기서,

은 하향링크 슬롯에서의 자원블록(resource block, RB)의 개수를 나타내고,

은 UL 슬롯에서의 RB의 개수를 나타낸다.

와

은 DL 전송 대역폭과 UL 전송 대역폭에 각각 의존한다.

은 하향링크 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타내며,

은 UL 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.

는 하나의 RB를 구성하는 부반송파의 개수를 나타낸다.

OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM 심볼, SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing) 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 정규(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임을 예시하였으나, 본 발명의 실시예들은 다른 개수의 OFDM 심볼을 갖는 서브프레임들에도 마찬가지의 방식으로 적용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 OFDM 심볼은, 주파수 도메인에서,

*

개의 부반송파를 포함한다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 참조신호(reference signal)의 전송 위한 참조신호 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 직류(Direct Current, DC) 성분을 위한 널(null) 부반송파로 나뉠 수 있다. DC 성분을 위한 널 부반송파는 미사용인 채 남겨지는 부반송파로서, OFDM 신호 생성 과정 혹은 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수(carrier frequency, f0)로 맵핑(mapping)된다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency)라고도 한다.

일 RB는 시간 도메인에서

개(예를 들어, 7개)의 연속하는 OFDM 심볼로서 정의되며, 주파수 도메인에서 c개(예를 들어, 12개)의 연속하는 부반송파에 의해 정의된다. 참고로, 하나의 OFDM 심볼과 하나의 부반송파로 구성된 자원을 자원요소(resource element, RE) 혹은 톤(tone)이라고 한다. 따라서, 하나의 RB는

*

개의 자원요소로 구성된다. 자원격자 내 각 자원요소는 일 슬롯 내 인덱스 쌍 (k, 1)에 의해 고유하게 정의될 수 있다. k는 주파수 도메인에서 0부터

*

-1까지 부여되는 인덱스이며, l은 시간 도메인에서 0부터

-1까지 부여되는 인덱스이다.

일 서브프레임에서

개의 연속하는 동일한 부반송파를 점유하면서, 상기 서브프레임의 2개의 슬롯 각각에 1개씩 위치하는 2개의 RB를 물리자원블록(physical resource block, PRB) 쌍(pair)이라고 한다. PRB 쌍을 구성하는 2개의 RB는 동일한 PRB 번호(혹은, PRB 인덱스(index)라고도 함)를 갖는다. VRB는 자원할당을 위해 도입된 일종의 논리적 자원할당 단위이다. VRB는 PRB와 동일한 크기를 갖는다. VRB를 PRB로 맵핑하는 방식에 따라, VRB는 로컬라이즈(localized) 타입의 VRB와 분산(distributed) 타입의 VRB로 구분된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들은 PRB들에 바로 맵핑되어, VRB 번호(VRB 인덱스라고도 함)가 PRB 번호에 바로 대응된다. 즉, n_PRB=n_VRB가 된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들에는 0부터

-1순으로 번호가 부여되며,

=

이다. 따라서, 로컬라이즈 맵핑 방식에 의하면, 동일한 VRB 번호를 갖는 VRB가 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서, 동일 PRB 번호의 PRB에 맵핑된다. 반면, 분산 타입의 VRB는 인터리빙을 거쳐 PRB에 맵핑된다. 따라서, 동일한 VRB 번호를 갖는 분산 타입의 VRB는 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서 서로 다른 번호의 PRB에 맵핑될 수 있다. 서브프레임의 두 슬롯에 1개씩 위치하며 동일한 VRB 번호를 갖는 2개의 PRB를 VRB 쌍이라 칭한다.

도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.

도 3을 참조하면, DL 서브프레임은 시간 도메인에서 제어영역(control region)과 데이터영역(data region)으로 구분된다. 도 3을 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(혹은 4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어영역(control region)에 대응한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDCCH 전송에 이용가능한 자원 영역(resource region)을 PDCCH 영역이라 칭한다. 제어영역으로 사용되는 OFDM 심볼(들)이 아닌 남은 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당되는 데이터영역(data region)에 해당한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDSCH 전송에 이용가능한 자원 영역을 PDSCH 영역이라 칭한다. 3GPP LTE에서 사용되는 DL 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH는 UL 전송에 대한 응답으로 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) ACK/NACK(acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.

PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 상향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 지칭한다. DCI는 UE 또는 UE 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어, DCI는 DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 임의 접속 응답과 같은 상위 계층(upper layer) 제어 메시지의 자원 할당 정보, UE 그룹 내의 개별 UE들에 대한 전송 전력 제어 명령(Transmit Control Command Set), 전송 전력 제어(Transmit Power Control) 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화(activation) 지시 정보, DAI(Downlink Assignment Index) 등을 포함한다. DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷(Transmit Format) 및 자원 할당 정보는 DL 스케줄링 정보 혹은 DL 그랜트(DL grant)라고도 불리며, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보는 UL 스케줄링 정보 혹은 UL 그랜트(UL grant)라고도 불린다. 일 PDCCH가 나르는 DCI는 DCI 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 부호화율에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 현재 3GPP LTE 시스템에서는 상향링크용으로 포맷 0 및 4, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A 등의 다양한 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷 각각의 용도에 맞게, 호핑 플래그, RB 할당(RB allocation), MCS(modulation coding scheme), RV(redundancy version), NDI(new data indicator), TPC(transmit power control), 순환 천이 DMRS(cyclic shift demodulation reference signal), UL 인덱스, CQI(channel quality information) 요청, DL 할당 인덱스(DL assignment index), HARQ 프로세스 넘버, TPMI(transmitted precoding matrix indicator), PMI(precoding matrix indicator) 정보 등의 제어정보가 취사 선택된 조합이 하향링크 제어정보로서 UE에게 전송된다.

일반적으로, UE에 구성된 전송 모드(transmission mode, TM)에 따라 상기 UE에게 전송될 수 있는 DCI 포맷이 달라진다. 다시 말해, 특정 전송 모드로 구성된 UE를 위해서는 모든 DCI 포맷이 사용될 수 있는 것이 아니라, 상기 특정 전송 모드에 대응하는 일정 DCI 포맷(들)만이 사용될 수 있다.

PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집성(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 부호화율(coding rate)를 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 유닛(unit)이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. 예를 들어, 하나의 CCE는 9개의 REG에 대응되고 하나의 REG는 4개의 RE에 대응한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 각각의 UE을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 CCE 세트를 정의하였다. UE가 자신의 PDCCH를 발견할 수 있는 CCE 세트를 PDCCH 탐색 공간, 간단히 탐색 공간(Search Space, SS)라고 지칭한다. 탐색 공간 내에서 PDCCH가 전송될 수 있는 개별 자원을 PDCCH 후보(candidate)라고 지칭한다. UE가 모니터링(monitoring)할 PDCCH 후보들의 모음은 탐색 공간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 각각의 DCI 포맷을 위한 탐색 공간은 다른 크기를 가질 수 있으며, 전용(dedicated) 탐색 공간과 공통(common) 탐색 공간이 정의되어 있다. 전용 탐색 공간은 UE-특정(specific) 탐색 공간이며, 각각의 개별 UE를 위해 구성(configuration)된다. 공통 탐색 공간은 복수의 UE들을 위해 구성된다. 상기 탐색 공간을 정의하는 집성 레벨(aggregation level)은 다음과 같다.

Search Space S_K ^(L)			Number of PDCCH candidates M^(L)
Type	Aggregation Level L	Size[in CCEs]	Number of PDCCH candidates M^(L)
UE-specific	1	6	6
	2	12	6
	4	8	2
	8	16	2
Common	4	16	4
Common	8	16	2

하나의 PDCCH 후보는 CCE 집성 레벨에 따라 1, 2, 4 또는 8개의 CCE에 대응한다. eNB는 탐색 공간 내의 임의의 PDCCH 후보 상에서 실제 PDCCH (DCI)를 전송하고, UE는 PDCCH (DCI)를 찾기 위해 탐색 공간을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이라 함은 모든 모니터링되는 DCI 포맷들에 따라 해당 탐색 공간 내의 각 PDCCH의 복호(decoding)를 시도(attempt)하는 것을 의미한다. UE는 상기 복수의 PDCCH를 모니터링하여, 자신의 PDCCH를 검출할 수 있다. 기본적으로 UE는 자신의 PDCCH가 전송되는 위치를 모르기 때문에, 매 서브프레임마다 해당 DCI 포맷의 모든 PDCCH를 자신의 식별자를 가진 PDCCH를 검출할 때까지 PDCCH의 복호를 시도하는데, 이러한 과정을 블라인드 검출(blind detection)(블라인드 복호(blind decoding, BD))이라고 한다.

eNB는 데이터영역을 통해 UE 혹은 UE 그룹을 위한 데이터를 전송할 수 있다. 상기 데이터영역을 통해 전송되는 데이터를 사용자데이터라 칭하기도 한다. 사용자데이터의 전송을 위해, 데이터영역에는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당될 수 있다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. UE는 PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 복호하여 PDSCH를 통해 전송되는 데이터를 읽을 수 있다. PDSCH의 데이터가 어떤 UE 혹은 UE 그룹에게 전송되는지, 상기 UE 혹은 UE 그룹이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 복호해야 하는지 등을 나타내는 정보가 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 DL 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. UE는 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A"라는 RNTI를 가지고 있는 UE는 PDCCH를 검출하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.

UE가 eNB로부터 수신한 신호의 복조를 위해서는 데이터 신호와 비교될 참조신호 참조신호(reference signal, RS)가 필요하다. 참조신호라 함은 eNB가 UE로 혹은 UE가 eNB로 전송하는, eNB와 UE가 서로 알고 있는, 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하며, 파일럿(pilot)이라고도 불린다. 참조신호들은 셀 내 모든 UE들에 의해 공용되는 셀-특정(cell-specific) RS와 특정 UE에게 전용되는 복조(demodulation) RS(DM RS)로 구분된다. eNB가 특정 UE를 위한 하향링크 데이터의 복조를 위해 전송하는 DM RS를 UE-특정적(UE-specific) RS라 특별히 칭하기도 한다. 하향링크에서 DM RS와 CRS는 함께 전송될 수도 있으나 둘 중 한 가지만 전송될 수도 있다. 다만, 하향링크에서 CRS없이 DM RS만 전송되는 경우, 데이터와 동일한 프리코더를 적용하여 전송되는 DM RS는 복조 목적으로만 사용될 수 있으므로, 채널측정용 RS가 별도로 제공되어야 한다. 예를 들어, 3GPP LTE(-A)에서는 UE가 채널 상태 정보를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 추가적인 측정용 RS인 CSI-RS가 상기 UE에게 전송된다. CSI-RS는 채널상태가 상대적으로 시간에 따른 변화도가 크지 않다는 사실에 기반하여, 매 서브프레임마다 전송되는 CRS와 달리, 다수의 서브프레임으로 구성되는 소정 전송 주기마다 전송된다.

도 4는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, UL 서브프레임은 주파수 도메인에서 제어영역과 데이터영역으로 구분될 수 있다. 하나 또는 여러 PUCCH(physical uplink control channel)가 상향링크 제어 정보(uplink control information, UCI)를 나르기 위해, 상기 제어영역에 할당될 수 있다. 하나 또는 여러 PUSCH(physical uplink shared channel)가 사용자 데이터를 나르기 위해, UL 서브프레임의 데이터영역에 할당될 수 있다.

UL 서브프레임에서는 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 거리가 먼 부반송파들이 제어영역으로 활용된다. 다시 말해, UL 전송 대역폭의 양쪽 끝부분에 위치하는 부반송파들이 상향링크 제어정보의 전송에 할당된다. DC 부반송파는 신호 전송에 사용되지 않고 남겨지는 성분으로서, 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수 f0로 맵핑된다. 일 UE에 대한 PUCCH는 일 서브프레임에서, 일 반송파 주파수에서 동작하는 자원들에 속한 RB 쌍에 할당되며, 상기 RB 쌍에 속한 RB들은 두 개의 슬롯에서 각각 다른 부반송파를 점유한다. 이와 같이 할당되는 PUCCH를, PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑된다고 표현한다. 다만, 주파수 호핑이 적용되지 않는 경우에는, RB 쌍이 동일한 부반송파를 점유한다.

PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.

- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.

- HARQ-ACK: PDCCH에 대한 응답 및/또는 PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷(예, 코드워드)에 대한 응답이다. PDCCH 혹은 PDSCH가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 1비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 2비트가 전송된다. HARQ-ACK 응답은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(이하, NACK), DTX(Discontinuous Transmission) 또는 NACK/DTX를 포함한다. 여기서, HARQ-ACK이라는 용어는 HARQ ACK/NACK, ACK/NACK과 혼용된다.

- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보(feedback information)이다. MIMO(Multiple Input Multiple Output)-관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator) 및 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 포함한다.

UE가 서브프레임에서 전송할 수 있는 상향링크 제어정보(UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA의 개수에 의존한다. UCI에 가용한 SC-FDMA는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고, SRS(Sounding Reference Signal)가 구성된 서브프레임의 경우에는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH의 코히런트(coherent) 검출에 사용된다. PUCCH는 전송되는 정보에 따라 다양한 포맷을 지원한다.

표 4는 LTE/LTE-A 시스템에서 PUCCH 포맷과 UCI의 맵핑 관계를 나타낸다.

PUCCH format	Modulation scheme	Number of bits per subframe	Usage	Etc.
1	N/A	N/A (exist or absent)	SR (Scheduling Request)
1a	BPSK	1	ACK/NACK orSR + ACK/NACK	One codeword
1b	QPSK	2	ACK/NACK orSR + ACK/NACK	Two codeword
2	QPSK	20	CQI/PMI/RI	Joint coding ACK/NACK (extended CP)
2a	QPSK+BPSK	21	CQI/PMI/RI + ACK/NACK	Normal CP only
2b	QPSK+QPSK	22	CQI/PMI/RI + ACK/NACK	Normal CP only
3	QPSK	48	ACK/NACK orSR + ACK/NACK orCQI/PMI/RI + ACK/NACK

표 4를 참조하면, PUCCH 포맷 1 계열은 주로 ACK/NACK 정보를 전송하는 데 사용되며, PUCCH 포맷 2 계열은 주로 CQI/PMI/RI 등의 채널상태정보(channel state information, CSI)를 나르는 데 사용되고, PUCCH 포맷 3 계열은 주로 ACK/NACK 정보를 전송하는 데 사용된다.

참조 신호 (Reference Signal; RS)

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 또는 참조신호(Reference Signal)라고 한다.

다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로, 좀더 자세하게는 안테나 포트(안테나 포트)별로 별도의 참조신호가 존재하여야 한다.

참조신호는 상향링크 참조신호와 하향링크 참조신호로 구분될 수 있다. 현재 LTE 시스템에는 상향링크 참조신호로써,

i) PUSCH 및 PUCCH를 통해 전송된 정보의 코히런트(coherent)한 복조를 위한 채널 추정을 위한 복조 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

ii) 기지국이, 네트워크가 다른 주파수에서의 상향링크 채널 품질을 측정하기 위한 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)가 있다.

한편, 하향링크 참조신호에는,

i) 셀 내의 모든 단말이 공유하는 셀-특정 참조신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)

ii) 특정 단말만을 위한 단말-특정 참조신호(UE-specific Reference Signal)

iii) PDSCH가 전송되는 경우 코히런트한 복조를 위해 전송되는 (DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

iv) 하향링크 DMRS가 전송되는 경우 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)를 전달하기 위한 채널상태정보 참조신호(Channel State Information- Reference Signal, CSI-RS)

v) MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 모드로 전송되는 신호에 대한 코히런트한 복조를 위해 전송되는 MBSFN 참조신호(MBSFN Reference Signal)

vi) 단말의 지리적 위치 정보를 추정하는데 사용되는 위치 참조신호(Positioning Reference Signal)가 있다.

참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조신호와 데이터 복조를 위해 사용되는 참조신호가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득할 수 있는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하여야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 상황에서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 자원에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 측정을 하여 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.

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

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

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

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

각각의 전송 정보

는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을

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

또한,

는 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬 W가 적용되어 실제 전송되는 N_T개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬 W는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터 X를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서, W_ij는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다. W는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 h_ij로 표시하기로 한다. h_ij에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

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

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

실제 채널에는 채널 행렬 H를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. N_R 개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수학식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬 H에서 행의 수는 수신 안테나의 수 N_R과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N_T와 같다. 즉, 채널 행렬 H는 행렬이 N_R×N_T된다.

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

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

코드북 기반 프리코딩 기법

다중 안테나 전송을 지원하기 위하여 전송 정보를 각각의 안테나에 채널 상황 등에 따라 적절하게 분배해주는 프리코딩(precoding)을 적용할 수 있다. 코드북(Codebook) 기반의 프리코딩 기법은, 송신단과 수신단에서 프리코딩 행렬의 집합을 미리 정하여 두고, 수신단이 송신단으로부터의 채널정보를 측정하여 가장 알맞은 프리코딩 행렬이 무엇인지(즉, 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index; PMI)를 송신단에게 피드백하여 주고, 송신단은 PMI에 기초하여 적절한 프리코딩을 신호 전송에 적용하는 기법을 말한다. 미리 정해둔 프리코딩 행렬 집합 중에서 적절한 프리코딩 행렬을 선택하는 방식이므로, 항상 최적의 프리코딩이 적용되는 것은 아니지만, 실제 채널 정보에 최적의 프리코딩 정보를 명시적으로(explicitly) 피드백하는 것에 비하여 피드백 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 6은 코드북 기반 프리코딩의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.

코드북 기반 프리코딩 방식에 따를 경우, 송신단과 수신단은 전송 랭크, 안테나 개수 등에 따라 미리 정해진 소정 개수의 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북 정보를 공유하게 된다. 즉, 피드백 정보가 유한한(finite) 경우에 프리코딩 기반 코드북 방식이 사용될 수 있다. 수신단은 수신 신호를 통해 채널 상태를 측정하여, 상술한 코드북 정보를 기반으로 유한한 개수의 선호하는 프리코딩 행렬 정보(즉, 해당 프리코딩 행렬의 인덱스)를 송신단에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 수신단에서는 ML(Maximum Likelihood) 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식으로 수신 신호를 측정하여 최적의 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 도 6에서는 수신단이 송신단에 프리코딩 행렬 정보를 코드워드별로 전송하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.

수신단으로부터 피드백 정보를 수신한 송신단은 수신된 정보에 기반하여 코드북으로부터 특정 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 프리코딩 행렬을 선택한 송신단은 전송 랭크에 대응하는 개수의 레이어 신호에 선택된 프리코딩 행렬을 곱하는 방식으로 프리코딩을 수행하며, 프리코딩이 수행된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송할 수 있다. 프리코딩 행렬에서 행(row)의 개수는 안테나의 개수와 동일하며, 열(column)의 개수는 랭크 값과 동일하다. 랭크 값은 레이어의 개수와 동일하므로, 열(column)의 개수는 레이어 개수와 동일하다. 예를 들어, 전송 안테나의 개수가 4 이고 전송 레이어의 개수가 2 인 경우에는 프리코딩 행렬이 4by2 행렬로 구성될 수 있다. 프리코딩 행렬을 통하여 각각의 레이어를 통해 전송되는 정보가 각각의 안테나에 매핑될 수 있다.

송신단에서 프리코딩되어 전송된 신호를 수신한 수신단은 송신단에서 이루어진 프리코딩의 역처리를 수행하여 수신 신호를 복원할 수 있다. 일반적으로 프리코딩 행렬은 U*U^H = I와 같은 유니터리 행렬(U) 조건을 만족하는바, 상술한 프리코딩의 역처리는 송신단의 프리코딩에 이용된 프리코딩 행렬(P)의 에르미트(Hermit) 행렬 (P^H)을 수신 신호에 곱하는 방식으로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 다음의 표 5는 3GPP LTE 릴리즈-8/9 에서 2-tx(전송) 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나타내는 것이고, 표 6은 3GPP LTE 릴리즈-8/9 에서 4-tx(전송) 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나타내는 것이다.

상기 표 6에서,

는

와 같이 표현되는 수학식으로부터 구성되는 세트 {S}로 얻어진다. 이 때, I 는 4×4 단일행렬을 나타내고 U_n는 표 6에서 주어지는 값이다.

상기 표 5에서 나타내는 바와 같이, 2 개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 7개의 프리코딩 벡터/행렬을 가지고 있으며 여기서, 단일 행렬은 개-루프(open-loop) 시스템을 위한 것이므로, 폐-루프(loop) 시스템의 프리코딩을 위한 프리코딩 벡터/행렬은 총 6개가 된다. 또한, 상기 표 6과 같은 4개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 64개의 프리코딩 벡터/행렬을 가지고 있다.

위와 같은 코드북은 일정 모듈러스(Constant modulus; CM) 특성, 네스티드 특성(Nested property), 제한된 알파벳(Constrained alphabet) 등의 공통적인 특성을 가진다. CM 특성은 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)는 '0'을 포함하지 않으며, 같은 크기를 가지도록 구성되는 특성이다. 네스티드 특성은, 낮은 랭크의 프리코딩 행렬이 높은 랭크의 프리코딩 행렬의 특정 열의 서브셋(subset) 으로 구성되도록 설계된 것을 의미한다. 제한된 알파벳 특성은, 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)가 제한되는 것을 의미한다. 예를 들어, 프리코딩 행렬의 각각의 요소가 BPSK(Binary Phase Shift Keying)에 사용되는 요소(±1)로만 제한되거나, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 에 사용되는 요소(±1,±j)로만 제한되거나, 또는 8-PSK 에 사용되는 요소(

)로만 제한될 수 있다. 상기 표 6의 코드북의 예시에서는 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)의 알파벳이

으로 구성되므로, 제한된 알파벳 특성을 가진다고 표현할 수 있다.

다중 안테나 구성

도 7은 8-전송(8tx) 전송 안테나의 구성을 예시한다.

도 7(a) 는 N 개의 안테나가 그룹화 없이 서로 독립적인 채널을 구성하는 경우를 도시한 것이며, 일반적으로 ULA(Uniform Linear Array) 라고 한다. 안테나의 개수가 적을 때에는 이와 같은 ULA 구성이 사용될 수 있지만, 안테나의 개수가 많을 때에는 다수개의 안테나를 서로 공간적으로 떨어뜨려 배치하여 서로 독립적인 채널을 구성하기에는 송신기 및/또는 수신기의 공간이 부족할 수 있다.

도 7(b)에서는 2 개의 안테나가 쌍을 이루는 ULA 방식의 안테나 구성(Paired ULA)을 나타낸다. 이러한 경우 쌍을 이루는 2 개의 안테나 사이에는 연관된 채널을 가지고, 다른 쌍의 안테나와는 독립적인 채널을 가질 수 있다.

한편, 기존의 3GPP LTE 릴리즈-8/9 에서 하향링크에서 4 개 전송 안테나를 사용하는 것과 달리, 3GPP LTE 릴리즈-10 시스템부터는 하향링크에서 8 전송 안테나를 사용할 수 있다. 이러한 확장된 안테나 구성을 적용하기 위해서는, 부족한 공간에 여러 개의 송신안테나를 설치해야 하므로, 도 7(a) 및 도 7(b) 와 같은 ULA 안테나 구성은 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 도 7(c) 와 같이 이중-극성(dual-pole) (또는 크로스-극성(cross-pole), 또는 교차 편파 구조) 안테나 구성을 적용하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같이 전송 안테나를 구성하는 경우에는, 안테나간의 거리 d 가 상대적으로 짧더라도 안테나 상관도를 낮춰 독립적인 채널을 구성할 수 있으므로, 높은 수율의 데이터 전송이 가능해진다.

CSI 보고

3GPP LTE(-A) 시스템에서는, 사용자 기기(UE)가 채널상태정보(CSI)를 기지국(BS)으로 보고하도록 정의되었으며, 채널상태정보(CSI)라 함은 UE와 안테나 포트 사이에 형성되는 무선 채널(혹은 링크라고도 함)의 품질을 나타낼 수 있는 정보를 통칭한다. 예를 들어, 랭크 지시자(rank indicator, RI), 프리코딩행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 채널품질지시자(channel quality indicator, CQI) 등이 이에 해당한다. 여기서, RI는 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 이는 UE가 동일 시간-주파수 자원을 통해 수신하는 스트림의 개수를 의미한다. 이 값은 채널의 롱 텀 페이딩(fading)에 의해 종속되어 결정되므로, PMI, CQI보다 보통 더 긴 주기를 가지고 UE에서 BS로 피드백된다. PMI는 채널 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 UE가 선호하는 프리코딩 인덱스를 나타낸다. CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 일반적으로 BS가 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다.

상기 무선 채널의 측정에 기반하여, UE는 현재 채널 상태 하에서 상기 BS에 의해 사용된다면 최적 또는 최고의 전송 레이트를 도출할 수 있는 선호되는 PMI 및 RI를 계산하고, 계산된 PMI 및 RI를 상기 BS로 피드백한다. 여기서, CQI는 상기 피드백된 PMI/RI에 대한 수용가능한 패킷 에러율(packet error probability)을 제공하는 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme)을 지칭한다.

한편, 더 정밀한 MU-MIMO와 명시적인 CoMP 동작들을 포함하도록 기대되는LTE-A 시스템에서, 현재의 CSI 피드백은 LTE에서 정의되었으며 따라서 저러한 새롭게 도입될 동작들을 충분하게 지원하지 못한다. CSI 피드백 정확도에 대한 요구사항이 충분한 MU-MIMO 또는 CoMP 스루풋(throughput) 이득을 얻기 위해 점점 까다로워짐에 따라, PMI가 롱 텀(long term)/광대역(wideband) PMI (W₁) 그리고 숏 텀(short term)/서브밴드(subband) PMI (W₂), 두 가지로 구성되도록 합의되었다. 다시 말해서, 최종 PMI는 W₁과 W₂의 함수로서 표현된다. 예컨대, 최종 PMI W는 다음과 같이 정의될 수 있다: W=W₁*W₂ or W=W₂*W₁. 따라서, LTE-A에서 CSI는 RI, W₁, W₂ 및 CQI로 구성될 것이다.

3GPP LTE(-A)시스템에서 CSI 전송을 위해 사용되는 상향링크 채널은 다음 표 5와 같다.

스케줄링 방식	주기적 CSI 전송	비주기적 CSI 전송
주파수 비선택적	PUCCH	-
주파수 선택적	PUCCH	PUSCH

표 7을 참조하면, CSI는 상위 계층에서 정한 주기로 물리상향링크 제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)을 이용하여 전송될 수 있고, 스케줄러의 필요에 따라 비주기적으로 물리상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)을 이용하여 전송될 수 있다. CSI가 PUSCH로 전송되는 경우는 주파수 선택적인 스케줄링 방식 및 비주기적 CSI 전송인 경우에만 가능하다. 이하에서는 스케줄링 방식 및 주기성에 따른 CSI 전송 방식에 대해서 설명한다.

1) CSI 전송 요청 제어 신호(CSI request) 수신 후 PUSCH를 통한 CQI/PMI/RI 전송

PDCCH 신호로 전송되는 PUSCH 스케줄링 제어신호(UL Grant)에 CSI를 전송하도록 요청하는 제어 신호가 포함될 수 있다. 다음 표는 PUSCH를 통해 CQI, PMI, RI를 전송할 때의 UE의 모드를 나타낸다.

		PMI Feedback Type
		No PMI	Single PMI	Multiple PMIs
PUSCH CQI Feedback Type	Wideband(Wideband CQI)			Mode 1-2 RI 1st wideband CQI(4bit) 2nd wideband CQI(4bit) if RI>1 NSubband PMI(4bit) (N is the total # of subbands)(if 8Tx Ant, Nsubband W2 + wideband W1)
	UE selected(Subband CQI)	Mode 2-0 RI (only for Open-loop SM) 1st wideband CQI(4bit) + Best-M CQI(2bit) (Best-M CQI: 총 N개의 SB중 선택된 M개의 SB에 대한 평균 CQI) Best-M index (L bit)		Mode 2-2 RI 1st wideband CQI(4bit) + Best-M CQI(2bit) 2nd wideband CQI(4bit) + Best-M CQI(2bit) if RI>1* Best-M index (L bit) Wideband PMI(4bit)+ Best-M PMI(4bit) (if 8Tx Ant, wideband W2 + Best-M W2 + wideband W1)
	Higher Layer-configured(Subband CQI)	Mode 3-0 RI (only for Open-loop SM) 1st wideband CQI(4bit)+N*subbandCQI(2bit)	Mode 3-1 RI 1st wideband CQI(4bit)+ NsubbandCQI(2bit) 2nd wideband CQI(4bit)+ NsubbandCQI(2bit) if RI>1 Wideband PMI(4bit) (if 8Tx Ant, wideband W2 + wideband W1)	Mode 3-2 RI 1st wideband CQI(4bit)+ NsubbandCQI(2bit) 2nd wideband CQI(4bit)+ NsubbandCQI(2bit) if RI>1NSubband PMI(4bit) (N is the total # of subbands)(if 8Tx Ant, Nsubband W2 + wideband W1)

표 8의 전송 모드는 상위 레이어에서 선택되며, CQI/PMI/RI는 모두 같은 PUSCH 서브프레임에서 전송된다. 이하에서는, 각 모드에 따른 UE의 상향링크 전송 방법에 대해서 설명한다.

모드 1-2(Mode 1-2)는 각각의 서브밴드에 대해서 데이터가 서브밴드만을 통해서 전송된다는 가정하에 프리코딩 행렬을 선택하는 경우를 나타낸다. UE는 시스템 대역 또는 상위 레이어에서 지정한 대역(set S) 전체에 대해서 선택한 프리코딩 행렬을 가정하여 CQI를 생성한다. 모드 1-2에서 UE는 CQI와 각 서브밴드의 PMI 값을 전송할 수 있다. 이때, 각 서브밴드의 크기는 시스템 대역의 크기에 따라 달라질 수 있다.

모드 2-0(Mode 2-0)인 UE는 시스템 대역 또는 상위 레이어에서 지정한 지정 대역(set S)에 대해서 선호하는 M개의 서브밴드를 선택할 수 있다. UE는 선택한 M개의 서브밴드에 대해서 데이터를 전송한다는 가정하에 하나의 CQI 값을 생성할 수 있다. UE는 추가로 시스템 대역 또는 set S에 대해서 하나의 CQI (wideband CQI) 값을 보고하는 것이 바람직하다. UE는 선택한 M개의 서브밴드들에 대해서 다수 개의 코드워드가 있을 경우, 각 코드워드에 대한 CQI 값을 차분 형식으로 정의한다.

이때, 차분 CQI 값은 선택한 M개의 서브밴드에 대한 CQI 값에 해당하는 인덱스와 광대역 CQI(WB-CQI: Wideband CQI) 인덱스의 차이값으로 결정된다.

모드 2-0인 UE는 선택한 M개의 서브밴드의 위치에 대한 정보, 선택한 M개의 서브밴드들에 대한 하나의 CQI 값 및 전 대역 또는 지정 대역(set S)에 대해서 생성한 CQI 값을 BS로 전송할 수 있다. 이때, 서브밴드의 크기 및 M값은 시스템 대역의 크기에 따라 달라질 수 있다.

모드 2-2(Mode 2-2)인 UE는 M개의 선호하는 서브밴드를 통하여 데이터를 전송한다는 가정하에, M개의 선호 서브밴드의 위치와 M개의 선호 서브밴드에 대한 단일 프리코딩 행렬을 동시에 선택할 수 있다. 이때, M개의 선호 서브밴드에 대한CQI 값은 코드워드마다 정의된다. 또한, UE는 추가로 시스템 대역 또는 지정 대역(set S)에 대해서 광대역 CQI(wideband CQI) 값을 생성한다.

모드 2-2인 UE는 M개의 선호하는 서브밴드의 위치에 대한 정보, 선택된 M개의 서브밴드들에 대한 하나의 CQI 값, M개의 선호하는 서브밴드에 대한 단일 PMI, 광대역 PMI, 광대역 CQI 값을 BS로 전송할 수 있다. 이때, 서브밴드의 크기 및 M 값은 시스템 대역의 크기에 따라 달라질 수 있다.

모드 3-0(Mode 3-0)인 UE는 광대역 CQI 값을 생성한다. UE는 각 서브밴드를 통해서 데이터를 전송한다는 가정하에 각 서브밴드에 대한 CQI 값을 생성한다. 이때, RI > 1이더라도 CQI 값은 첫 번째 코드워드에 대한 CQI 값만을 나타낸다.

모드 3-1(Mode 3-1)인 UE는 시스템 대역 또는 지정대역(set S)에 대해서 단일 프리코딩 행렬(precoding matrix)을 생성한다. UE는 각 서브밴드에 대해서 앞서 생성한 단일 프리코딩 행렬을 가정하고, 코드워드 별로 서브밴드 CQI를 생성한다. 또한, UE는 단일 프리코딩 행렬을 가정하고 광대역 CQI를 생성할 수 있다. 각 서브밴드의 CQI 값은 차분 형식으로 표현될 수 있다. 서브밴드 CQI 값은 서브밴드 CQI 인덱스와 광대역 CQI 인덱스의 차이값으로 계산된다. 이때, 서브밴드의 크기는 시스템 대역의 크기에 따라 달라질 수 있다.

모드 3-2(Mode 3-2)인 UE는 모드 3-1와 비교하여, 전체 대역에 대한 단일 프리코딩 행렬 대신, 각 서브밴드에 대한 프리코딩 행렬을 생성한다.

2) PUCCH를 통한 주기적인 CQI/PMI/RI 전송

UE는 CSI(e.g. CQI/PMI/PTI(precoding type indicator) 및/또는 RI 정보)를 PUCCH를 통해 BS에 주기적으로 전송할 수 있다. 만약, UE가 사용자 데이터를 전송하라는 제어신호를 수신하였을 경우에는, UE는 PUCCH를 통하여 CQI를 전송할 수 있다. 제어신호가 PUSCH를 통하여 전송되더라도 CQI/PMI/PTI/RI는 다음 표에서 정의된 모드들 중 하나의 방식에 의해 전송될 수 있다.

		PMI 피드백 타입
		No PMI	단일 PMI
PUCCH CQI 피드백 타입	광대역(광대역 CQI)	Mode 1-0	Mode 1-1
PUCCH CQI 피드백 타입	UE 선택(서브밴드 CQI)	Mode 2-0	Mode 2-1

UE는 표 9와 같은 전송 모드를 가질 수 있다. 표 9를 참조하면, 모드 2-0(Mode 2-0) 및 모드 2-1(Mode 2-1)의 경우, 대역폭 파트(BP: Bandwidth Part)는 주파수 영역에서 연속적으로 위치한 서브밴드들의 집합이며 시스템 대역 또는 지정대역(set S)를 모두 커버할 수 있다. 표 9에서 각 서브밴드의 크기, BP의 크기 및 BP의 개수는 시스템 대역의 크기에 따라 달라질 수 있다. 또한, UE는 시스템 대역 또는 지정대역(set S)을 커버할 수 있도록 BP 별로 CQI를 주파수 영역에서 오름차순으로 전송한다.

CQI/PMI/PTI/RI의 전송 조합에 따라, UE는 다음과 같은 PUCCH 전송 타입을 가질 수 있다.

i) 타입1 (Type 1): 모드 2-0(Mode 2-0), 모드 2-1(Mode 2-1)의 서브밴드 CQI(SB-CQI)를 전송한다.

ii) 타입1a: 서브밴드 CQI 및 제2 PMI를 전송한다

iii) 타입2, 타입 2b, 타입 2c: 광대역 CQI 및 PMI(WB-CQI/PMI)를 전송한다.

iv) 타입2a: 광대역 PMI를 전송한다.

v) 타입3: RI를 전송한다.

vi) 타입 4: 광대역 CQI를 전송한다.

vii) 타입 5: RI 및 광대역 PMI를 전송한다.

viii) 타입 6: RI 및 PTI를 전송한다.

UE가 RI와 광대역 CQI/PMI를 전송하는 경우, CQI/PMI는 서로 다른 주기와 오프셋을 가지는 서브프레임에 전송된다. 또한, RI와 광대역 CQI/PMI가 같은 서브프레임에 전송되어야 하는 경우에는 CQI/PMI는 전송되지 않는다.

본 발명의 제안은 UE의 CSI 피드백 오버헤드를 줄이기 위한 피드백 방법에 관한 것이다. eNB가 많은 수의 송신 안테나를 가지고 있는 대규모(Massive) MIMO 환경에서 eNB는 한 UE에게 여러 CSI-RS 설정을 통해 송신 안테나의 일부 또는 전체 채널을 알려 주게 된다. 이때, 이상적으로 UE는 설정된 RS에 해당하는 eNB과의 전체 채널 정보를 CSI로 양자화하여 피드백하는 것이 바람직하지만 현실적인 피드백 오버헤드를 고려했을 때, 이러한 동작이 불가능할 수 있다. 이를 위한 한가지 해결책으로 eNB는 한 UE에게 설정한 다중 CSI 프로세스의 CSI 피드백 주기와 오프셋을 동일하게 설정하여 고의적으로 CSI 프로세스들을 충돌시킬 수 있다. 이 경우 UE는 기존 collision rule을 따르지 않고, 새로운 기준을 적용하여 피드백 할 CSI를 선택하고 선택된 CSI와 함께 어떤 CSI를 선택했는지를 기지국에게 리포트한다.

본 명세서에서는, 두 개 이상의 CSI 추정에 대한 피드백을 전송할 때의 채널 정보간 우선순위(priority) 및 드롭(drop) 방식, 이에 따른 단일 CSI 피드백 체인(chain) 설계 방식을 정하고 이를 전송하는 방법을 제안한다.

LTE Rel-12 이후에 AAS(active antenna system)를 활용한 안테나 시스템이 도입되려 한다. AAS는 각각의 안테나가 능동 회로를 포함하는 능동 안테나로 구성되어 있어서, 상황에 맞추어 안테나 패턴을 변화시킴으로써 간섭을 줄이거나, 빔포밍을 수행하는데 좀 더 효율적으로 응용할 수 있는 기술로 기대하고 있다. 이러한 AAS를 2차원으로 구축(2D-AAS)하게 되면, 안테나 패턴 측면에서 안테나의 메일 로브(main lobe)를 3차원적으로 좀 더 효율적으로 조절하여, 수신단의 위치에 따라 좀 더 적극적으로 송신빔을 변화시키는 것이 가능하다. 이러한 2D-AAS는 도 8과 같이 안테나를 수직 방향과 수평 방향으로 배치하여, 다량의 안테나 시스템을 구축하게 될 것으로 예측된다.

이러한 2D-AAS가 도입될 경우, 송신단으로부터 수신단까지의 채널을 수신단에게 알려 주기 위해 송신단은 특정 RS(예컨대, CSI-RS(channel state information-reference signal), 이하에서는 편의상 "CSI-RS"로 칭함)를 전송해야 할 것이다. 현재 LTE시스템에서는 이러한 CSI-RS가 1 포트, 2 포트, 4 포트, 8 포트 CSI-RS 로 설계가 되어 있다. n>1인 각각의 n-포트 CSI-RS는 한 RB에 n개의 RE를 사용해야 한다. 따라서, 만약, 2D-AAS의 경우, 안테나가 수직 방향으로 8개, 수평 방향으로 8개가 있어 총 64개의 안테나 포트를 가진다면, 기존의 방식으로는 한 RB에 64개의 RE를 CSI-RS를 위해서 사용해야 한다. 따라서, 안테나 개수에 따른 CSI-RS 오버헤드가 문제점이 될 수 있다.

최근에 이러한 문제를 해결하기 위해, 일부의 CSI-RS 포트만을 사용해서 나머지 포트에서 수신되는 채널까지 유추하는 방법이 제안되었다. 이를 위한 여러 가지 방법이 있으나, 본 발명에서는 2D-AAS로부터 수신단으로의 채널을 다음과 같이 크로네커 곱으로 추정하는 상황을 가정한다.

상기 수학식에서

는 크로네커 곱(kronecker product) 연산을 의미한다.

상기 수학식에서 H는 송신단에서 수신단까지 전체 채널을 의미하고,

는 송신단에서 j번째 수신 안테나까지 채널을 의미한다.

와

는 각각 수직방향과 수평방향의 안테나 포트(또는 안테나 엘리먼트)에서 수신단의 j번째 안테나로 전송되는 채널을 의미한다. 도 8에서

는 A 블록의 안테나만 존재한다고 가정하고 A 블록 안테나로부터 수신단의 j번째 안테나에 대한 채널을 의미하고,

는 B 블록의 안테나만 존재한다고 가정하고, B 블록의 안테나로부터 수신단의 j번째 안테나에 대한 채널을 의미한다. 설명의 편의를 위해 임의의 1개의 수신 안테나 입장에서 설명을 하며, 모든 과정은 다른 수신 안테나에도 모두 적용가능하다. 앞으로의 설명에는 다음과 같이 송신단에서 (j) 인덱스를 제거한 임의의 1개의 수신 안테나까지의 채널만을 이용해 설명한다.

수학식 13은 본 발명의 설명을 위한 수식이며, 실제 채널이 수학식 13과 같지 않을 수도 있다.

CSI-RS를 위해 도 8의 A 블록과 같이 N_V개의 수직 방향의 안테나 포트에서 전송되는 제1 CSI-RS와 B블록과 같이 N_H개의 수평 방향의 안테나 포트에서 전송되는 제2 CSI-RS를 설정해서 총 2개의 CSI-RS를 설정할 수 있다. 그리고 수신단은 상기 2개의 CSI-RS를 측정한 뒤, 2개의 채널 행렬을 수학식 2와 같이 크로네커 곱을 이용해 채널을 유추해낼 수 있다. 여기서, N_V는 수직방향의 안테나 개수이고, N_H는 수평방향의 안테나 개수이다. 이를 통해, 기존의 2, 4 및 8 포트 CSI-RS를 가지고도 64 포트에서 전송되는 채널까지도 수신단에게 알려줄 수 있다는 장점이 있다.

도 8에서 볼 수 있는 동일 편파 안테나 어레이 대신 도 9와 같은 교차 편파 안테나 어레이(이하, "X-pol AA")의 사용이 고려될 수 있다. 이 경우, 64포트 안테나 어레이는 도 9와 같이 8행 2열, 그리고 2개의 편파 특성으로 구성될 수 있다.

도 10은 X-pol AA에서 A/B 블록의 예시이다.

요약하자면, eNB가 많은 수의 송신 안테나를 가지고 있는 N-tx 대규모 MIMO 환경에서는 CSI 피드백을 위해 N-Tx CSI-RS와 N-Tx PMI가 새롭게 정의되어야 하지만, RS 오버 헤드 또는 피드백 오버 헤드를 고려했을 때, N-Tx CSI-RS와 PMI를 새롭게 정의하는 것은 어려울 수 있다. 이에 대한 대안으로서 기존 M-Tx (M=8이하) 안테나 CSI-RS와 M-Tx PMI를 활용하여 대규모 MIMO 피드백을 지원하기 위한 방안이 논의되고 있으며, 현 LTE 스펙에 따르면 다음과 같은 피드백 매커니즘으로 동작할 수 있다.

대규모 MIMO 피드백을 위한 다중 CSI 프로세스

한가지 방식으로 다중 CSI 프로세스 각각에 대규모 안테나의 일부를 CSI-RS로 설정하고 UE로 하여금 CSI 프로세스 별 CSI를 피드백하게 할 수 있다. 예를 들어, CSI 프로세스 1과 2를 한 UE에게 설정 해주고, CSI 프로세스 1에는 도 10의 A 블록에 해당하는 CSI-RS 1을 CSI 프로세스 2에는 도 10의 B 블록에 해당하는 CSI-RS 2를 설정할 수 있다. UE는 상기 두 CSI 프로세스 별로 설정된 CSI 피드백 체인을 이용하여 CSI-RS 1과 2에 대한 피드백을 eNB로 보고할 수 있다.

현재 LTE 스펙에 따르면, UE에게 설정된 다중 CSI 프로세스는 참조 프로세스를 추가적으로 설정하지 않는 이상 독립적이며, UE는 각 CSI 프로세스에 설정된 RS 및 IMR(interference measurement resource)을 사용하여 CSI를 독립적으로 생성한다. 그리고, 만약 두 CSI 프로세스의 CSI 피드백이 충돌할 경우 정해진 충돌 처리 규칙에 따라 우선 순위대로 하나의 CSI를 리포트하며 나머지 CSI는 드롭한다.

3D MIMO와 같이 하나의 대규모 채널이 여러 CSI 프로세스로 분할되어 UE에게 설정되는 경우, CSI 프로세스 간 충돌을 활용하여 UE에게 상기 대규모 채널을 구성하는 CSI 프로세스를 암시적으로 알려 줄 수 있다.

예를 들어, CSI 프로세스 1과 CSI 프로세스 2가 각각 3D 대규모 MIMO의 채널의 일부를 UE에게 보여준다면, eNB는 고의적으로 CSI 프로세스 1과 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋을 동일하게 설정하여 충돌을 발생시킨다. 설명의 편의상 본 발명에서는 이러한 충돌을 "perfect collision(완전 충돌)"이라 명명한다. UE는 다중 CSI 프로세스가 완전 충돌된 경우, 다중 CSI 프로세스가 각각 하나의 3D 대규모 MIMO 채널에 대한 부분 채널을 보여주는 것으로 인식한다. 또한, UE는 완전 충돌 시, 기존의 충돌 처리 규칙을 따르지 않으며, 새로운 규칙을 적용하여 피드백 할 CSI를 선택하고 선택된 CSI와 함께 어떤 CSI를 선택했는지를 eNB에게 보고할 수 있다.

eNB는 여러 가지 방식으로 3D 대규모 MIMO의 채널을 여러 부분 채널로 나누어 다중 CSI 프로세스를 구성할 수 있으며, 이 방식에 따라서 완전 충돌 시, UE의 행동(behavior)이 달라진다. 대표적으로, eNB는 다음과 같이 세가지 방식으로 부분 채널을 구성할 수 있겠다. 이하, 부분 채널 구성 방식 및 이에 따른 완전 충돌 시 UE CSI 피드백 방법에 대해 후술한다.

부분 채널 구성 방식 1

도 10과 같이 크로네커 곱에 의한 채널 복원 방법에 의존하여 채널의 일부만을 UE에게 알려줄 수 있다. 즉, CSI 프로세스 1과 2는 각각 도 10에서 첫 번째 행의 수평 안테나 엘리먼트로 구성된 RS와 첫 번째 열의 수직 안테나 엘리먼트로 구성된 RS로 정의 될 수 있다.

상기 두 CSI 프로세스가 완전 충돌된 경우, UE는 다음과 같은 방식 중 하나를 이용하여 CSI를 피드백 할 수 있다.

방식 1-A)

UE는 상기 두 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 측정된 채널을 크로네커 곱하여 전체 대규모 MIMO 채널을 복원한다. 예를 들어, 도 10에서 A 블록과 B 블록 각각에 대해 RS를 생성한 뒤, CSI 프로세스 1과 CSI 프로세스 2로 UE에게 설정했다면, UE는 수학식 13의 크로네커 곱 연산을 통해 8 by 8 전체 채널을 복원할 수 있다. 이후, UE는 전체 채널에 대한 최적 RI, PMI, CQI를 계산하여 주기적으로 CSI 피드백을 수행할 수 있다.

예를 들어, 전체 채널이 4(=# of Rx Ant.) by 64 (=# of Tx Ant.)로 구성되어 있다면, UE는 자신의 최대 랭크인 4이하의 RI 값을 선택하고, 64 by RI의 코드워드를 코드북에서 선택하여 PMI로 선택하며, RI와 PMI를 이용해서 얻을 수 있는 CQI를 선택한다.

하지만, 전체 채널을 한번에 피드백 할 수 있는 수퍼 사이즈(super size) 코드북이 설계되지 않았거나 피드백 오버헤드가 채널 용량보다 클 경우, 적어도 PMI는 부분 PMI들로 나누어 설계하고 한 서브프레임에서 특정 부분 PMI를 피드백 하는 것이 바람직하다. 복수 개(또는 다중)의 부분 PMI를 주기적으로 피드백 하는 순서는 및 주기는 eNB가 UE에게 시그널링해주거나, UE가 자의적으로 판단하여 하나의 부분 PMI를 선택한 뒤, 어떤 PMI를 선택했는지 eNB에게 피드백 한다. RI, CQI 역시 마찬가지로 전체 채널에 대해 결정된 하나의 값을 피드백하지 않고, 여러 개의 부분 값들로 나누어 한 서브프레임에 하나의 부분 값을 피드백하고 어떤 부분 CSI를 선택했는지도 eNB에게 피드백할 수 있다. eNB는 부분 CSI를 이용하여 전체 채널에 대한 RI, PMI, CQI를 재생성할 수 있다.

방식 1-B)

UE는 상기 두 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 채널을 각각 추정한 뒤, 피드백 할 하나의 채널을 선택한다. 이 때, 각 CSI 프로세스의 최근에 보고된 CSI를 기준으로 변화량이 많은 채널을 선택하는 것이 유리하겠다. 이 후, UE는 CSI를 보고할 CSI 프로세스 인덱스와 해당 CSI를 eNB로 피드백할 수 있다. 해당 CSI 프로세스 인덱스는 PMI, CQI, 또는 RI와 함께 동일 서브프레임에서 보고될 수 있으며, CSI 프로세스 인덱스의 선택이 롱-텀(long-term)으로 이루어질 경우 RI와 함께 보고되는 것이 적합하겠다.

방식 1-C)

UE는 상기 두 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 수직 채널과 수평 채널을 각각 추정한 뒤, 전체 대규모 MIMO 채널을 복원할 수 있다. UE는 RI 및 PMI로서 수직 채널과 수평 채널 각각에 해당하는 값을 보고하며, CQI로서 eNB가 보고받은 RI 및 PMI에 기초하여 전체 대규모 MIMO 체널을 사용했을 때 달성할 수 있는 CQI를 피드백 한다.

상기 두 RI는 동일한 서브프레임에서 함께 조인트 인코딩되어 보고되며, 두 PMI 역시 동일한 서브프레임에서 함께 보고될 수 있다. 또는, PMI는 서로 다른 서브프레임에서 번갈아 가며 전송될 수 있다. 예를 들어, 주기적 CSI 보고에서 PMI를 보낼 수 있는 서브프레임이 서브프레임 n을 시작으로 p개 서브프레임 주기로 설정되었다면(즉, 서브프레임 n, n+p, n+2p, n+3p, ...), UE는 짝수 번째 서브프레임 즉 n, n+2p, n+4p,... 서브프레임에서는 수직 채널에 대한 PMI를 피드백하고 나머지 홀수 번째 서브프레임에서는 수평 채널에 대한 PMI를 피드백할 수 있다.

부분 채널 구성 방식 2

도 9와 같은 2D 어레이 형태의 송신 안테나에서 각 행 방향의 안테나를 하나의 CSI 프로세스로 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 i번째 행의 수평 안테나 엘리먼트로 구성된 RS를 CSI 프로세스 i로 설정하여 총 8개의 CSI 프로세스를 UE에게 알려줄 수 있다.

상기 다중 CSI 프로세스 중 일부 또는 전체가 완전 충돌된 경우, UE는 해당 CSI 프로세스에 대해 다음과 같은 방식 중 하나를 이용하여 CSI를 피드백할 수 있다.

방식 2-A)

UE는 상기 다중 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 측정된 채널을 이용하여 전체 대규모 MIMO 채널을 복원한다. 이후, 상기 UE는 전체 채널에 대한 최적 RI, PMI, CQI를 계산하여 주기적으로 CSI 피드백을 수행할 수 있다.

예를 들어, 전체 채널을 알려주기 위해 UE에게 8개의 CSI 프로세스가 설정되었을 경우, UE는 i번째 CSI 프로세스에 정의된 CSI-RS i를 이용하여 4 (=수신 안테나의 수) by 8 (=각 CSI-RS의 포트 수) 채널 H_i를 생성한 뒤, 이렇게 생성된 부분 채널 H_i를 합쳐(aggregation)하여 전체 채널을 만들어 낼 수 있다. 즉, 4 (=수신 안테나의 수) by 64 (=전송 안테나의 수) 전체 채널 [H₁ H₂ H₃ H₄ H₅ H₆ H₇H_8] 를 구성하여 전채 채널을 통해 데이터 수신할 수 있는 최적 CSI를 계산한다.

예를 들어, 전체 채널이 4 (=# of Rx Ant.) by 64 (=# of Tx Ant.)로 구성되어 있다면, UE는 자신의 최대 랭크인 4이하의 RI 값을 선택하고, 64 by RI의 코드워드를 코드북에서 선택하여 PMI로 선택하며, RI와 PMI를 이용해서 얻을 수 있는 CQI를 선택할 수 있다.

하지만, 전체 채널을 한번에 피드백 할 수 있는 수퍼 사이즈 코드북이 설계되지 않았거나 피드백 오버헤드가 채널 용량보다 클 경우, 적어도 PMI는 부분 PMI들로 나누어 설계하고 한 서브프레임에서 특정 부분 PMI를 피드백 하는 것이 바람직하다. 복수 개(또는 다중)의 부분 PMI를 주기적으로 피드백 하는 순서는 및 주기는 eNB가 UE에게 시그널링해주거나, UE가 자의적으로 판단하여 하나의 부분 PMI를 선택한 뒤, 어떤 PMI를 선택했는지 eNB에게 피드백 한다. RI, CQI 역시 마찬가지로 전체 채널에 대해 결정된 하나의 값을 피드백하지 않고, 여러 개의 부분 값들로 나누어 한 서브프레임에 하나의 부분 값을 피드백하고 어떤 부분 CSI를 선택했는지도 eNB에게 피드백할 수 있다. eNB는 부분 CSI를 이용하여 전체 채널에 대한 RI, PMI, CQI를 재생성할 수 있다.

방식 2-B)

UE는 상기 다중 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 채널을 각각 추정한 뒤, 피드백할 하나의 채널을 선택한다. 이 때, 채널 크기가 가장 큰 CSI 프로세스를 선택하는 것이 유리하겠다. 이 후, UE는 CSI를 보고할 CSI 프로세스 인덱스와 해당 CSI를 eNB로 보고할 수 있다. 해당 CSI 프로세스 인덱스는 PMI, CQI, 또는 RI와 함께 동일 서브프레임에서 보고될 수 있으며, CSI 프로세스 인덱스의 선택이 롱-텀으로 이루어질 경우 RI와 함께 보고되는 것이 적합하겠다. 종래에 UE는 하나의 수평 Tx 안테나 집합으로부터 DL 서비스를 받았지만, 이 경우 UE는 여러 수평 Tx 안테나 집합 중 가장 채널이 좋은 하나의 수평 Tx 안테나 집합을 선택하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

부분 채널 구성 방식 2의 변형으로 도 11과 같이 CSI-RS를 설정한 경우 상기 방식 2-B)의 CSI 피드백은 엘레베이션 빔포밍(elevation beamforming)을 위한 효과적인 피드백 방식으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 도 11과 같이 하나의 셀을 4 개의 수직 빔 A, B, C, D을 통해 도넛 모양의 4개의 섹터로 구분할 수 있으며, 각 수직 빔 A, B, C, D는 4개의 4-포트 수평 CSI-RS(H-CSI-RS) 각각에 적용되어 전송된다. 도 10에서는 안테나 엘리먼트를 도시하였지만, 도 11의 eNB에 표현된 각 점은 논리 안테나 포트, 즉 단일 RS 포트를 의미한다. 상기 4개의 4-포트 H-CSI-RS를 각각 H-CSI-RS A, B, C, D라고 명명한다. UE 1은 A 섹터에 위치하므로 상기 4개의 H-CSI-RS 중 수직 빔 A가 적용된 H-CSI-RS A로부터 가장 강한 채널을 측정하며, UE 2는 H-CSI-RS C로부터 가장 강한 채널을 측정할 것이다. 이러한 환경에서 eNB가 상기 4개의 H-CSI-RS에 해당하는 4개의 CSI 프로세스를 설정하고 완전 충돌되도록 설정할 수 있다. 각 UE는 채널의 크기가 가장 큰 CSI 프로세스를 선택하여 해당 인덱스와 함께 그 CSI 프로세스의 CSI를 피드백한다.

방식 2-C)

UE는 상기 다중 CSI 프로세스의 CSI-RS로부터 채널을 각각 추정한 뒤, 측정된 채널을 통하여 전체 대규모 MIMO 채널을 복원할 수 있다. UE는 각 채널에 해당하는 값의 RI 및 PMI를 리포트 하며, eNB가 보고받은 RI 및 PMI를 기초로 전체 대규모 MIMO 채널을 사용했을 때 달성할 수 있는 CQI를 피드백할 수 있다.

상기 두 RI는 동일한 서브프레임에서 함께 조인트 인코딩되어 보고되며, 두 PMI 역시 동일한 서브프레임에서 함께 보고될 수 있다. 또는, PMI는 서로 다른 서브프레임에 번갈아 가며 전송될 수 있다. 예를 들어, 주기적 CSI 보고에서 PMI를 전송할 수 있는 서브프레임이 서브프레임 n을 시작으로 p개의 서브프레임 주기로 설정되었다면(즉, 서브프레임 n, n+p, n+2p, n+3p,...에서 PMI를 전송함), UE는 첫 번째 CSI 프로세스의 PMI부터 순차적으로 설정된 서브프레임을 이용하여 피드백할 수 있다.

또한, 이 방식에서 UE는 PMI와 더불어 각 PMI 간 코-페이즈 회전(co-phase rotation) 값을 추가적으로 보고할 수 있다. 코-페이즈 회전 값은 CoMP 코히어런트(coherent) 조인트 전송에서도 논의된 바 있는데, 다중 PMI를 결합하여 전체 채널에 해당하는 수퍼 PMI를 생성할 때, PMI i와 j에 대해 위상 보상을 해주어 i와 j에 해당하는 두 빔이 constructive sum이 되도록 돕는다.

eNB는 상기와 같이 다양한 형태로 부분 채널 구성하고 각 부분 채널을 RS를 통해 UE에게 알려 준다. 부분 채널 구성 방식에 따라 UE의 CSI 계산 방법이 변하게 되므로(예를 들어, 크로네커 곱을 하여 CSI를 계산할지 또는 다른 방식으로 전체 대규모 MIMO 채널을 구성한 뒤 CSI를 계산할 지 등), eNB는 UE에게 어떤 부분 채널을 RS로 알려줄 것인지 사전에 약속하고, 이에 대한 시그널링이 필요하다. 예를 들어, 상기 부분 채널 구성 방식 1과 2를 사전에 UE와 eNB가 약속하고, eNB는 UE에게 두 부분 채널 구성 방식 중 어떤 것을 RS로 알려 줄 것인지 시그널링해 준다. 부분 채널에 대한 설정은 반-정적으로 변경할 수 있도록 RRC(radio resource control) 시그널링을 통해 eNB와 UE가 해당 정보를 공유할 수 있겠다.

eNB는 상기와 같이 다양한 형태로 부분 채널을 구성하고 UE에게 RS를 통해 부분 채널을 알려준다. 부분 채널 구성 방식에 따라 RS 오버헤드와 CSI 피드백 오버헤드가 달라지므로 오버헤드와 성능에 대한 트레이드 오프(tradeoff)를 고려하여 부분 채널 구성 방식이 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 부분 채널 구성 방식 1은 일부 안테나에 대한 RS는 설정하지 않았으므로 부분 채널 구성 방식 2와 비교하여 RS 오버헤드가 작지만, 이를 사용했을 때 UE 스루풋은 낮을 수 있다.

위에서 서술하였듯이, 부분 채널 구성 방식은 eNB가 결정하여 UE에게 지시할 수 있지만, 또 다른 형태로 UE가 선택하여 eNB에게 알려줄 수 있다. 예를 들어, 상기 부분 채널 구성 방식 1과 2를 UE에게 모두 설정해주고 UE는 자신의 채널 환경에서 오버헤드와 성능 간 트레이드 오프를 최대화 할 수 있는 부분 채널을 선택하여 eNB에게 알려줄 수 있다. 이를 위해, 먼저 기존 CSI 프로세스의 정의가 다음과 같이 수정되어야 한다. 기존에 하나의 CSI 프로세스는 하나의 CSI-RS를 포함하고 있었지만, 새로운 CSI 프로세스는 다수 개의 CSI-RS를 가지고 있을 수 있으며, 이 때 다수 개의 CSI-RS 각각은 전체 대규모 채널을 구성하는 부분 채널을 보여준다. 예를 들어, 부분 채널 구성 방식 1을 위한 CSI 프로세스 1을 설정하고 상기 CSI 프로세스 1 내에 도 10의 블록 A에 대한 RS와 블록 B에 대한 RS 두 개를 정의할 수 있다. 또한, 부분 채널 구성 방식 2을 위한 CSI 프로세스 2를 설정하고 상기 CSI 프로세스 2 내에 각 행 안테나에 해당하는 RS를 다수 개 정의할 수 있다. 또한, 각 CSI 프로세스 내에 부분 채널이 어떻게 구성되어 있는지를 알려주는 지시자가 필요하다. eNB는 UE가 부분 채널 구성 방식 1과 2 중 자신의 채널 환경에 맞는 하나의 방식을 선택할 수 있도록 두 CSI 프로세스를 완전 충돌시킨다. UE는 기존 충돌 처리 규칙을 따르지 않고, 자신의 채널 환경에 맞는 하나의 CSI 프로세스를 선택함으로써, 부분 채널 구성 방식을 선택할 수 있다. UE는 선택된 CSI 프로세스 인덱스를 CSI와 함께 피드백 함으로써 eNB에게 선택된 부분 채널 구성 방식을 알릴 수 있다. 예를 들어, UE가 LOS(line of sight) 우세(dominant) 채널에 있다면, 크로네커 곱에 의존한 부분 채널 구성 방식 1은 높은 정확도로 전채 채널을 피드백 할 수 있다. 따라서, 이 경우 UE는 완전 충돌된 두 CSI 프로세스 중에 CSI 프로세스 1을 피드백할 수 있다. 그렇지 않은 경우, UE는 CSI 프로세스 2를 피드백하여 성능이 떨어지지 않도록 한다.

비주기적 피드백(Aperiodic feedback)

위에서 설명한 부분 채널 구성 방식들은 주기적 CSI 피드백에 대해 적용될 수 있다. 이를 확장하여, eNB가 UE에게 비주기적 CSI 피드백을 트리거한 경우에도 완전 충돌이 적용된 다중 CSI 프로세스에 대해 UE 피드백 동작이 달라질 수 있다.

예를 들어, eNB가 DCI 포맷 0 또는 4를 통해 비주기적 CSI 피드백을 트리거하고 DCI내에 CSI 요청 필드로 상태 '00'를 지정해 주었다고 가정한다. 상태 '10'에는 CSI 프로세스 1, 2, 3이 집합으로 설정되어 있고, CSI 프로세스 1, 2, 3의 주기적 피드백 주기 및 오프셋이 동일하여 완전 충돌 상태이다. UE는 상기 세 CSI 프로세스의 RS를 하나의 대규모 MIMO 채널의 부분 채널로 인식하고, 상기 서술한 다양한 부분 채널 구성 방식 중 하나로 CSI를 생성 및 보고할 수 있다. PUSCH를 사용하는 비주기적 피드백의 피드백 용량이 주기적 피드백 용량보다 크다는 것을 고려할 때, 바람직하게는 상기 부분 채널 구성 방식 1에 따라 전체 채널을 구성한 뒤, 전체 채널에 해당하는 CSI(예컨대, RI,PMI,CQI)를 한꺼번에 피드백 할 수 있다.

UE는 상기 예시에서 한 집합에 설정된 모든 CSI 프로세스가 완전 충돌 상태로 가정하였지만, 이중 일부 CSI 프로세스만 완전 충돌 상태일 경우에도 본 제안은 적용 가능할 것이다. 예를 들어, CSI 프로세스 1과 2만 완전 충돌 상태이면, UE는두 CSI 프로세스의 RS가 하나의 대규모 MIMO 채널의 부분 채널로 인식하고, 상기 서술한 다양한 부분 채널 구성 방식 중 하나로 CSI를 생성 및 보고할 수 있다. CSI 프로세스 3은 독립된 CSI 프로세스로 인식되고 기존과 동일하게 독립된 CSI를 계산하며, UE는 앞서 계산된 대규모 MIMO용 CSI와 함께 피드백한다.

또 다른 방식으로, DCI에 새로운 필드를 추가하여 트리거된 다중 CSI 프로세스가 대규모 MIMO의 부분 채널임을 UE에게 알리고, UE는 부분 채널을 구성하는 상기 서술한 다양한 부분 채널 구성 방식의 CSI 피드백을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기존 2비트 CSI 요청 필드를 3비트로 확장하고, 추가된 상태 즉 '100', '101', '110', '111'에 맵핑되어 있는 각 CSI 프로세스 집합은 하나의 전체 채널을 구성하는 부분 채널의 집합임을 약속할 수 있다.

또 다른 방식으로, RRC 시그널링을 통해 다중 CSI 프로세스가 대규모 MIMO의 부분 채널임을 UE에게 알려줄 수 있다. 예를 들어, CSI 프로세스 설정을 RRC로 시그널링할 때, 추가적으로 "연결된 CSI 프로세스 인덱스"를 함께 지시할 수 있다. 예를 들어, CSI 프로세스 1과 2의 RS가 하나의 전체 채널에 대한 서로 다른 부분 채널을 나타낼 때, UE에게 CSI 프로세스 1과 2를 설정하고, CSI 프로세스 1의 RRC 설정에 "연결된 CSI 프로세스 인덱스=2"를 포함시킴으로써 UE는 두 CSI 프로세스 로부터 추정된 채널이 적절한 보간 연산을 통해 하나의 전체 채널을 구성함을 알 수 있다. 어떤 보간 연산을 취할 지는 eNB와 UE가 시그널링을 통해 약속한 부분 채널 구성 방식에 따라 결정되며 예를 들어, 수학식 13과 같이 크로네커 곱으로 보간할 수 있다.

상기 제안 내용 중, UE가 부분 채널을 선택할 수 있도록 운용한 경우 비주기적 CSI 피드백의 동작도 그에 맞게 수정되어야 하겠다. 예를 들어, 트리거된 CSI 프로세스 집합 내에 완전 충돌된 CSI 프로세스들이 존재하는 경우, 그 CSI 프로세스들은 경쟁 관계이며, UE는 그 CSI 프로세스들 중 하나만을 CSI 프로세스 인덱스와 함께 피드백할 수 있다. 이 때, 각 CSI 프로세스에는 복수 개의 CSI-RS가 설정되어 있으며, 각 CSI 프로세스는 서로 다른 부분 채널 구성 방식에 따라 전체 채널을 나타낼 수 있다. 상기 기술하였듯, UE는 자신의 채널에 적합한 채널 구성 방식을 선택함으로써, CSI 프로세스 인덱스를 선택할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예예 따른 동작을 도시한다.

도 12는 하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 관한 것이다.

단말(121)은 기지국(122)으로부터 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신할 수 있다(S1210). 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함할 수 있다.

상기 단말은 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 채널 상태 보고를 위해 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택할 수 있다(S1220). 또한, 상기 단말은 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정할 수 있다(S1220). 그리고나서, 상기 단말은 상기 측정된 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다(S1230). 또한, 상기 단말은 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.

상기 CSI 프로세스 1은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 CSI 프로세스 2는 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있다.

또는, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있고, 상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또는, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원할 수 있다. 그리고, 상기 단말은 상기 CSI-RS1로부터 측정된 제1채널에 대한 랭크(rank) 지시자1 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자1, 상기 CSI-RS2로부터 측정된 제2채널에 대한 랭크(rank) 지시자2 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자2, 그리고 상기 랭크 지시자1, 상기 랭크 지시자2, 상기 프리코딩 행렬 지시자1 및 상기 프리코딩 행렬 지시자2에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있다.

상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있다.

상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있고, 상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 CSI 프로세스 2가 선택되면, 상기 단말은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 측정된 채널들 각각에 대한 랭크(rank) 지시자 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자, 그리고 각 채널에 대한 랭크 지시자 및 프리코딩 행렬 지시자에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 상기 기지국으로 보고할 수 있다.

또한, 상기 단말은 상기 각 채널에 대한 프리코딩 행렬 지시자 간의 위상 회전 값을 상기 기지국으로 전송할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예들을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22)등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13,23)을 제어하도록 구성된 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.

메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다. 프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(11, 21)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.

전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 Nt개(Nt는 1보다 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.

수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 Nr개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.

RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더 이상 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 있어서, UE는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, eNB는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다.

상기 전송장치 및/또는 상기 수신장치는 앞서 설명한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 실시예들의 조합을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 단말, 릴레이, 기지국 등과 같은 무선 통신 장치에 사용될 수 있다.

Claims

하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며,
채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함함;
상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택하는 단계; 및
상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 1은 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 2는 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하고,
상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 1이 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 하나의 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS1 및 하나의 열 안테나 배열에 대한 CSI-RS2로부터 측정된 채널을 크로네커 곱(kronecker product)하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고,
상기 CSI-RS1로부터 측정된 제1채널에 대한 랭크(rank) 지시자1 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자1, 상기 CSI-RS2로부터 측정된 제2채널에 대한 랭크(rank) 지시자2 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자2, 그리고 상기 랭크 지시자1, 상기 랭크 지시자2, 상기 프리코딩 행렬 지시자1 및 상기 프리코딩 행렬 지시자2에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고, 상기 복원된 전체 채널에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들 중 하나에 대한 랭크(rank) 지시자, 프리코딩(precoding) 행렬 지시자 및 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하고,
상기 보고는 선택된 CSI-RS 설정에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제1항에 있어서, 상기 CSI 프로세스 2가 선택되면,
상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트의 모든 행 안테나 배열에 대한 CSI-RS들로부터 측정된 채널들을 이용하여 상기 2차원 배열 안테나 엘리먼트에 대한 전체 채널을 복원하고,
상기 측정된 채널들 각각에 대한 랭크(rank) 지시자 및 프리코딩(precoding) 행렬 지시자, 그리고 각 채널에 대한 랭크 지시자 및 프리코딩 행렬 지시자에 기반한 상기 전체 채널에 대한 채널 품질 지시자를 계산하여 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
제10항에 있어서, 상기 각 채널에 대한 프리코딩 행렬 지시자 간의 위상 회전 값을 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
하나 이상의 행(row) 안테나 배열 및 열(column) 안테나 배열로 구성된 2차원 배열 안테나 엘리먼트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 하도록 구성된 단말로서, 상기 단말은
무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛; 및
상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 프로세스 1 및 CSI 프로세스 2에 대한 설정을 수신하고, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 각각은 복수 개의 CSI-RS(reference signal) 설정을 포함함;
상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2의 CSI 피드백 주기 및 오프셋이 동일하면, 상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 하나를 선택하고; 그리고
상기 CSI 프로세스 1 및 상기 CSI 프로세스 2 중 선택된 하나에 따라, 상기 하향링크 채널을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말.