KR20190031568A - 무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보 보고 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보 보고 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 단말이 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 지원하는 장치를 개시한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 기지국이 복수의 아날로그 빔(analog beam)을 이용하여 신호를 전송하고, 단말은 상기 기지국에 대응하여 채널 상태 정보 피드백을 산출하여 상기 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 보고하는 방법 및 이를 지원하는 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보 보고 방법 및 이를 지원하는 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 대한 것이다.
보다 구체적으로, 이하의 설명은 기지국이 복수의 아날로그 빔(analog beam)을 이용하여 신호를 전송하고, 단말은 상기 기지국에 대응하여 채널 상태 정보 피드백을 산출하여 상기 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 보고하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 대한 설명을 포함한다.
무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
또한, 더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 RAT (radio access technology) 에 비해 향상된 모바일 브로드밴드 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 MTC (Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려되고 있다. 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연(latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템 디자인이 고려되고 있다.
이와 같이 향상된 모바일 브로드밴드 통신, 매시프 MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있다.
본 발명의 목적은 새로이 제안되는 통신 시스템에서 단말이 채널 상태 정보를 보고하는 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 기지국이 복수의 아날로그 빔들을 이용하여 신호를 전송하는 경우, 상기 단말에게 상기 복수의 아날로그 빔들에 대한 CSI (Channel State Information) 자원 설정 방법 및 이에 대응한 단말의 CSI 보고 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말이 채널 상태 정보를 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치들을 제공한다. 특히, 본 발명에서는 기지국이 복수의 아날로그 빔 (analog beam)을 이용하여 신호를 전송하는 경우, 단말이 상기와 같은 기지국의 아날로그 빔 운영을 고려하여 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치들을 제공한다.
본 발명의 일 양태로서, 복수의 아날로그 빔(analog beam)들을 이용하여 신호를 전송하는 기지국이 포함된 무선 통신 시스템에서 단말이 채널 상태 정보 (channel state information, CSI)를 보고하는 방법에 있어서, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신하되, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함하고, 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출하고, 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국으로 전송하는, 것을 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법을 제안한다.
본 발명의 다른 양태로서, 무선 통신 시스템에서 복수의 아날로그 빔(analog beam)들을 이용하여 신호를 전송하는 기지국이 포함된 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (channel state information, CSI)를 보고하는 단말에 있어서, 상기 단말은 송신부; 수신부; 및 상기 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신하되, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출하고, 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국으로 전송;하도록 구성되는, 단말을 제안한다.
여기서, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 복수의 CSI 자원 설정들에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 복수의 CSI 자원 설정들 중 상기 하나 이상의 CSI 자원 설정에 대응하는 안테나 포트 정보를 포함하고, 상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC (Medium Access Control) 계층 시그널링을 통해 전송될 수 있다.
또는, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 서빙 빔 인덱스 (serving beam index) 별 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 CSI 자원 설정에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 기지국이 신호 전송을 위해 이용하는 하나 이상의 서빙 빔에 대응하는 인덱스를 지시하는 정보를 포함하고, 상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC (Medium Access Control) 계층 시그널링을 통해 전송될 수 있다.
또는, 상기 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보는 각 CSI 자원 설정과 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 안테나 포트에 대한 정보를 포함하고, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 (sweep index) 집합 중 상기 하나 이상의 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이때, 상기 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보는, 하나 이상의 심볼 별로 대응되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또는, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 복수의 ZP (Zero Power) CSI-RS (channel state information - reference signal) 설정에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 상기 복수의 ZP CSI-RS 설정 중 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 지시하는 정보를 더 포함하고, 상기 CSI 피드백은 상기 상기 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 추가적으로 고려하여 산출될 수 있다.
또는, 상기 CSI 피드백은, 상기 하나 이상의 CSI 자원 중 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 CSI 자원 설정 인덱스 및 상기 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 포함할 수 있다. 또는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔의 인덱스 정보를 포함할 수 있다.
또는, 상기 단말은, 상기 CSI 피드백 전송시, 상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
또는, 상기 단말은, 상기 CSI 피드백 전송시, 빔 상태 정보 (Beam State Information, BSI) 보고를 요청하는 신호를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 단말이 상기 CSI 피드백을 산출하는 것은, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원의 개수가 상기 단말의 최대 CSI 산출 능력보다 큰 경우, 일정 기준에 기반하여 상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원 중 CSI 피드백을 산출하는 하나 이상의 CSI 자원을 선택하고, 상기 선택된 하나 이상의 CSI 자원에 대해서만 CSI 피드백을 산출하는, 것을 포함할 수 있다.
이때, 상기 일정 기준은, 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대응하는 서빙 빔 인덱스 순서, 또는 상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 아날로그 빔에 대응하는 CSI 자원 순서,를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 CSI 자원 설정 정보는, CSI-RS (Channel State Information - Reference Signal) 자원 및 CSI - IM (Channel State Information - Interference Measurement) 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 새로이 제안되는 무선 통신 시스템에서 단말은 복수의 아날로그 빔을 이용하여 신호를 전송하는 기지국이 필요로 하는 채널 상태 정보를 효율적으로 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 상기 기지국의 빈번한 서빙 빔 (serving beam) 변경에 따라 CSI 자원 설정시 발생 가능한 시그널링 오버헤드를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 무선 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 4는 상향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브 프레임의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 서브프레임 구조 (Self-contained subframe structure)를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다.
도 10은 하향링크 (DL) 전송 과정에서 동기 신호 (SS)와 시스템 정보에 대한 빔 스위핑 동작을 간단히 나타낸 도면이다.
도 11은 기지국의 안테나 패널이 4개이고 각 안테나 패널에 대응되는 BRS 안테나 포트가 4개 존재할 때, 상기 각 BRS 안테나 포트 별로 구분되는 4개의 CSI 자원 설정을 나타낸 도면이다.
도 12는 기지국의 안테나 패널이 4개이고 각 안테나 패널에 대응되는 BRS 안테나 포트 개수가 4개 존재하는 경우, 각 서빙 빔 별 CSI 자원 설정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 기지국이 4개의 안테나 패널과 각 안테나 패널에 대응되는 4개의 BRS 안테나 포트를 가지고, 빔 스위핑 동작에 따라 각 안테나 패널 별로 14개의 아날로그 빔 (즉, 전체 56개)들을 활용하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 14는 CSI-RS에 대한 24개 안테나 포트 별 자원이 정의되는 경우, 적용 가능한 ZP CSI-RS 설정 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 제안하는 실시 예들이 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 단말(Terminal)은 사용자 기기(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 가입자 단말(SS: Subscriber Station), 이동 가입자 단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal) 또는 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 발명의 실시예들은 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
예를 들어, 전송기회구간(TxOP: Transmission Opportunity Period)라는 용어는 전송구간, 전송 버스트(Tx burst) 또는 RRP(Reserved Resource Period)라는 용어와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, LBT(Listen Before Talk) 과정은 채널 상태가 유휴인지 여부를 판단하기 위한 캐리어 센싱 과정, CCA(Clear Channel Accessment), 채널 접속 과정(CAP: Channel Access Procedure)과 동일한 목적으로 수행될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 무선 접속 시스템의 일례로 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대해서 설명한다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.
CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.
UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE 시스템이 개량된 시스템이다. 본 발명의 기술적 특징에 대한 설명을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들을 3GPP LTE/LTE-A 시스템을 위주로 기술하지만 IEEE 802.16e/m 시스템 등에도 적용될 수 있다.
1. 3GPP LTE/LTE_A 시스템
1.1 물리 채널들 및 이를 이용한 신호 송수신 방법
무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S11 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부동기 채널 (S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (PBCH: Physical Broadcast Channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.
한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 S12 단계에서 물리하향링크제어채널 (PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S13 내지 단계 S16과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (PRACH: Physical Random Access Channel)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S13), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S14). 경쟁 기반 임의 접속의 경우, 단말은 추가적인 물리임의접속채널 신호의 전송(S15) 및 물리하향링크제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 신호의 수신(S16)과 같은 충돌해결절차 (Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 신호 및/또는 물리하향링크공유채널 신호의 수신(S17) 및 물리상향링크공유채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) 신호 및/또는 물리상향링크제어채널 (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 신호의 전송(S18)을 수행할 수 있다.
단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: Uplink Control Information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR (Scheduling Request), CQI (Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indication), RI (Rank Indication) 정보 등을 포함한다.
LTE 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
1.2. 자원 구조
도 2는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2(a)는 타입 1 프레임 구조(frame structure type 1)를 나타낸다. 타입 1 프레임 구조는 전이중(full duplex) FDD(Frequency Division Duplex) 시스템과 반이중(half duplex) FDD 시스템 모두에 적용될 수 있다.
하나의 무선 프레임(radio frame)은 Tf = 307200*Ts = 10ms의 길이를 가지고, Tslot = 15360*Ts = 0.5ms의 균등한 길이를 가지며 0부터 19의 인덱스가 부여된 20개의 슬롯으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속된 슬롯으로 정의되며, i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 슬롯으로 구성된다. 즉, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 여기서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함한다.
전이중 FDD 시스템에서는 각 10ms 구간 동안 10개의 서브프레임은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 위해 동시에 이용될 수 있다. 이때, 상향링크와 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반면, 반이중 FDD 시스템의 경우 단말은 전송과 수신을 동시에 할 수 없다.
상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2(b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 프레임 구조는 TDD 시스템에 적용된다. 하나의 무선 프레임(radio frame)은 Tf = 307200*Ts = 10ms의 길이를 가지며, 153600*Ts = 5ms 길이를 가지는 2개의 하프프레임(half-frame)으로 구성된다. 각 하프프레임은 30720*Ts = 1ms의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. i 번째 서브프레임은 2i 와 2i+1에 해당하는 각 Tslot = 15360*Ts = 0.5ms의 길이를 가지는 2개의 슬롯으로 구성된다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다.
타입 2 프레임에는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)인 3가지의 필드로 구성되는 특별 서브프레임을 포함한다. 여기서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
다음 표 1은 특별 프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.
Figure pct00001
도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 NDL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH가 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH가 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 RB 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이러한 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 OFDM 심볼 인덱스 0부터 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.
PCFICH는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.
1.3. CSI 피드백
3GPP LTE 또는 LTE-A 시스템에서는, 사용자 기기(UE)가 채널 상태 정보(CSI)를 기지국(BS 또는 eNB)으로 보고하도록 정의되었다. 여기서, 채널 상태 정보(CSI)는 UE와 안테나 포트 사이에 형성되는 무선 채널(또는 링크)의 품질을 나타내는 정보를 통칭한다. 상기 CSI 피드백은 LTE 시스템에서의 스케줄링, 프리코딩, MCS (Modulation and Coding Scheme) 등의 데이터 전송 방식을 결정하기 위해 활용될 수 있다.
예를 들어, 상기 채널 상태 정보 (CSI)는 랭크 지시자(rank indicator, RI), 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 등을 포함할 수 있다.
여기서, RI는 해당 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 이는 UE가 동일 시간-주파수 자원을 통해 수신하는 스트림의 개수를 의미한다. 이 값은 채널의 롱 텀 페이딩(Long Term Fading)에 의해 종속되어 결정된다. 이어, 상기 RI는 PMI, CQI보다 보통 더 긴 주기로 상기 UE에 의해 BS로 피드백될 수 있다.
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.
3GPP LTE 또는 LTE-A 시스템에서 기지국은 다수개의 CSI 프로세스를 UE에게 설정해 주고, 각 프로세스에 대한 CSI를 UE로부터 보고 받을 수 있다. 여기서 CSI 프로세스는 기지국으로부터의 신호 품질 특정을 위한 CSI-RS와 간섭 측정을 위한 CSI 간섭 측정 (CSI-interference measurement, CSI-IM) 자원으로 구성된다.
구체적으로, LTE 릴리즈 11 시스템에서는 데이터를 서비스하는 서빙 셀이 서비스 대상이 되는 UE들에게 CSI 피드백을 수행할 수 있도록 데이터 채널 측정을 위한 참조 신호인 CSI-RS (channel state information reference signal)와 간섭 측정을 위한 자원인 CSI-IM(channel state information interference measurement)을 UE에게 할당해 준다. 여기서, LTE 시스템에서는 상기 CSI-RS와 CSI-IM의 조합을 CSI 프로세스로 정의한다.
기지국은 단말에게 RRC 등의 상위 계층 신호로 CSI 프로세스를 설정하며, 상기 CSI 프로세스를 설정 받은 UE는 CSI-RS으로부터 수신 채널의 공간적 특징 및 채널 이득을 측정하고, CSI-IM으로부터 간섭 신호의 공간적 특징 및 간섭 세기 등을 측정하여 해당 CSI 프로세스에 대한 CSI를 RI(rank indicator), PMI(precoding matrix indicator), CQI(channel quality indicator)의 형태로 서빙 셀로 보고한다.
여기서 상기 RI는 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 이는 단말이 동일 시간-주파수 자원으로 수신할 수 있는 공간 상의 층(layer) 개수를 의미한다. 상기 RI는 채널의 평균적인 특성으로 PMI, CQI보다 보통 더 긴 주기를 가지고 보고될 수 있다. 한편, PMI와 CQI는 각각 수신 SINR 관점에서 단말이 선호하는 프리코딩 인덱스와 해당 프리코딩을 적용하였을 때 기대되는 SINR을 의미한다. 또한 LTE 릴리즈 11 시스템에서는 UE가 하나 이상의 셀들로부터 CoMP(coordinated multiple point transmission/reception) 기법에 따른 데이터 전송을 수신할 수 있도록 다수의 CSI 프로세스들을 할당 받을 수도 있다. 단말은 각 CSI 프로세스 마다 CSI-RS와 CSI-IM 자원으로 CSI를 측정하여 독립적인 주기와 부 프레임(sub-frame) 오프셋(offset)에 따라 기지국에게 피드백(feedback)을 수행한다.
1.4. RRM 측정
LTE 시스템에서는 전력 제어 (Power control), 스케줄링 (Scheduling), 셀 검색 (Cell search), 셀 재선택 (Cell reselection), 핸드오버 (Handover), 라디오 링크 또는 연결 모니터링 (Radio link or Connection monitoring), 연결 수립/재수립 (Connection establish/re-establish) 등을 포함하는 RRM (Radio Resource Management) 동작을 지원한다. 이때, 서빙 셀은 단말에게 RRM 동작을 수행하기 위한 측정 값인 RRM 측정 (measurement) 정보를 요청할 수 있다. 대표적인 정보로, LTE 시스템에서 단말은 각 셀에 대한 셀 검색 (Cell search) 정보, RSRP (reference signal received power), RSRQ (reference signal received quality) 등의 정보를 측정하여 보고할 수 있다. 구체적으로, LTE 시스템에서 단말은 서빙 셀로부터 RRM 측정을 위한 상위 계층 신호로 'measConfig'를 전달 받고, 상기 단말은 상기 'measConfig'의 정보에 따라 RSRP 또는 RSRQ를 측정할 수 있다.
여기서 LTE 시스템에서 정의하는 RSRP, RSRQ, RSSI는 다음과 같이 정의될 수 있다.
먼저, RSRP는 고려되는 측정 주파수 대역 내 셀-특정 참조 신호를 전송하는 자원 요소들의 전력 분포(power contribution, [W] 단위)의 선형 평균으로 정의된다. (Reference signal received power (RSRP), is defined as the linear average over the power contributions (in [W]) of the resource elements that carry cell-specific reference signals within the considered measurement frequency bandwidth.) 일 예로, RSRP 결정을 위해 셀-특정 참조 신호 R0가 활용될 수 있다. (For RSRP determination the cell-specific reference signals R0 shall be used.) 만약 UE가 셀-특정 참조 신호 R1이 이용 가능하다고 검출하면, 상기 UE는 R1을 추가적으로 이용하여 RSRP를 결정할 수 있다. (If the UE can reliably detect that R1 is available it may use R1 in addition to R0 to determine RSRP.)
RSRP를 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the RSRP shall be the antenna connector of the UE.)
만약 UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 RSRP보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding RSRP of any of the individual diversity branches.)
이어, N이 E-UTRA 반송파 RSSI 측정 대역폭의 RB의 개수일 때, RSRQ는 E-UTRA 반송파 RSSI에 대한 RSRP의 비율로써, N*RSRP/(E-UTRA carrier RSSI)로 정의된다. (Reference Signal Received Quality (RSRQ) is defined as the ratio N*RSRP/(E-UTRA carrier RSSI), where N is the number of RB's of the E-UTRA carrier RSSI measurement bandwidth.) 상기 측정 값 내 분모 및 분자는 자원 블록의 동일한 세트에 의해 결정될 수 있다. (The measurements in the numerator and denominator shall be made over the same set of resource blocks.)
E-UTRA 반송파 RSSI는 공동-채널(co-channel) 서빙 및 비-서빙 셀, 인접 채널 간섭, 열 잡음 등을 포함하는 모든 소스로부터의 수신 신호에 대해, N 개의 자원 블록에 걸쳐, 측정 대역폭에서 안테나 포트 0 에 대한 참조 심볼을 포함하는 OFDM 심볼들만에서 단말에 의해 측정된 총 수신 전력([W] 단위)의 선형 평균을 포함한다. (E-UTRA Carrier Received Signal Strength Indicator (RSSI), comprises the linear average of the total received power (in [W]) observed only in OFDM symbols containing reference symbols for antenna port 0, in the measurement bandwidth, over N number of resource blocks by the UE from all sources, including co-channel serving and non-serving cells, adjacent channel interference, thermal noise etc.) 만약 상위 계층 시그널링이 RSRQ 측정을 위해 어떤 서브프레임들을 지시한 경우, 상기 지시된 서브프레임들 내 모든 OFDM 심볼들에 대해 RSSI가 측정된다. (If higher-layer signalling indicates certain subframes for performing RSRQ measurements, then RSSI is measured over all OFDM symbols in the indicated subframes.)
RSRQ를 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the RSRQ shall be the antenna connector of the UE.)
만약, UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 RSRQ보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding RSRQ of any of the individual diversity branches.)
이어, RSSI는 수신기 펄스 모양 필터에 의해 정의된 대역폭 내 열 잡음 및 수신기에서 생성된 잡음을 포함하는 수신된 광대역 전력으로 정의된다. (Received Signal Strength Indicator (RSSI) is defined as the received wide band power, including thermal noise and noise generated in the receiver, within the bandwidth defined by the receiver pulse shaping filter.)
측정을 위한 참조 포인트는 UE의 안테나 커넥터가 될 수 있다. (The reference point for the measurement shall be the antenna connector of the UE.)
만약, UE가 수신기 다이버시티를 이용하면, 보고되는 값은 개별적인 다이버시티 브랜치에 대응하는 UTRA 반송파 RSSI 보다 작으면 안 된다. (If receiver diversity is in use by the UE, the reported value shall not be lower than the corresponding UTRA carrier RSSI of any of the individual receive antenna branches.)
상기와 같은 정의에 따라, LTE 시스템에서 동작하는 단말은 주파수 간 측정 (Intra-frequency measurement)의 경우 SIB3에는 (system information block type 3)에서 전송되는 허용된 측정 대역폭 (Allowed measurement bandwidth) 관련 IE (information element)를 통해 지시되는 대역폭에서 RSRP를 측정할 수 있다. 또는, 주파수 내 측정 (Inter-frequency measurement)인 경우 상기 단말은 SIB5에서 전송되는 허용된 측정 대역폭을 통해 지시된 6, 15, 25, 50, 75, 100RB (resource block) 중 하나에 대응되는 대역폭에서 RSRP를 측정할 수 있다. 또는, 상기와 같은 IE가 없을 경우 상기 단말은 디폴트 동작으로써 전체 DL (downlink) 시스템의 주파수 대역에서 RSRP를 측정할 수 있다.
이때, 단말이 허용된 측정 대역폭에 대한 정보를 수신하는 경우, 상기 단말은 해당 값을 최대 측정 대역폭 (maximum measurement bandwidth)으로 생각하고 해당 값 이내에서 자유롭게 RSRP의 값을 측정할 수 있다. 다만, 서빙 셀이 WB-RSRQ로 정의되는 IE을 상기 단말에게 전송하고, 허용된 측정 대역폭을 50RB 이상으로 설정하면, 상기 단말은 전체 허용된 측정 대역폭에 대한 RSRP 값을 계산하여야 한다. 한편, 상기 단말은 RSSI 측정시 RSSI 대역폭의 정의에 따라 단말의 수신기가 갖는 주파수 대역을 이용해 RSSI를 측정한다.
2. 새로운 무선 접속 기술 (New Radio Access Technology) 시스템
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술 (radio access technology, RAT)에 비해 향상된 단말 광대역 (mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 (massive) MTC (Machine Type Communications) 역시 고려되고 있다. 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연 (latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템 디자인 또한 논의되고 있다.
이와 같이 향상된 단말 광대역 통신 (enhanced mobile broadband communication), 매시브 MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 새로운 무선 접속 기술의 도입이 논의되고 있으며, 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 New RAT 또는 NR (New Radio)이라 명명한다.
2.1. 자립적 서브프레임 구조 (Self-contained subframe structure)
도 6은 본 발명에 적용 가능한 자립적 서브프레임 구조 (Self-contained subframe structure)를 나타낸 도면이다.
본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 TDD 시스템에서 데이터 전송 지연을 최소화하기 위해 도 6과 같은 자립적 서브프레임 구조를 제안한다.
도 6에서 빗금친 영역 (예: symbol index =0)은 하향링크 제어 (downlink control) 영역을 나타내고, 검정색 영역 (예: symbol index =13)은 상향링크 제어 (uplink control) 영역을 나타낸다. 이외 영역 (예: symbol index = 1 ~ 12)은 하향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수도 있다.
이러한 구조의 특징은 한 개의 서브프레임 내에서 DL 전송과 UL 전송을 순차적으로 진행할 수 있으며, 상기 하나의 서브프레임 내에서 DL 데이터를 송수신하고 이에 대한 UL ACK/NACK도 송수신할 수 있다. 결과적으로 이러한 구조는 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 지연을 최소화할 수 있다.
이와 같은 자립적 서브프레임 (self-contained subframe) 구조에서 기지국과 UE가 송신 모드에서 수신모드로 전환 또는 수신모드에서 송신모드로 전환을 위해서는 일정 시간 길이의 타입 갭(time gap)이 필요하다. 이를 위하여 자립적 서브프레임 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼은 가드 구간 (guard period, GP)로 설정될 수 있다.
앞서 상세한 설명에서는 자립적 서브프레임 (self-contained subframe) 구조가 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우를 설명하였으나, 상기 제어 영역들은 상기 자립적 서브프레임 구조에 선택적으로 포함될 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따른 자립적 서브프레임 구조는 도 6과 같이 DL 제어 영역 및 UL 제어 영역을 모두 포함하는 경우 뿐만 아니라 DL 제어 영역 또는 UL 제어 영역만을 포함하는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 설명의 편의상 상기와 같은 프레임 구조를 서브프레임으로 통칭하였으나, 해당 구성은 프레임 또는 슬롯 등으로 달리 명명될 수도 있다. 일 예로, NR 시스템에서는 복수의 심볼들로 구성된 하나의 단위를 슬롯이라고 명명할 수 있고, 이하 설명에서 서브프레임 또는 프레임은 앞서 설명한 슬롯으로 대체될 수 있다.
2.2. OFDM 수비학 (numerology)
NR 시스템은 OFDM 전송 방식 또는 이와 유사한 전송 방식을 사용한다. 이때, NR 시스템은 대표적으로 표 2와 같은 OFDM 수비학을 가질 수 있다.
Figure pct00002
또는 NR 시스템은 OFDM 전송 방식 또는 이와 유사한 전송 방식을 사용하며 표 3과 같은 다수의 OFDM 수비학 중에서 선택된 OFDM 수비학을 사용할 수 있다. 구체적으로, 표 3에서 개시된 바와 같이, NR 시스템은 LTE시스템에서 사용되었던 15kHz 부반송파 스페이싱 (subcarrier-spacing)을 기본으로 상기 15kHz 부반송파 스페이싱의 배수 관계에 있는 30, 60, 120 kHz 부반송파 스페이싱을 갖는 OFDM 수비학을 사용할 수 있다.
이때, 표 3에 개시된 순환 전치 (Cyclic Prefix) 및 시스템 대역폭 (System BW), 그리고 이용 가능한 부반송파 (available subcarriers) 개수는 본 발명에 따른 NR 시스템에 적용 가능한 일 예에 불과하며, 구현 방식에 따라 상기 값들은 변형될 수 있다. 대표적으로 60kHz 부반송파 스페이싱의 경우 시스템 대역폭은 100MHz로 설정될 수 있으며, 이 경우 이용 가능한 부반송파 개수는 1500을 초과하여 1666보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한 표 4에서 개시된 서브프레임 길이 (Subframe length) 및 서브프레임 당 OFDM 심볼 개수 또한 본 발명에 따른 NR 시스템에 적용 가능한 일 예에 불과하며, 구현 방식에 따라 상기 값들은 변형될 수 있다.
Figure pct00003
2.3. 아날로그 빔포밍 (Analog beamforming)
밀리미터 파 (Millimeter Wave, mmW)에서는 파장이 짧아 동일 면적에 다수개의 안테나 요소(element)의 설치가 가능하다. 즉, 30GHz 대역에서 파장은 1cm이므로, 5 * 5 cm의 패널(panel)에 0.5 lambda(파장) 간격으로 2-차원 (2-dimension) 배열을 하는 경우 총 100개의 안테나 요소를 설치할 수 있다. 이에 따라, 밀리미터 파 (mmW)에서는 다수개의 안테나 요소를 사용하여 빔포밍 (beamforming, BF) 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 쓰루풋 (throughput)을 높일 수 있다.
이때, 안테나 요소 별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 각 안테나 요소는 TXRU(Transceiver Unit)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 각 안테나 요소는 주파수 자원 별로 독립적인 빔포밍을 수행할 수 있다.
그러나 100여개의 안테나 요소 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 갖게 된다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수개의 안테나 요소를 매핑하고 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍이 어렵다는 단점을 갖는다.
이에 대한 해결 방안으로, 디지털 빔포밍과 아날로크 빔포밍의 중간 형태로 Q개의 안테나 요소보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드 빔포밍 (hybrid BF)를 고려할 수 있다. 이 경우에 B개의 TXRU와 Q개의 안테나 요소의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔(beam)의 방향은 B개 이하로 제한될 수 있다.
도 7 및 도 8은 TXRU와 안테나 요소 (element)의 대표적인 연결 방식을 나타낸 도면이다. 여기서 TXRU 가상화 (virtualization) 모델은 TXRU의 출력 신호와 안테나 요소의 출력 신호의 관계를 나타낸다.
도 7은 TXRU가 서브 어레이 (sub-array)에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 7의 경우, 안테나 요소는 하나의 TXRU에만 연결된다.
반면, 도 8은 TXRU가 모든 안테나 요소에 연결된 방식을 나타낸 도면이다. 도 8의 경우, 안테나 요소는 모든 TXRU에 연결된다. 이때, 안테나 요소가 모든 TXRU에 연결되기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 덧셈기를 필요로 한다.
도 7 및 도 8에서, W는 아날로그 위상 시프터 (analog phase shifter)에 의해 곱해지는 위상 벡터를 나타낸다. 즉, W는 아날로그 빔포밍의 방향을 결정하는 주요 파라미터이다. 여기서 CSI-RS 안테나 포트와 TXRU들과의 매핑은 1:1 또는 1:다(多) (1-to-many) 일 수 있다.
도 7의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 어려운 단점이 있으나, 전체 안테나 구성을 적은 비용으로 구성할 수 있다는 장점이 있다.
도 8의 구성에 따르면, 빔포밍의 포커싱이 쉽다는 장점이 있다. 다만, 모든 안테나 요소에 TXRU가 연결되는 바, 전체 비용이 증가한다는 단점이 있다.
3. 제안하는 실시예
이하, 본 발명에서는 상기와 같은 기술적 구성을 바탕으로 기지국이 시간에 따라 임의로 변경할 수 있는 아날로그 빔포밍을 운용할 때, 기지국이 운용하는 아날로그 빔들에 대한 비주기적 CSI 자원 설정 방법 및 이에 기반한 CSI 보고 방법을 제안한다.
앞서 상술한 NR 시스템에서는 단일 물리 네트워크 상에 복수의 논리 네트워크를 구현하는 네트워크 슬라이싱 (Network slicing) 기법이 고려되고 있다. 상기 논리 네트워크는 다양한 목적의 서비스 (예: eMBB (enhanced Mobile Broadband), mMTC (massive Machine Type Communication), URLLC (ultra-reliable low latency communication) 등)를 지원할 수 있어야 한다. 이때, NR 시스템의 무선 통신 시스템 (또는 물리 계층)에서는 제공할 서비스에 적합한 수비학 (Numerology)를 갖는 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 적용할 수 있는 유연한 구조를 고려하고 있다. 다시 말해서, 상기 NR 시스템에서는 시간 및 주파수 자원 영역마다 서로 다른 수비학을 갖는 OFDM 방식 (또는 다중 접근 (Multiple access) 방식)을 고려할 수 있다.
또한, 최근 스마트 기기들의 등장으로 데이터 트래픽이 급격하게 증가함에 따라 상기 NR 시스템에서는 더욱 높은 통신 용량 (예: 데이터 수율 등)을 지원하도록 요구되고 있다. 이때, 통신 용량을 높이는 한 가지 방안으로 다수의 송신 (또는 수신) 안테나를 활용하여 데이터 전송을 수행하는 방안이 고려될 수 있다. 상기 다수의 안테나에 대해 디지털 빔포밍을 적용하고자 하는 경우, 각 안테나마다 RF (Radio Frequency) 체인 (예: 전력 증폭기 (power amplifier), 하향 변환기 (down converter) 등 RF 소자들로 이루어진 체인)과 D/A (또는 A/D) 컨버터 (즉, 디지털에서 아날로그로 또는 아날로그에서 디지털로 변환)가 필요하며 이와 같은 구조는 높은 하드웨어 복잡도와 높은 전력 소모를 유발하여 실용적이지 않을 수 있다.
따라서 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 다수의 안테나가 사용되는 경우, 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 혼용하는 하이브리드 빔포밍 기법을 고려하고 있다. 여기서 아날로그 빔포밍 (또는 RF 빔포밍)은 RF 단에서 프리코딩 (또는 콤바이닝 (Combining))을 수행하는 동작을 의미한다.
상기 하이브리드 빔포밍은 베이스밴드 (Baseband) 단과 RF 단에서 각각 프리코딩 (또는 콤바이닝)을 수행하는 동작을 의미하며, 이로 인해 RF 체인 수와 D/A (또는 A/D) 컨버터 수를 줄이면서도 디지털 빔포밍에 근접하는 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다. 이하, 설명의 편의상 상기 하이브리드 빔포밍 구조는 N개 송수신 유닛 (Transceiver unit, TXRU)와 M개의 물리적 안테나로 표현될 수 있다. 이 경우, 송신 단에서 전송할 L개 데이터 계층에 대한 디지털 빔포밍은 N * L 행렬로 표현될 수 있고, 이후 변환된 N개 디지털 신호는 TXRU를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 다음 M * N 행렬로 표현되는 아날로그 빔포밍이 적용될 수 있다.
도 9는 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍 구조를 간단히 나타낸 도면이다. 상기 도 9에서는, 디지털 빔의 개수가 L개 이고, 아날로그 빔의 개수가 N개인 경우를 도시한다.
이때, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 기지국이 아날로그 빔포밍을 심볼 단위로 변경할 수 있도록 설계하여 특정한 지역에 위치한 단말에게 보다 효율적인 빔포밍을 지원하는 것을 고려하고 있다. 더 나아가, 도 9에 도시된 바와 같이 특정 N개의 TXRU와 M개의 RF 안테나를 하나의 안테나 패널(panel)로 정의할 때, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 서로 독립적인 하이브리드 빔포밍이 적용 가능한 복수의 안테나 패널을 도입하는 방안까지 고려하고 있다.
상기와 같이 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, 단말 별로 신호 수신에 유리한 아날로그 빔이 다를 수 있다. 이에, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 적어도 동기 신호 (Synchronization signal, SS), 시스템 정보, 페이징 (Paging) 등에 대해 특정 서브프레임에서 기지국이 적용할 복수 아날로그 빔들을 심볼 별로 바꾸는 동작 (일명, 빔 스위핑 (Beam sweeping))을 지원하는 것을 고려하고 있다. 이를 통해, 기지국은 어 모든 단말에 대해 신호 수신 기회를 제공할 수 있다.
도 10은 하향링크 (DL) 전송 과정에서 동기 신호 (SS)와 시스템 정보에 대한 빔 스위핑 동작을 간단히 나타낸 도면이다. 도 10에서는, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 시스템 정보가 브로드캐스팅 방식으로 전송되는 물리적 자원 (또는 물리 채널)을 xPBCH (physical broadcast channel)으로 명명한다.
이때, 한 심볼 내에서 서로 다른 안테나 패널에 속하는 아날로그 빔들은 동시 전송될 수 있다.
이어 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 아날로그 빔 별 채널을 측정하기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 (특정 안테나 패널에 대응되는) 단일 아날로그 빔이 적용되어 전송되는 참조 신호 (Reference signal, RS)인 빔 참조 신호 (Beam RS, BRS)를 도입하는 방안이 고려되고 있다. 상기 BRS는 복수의 안테나 포트에 대해 정의될 수 있으며, BRS의 각 안테나 포트는 단일 아날로그 빔에 대응될 수 있다. 이때, BRS와는 달리 동기 신호 (SS) 또는 xPBCH는 임의의 단말이 잘 수신할 수 있도록 아날로그 빔 그룹 내 모든 아날로그 빔이 적용되어 전송될 수 있다.
한편, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 기지국은 단말에게 DL 신호를 전송할 때 특정 아날로그 빔 (이하, 서빙 빔)을 활용하여 상기 단말에게 데이터를 서비스 할 수 있다. 기지국은 필요한 경우 단말에게 자신이 선택한 서빙 빔에 대한 정보를 알려줄 수 있으며, 만약 단말이 수신 동작에서 아날로그 빔을 적용할 수 있는 경우, 상기 단말은 상기 서빙 빔에 적합한 RX (receive) 아날로그 빔포밍을 적용하여 기지국이 전송한 DL 신호 수신을 시도할 수 있다.
상기와 같이 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 아날로그 빔포밍 기법이 도입될 때, 단말은 데이터를 서비스 받는 서빙 빔에 대한 CSI (channel state information)을 측정 및 보고할 수 있어야 한다. 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, 각 아날로그 빔 별로 채널을 형성하는 반사체 (예: scatter)가 달라 기지국과 단말 간 형성되는 채널이 달라질 수 있다. 이에, 단말의 CSI 측정 및 보고 과정은 각 아날로그 빔 별로 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
이때, 단말은 적어도 데이터 수신을 위한 아날로그 빔 (즉, 서빙 빔)에 대한 CSI 측정 및 보고를 위한 CSI-RS (channel state information reference signal) 및 CSI-IM (channel state information interference measurement)을 설정 받아야 한다. 상기 CSI-RS는 LTE 시스템의 CSI-RS와 유사하게 CSI 계산 시 채널 추정을 위한 RS 자원으로, CSI-IM은 CSI 계산 시 간섭 측정을 위한 자원으로 정의될 수 있다. 이하 본 발명에서는 설명의 편의 상 CSI-RS와 CSI-IM을 포함하는 자원 집합을 CSI 자원으로 명명하고, CSI-RS 및 CSI-IM 자원에 대한 설정을 CSI 자원 설정으로 명명한다.
이 경우, 기지국은 단말에게 단일 서빙 빔에 대한 CSI 자원 설정만 설정할 수 있다. 한편, 상기 단말이 이동함에 따라 수신 관점에서의 최적 아날로그 빔이 변경되고, 기지국은 상기 최적 아날로그 빔에 맞게 서빙 빔을 지속적으로 변경해 주어야 한다. 따라서 상기 예시와 같이 단일 서빙 빔에 대한 CSI 자원 설정만 설정하는 경우, 기지국은 서빙 빔을 재설정할 때마다 CSI 자원 설정 또한 새로운 정보로 갱신해 주어야 한다. 만약 CSI 자원 설정이 상대적으로 시간 지연이 큰 상위 계층 신호 (예: RRC 시그널링)를 통해 설정된다면, 기지국이 서빙 빔을 설정할 때마다 CSI 자원 설정 재설정에 따른 시간 지연으로 성능이 저하될 수 있다.
따라서 상기 빈번한 서빙 빔 변경을 고려할 때, 본 발명에 따른 기지국은 단말에게 복수의 아날로그 빔에 대한 CSI 자원 설정을 설정하는 바람직할 수 있다. 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 DCI (dynamic control information)을 통해 단말에게 비주기적으로 CSI-RS 및 CSI-IM 자원 등을 설정하는 비주기적 CSI 자원 지시 (Aperiodic CSI resource indication)가 적용될 수 있다.
이러한 경우, 모든 아날로그 빔들에 대해 아날로그 빔 별 CSI 자원 설정을 설정하는 것은 상기 DCI로 비주기적 CSI 자원을 지시할 때 지나치게 큰 시그널링 오버헤드를 유발할 수 있다는 측면에서 바람직하지 않다. 따라서 본 발명에서는 기지국이 복수의 아날로그 빔들을 활용할 때, 아날로그 빔의 빔 스위핑 특성을 고려하여 하나 이상의 아날로그 빔들에 대해 CSI 자원 설정을 공유하는 형태로 설정하는 방안을 제안한다.
이하에서는, 설명의 편의상 단말에게 DL/UL 전송을 수행하는 지점을 전송 수신 포인트 (transmission and reception point, TRP)로 명명한다. 상기 TRP는 특정 물리적 셀 (physical cell) 또는 복수의 물리적 셀 그룹 또는 특정 아날로그 빔 또는 특정 아날로그 빔 그룹에 대응될 수 있다. 또한 이하에서 안테나 포트는 (적어도 동일 자원 블록 내) 동일한 채널 특성 (예: 지연 프로필 (delay profile), 도플러 확산 (Doppler spread) 등)을 가정할 수 있는 가상의 안테나 요소 (Antenna element)를 의미한다. 아래에서 동기 신호 (Synchronization signal, SS)은 단말이 특정 TRP에 대한 송수신 동작을 위해 시간 동기를 맞추는 기준 신호를 의미하고, 서브프레임 (Subframe, SF)은 일정 시간 길이를 갖고 반복되는 전송 단위를 의미한다. 이때, 상기 SF이 갖는 절대적인 시간 길이는 적용되는 수비학 (Numerology)에 따라 달리 결정될 수 있다.
이하에서 서로 다른 두 RS의 안테나 포트 간 QCL(quasi-collocated)되었다는 의미는 하나의 안테나 포트로부터 유도될 수 있는 채널의 지연 확산 (delay spread), 도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 평균 게인 (average gain), 평균 지연 (average delay), 도착/출발 각도 (arrival/departure angles)가 다른 안테나 포트에도 적용될 수 있음을 의미한다.
3.1. (비주기적) CSI 자원 지시 방법
3.1.1. 제1 비주기적 CSI 자원 지시 방법
기지국은 단말에게 M(M ≥1)개의 (독립적인) CSI 자원 설정을 설정하고, 이후 (L1 시그널링 (예: PHY) 또는 L2 시그널링 (예: MAC)으로) 상기 M개 CSI 자원 설정 중 비주기적 CSI 자원 지시 대상이 되는 N(1≤N≤M)개 CSI 자원 설정을 단말에게 설정할 수 있다.
여기서, 기지국은 단말에게 상기 복수의 CSI 자원 설정을L3 시그널링 (예: RRC signaling)으로 설정할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템의 기지국이 실제 아날로그 빔포밍을 운영하는 경우, 상기 기지국은 한 시점에 안테나 패널 별로 하나의 아날로그 빔 방향을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 기지국이 한 시점에서 최대로 전송 가능한 아날로그 빔 방향 개수는 위상 변환기 (Phase shifter)가 독립적으로 설정될 수 있는 안테나 패널 수에 대응될 수 있다.
일 예로, 본 발명에 적용 가능한 NR 시스템에서 BRS (Beam Reference Signal) (또는 RRM-RS)의 안테나 포트는 상기 안테나 패널에 대응되는 하나의 아날로그 빔 방향을 가지며, 이에 따라 상기 기지국이 동시에 전송 가능한 아날로그 빔 개수는 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트의 최대 개수로 제한될 수 있다.
이때, CSI-RS 및 CSI-IM에 대한 시간 및 주파수 자원에 대한 설정 정보인 CSI 자원 설정은 상기 기지국이 한 시점에서 동시 전송 가능한 아날로그 빔들에 대해서만 구분될 필요가 있다. 즉, 동일 BRS 안테나 포트를 가지고 빔 스위핑 동작에 따라 파생되는 아날로그 빔들은 동일 영역의 CSI 자원을 활용하더라도 TDM(time division multiplexing) 특성으로 인해 CSI 자원이 충돌되지 않을 수 있다. 따라서 상기 빔 스위핑 동작에 따라 파생된 아날로그 빔들은 동일한 CSI 자원 설정을 공유할 수 있다.
단, 상기 CSI 자원 설정을 공유한다는 것은 단지 동일 CSI 자원 영역을 가질 수 있음을 의미할 수 있다. 다시 말해, CSI 자원 설정을 공유한다 해도 CSI 계산 과정은 각 아날로그 빔 별로 독립적으로 수행되어야 한다.
추가적으로, 상기와 같은 관점에서 본 발명에 적용 가능한 NR 시스템에서는 CSI-RS와 QCL 관계인 BRS의 안테나 포트 (또는 RRM-RS의 안테나 포트) 정보 (또는 아날로그 빔 인덱스)를 CSI 자원 설정에 포함시키는 방안이 고려될 수 있다.
도 11은 기지국의 안테나 패널이 4개이고 각 안테나 패널에 대응되는 BRS 안테나 포트가 4개 존재할 때, 상기 각 BRS 안테나 포트 별로 구분되는 4개의 CSI 자원 설정을 나타낸 도면이다.
상기와 같이 CSI 자원 설정이 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보를 포함하는 경우, 기지국은 단말에게 최대 BRS 안테나 포트 수 (또는 독립적인 아날로그 빔이 적용되는 모든 안테나 패널 수)에 대응되는 복수의 CSI 자우너 설정을 RRC 시그널링 등의 상위 계층 신호를 통해 설정할 수 있다.
그러나 단말 입장에서 특정 시점에 잠재적으로 서빙 빔이 될 수 있는 아날로그 빔의 개수는 상기 BRS 안테나 포트의 개수보다 작을 수 있다. 이러한 관점에서 기지국이 단말에게 비주기적 CSI 자원 지시를 수행할 때, 단말 수신 관점에서 의미가 있는 (예: SINR (Signal Interference Noise Ratio) 이 높은) 아날로그 빔들에 대응되는 CSI 자원 설정만 비주기적 CSI 자원 지시 대상으로 설정하는 것이 효율적일 수 있다.
따라서 본 발명에서는 기지국이 단말에게 서빙 빔을 설정할 때, 비주기적 CSI 자원 지시 대상으로 사전에 RRC 시그널링 등의 상위 계층으로 설정된 CSI 자원 설정들 중 서빙 빔과 관련된 (또는 단말이 수신할 것으로 기대되는 아날로그 빔에 대응되는) 일부 CSI 자원 설정들을 선택하여 알려주는 방법을 제안한다. 예를 들어, 기지국은 단말에게 사전에 RRC 시그널링으로 8개 CSI 자원 설정을 설정하고, 이후 서빙 빔을 설정하면서 비주기적 CSI 자원 지시 대상이 되는 4개 CSI 자원 설정을 선택하여 알려줄 수 있다. 이 경우, 상기 기지국은 다음 번 서빙 빔을 설정 하기 전까지는 상기 4개 CSI 자원 설정에 대한 비주기적 CSI 자원 지시만 수행할 수 있다.
여기서, CSI-RS의 시퀀스를 생성하기 위한 시드 (seed) 값으로 CSI 자원 설정에 연계된 BRS (또는 RRM-RS) 안테나 포트 정보가 활용될 수 있다.
3.1.2. 제2 비주기적 CSI 자원 지시 방법
기지국은 단말에게 복수의 서빙 빔 및 각 서빙 빔에 대응되는 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보와 함께 설정하고, 각 서빙 빔 인덱스 별로 CSI-RS와 QCL 관계가 있는 CSI 자원 설정을 단말에게 알려줄 수 있다.
여기서, 상기 서빙 빔 설정 또는 서빙 빔 인덱스와 CSI-RS간 QCL 정보는 L1 시그널링 (예: PHY) 또는 L2 시그널링 (예: MAC) 또는 L3 시그널링 (예: RRC)을 통해 단말에게 전달될 수 있다.
단, 상기 복수의 서빙 빔들은 단말이 데이터 수신이 가능할 것으로 기대되는 복수의 아날로그 빔 집합을 의미한다.
단, 서빙 빔 인덱스와 CSI-RS 간 QCL 관계가 있다는 것의 의미는 해당 서빙 빔 인덱스에 대응되는 아날로그 빔이 CSI-RS에 적용된다는 의미이며, 구체적으로 단말은 서빙 빔 인덱스를 갖는 서빙 빔의 BRS (RRM-RS)의 안테나 포트와 서빙 빔 인덱스가 QCL 관계가 있는 CSI-RS 간 QCL 관계가 있다고 가정할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서는 DCI 또는 MAC CE(control element) 등 상대적으로 시간 지연이 적은 L1 또는 L2 시그널링을 통해 단말에게 서빙 빔을 설정할 수 있다. 따라서 CSI 자원 설정 별 아날로그 빔 정보를 설정할 때, 기지국은 해당 정보를 사전에 RRC 시그널링 등의 상위 계층 신호를 통해 준-정적으로 설정하고, 이후 기지국이 단말에게 서빙 빔을 설정할 때 해당 서빙 빔과 연계하여 각 CSI 자원 설정 별 아날로그 빔 인덱스를 설정할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 사전에 M개의 CSI 자원 설정을 RRC 시그널링 등의 상위 계층 신호로 설정하고, 이후 MAC CE (또는 DCI)를 통해 단말에게 수신 감도가 좋은 복수의 서빙 빔 인덱스를 설정하면서 각 서빙 빔 인덱스 별로 CSI-RS와 QCL 관계가 있는 CSI 자원 설정을 지정할 수 있다. 이때, 상기 동작을 통해 기지국이 단말의 서빙 빔을 변경할 때 CSI 자원 설정 별 아날로그 빔 정보가 갱신되는 장점이 있다.
도 12는 기지국의 안테나 패널이 4개이고 각 안테나 패널에 대응되는 BRS 안테나 포트 개수가 4개 존재하는 경우, 각 서빙 빔 별 CSI 자원 설정을 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 기지국은 사전에 2개의 CSI 자원 설정 (예: #0, #1)을 설정하고, 복수의 서빙 빔으로 아날로그 빔 인덱스 # 2, #3 (또는 BRS 안테나 포트 2, 3)을 설정할 수 있다. 이때, CSI 자원 설정 #0, #1에 적용되는 아날로그 빔 정보는 각각 서빙 빔 인덱스 #0, #1 (즉, 아날로그 빔 인덱스 #2, #3)에 대응된다.
특히, 본 절에서 제안하는 방법에서는 CSI 자원 설정에 직접적으로 QCL된 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보를 대응 시키지 않고, 서빙 빔 인덱스를 중간 변수로 QCL 관계를 정의한다. 이에 따라, 기지국의 서빙 빔 변경에 따라 CSI 자원 설정에 QCL 관계를 갖는 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보를 서빙 빔 변경에 따라 유동적으로 변경할 수 있는 장점이 있다. 일 예로, 서빙 빔은 DCI 또는 MAC CE를 통해 설정되고, 서빙 빔 인덱스와 CSI-RS 간 QCL 정보는 상위 계층 신호 (예: RRC signaling)로 설정될 수 있다.
여기서, CSI-RS의 시퀀스를 생성하기 위한 시드 (seed) 값으로 CSI 자원 설정에 연계된 BRS (또는 RRM-RS) 안테나 포트 정보가 활용될 수 있다.
3.1.3. 제3 비주기적 CSI 자원 지시 방법
기지국이 단말에게 L(L≥1)개의 (독립적인) CSI 자원 설정에 대한 비주기적 CSI 자원 지시를 수행할 때, 상기 기지국은 DCI를 이용하여 아래 정보들을 단말에게 지시할 수 있다.
(1) 비주기적 CSI 자원에 적용된 CSI 자원 설정
- 단, 상기 L(L≥1)개 CSI 자원 설정 중 하나를 선택하여 지시
- 단, 상기 CSI 자원 설정은 CSI-RS과 QCL 관계가 있는 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보를 포함
(2) 비주기적 CSI 자원에 적용된 (아날로그 빔에 대응되는) 스위핑 인덱스 (Sweeping index) (또는 복수의 스위핑 인덱스 세트)
여기서, 상기 스위핑 인덱스는 동일 BRS (또는 RRM RS)의 안테나 포트에 대해 빔 스위핑 동작에 따라 서로 구분되는 아날로그 빔들이 발생될 때, 상기 아날로그 빔들을 구분하는 인덱스를 의미한다. 이하, 본 발명에서 언급하는 스위핑 인덱스라 함은 상기 정의에 따른 구성을 의미한다고 가정한다.
이때, 기지국은 단말에게 (L1 시그널링 (예: PHY) 또는 L2 시그널링 (예 MAC)으로) 비주기적 CSI 자원 지시 대상이 되는 스위핑 인덱스 집합을 설정하고, 이후 비주기적 CSI 지시 수행 시 상기 집합 내 스위핑 인덱스(들)을 지시할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 기지국이 4개의 안테나 패널과 각 안테나 패널에 대응되는 4개의 BRS 안테나 포트를 가지고, 빔 스위핑 동작에 따라 각 안테나 패널 별로 14개의 아날로그 빔 (즉, 전체 56개)들을 활용하는 구성을 나타낸 도면이다.
BRS에 대한 안테나 포트 인덱스가 P개이고 (예: p=0, 1, …, P-1), 동일 BRS 포트에 대해 빔 스위핑 동작에 따라 M개의 서로 구분되는 아날로그 빔들이 발생되고, 상기 M개 아날로그 빔을 구분하는 M개 스위핑 인덱스 (예: m = 0, 1, …, M-1)가 사전에 약속되었다고 가정한다. 이때, 각 아날로그 빔 인덱스는 BRS 포트 인덱스 + BRS 포트 수 * 스위핑 인덱스 (예: p + P*m, p = 0, 1, …, P-1; m = 0, 1, …, M-1)으로 가정될 수 있다. 도 13의 경우, P=4, M=14인 경우의 아날로그 빔 인덱싱 구성을 나타낸다.
이처럼, 특정 아날로그 빔 인덱스는 아날로그 빔에 대한 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 인덱스와 스위핑 인덱스의 조합으로 표현될 수 있다. 이에, 도 11과 같이 CSI 자원 설정에 대응되는 BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보가 주어진 경우, 단말은 특정 CSI 자원 (예: CSI-RS, CSI-IM)에 대한 온전한 아날로그 빔 인덱스를 알기 위해 해당 CSI자원 설정 뿐만 아니라 해당 CSI 자원에 적용된 스위핑 인덱스 또한 알아야 하는 부담이 있을 수 있다.
이러한 관점에서, 본 절에서는 기지국이 비주기적 CSI 자원에 대한 전송 정보를 알려줄 때, DCI로 비주기적 CSI 자원에 적용된 CSI 자원 설정 (BRS (또는 RRM-RS)의 안테나 포트 정보 포함)와 스위핑 인덱스를 함께 알려주는 방법을 제안한다. 이때, 상기 기지국은 DCI 시그널링 오버헤드 완화 등을 목적으로 복수의 스위핑 인덱스들을 지시하여 복수의 CSI에 대한 측정 및 보고를 지시할 수도 있다.
도 13에 따르면, 기지국은 단말에게 4개 CSI 자원 설정을 설정하고, CSI 자원 설정 별 QCL된 BRS 포트 정보를 RRC로 설정할 수 있다. 이때, 동일 BRS 포트를 갖는 빔 그룹 (예: beam index: k, k+4, k+8, …, k+52)은 단일 (또는 동일한) CSI 자원 설정을 공유할 수 있다.
이어, 상기 기지국은 단말에게 서빙 빔 설정 시 스위핑 인덱스 집합을 설정할 수 있다. 일 예로, 도 13에 있어 기지국은 서빙 빔으로 Analog beam #4번을 설정하면서, 스위핑 인덱스 집합 = {0, 1, 2, 3}을 설정하고, 비주기적 CSI 자원 지시에서 2 비트 크기로 CSI 측정을 위한 4개 CSI 자원 설정 중 하나를 지시하고, 다른 2 비트 크기로 스위핑 인덱스 집합 내 특정 인덱스 값 (예: {0, 1, 2, 3} 중 하나)을 지시할 수 있다. 이때, 기지국은 비주기적 CSI자원 지시로 도 13의 Analog beam #0, #1, …, #15에 대한 CSI 자원 전송 여부를 단말에게 알려줄 수 있다.
3.1.4. 제4 비주기적 CSI 자원 지시 방법
기지국이 단말에게 비주기적 CSI 자원 지시의 대상이 되는 스위핑 인덱스 집합을 설정할 때, 상기 기지국은 심볼 그룹 인덱스 (또는 SF index) 별로 스위핑 인덱스 집합을 설정할 수 있다.
여기서, 기지국은 단말에게 (L1 시그널링 (예:PHY) 또는 L2 시그널링 (예: MAC)으로) 상기 스위핑 인덱스 집합을 설정하거나 또는 CSI 자원 설정 내 상기 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 포함하는 형태로 알려줄 수 있다. (예: L3 시그널링 (예: RRC))
앞서 상술한 3.1.3. 절의 구성에서 더 나아가, 기지국은 시간 축에서 구분되는 CSI-RS 자원 별로 비주기적 CSI 자원 지시 대상이 되는 스위핑 인덱스 집합을 설정할 수 있다. 일 예로, SF 내 CSI-RS 자원이 2개 OFDM 심볼 영역으로 정의될 때, 기지국은 상기 비주기적 CSI 자원 지시 대상이 되는 (즉, 비주기적 CSI 자원 지시로 지시할 수 있는) 스위핑 인덱스들의 집합을 CSI-RS가 전송되는 심볼 위치에 따라 설정할 수 있다.
일 예로, 도 13과 같이, 기지국은 CSI-RS 자원 영역 내 첫 번째 심볼에 대한 스위핑 인덱스 집합은 {0, 1, 2, 3}으로 설정하고, 두 번째 심볼에 대한 스위핑 인덱스 집합은 {4, 5, 6, 7}로 설정할 수 있다. 그러면 기지국은 비주기적 CSI 자원 지시 중 2 비트 크기로 CSI 측정을 위한 4개 CSI 자원 설정 중 하나를 지시하고, 나머지 2 비트 크기로 CSI-RS가 전송되는 심볼 별 스위핑 인덱스 집합 내 특정 인덱스 값(예: CSI-RS 전송 심볼이 (CSI-RS 자원 영역 내) 첫 번째 심볼이면 {0, 1, 2, 3} 중 하나, CSI-RS 전송 심볼이 (CSI-RS 자원 영역 내) 두 번째 심볼이면 {4, 5, 6, 7} 중 하나)을 지시할 수 있다. 이때, 기지국은 비주기적 CSI 자원 지시로 도 13의 Analog beam #0, #1, …, #30, #31에 대한 CSI resource 전송 여부를 단말에게 알려줄 수 있다. 여기서, 단일 CSI 자원 설정이 표현할 수 있는 아날로그 빔의 개수는 (스위핑 인덱스가 별도로 설정되는) SF 내 CSI-RS 시간 축 자원 개수에 비례하여 증가될 수 있다.
3.1.5. 제5 비주기적 CSI 자원 지시 방법
기지국은 단말에게 ZP (zero power) CSI-RS 설정으로 M개 안테나 포트에 대해 각 안테나 포트 별 자원을 정의하고, 각 안테나 포트에 대응되는 자원 별로 다음의 L개 상 들 중 하나를 상위 계층 신호 (예: L3 signaling)으로 설정할 수 있다.
(1) Region 1
(2) Region 2
(3) …
(4) Region L
이어, 상기 기지국은 DCI를 통해 상기 L(L ≤M)개 자원 영역 각각에 대한 데이터 전송 여부를 단말에게 지시할 수 있다.
LTE 시스템에서는 인접한 셀에서 전송하는 CSI-RS로의 간섭 영향을 완화하기 위해 ZP CSI-RS로 명명되는 자원 영역을 정의하고, 상기 ZP CSI-RS 영역 내 데이터 전송을 수행하지 않는 방안 (예: PDSCH RE muting)을 정의한다. 이와 유사하게, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서도 인접한 아날로그 빔에서 전송되는 CSI-RS에 간섭을 줄일 목적으로 ZP CSI-RS가 고려될 수 있다.
이때, NR 시스템에 비주기적 CSI-RS 전송이 도입되는 경우, 특정 SF 내 ZP CSI-RS 자원은 동적으로 지시될 수 있어야 한다. 상기 ZP CSI-RS 자원은 데이터 전송을 수행하지 않는 영역을 정하기 위한 목적이므로, 중복된 자원에 대해 지시할 필요가 없고, 따라서 서로 구분되는 자원 영역에 대한 비트맵 형태로 지시될 수 있다. 만약 CSI-RS가 최대 M개 안테나 포트에 대해 각 안테나 포트 별 자원을 정의될 수 있다면, 상기 ZP CSI-RS는 M 비트 크기의 비트맵으로 각 안테나 포트 별 자원에 대한 데이터 전송 유무를 지시할 수 있다.
그러나 실제 CSI-RS는 복수의 안테나 포트 단위로 설정되는 것이 일반적이므로, 본 발명에서는 사전에 상기 M개 안테나 포트에 대한 자원 영역을 다시 M보다 작은 L개 자원 영역으로 설정하고, 기지국이 DCI로 상기 L개 자원 영역 내 PDSCH 전송 여부만 지시하는 방법을 제안한다.
도 14는 CSI-RS에 대한 24개 안테나 포트 별 자원이 정의되는 경우, 적용 가능한 ZP CSI-RS 설정 예를 나타낸 도면이다.
도 14의 왼쪽과 같이 CSI-RS에 대한 24 개 안테나 포트 별 자원이 정의되는 경우, 안테나 포트 별 자원에 대한 데이터 전송 여부를 지시하기 위해서는 24 비트 크기가 필요하다. 반면, 도 14의 오른쪽과 같이 인접 CSI-RS 전송 자원이 4개 영역으로 구분되는 경우, 본 절의 구성에 따라 단 2 비트 크기의 정보만으로 데이터 전송 여부를 표현할 수 있다.
3.2. CSI 보고 방법
3.2.1. 제1 CSI 보고 방법
기지국이 동일 CSI 자원을 복수의 아날로그 빔으로 전송할 때, 단말은 기지국이 전송한 복수의 (빔포밍된 (Beam formed)) CSI 자원들 중 선호하는 CSI 자원에 대한 정보를 아래 중 하나의 방법으로 보고할 수 있다.
(1) CSI 자원 인덱스 (또는 CSI 자원 설정 인덱스)와 스위핑 인덱스를 보고
(2) 선호하는 CSI-RS 자원에 대한 아날로그 빔 인덱스를 보고
여기서, 상기 CSI 자원 인덱스 (또는 CSI 자원 설정 인덱스)는 서로 다른 자원 영역을 갖는 CSI 자원을 구분하는 인덱스를 의미할 수 있다.
본 발명이 적용 가능한 일 예에서, 단말이 복수의 아날로그 빔들로부터 신호의 수신이 가능할 때, 기지국은 짧은 구간 (Short term) 관점에서 아날로그 빔 별 채널 상태를 비교하기 위해 단말에게 각 아날로그 빔이 적용된 복수의 CSI 자원을 전송하고 단말이 선호하는 CSI 자원을 피드백 받을 수 있다. 그러나, 3.1.3. 및 3.1.4. 절에서 제시한 구성과 같이 기지국이 동일 CSI 자원을 빔 스위핑 동작에 따라 파생되는 복수의 아날로그 빔에 대해 공유하여 사용할 경우, 단말이 선호하는 CSI 자원 인덱스 정보만을 기지국에게 보고하면 기지국은 해당 CSI 자원 영역을 공유했던 복수의 아날로그 빔들 중 단말이 어떤 아날로그 빔을 선호하는지 판단할 수 없다.
따라서 본 발명에서는 단말이 선호하는 CSI 자원 정보를 기지국에게 보고할 때, 상기 단말이 해당 CSI 자원 인덱스와 함께 스위핑 인덱스를 적용하여 CSI 자원 정보와 아날로그 빔 정보를 함께 알려주거나 또는 아날로그 빔 인덱스 정보를 보고하는 방법을 제안한다.
3.2.2. 제2 CSI 보고 방법
단말이 CSI 보고를 수행할 때, 상기 단말은 CSI 피드백 정보와 함께 기지국이 운영하는 아날로그 빔들에 대한 단말의 수신 상태 정보를 다음과 같이 기지국에게 보고할 수 있다.
(1) 단말의 수신 관점에서 Best M(M ≥1)개 아날로그 빔 인덱스 보고
(2) BSI 보고 요청
여기서, 수신 관점에서의 Best M개 아날로그 빔을 선정하는 기준은 해당 아날로그 빔이 적용된 BRS (또는 RRM-RS)로 측정된 RSRP (reference signal received power)가 활용될 수 있다.
또한, 기지국은 단말의 CSI 보고 시 상기 단말이 CSI와 상기 아날로그 빔들에 대한 단말의 수신 상태 정보를 함께 보낼 지 또는 CSI 정보만 보고할 지의 여부를 상위 계층 신호 (예: L3 시그널링 (예: RRC signaling))로 단말에게 설정할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 기지국은 단말로부터 아날로그 빔들에 대한 수신 정보를 보고 받은 뒤, 그 중 최적의 아날로그 빔을 데이터 서비스를 제공하기 위한 서빙 빔으로 설정할 수 있다. 그러나 단말 이동성 (mobility) 또는 DRX (discontinuous reception) 동작 등으로 상기 기지국이 설정한 서빙 빔이 단말 수신 관점에서 최적의 아날로그 빔이 아닌 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우, 본 발명이 적용 가능한 NR 시스템에서 기지국은 서빙 빔을 재설정하기 위해 단말의 아날로그 빔 수신 상태 정보의 일환인 BSI (beam state information) 보고 동작을 단말에게 요청할 수도 있다. 일 예로, 단말은 수신 관점에서 최적 아날로그 빔이 변경되면 기지국에게 BSI-SR (BSI scheduling request)으로 명명되는 BSI 보고 요청 신호를 전송할 수 있다. 상기 BSI-SR을 수신한 기지국은 해당 단말에게 BSI 보고를 위한 UL 자원을 할당하여 BSI를 보고 받을 수 있다. 그러나 기지국이 단말의 스케줄링 등을 목적으로 이미 상대적으로 빈도가 높은 CSI 보고를 지시할 것이라고 가정할 때, 단말이 상기 CSI 보고 용으로 확보된 UL 자원에서 CSI와 BSI 정보 보고 또는 BSI 보고 요청 (즉, BSI-RS)를 함께 보내는 것이 자원 활용의 측면에서 효율적일 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 단말이 CSI 피드백 정보와 함께 단말의 수신 관점에서 Best M(M ≥1)개 아날로그 빔 인덱스 정보 또는 BSI 보고 요청 정보를 보고하는 방법을 제안한다. 이때, 상기 아날로그 빔들에 대한 단말의 수신 상태 정보는 상대적으로 주기가 긴 CSI 정보, 일례로 RI 또는 CRI (CSI-RS resource index)와 함께 전송될 수 있다.
3.2.3. 제3 CSI 보고 방법
단말이 (비주기적) CSI 계산/프로세싱(processing) 관련 능력 (Capability) 보다 많은 개수의 (비주기적) CSI 자원에 대한 측정 및 CSI 계산/보고를 수행해야 할 때,상기 단말 또는 기지국은 다음과 같이 CSI 계산/보고의 우선 순위를 부여할 수 있다.
(1) 서빙 빔에 대응되는 (비주기적) CSI 자원에 우선 순위 부여. 이때, 서빙 빔이 복수인 경우, 서빙 빔 인덱스가 빠른 (또는 늦은) 순서대로 우선 순위 부여
(2) 단말 수신 관점에서의 Best M개 아날로그 빔에 대응되는 (비주기적) CSI 자원에 우선 순위 부여
여기서, 나머지 (또는 전체) (비주기적) CSI 자원들에 대해서는 아날로그 빔 인덱스 (또는 스위핑 인덱스) 관점에서 오름차순 (또는 내림차순)에 따라 우선 순위가 부여되거나 또는 단말 관점에서 수신 감도가 높은 아날로그 빔에 높은 우선 순위가 부여될 수도 있다.
또한, 아날로그 빔에 대한 수신 감도 (또는 수신 관점에서의 Best M개 아날로그 을 선정하는 기준)는 해당 아날로그 빔이 적용된 BRS (또는 RRM-RS)로 측정된 RSRP일 수 있다.
구체적으로, 비주기적 CSI 자원 지시 및 연계된 CSI 보고를 지시하는 DCI는 짧은 시간 안에 여러 번 전송될 수 있다. 즉, 단말 입장에서는 짧은 시간 안에 여러 번 수신될 수 있다. 이 경우, 상기 단말이 자신의 비주기적 CSI　계산/프로세싱 능력 보다 많은 개수의 비주기적 CSI 자원에 대한 CSI를 동시에 계산 및 보고해야 할 때, 상기 단말이 어떤 비주기적 CSI 자원에 대한 CSI를 먼저 갱신해야 하는지에 대한 우선 순위 규칙이 결정될 필요가 있다.
이 경우, 낮은(높은) 아날로그 빔 인덱스를 갖거나 또는 낮은(높은) 스위핑 인덱스를 갖는 비주기적 CSI 자원에 대한 CSI를 먼저 갱신하거나, 또는 단말이 BRS에 대해 측정한 RSRP (reference signal received power)인 BRSRP 관점에서 Best M개 아날로그 빔에 대한 비주기적 CSI 자원에 대한 CSI를 먼저 갱신할 수도 있다.
추가적으로, 단말이 (비주기적) CSI 계산/프로세싱 관련 능력보다 많은 개수의 (비주기적) CSI 자원에 대한 측정 및 CSI 계산/보고를 수행해야 할 때 (또는 CSI 보고까지의 연산 시간이 부족할 때), 아날로그 빔 간 우선 순위에 따라 상기 단말의 일부 CSI 보고 타입이 제한될 수 있다. 예를 들어, 서빙 빔에 대응되는 CSI는 광대역(Wideband)/서브밴드(Subband) CSI 보고가 모두 지정 가능하나 그 외의 아날로그 빔에 대한 CSI는 광대역 CSI 보고로 한정될 수 있다. 또는 서빙 빔이 아닌 아날로그 빔에 대한 CSI는 명시적 피드백 (예: channel coefficient의 직접 feedback)으로 한정할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 다양한 (비주기적) CSI 보고 방법에 대하여 제안하며, 단말은 이중 하나의 방법 또는 하나 이상의 방법을 결합한 CSI 보고 방법을 수행할 수 있다.
이를 위해, 단말은 복수의 아날로그 빔들을 운용하여 신호를 전송하는 기지국으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신한다. 이때, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이어, 상기 단말은 상기 정보를 이용하여 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출하고, 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국으로 전송한다.
일 예로, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 RRC 시그널링을 통해 복수의 CSI 자원 설정들에 대한 정보를 추가적으로 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 복수의 CSI 자원 설정들 중 상기 하나 이상의 CSI 자원 설정에 대응하는 안테나 포트 정보를 포함하고, 상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC 계층 시그널링을 통해 전송될 수 있다.
다른 예로, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 서빙 빔 인덱스 (serving beam index) 별 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 CSI 자원 설정에 대한 정보를 추가적으로 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 기지국이 신호 전송을 위해 이용하는 하나 이상의 서빙 빔에 대응하는 인덱스를 지시하는 정보를 포함하고, 상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC 계층 시그널링을 통해 전송될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보는 각 CSI 자원 설정과 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 안테나 포트에 대한 정보를 포함하고, 상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 (sweep index) 집합 중 상기 하나 이상의 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 추가적으로 수신할 수 있다. 이어, 상기 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보는, 하나 이상의 심볼 별로 대응되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 복수의 ZP (Zero Power) CSI-RS 설정에 대한 정보를 추가적으로 수신할 수 있다. 이때, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 상기 복수의 ZP CSI-RS 설정 중 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 지시하는 정보를 더 포함하고, 상기 CSI 피드백은 상기 상기 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 추가적으로 고려하여 산출될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 CSI 피드백은, 상기 하나 이상의 CSI 자원 중 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 CSI 자원 설정 인덱스 및 상기 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 포함할 수 있다. 또는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는, 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔의 인덱스 정보를 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 단말은, 상기 CSI 피드백 전송시, 상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 상기 기지국으로 추가적으로 전송할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 단말은, 상기 CSI 피드백 전송시, 빔 상태 정보 (Beam State Information, BSI) 보고를 요청하는 신호를 상기 기지국으로 추가적으로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 단말이 상기 CSI 피드백을 산출하는 방법은, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원의 개수가 상기 단말의 최대 CSI 산출 능력보다 큰 경우, 일정 기준에 기반하여 상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원 중 CSI 피드백을 산출하는 하나 이상의 CSI 자원을 선택하고, 상기 선택된 하나 이상의 CSI 자원에 대해서만 CSI 피드백을 산출하는 것을 포함할 수 있다.
상기 CSI 피드백 산출 방법에 있어, 상기 일정 기준은, 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대응하는 서빙 빔 인덱스 순서, 또는 상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 아날로그 빔에 대응하는 CSI 자원 순서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 CSI 자원 설정 정보는, CSI-RS (Channel State Information - Reference Signal) 자원 및 CSI - IM (Channel State Information - Interference Measurement) 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수 도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 가 있다.
4. 장치 구성
도 15는 제안하는 실시 예가 구현될 수 있는 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다. 도 15에 도시된 단말 및 기지국은 앞서 설명한 단말과 기지국 간 채널 상태 정보 송수신 방법의 실시 예들을 구현하기 위해 동작한다.
단말(UE: User Equipment, 1)은 상향링크에서는 송신단으로 동작하고, 하향링크에서는 수신단으로 동작할 수 있다. 또한, 기지국(eNB: e-Node B, 100)은 상향링크에서는 수신단으로 동작하고, 하향링크에서는 송신단으로 동작할 수 있다.
즉, 단말 및 기지국은 정보, 데이터 및/또는 메시지의 전송 및 수신을 제어하기 위해 각각 송신기(Transmitter: 10, 110) 및 수신기(Receiver: 20, 120)를 포함할 수 있으며, 정보, 데이터 및/또는 메시지를 송수신하기 위한 안테나(30, 130) 등을 포함할 수 있다.
또한, 단말 및 기지국은 각각 상술한 본 발명의 실시 예들을 수행하기 위한 프로세서(Processor: 40, 140)와 프로세서의 처리 과정을 임시적으로 또는 지속적으로 저장할 수 있는 메모리(50, 150)를 각각 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 단말(1)은 복수의 아날로그 빔을 이용하여 신호를 전송하는 기지국(100)에 대해 다음과 같은 방법을 통해 채널 상태 정보를 보고할 수 있다.
구체적으로, 상기 단말(1)은 수신기(20)를 통해 상기 기지국(100)으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신한다. 여기서, 상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는, 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이어, 상기 단말(1)은 프로세서(40)를 통해 상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출한다. 이어, 상기 단말(1)은 송신기(10)를 통해 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국(100)으로 전송한다.
단말 및 기지국에 포함된 송신기 및 수신기는 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및/또는 채널 다중화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 15의 단말 및 기지국은 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.
여기서, 스마트 폰이란 이동통신 단말기와 개인 휴대 단말기의 장점을 혼합한 단말기로서, 이동통신 단말기에 개인 휴대 단말기의 기능인 일정 관리, 팩스 송수신 및 인터넷 접속 등의 데이터 통신 기능을 통합한 단말기를 의미할 수 있다. 또한, 멀티모드 멀티밴드 단말기란 멀티 모뎀칩을 내장하여 휴대 인터넷시스템 및 다른 이동통신 시스템(예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 등)에서 모두 작동할 수 있는 단말기를 말한다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(50, 150)에 저장되어 프로세서(40, 140)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 복수의 아날로그 빔(analog beam)들을 이용하여 신호를 전송하는 기지국이 포함된 무선 통신 시스템에서 단말이 채널 상태 정보 (channel state information, CSI)를 보고하는 방법에 있어서,
    상기 기지국으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신하되,
    상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는,
    하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함; 및
    상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출하고, 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국으로 전송;하는 것을 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보 보고 방법은,
    상기 기지국으로부터 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 복수의 CSI 자원 설정들에 대한 정보를 수신;하는 것을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 복수의 CSI 자원 설정들 중 상기 하나 이상의 CSI 자원 설정에 대응하는 안테나 포트 정보를 포함하고,
    상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC (Medium Access Control) 계층 시그널링을 통해 전송되는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보 보고 방법은,
    상기 기지국으로부터 RRC (Radio Resource Control) 시그널링을 통해 서빙 빔 인덱스 (serving beam index) 별 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 CSI 자원 설정에 대한 정보를 수신;하는 것을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 기지국이 신호 전송을 위해 이용하는 하나 이상의 서빙 빔에 대응하는 인덱스를 지시하는 정보를 포함하고,
    상기 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는 물리 계층 또는 MAC (Medium Access Control) 계층 시그널링을 통해 전송되는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 CSI 자원 설정 정보는 각 CSI 자원 설정과 QCL (Quasi Co-Located) 관계에 있는 안테나 포트에 대한 정보를 포함하고,
    상기 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보는 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 (sweep index) 집합 중 상기 하나 이상의 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 지시하는 정보를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보 보고 방법은,
    상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 CSI 자원에 적용되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 수신;하는 것을 더 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보는,
    하나 이상의 심볼 별로 대응되는 스위핑 인덱스 집합에 대한 정보를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보 보고 방법은,
    상기 기지국으로부터 복수의 ZP (Zero Power) CSI-RS (channel state information - reference signal) 설정에 대한 정보를 수신;하는 것을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는,
    상기 복수의 ZP CSI-RS 설정 중 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 지시하는 정보를 더 포함하고,
    상기 CSI 피드백은 상기 상기 하나 이상의 ZP CSI-RS 설정을 추가적으로 고려하여 산출되는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI 피드백은,
    상기 하나 이상의 CSI 자원 중 상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는,
    상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 CSI 자원 설정 인덱스 및 상기 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔이 포함되는 스위핑 인덱스를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대한 정보는,
    상기 단말이 선호하는 CSI 자원에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔 중 상기 단말이 선호하는 아날로그 빔의 인덱스 정보를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보 보고 방법은,
    상기 CSI 피드백 전송시, 상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송;하는 것을 더 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI 피드백 전송시, 빔 상태 정보 (Beam State Information, BSI) 보고를 요청하는 신호를 상기 기지국으로 전송;하는 것을 더 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI 피드백을 산출하는 것은,
    상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원의 개수가 상기 단말의 최대 CSI 산출 능력보다 큰 경우, 일정 기준에 기반하여 상기 기지국으로부터 지시된 상기 하나 이상의 CSI 자원 중 CSI 피드백을 산출하는 하나 이상의 CSI 자원을 선택; 및
    상기 선택된 하나 이상의 CSI 자원에 대해서만 CSI 피드백을 산출;하는 것을 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 일정 기준은,
    상기 하나 이상의 CSI 자원에 대응하는 서빙 빔 인덱스 순서, 또는
    상기 단말의 수신 관점에서 수신 감도가 좋은 아날로그 빔에 대응하는 CSI 자원 순서,를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 CSI 자원 설정 정보는,
    CSI-RS (Channel State Information - Reference Signal) 자원 및 CSI - IM (Channel State Information - Interference Measurement) 자원에 대한 정보를 포함하는, 채널 상태 정보 보고 방법.
  16. 무선 통신 시스템에서 복수의 아날로그 빔(analog beam)들을 이용하여 신호를 전송하는 기지국이 포함된 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (channel state information, CSI)를 보고하는 단말에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 수신부와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 CSI 보고를 위한 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보를 수신하되,
    상기 하나 이상의 CSI 자원을 지시하는 정보는,
    하나 이상의 CSI 자원 설정 정보 및 각 CSI 자원 설정 정보에 대응하는 하나 이상의 아날로그 빔에 대한 정보를 포함; 및
    상기 하나 이상의 CSI 자원에 대한 CSI 피드백을 산출하고, 상기 산출된 CSI 피드백을 상기 기지국으로 전송;하도록 구성되는, 단말.
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