KR20210037240A

KR20210037240A - 무선 통신 시스템에서 하향링크 채널을 복원하기 위한 장치 및 방법

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Publication number: KR20210037240A
Application number: KR1020190119613A
Authority: KR
Inventors: 최용윤; 장철희; 이형택; 최준일; 김환진
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: US11855730B2; US20220224388A1; WO2021060896A1

Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 무선 통신 시스템에서 하향링크 채널을 복원하기 위한 것으로, 기지국의 동작 방법은, 단말로 하향링크 RS(reference signal)들을 송신하는 과정과, 단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신하는 과정과, 적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정하는 과정과, 제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 하향링크 채널을 복원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECONSTRUCING DOWNLINK CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 하향링크 채널을 복원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.

5G 시스템에서, 송신기 및 수신기에 많은 개수의 안테나들을 사용하는 거대 다중 입출력(massive multiple-input multiple-output, massive MIMO) 시스템은 미래의 무선 통신 시스템(wireless communication system)에서 중요한 역할을 하게 될 기술 중 하나로 매우 중요하게 여겨지고, 활발히 연구되고 있다. 거대 MIMO 시스템을 통해 충분한 이득을 얻기 위해, 기지국은 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 필요로 한다. 이에, 효과적으로 채널 상태 정보를 획득하기 위한 다양한 연구들이 진행 중에 있다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 채널에 대한 정보를 효과적으로 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 안테나 서브-어레이(antenna sub-array)를 이용하여 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 공간 다중화(spatial multiplexing)을 위한 채널 상태 정보를 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 단말로 하향링크 RS(reference signal)들을 송신하는 과정과, 단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신하는 과정과, 적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정하는 과정과, 제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원하는 과정을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국은, 송수신기와, 상기 송수신기와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 단말로 하향링크 RS(reference signal)들을 송신하고, 단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신하고, 적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정하고, 제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원하도록 제어할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 공간 다중화(spatial multiplexing)을 통해 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말의 상호 작용을 위한 기능적 구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국에서 단말로의 기준 신호(reference signal, RS) 송신의 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 정보를 획득하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 크기들 간 비율을 이용하여 채널 정보를 복원하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 AoA(angle of arrival) 및 AoD(angle of departure)를 이용하여 채널 정보를 복원하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11 내지 도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능 그래프들을 도시한다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 MIMO(multiple input multiple output)를 지원하기 위한 채널 정보를 획득하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 채널 정보 획득 시 안테나 서브-어레이(antenna sub-array)를 고려함으로써, 하향링크 훈련 오버헤드(downlink training overhead)는 줄이면서도 CSI(channel state information)-RS(reference signal) 및 SRS(soudnign RS)를 통해 이용하여 하향링크 MIMO CSI를 복원하기 하기 위한 기술을 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명에서, 물리 채널(physical channel)과 신호(signal)는 데이터 혹은 제어 신호와 혼용하여 사용될 수 있다. 예를 들어, PDSCH(physical downlink shared channel)는 데이터가 전송되는 물리 채널을 지칭하는 용어이지만, PDSCH는 데이터를 지칭하기 위해서도 사용될 수 있다. 즉, 본 개시에서, '물리 채널을 송신한다'는 표현은 '물리 채널을 통해 데이터 또는 신호를 송신한다'는 표현과 동등하게 해석될 수 있다.

이하 본 개시에서, 상위 시그널링은 기지국에서 물리 계층의 하향링크 데이터 채널을 이용하여 단말로, 또는 단말에서 물리 계층의 상향링크 데이터 채널을 이용하여 기지국으로 전달되는 신호 전달 방법을 뜻한다. 상위 시그널링은 RRC(radio resource control) 시그널링 또는 MAC(media access control) 제어 요소(control element, CE)로 이해될 수 있다.

또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.

기지국(110)은 단말들(120, 130)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '지노드비(next generation nodeB, gNB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말(120) 및 단말(130) 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120) 및 단말(130) 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함할 수 있다. 즉, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국(110) 및 단말들(120, 130)은 빔 탐색(beam search) 또는 빔 관리(beam management) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들(112, 113, 121, 131)을 선택할 수 있다. 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)이 선택된 후, 이후 통신은 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)을 송신한 자원과 QCL(quasi co-located) 관계에 있는 자원을 통해 수행될 수 있다.

제1 안테나 포트 상의 심볼을 전달한 채널의 광범위한(large-scale) 특성들이 제2 안테나 포트 상의 심볼을 전달한 채널로부터 추정될(inferred) 수 있다면, 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트는 QCL 관계에 있다고 평가될 수 있다. 예를 들어, 광범위한 특성들은 지연 스프레드(delay spread), 도플러 스프레드(doppler spread), 도플러 쉬프트(doppler shift), 평균 이득(average gain), 평균 지연(average delay), 공간적 수신 파라미터(spatial receiver parameter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 기지국(110)의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2를 참고하면, 기지국은 무선통신부(210), 백홀통신부(220), 저장부(230), 제어부(240)를 포함한다.

무선통신부(210)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부(210)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부(210)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부(210)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

또한, 무선통신부(210)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 이를 위해, 무선통신부(210)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부(210)는 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부(210)는 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다.

하드웨어의 측면에서, 무선통신부(210)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다. 디지털 유닛은 적어도 하나의 프로세서(예: DSP(digital signal processor))로 구현될 수 있다.

무선통신부(210)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부(210)의 전부 또는 일부는 '송신부(transmitter)', '수신부(receiver)' 또는 '송수신부(transceiver)'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부(210)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

백홀통신부(220)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부(220)는 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

저장부(230)는 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부(230)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(230)는 제어부(240)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부(240)는 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(240)는 무선통신부(210)를 통해 또는 백홀통신부(220)를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부(240)는 저장부(230)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부(240)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 다른 구현 예에 따라, 프로토콜 스텍은 무선통신부(210)에 포함될 수 있다. 이를 위해, 제어부(240)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부(240)는 기지국이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 단말(120)의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3을 참고하면, 단말은 통신부(310), 저장부(320), 제어부(330)를 포함한다.

통신부(310)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부(310)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부(310)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부(310)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부(310)는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부(310)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.

또한, 통신부(310)는 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(310)는 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부(310)는 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부(310)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(310)는 빔포밍을 수행할 수 있다.

통신부(310)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부(310)의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부(310)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

저장부(320)는 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부(320)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(320)는 제어부(330)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부(330)는 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(330)는 통신부(310)를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부(330)는 저장부(320)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부(330)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(330)는 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부(310)의 일부 및 제어부(330)는 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부(330)는 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다. 도 4는 도 2의 무선통신부(210) 또는 도 3의 통신부(310)의 상세한 구성에 대한 예를 도시한다. 구체적으로, 도 4는 도 2의 무선통신부(210) 또는 도 3의 통신부(310)의 일부로서, 빔포밍을 수행하기 위한 구성요소들을 예시한다.

도 4를 참고하면, 무선통신부(210) 또는 통신부(310)는 부호화 및 변조부(402), 디지털 빔포밍부(404), 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N), 아날로그 빔포밍부(408)를 포함한다.

부호화 및 변조부(402)는 채널 인코딩을 수행한다. 채널 인코딩을 위해, LDPC(low density parity check) 코드, 컨볼루션(convolution) 코드, 폴라(polar) 코드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 부호화 및 변조부(402)는 성상도 맵핑(constellation mapping)을 수행함으로써 변조 심벌들을 생성한다.

디지털 빔포밍부(404)는 디지털 신호(예: 변조 심벌들)에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부(404)는 변조 심벌들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용되며, '프리코딩 행렬(precoding matrix)', '프리코더(precoder)' 등으로 지칭될 수 있다. 디지털 빔포밍부(404)는 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)로 디지털 빔포밍된 변조 심벌들을 출력한다. 이때, MIMO(multiple input multiple output) 전송 기법에 따라, 변조 심벌들은 다중화되거나, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)로 동일한 변조 심벌들이 제공될 수 있다.

다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 디지털 빔포밍된 디지털 신호들을 아날로그 신호로 변환한다. 이를 위해, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 각각은 IFFT(inverse fast fourier transform) 연산부, CP(cyclic prefix) 삽입부, DAC, 상향 변환부를 포함할 수 있다. CP 삽입부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 위한 것으로, 다른 물리 계층 방식(예: FBMC(filter bank multi-carrier))이 적용되는 경우 제외될 수 있다. 즉, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 디지털 빔포밍을 통해 생성된 다수의 스트림(stream)들에 대하여 독립된 신호처리 프로세스를 제공한다. 단, 구현 방식에 따라, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)의 구성요소들 중 일부는 공용으로 사용될 수 있다.

아날로그 빔포밍부(408)는 아날로그 신호에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 아날로그 빔포밍부(408)는 아날로그 신호들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용된다. 구체적으로, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 및 안테나들 간 연결 구조에 따라, 아날로그 빔포밍부(440)는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 각각이 하나의 안테나 어레이와 연결될 수 있다. 다른 예로, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)이 하나의 안테나 어레이와 연결될 수 있다. 또 다른 예로, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 적응적으로 하나의 안테나 어레이와 연결되거나, 둘 이상의 안테나 어레이들과 연결될 수 있다.

기지국에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 얻기 위해서, 거대(massive) MIMO 시스템을 고려하는 많은 연구에서, 시간 분할 이중화(time division duplexing, TDD)를 고려한다. TDD의 경우, 상향링크(uplink) 채널과 하향링크(downlink) 사이의 채널 상호성(channel reciprocity)을 이용하여 보다 쉽게 CSI를 얻을 수 있는 장점이 있다.

하지만, 공간 다중화(spatial multiplexing)를 지원하기 위해서, TDD를 사용하더라도, 하향링크 훈련(downlink training) 과정을 통해 CSI를 얻어야 하는 경우가 발생할 수 있다. 실제로 많은 경우, 전력 소비 문제와 회로의 설계 복잡도 문제 등으로 인해서, 단말의 송신 안테나(transmit antenna) 개수가 수신 안테나(receive antenna) 개수보다 작은 상황이 고려된다. 이와 같은 상황에서, TDD에서의 채널 상호성을 가정하더라도, 단말이 송신하는 상향링크 SRS(sounding reference signal)만으로 온전한 MIMO CSI가 얻어 지지 아니할수 있으므로, 기지국은 3GPP 표준에서 정의하는 하향링크 CSI-RS(reference signal)를 통해 하향링크 훈련 동작을 거쳐 CSI를 얻는다.

CSI-RS를 통한 하향링크 훈련 동작에서, 기지국의 많은 안테나 개수로 인해 커질 수 있는 훈련 오버헤드(training overhead)를 줄이기 위해서, 안테나 서브어레이(antenna sub-arrays)의 사용이 고려될 수 있다. 안테나 서브-어레이를 고려하면, 유효(effective) 안테나 포트(antenna port)의 개수가 기지국의 안테나 개수보다 작아지므로, 훈련 오버헤드가 작아지는 장점이 있지만, CSI-RS를 통해서 온전한 MIMO CSI를 얻을 수 없는 단점도 존재할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들은 TDD 상황에서의 거대 MIMO 시스템을 고려한다. 이하 설명에서, 기지국은 총 N_BS 개의 안테나를 통해 신호를 송신 및 수신하고, 단말은 총 M_UE 개의 안테나들을 통해 신호를 송신하고, M_UE 개의 안테나들 중 하나의 안테나를 통해서 신호를 송신함이 가정된다. 이때, 단말에서 송신으로 쓰이는 안테나의 인덱스(예: 송신 안테나 인덱스(transit antenna index))는 m_TX이다. 또한, 기지국에서 하향링크 훈련 오버헤드를 완화하기 위하여 안테나 서브-어레이가 고려될 수 있다. 이때, J개의 안테나가 하나의 서브-어레이(sub-array)를 구성하면, 총 K=N_BS/J개의 안테나 포트들이 구성된다.

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말의 상호 작용을 위한 기능적 구성을 도시한다. 도 5는 기지국(110) 및 단말(120)의 기능적 구성요소들을 예시하며, 도 5에 예시된 구성요소들은 도 2 또는 도 3을 참고하여 설명한 구성요소들의 적어도 하나에 포함될 수 있다.

도 5를 참고하면, 기지국(110)에서, RS 생성부(502)에 의해 하향링크 RS(예: CSI-RS)들이 생성된다. 하향링크 RS는 RS 빔포머(beamfomer)(504)에 의해 빔포밍된 후, N_BS개의 안테나들로부터 구성되는 K개의 안테나 포트들(506-1 내지 506-K)을 통해 송신된다. K개의 안테나 포트들(506-1 내지 506-K)을 통해 송신된 하향링크 RS들은 채널을 통해 단말(120)의 안테나들(예: M_UE개 안테나들)에 수신된다.

단말(120)의 안테나들에 의해 수신된 하향링크 RS들에 기반하여, 송수신부(508)는 기지국(110)의 안테나 포트들(506-1 내지 506-K) 및 단말(120)의 안테나들 간 채널 정보(예: h_CSI-RS-uq)를 추정하고, 추청된 채널 정보는 양자화부(510)에 의해 양자화된다. 양자화된 채널 정보(예: H_CSI-RS)는 기지국(110)에게 피드백된다. 이에 더하여, 송수신부(508)는 복수의 안테나들 중 하나의 안테나를 통해 상향링크 RS(예: SRS)를 송신한다. 기지국(110)은 안테나 포트들(506-1 내지 506-K)을 통해 상향링크 RS를 포함하는 상향링크 신호들을 수신한다. RS 추출부(512)는 수신된 상향링크 신호들에서 상향링크 RS를 추출하고, 상향링크 RS에 기반하여 단말(120)의 하나의 안테나 및 기지국(110)의 안테나 포트들(506-1 내지 506-K) 간 채널 정보(예: h_SRS)가 추정된다.

기지국(110)의 채널 복원부(channel reconstructor)(514)는 상향링크 RS에 기반하여 추정된 제1 채널 정보(예: h_SRS), 단말(120)로부터 피드백된 제2 채널 정보(예: H_CSI-RS)를 이용하여 보다 정확한 채널 정보를 복원한다. 복원되는 채널 정보는 제1 채널 정보 또는 제2 채널 정보보다 정확하다. 구체적으로, 제1 채널 정보는 단말(120)의 안테나들 중 하나에 대한 채널 정보이므로, 복원된 채널 정보는 양적인 측면에서 보다 완전할 수 있다. 또한, 제2 채널 정보는 양자화된 채널 정보이므로, 복원된 채널 정보는 질적인 측면에서 보다 정확할 수 있다. 즉, 채널 복원부(514)는 N_BS×1 크기의 제1 채널 정보 및 K×M_UE 크기의 제2 채널 정보로부터 N_BS×M_UE 크기의 채널 정보를 복원할 수 있다. 이후, 기지국(110)의 데이터 빔포머(516)는 복원된 채널 정보를 이용하여 데이터 신호에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다.

이하 설명되는 수학식들에서, 소문자 및 대문자는 열 벡터와 행렬을 나타낸다. A^T, A^H, A⁺는 행렬 A의 전치(transpose), 켤레 전치(conjugate transpose), 수도-인버스(pseudo-inverse)를 나타낸다. A(:,m:n) 행렬 A의 m번째 열부터 n번째 열까지로 이루어진 서브행렬(submatrkx)이며, A(m:n,;)행렬 A의 m번째 행부터 n번째 행까지로 이루어진 서브행렬이다. a(m:n)은 벡터 a의 m번째부터 n번째까지의 원소들로 이루어진 벡터다.

은 복소수의 절대값을,

은 벡터의

놈(norm)을,

는 행렬의 프로비너스 놈(Frobenius norm)을 나타낸다. 0_m은 m×1의 올 제로(all zero) 벡터를, I_m은 m×m의 단위(identity) 행렬을 의미한다.

이하 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 기법들은 ULA(uniform linear array) 혹은 UPA(uniform planar array)를 운용하는 기지국에 적용 가능하다. 도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 안테나 구조의 예를 도시한다. 도 6은 UPA를 예시한다. 도 6을 참고하면, UPA(610)는 수직(vertical) 방향으로는 N_ver=J개의 안테나 포트들, 수평(horizontal) 방향으로 N_hor=K개의 안테나 포트들(606-1 내지 606-K)로 구성될 수 있다. 이하 설명에서, 안테나 포트 또는 안테나의 개수는 기지국이 ULA를 운용한다면 변수 J 및 K로, UPA를 운용한다면 변수 N_ver 및 N_hor로 표현될 수 있다.

안테나 서브-어레이들이 구성되면, 도 7과 같이 단말과 기지국이 모두 알고 있는 CSI-RS가 각 안테나 포트를 통해 기지국에서 단말에 전송된다. 도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국에서 단말로의 기준 신호 송신의 예를 도시한다. 도 7을 참고하면, 단말(120)은 K개의 기준 신호들을 수신하고, 수신된 기준 신호들로부터 추정된 채널 정보를 양자화(quantize)한 후, PMI(precoding matrix indicator) 코드북(codebook)에서 하나의 코드워드(codeword)를 선택하고, 선택된 코드워드의 인덱스(index)를 기지국에게 전송할 수 있다. 이때, k(k=1,2,…, K)번째 안테나 포트를 통한 단말에서의 수신 신호 y_k는 잡음을 무시할 때, 아래 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]에서, y_k는 k번째 안테나 포트를 통해 송신된 신호에 대응하는 수신 신호, H^H는 N_BS×M_UE 크기의 기지국 및 단말 간 채널, p_k는 k번째 안테나 포트에 대응하는 빔포밍 벡터, x_k는 k번째 안테나 포트를 통해 송신된 신호를 나타낸다.

다양한 실시 예들에 따른 기법들은 CSI-RS에 영향을 받지 않기 때문에, x_k=1을 가정한다. 또한, p_k는 아래 [수학식 2]와 같이 정의될 수 있다.

[수학식 2]에서, p_k는 k번째 안테나 포트에 대응하는 빔포밍 벡터, w_k는 k번째 안테나 서브-어레이에 적용되는 빔포밍 가중치(weight) 벡터를 나타낸다.

단말은 K개의 수신 신호들에 기반하여 양자화되지 아니한(unquantized) 유효(effective) CSI-RS 채널 행렬 H_CSI-RS-qu를 구성한다. 양자화되지 아니한 유효 채널 행렬은 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 3]에서, H_CSI-RS-qu는 양자화되지 아니한 유효 채널 행렬, yk는 유효 채널 행렬의 k번째 열, H^H는 하향링크 채널, P는 프리코딩 행렬을 나타낸다. 여기서, P=[p₁, p₂, …, p_K]이다.

단말에서 레이어 L을 위한 PMI 코드북을 통해 H_CSI-RS-qu를 양자화(quantize)한 것을 H^H _CSI-RS라 하자. 여기서, H_CSI-RS에 허미션(Hermitian)을 취한 이유는, 본래 PMI 코드북의 목적은 코드워드를 통해 기지국에 데이터 전송을 위한 빔포머를 알려주기 위함이므로, 기지국이 피드백된 PMI 코드워드 H_CSI-RS를 채널로 고려하려면 허미션을 취해야 하기 때문이다. 이때, H_CSI-RS-qu는 M_UE×K 크기의 행렬이고, H^H _CSI-RS는 L×K 크기의 행렬이다. 기지국은 단말에서의 안테나 개수 M_UE가 아닌, 단말의 최대 피드백 레이어 개수인 L_max를 알 수 있으며, L은 L_max보다 작거나 같은 값을 가진다.

이때, L이 L_max보다 작다면 기지국은 피드백된 H_CSI-RS를 기반으로 레이어 L_max를 위한 K×L_max크기의 코드워드 중 하나로 H_CSI-RS를 대체할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 PMI 코드북의 구조를 고려하여 피드백된 H_CSI-RS의 첫 번째 열 벡터와 동일한 첫 번째 열 벡터를 갖는 레이어 L_max코드워드를 선택하고, 이를 활용하여 N_BS×L_max크기의 하향링크 채널을 복구할 수 있다. 이 경우, L_max와 M_UE가 같은 값을 가진다면 온전한 하향링크 MIMO 채널을 복구할 수 있게 되고, 그렇지 못하다면 최대 N_BS×L_max크기의 하향링크 채널을 복구할 수 있다.

또는, 기지국은 K×L 크기의 H_CSI-RS를 활용해 레이어 L 전송을 위한 N_BS×L 채널을 복구할 수도 있다. 이 경우, 후술되는 실시 예들에 따른 하향링크 채널 복원(reconstruction) 기법들은 L 과 L_max가 같은 값을 가진다는 가정하에 전개된 기법들이므로, 이하 설명되는 수학식들에서 L_max를 L로 대체하여 N_BS×L 크기의 채널을 복구하고, 그 결과를 검증할 수 있다.

TDD에서는 하향링크와 상향링크의 채널 상호성을 활용하여, 단말에 의해 전송된 상향링크 SRS로부터 기지국이 하향링크 채널을 추정할 수 있다. 이때, 단말은 하나의 송신 안테나 만을 갖기 때문에, 잡음을 고려하지 않는다면, 기지국은 H^H의 행 중 하나에 해당하는 1×N_BS크기의 벡터 h^H _SRS를 추정할 수 있다. 이하, 본 개시는 L과 L_max가 같은 값을 가진다는 가정하에 H_CSI-RS와 h_SRS를 통해 온전한 하향링크 채널을 복원하는 다양한 실시 예들을 설명한다.

도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 정보를 획득하기 위한 흐름도(800)를 도시한다. 도 8은 기지국(110)의 동작 방법을 예시한다.

도 8을 참고하면, 801 단계에서, 기지국은 단말로 하향링크 RS들을 송신한다. 기지국은 복수의 안테나 포트들을 통해 하향링크 RS들을 송신한다. 여기서, 하나의 안테나 포트는 하나의 안테나 서브-어레이에 대응할 수 있다. 추가적으로, 상기 기지국은 하향링크 RS들에 대한 프리코딩, 다시 말해, 빔포밍을 수행할 수 있다.

803 단계에서, 기지국은 단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신한다. 여기서, 제1 채널 행렬은 하향링크 RS들에 기반하여 단말에 의해 추정된 채널 행렬의 양자화된 결과로서, 기지국의 안테나 포트들 및 단말의 안테나들 간 양자화된 채널 정보를 나타낸다. 제1 채널 행렬에 대한 지시는 코드북 내에서 하나의 코드워드를 지시하는 적어도 하나의 값을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 상향링크 RS는 단말에서 하향링크 RS들을 수신하기 위해 사용한 안테나들 중 하나를 통해 송신된다.

805 단계에서, 기지국은 적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정한다. 제2 채널 행렬은 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 하나의 안테나 및 기지국의 안테나 포트들 간 채널 정보를 나타낸다.

807 단계에서, 기지국은 제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원한다. 다시 말해, 기지국은 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 정보 및 기지국에 의해 추정된 부분적 채널 정보에 기반하여, 기지국의 안테나 포트들 및 단말의 안테나들 간 채널 정보를 복원한다. 다양한 실시 예들에 따라, 기지국은 단말의 안테나들에 대응하는 채널 값들의 비율에 기반하여 또는 채널의 AoA(angle of arrival) 및 AoD(angle of departure)에 기반하여 채널 정보를 복원할 수 있다.

도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 크기들 간 비율을 이용하여 채널 정보를 복원하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 9는 기지국(110)의 동작 방법을 예시한다.

901 단계에서, 기지국은 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신한 안테나를 식별한다. 일 실시 예에 따라, 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신한 안테나는 적어도 하나의 상향링크 RS를 이용하여 추정된 제2 채널 행렬에 기반하여 식별될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신한 안테나는 미리 정의된 안테나로 취급될 수 있다.

903 단계에서, 기지국은 제1 채널 행렬에 기반하여 단말의 안테나들 간 채널 값들의 비율들을 결정한다. 다시 말해, 기지국은 양자화된 채널 정보에 기반하여 단말의 안테나들 간 채널 크기의 비율들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 단말의 제1 안테나 및 단말의 제2 안테나 간 채널 크기의 비율을 결정할 수 있다. 이때, 비율들은 상향링크 RS를 송신한 것으로 식별된 안테나를 기준으로 한 나머지 안테나들의 상대적인 크기들을 포함할 수 있다.

905 단계에서, 기지국은 채널 값들의 비율들에 기반하여 제1 채널 행렬로부터 채널 정보를 복원한다. 기지국은 비율 값들에 기반하여 제2 채널 행렬로부터 다른 안테나들에 대응하는 채널 정보의 열들 또는 행들을 결정할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 기지국의 안테나 포트들 및 단말의 안테나들 간 채널 정보를 복원할 수 있다.

도 9를 참고하여 설명한 바와 같이, 기지국은 단말의 안테나들 간 채널 값들의 비율들에 기반하여 채널 정보를 복원할 수 있다. 보다 구체적으로, 채널 값들의 비율들에 기반하여 채널 정보를 복원하는 과정을 수학식들을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 이하 설명에서, 채널 값들의 비율들에 기반하여 채널 정보를 복원하는 기법은 '비율(ratio) 기법'이라 지칭될 수 있다.

하향링크 채널을

로 표현할 때, [수학식 3]의 H_CSI-RS-qu는 이하 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 4]에서, H_CSI-RS-qu는 양자화되지 아니한 유효 채널 행렬, h_m은 기지국과 단말의 m번째 안테나 사이의 채널 벡터, pk는 k번째 안테나 포트에 대응하는 빔포밍 벡터, M_UE는 단말의 안테나 개수를 의미한다.

[수학식 4]를 참고하면, H_CSI-RS-qu 행렬의 (m,k)번째 성분은 h_m 및 p_k 간의 내적에 해당하고, 이는 H_CSI-RS-qu 행렬에서 k번째 열의 성분들의 차이는 p_k와 내적되는 h_m들임이 확인된다. 따라서, 기지국은 h_SRS로부터 H_CSI-RS의 성분들의 비율로 하향링크 채널을 복원(reconstruct)할 수 있다. 전술한 비율 기법(ratio method)에 의해 복원된 하향링크 채널의 m번째 열은 이하 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 5]에서,

는 비율 기법에 의해 복원된 하향링크 채널의 m번째 열, h_SRS는 상향링크 기준 신호에 기반하여 추정된 채널 행렬, H_CSI-RS는 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 행렬을 의미한다.

도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 AoA(angle of arrival) 및 AoD(angle of departure)를 이용하여 채널 정보를 복원하기 위한 흐름도(1000)를 도시한다. 도 10은 기지국(110)의 동작 방법을 예시한다.

1001 단계에서, 기지국은 AoA 값 및 AoD 값을 결정한다. 일 실시 예에 따라, 기지국은 주요한(dominent) 적어도 하나의 AoA들 및 주요한 적어도 하나의 AoD들을 결정하고, 결정된 주요한 적어도 하나의 AoA들 및 주요한 적어도 하나의 AoD들에 기반하여 AoA 값 및 AoD 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, AoA 값은 주요한 적어도 하나의 AoA들을 포함하는 벡터이고, AoD 값은 주요한 적어도 하나의 AoD들을 포함하는 벡터일 수 있다.

1003 단계에서, 기지국은 AoA 값 및 AoD 값에 기반한 채널 추정 및 RS에 기반한 채널 추정 간 차이를 최소화하는 경로 이득(path gain) 값을 결정한다. AoA 값 및 AoD 값이 결정되면, AoA 값 및 AoD 값에 경로 이득을 곱함으로써 채널 행렬을 추정할 수 있다. 기지국은 RS를 기반으로 추정된 채널 행렬들(예: 양자화된 제1 채널 행렬 및 상향링크 RS에 기반하여 추정된 제2 채널 행렬)을 알고 있으므로, 기지국은 RS를 기반으로 추정된 채널 행렬들 및 AoA 값 및 AoD 값에 기반하여 계산되는 채널 행렬 간 오차가 최소가 되는 경로 이득 값을 결정할수 있다.

1005 단계에서, 기지국은 AoA 값, AoD 값, 경로 이득 값을 이용하여 채널 정보를 복원한다. 일 실시 예에 따라, 기지국은 AoA 값, AoD 값, 경로 이득 값을 곱함으로써 AoA 값 및 AoD 값에 기반한 채널 행렬을 획득함으로써 채널 정보를 복원할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, AoA 값 및 AoD 값에 기반하여 획득된 채널 행렬에서 상향링크 RS를 송신한 단말의 안테나에 대응하는 열을 제2 채널 행렬로 대체함으로써, 채널 정보를 복원할 수 있다.

도 10을 참고하며 설명한 바와 같이, 기지국은 AoA 값 및 AoD 값에 기반하여 채널 정보를 복원할 수 있다. 보다 구체적으로, AoA 값 및 AoD 값에 기반하여 채널 정보를 복원하는 과정을 수학식들을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 이하 설명에서, AoA 값 및 AoD 값에 기반하여 채널 정보를 복원하는 기법은 '프리-서치(pre-search) 기법'이라 지칭될 수 있다.

거대 MIMO 시스템에서, 하향링크 채널 H는 일반적으로 단말에서의 AoA에 해당하는 어레이 응답(array response) 벡터들과 기지국에서의 AoD에 해당하는 어레이 응답 벡터들의 외적의 가중 합으로 표현될 수 있다. 기지국과 단말이 ULA를 사용하는 경우, 하향링크 채널은 이하 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 6]에서,

는 프리-서치 기법을 위해 모델링된 하향링크 채널, T_AoA는 주요한 AoA의 개수, T_AoD는 주요한 AoD의 개수, u는 AoA의 인덱스, v는 AoD의 인덱스,

는 u번째 AoA,

는 v번째 AoD, c_u,v는 AoA

및 AoD

로 구성되는 경로의 복소 경로 이득(complex path gain), a_AoA(

)는 AoA(

)에 해당하는 단말에서의 어레이 응답 벡터, a_AoD(

)는 AoD(

)에 해당하는 기지국에서의 어레이 응답 벡터를 의미한다. a_AoA(

)는 및 a_AoD(

)는 이하 [수학식 7] 및 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 7]에서, a_AoA(

)는 단말에서의 어레이 응답 벡터, L_max는 단말에서 지원 가능한 최대 레이어 개수,

는 u번째 AoA를 의미한다.

[수학식 8]에서, a_AoD(

)는 기지국에서의 어레이 응답 벡터, N_BS는 기지국의 안테나 개수,

는 v번째 AoD를 의미한다.

기지국이 UPA를 운용할 때, [수학식 8]의 어레이 응답 벡터는 이하 [수학식 9]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 9]에서, a_AoD(

는 v번째 수직 AoD,

는 v번째 수평 AoD,

는 크로네커 곱(kronecker product) 연산자를 의미한다. 여기서, N_BS=N_verN_hor을 만족한다.

프리-서치 기법에 따르면, 기지국은 주요한 AoA들 및 AoD들을 먼저 검색한다. 기지국에서 하향링크 채널의 주요한 T_AoA개의 AoA들을 결정하기 위해, 신호 세기는 이하 [수학식 10]과 같이 모델링될 수 있다.

[수학식 10]에서,

는 i번째 각도,

는 i번째 각도에 대한 신호 세기, a_AoA(

)는 단말에서의 어레이 응답 벡터, H_CSI-RS는 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 정보를 나타낸다.

[수학식 11]에서,

는 i번째 각도, π/R_ULA는

에 대한 해상도(resolution)를 나타낸다. 여기서, i는 1,2,…,R_ULA+1의 값들을 가진다.

기지국은 각

에 따른

값들 중에서, T_AoA개의 지역적 최대값(local maximum)들을 확인하고, 확인된 지역적 최대값들에 해당하는 각도

들을 주요 AoA

로 결정할 수 있다. 여기서, 지역적 최대값들에 해당하는 각도

들은 이하 [수학식 12]를 만족하도록 결정될 수 있다.

[수학식 12]에서,

는 i번째 각도에 대한 신호 세기를 나타낸다.

주요한 T_AoD개의 AoD들은 h_SRS에 기반하여 결정될 수 있다. 기지국에서 ULA를 운용하는 경우, [수학식 10] 및 [수학식 11]과 유사하게, 각도

와 이에 해당하는 신호 세기는 이하 [수학식 13] 및 [수학식 14]와 같이 모델링될 수 있다.

[수학식 13]에서,

는 i번째 각도,

는 i번째 각도의 신호 세기, a_AoD(

)는 기지국에서의 어레이 응답 벡터, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬을 나타낸다.

[수학식 14]에서,

는 i번째 각도, π/R_ULA는

는 대한 해상도(resolution)를 나타낸다. 여기서, i는 1,2,…,R_ULA+1의 값들을 가진다.

기지국에서 UPA를 운용한다고 가정하면, 수직 각도

및 수평 각도

에 해당하는 신호 세기는 이하 [수학식 15] 및 [수학식 16]과 같이 모델링될 수 있다.

[수학식 15]에서,

는 수직 각도,

는 수평 각도,

는

및

에 해당하는 신호 세기,

는 기지국에서의 어레이 응답 벡터, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬을 나타낸다.

[수학식 16]에서,

는 수직 각도,

는 수평 각도,

및

은

및

에 대한 해상도(resolution)를 의미한다. 주요한 AoA들이 결정된 후, L_max×T_AoA 크기의 행렬 A_AoA는 이하 [수학식 17]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 17]에서, A_AoA는 AoA 값, a_AoA(

)는 단말에서의 어레이 응답 벡터를 의미한다.

주요한 AoD들을 결정하는 동작은 기지국이 어떠한 안테나 어레이 구조를 운용하는지에 따라 달라질 수 있다. ULA를 운용하는 경우의 알고리즘이 이하 [표 1]에, UPA를 운용하는 경우의 알고리즘이 이하 [표 2]에 설명된다. 이하 [표 1] 또는 [표 2]에 제시된 알고리즘은 일 예일 뿐, 다른 AoD/AoA 추정 기법이 적용되는 것도 가능하다.

주요한 AoD들이 결정된 후, N_BS×T_AoD 크기의 행렬 A_AoD는 기지국에서 ULA를 운용하는 경우 이하 [수학식 18]와 같이, 기지국에서 UPA를 운용하는 경우 [수학식 19]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 18]에서, A_AoD는 AoD 값, a_AoD(

)는 기지국에서의 어레이 응답 벡터를 나타낸다.

[수학식 19]에서, A_AoD는 AoD 값, a_AoD(

)는 기지국에서의 어레이 응답 벡터를 나타낸다.

주요한 AoA들 및 AoD들이 결정된 후, 하향링크 채널 H를 복원하기 위해서, c_u,v들을 원소로 갖는 행렬 C_pre는 최적화 문제(optimization problem)의 풀이를 통해 될 수 있다. 최적화 문제는 [수학식 20]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 20]에서,

는 최적의 경로 이득 벡터, T_AoA는 주요한 AoA들의 개수, T_AoD는 주요한 AoD들의 개수, A_AoA는 AoA 값,

는 최적의 경로 이득 벡터의 후보 값, P는 프리코딩 행렬, A_AoD는 AoD 값, H_CSI-RS는 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 행렬, m_TX는 단말에서 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나의 인덱스, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬, λ는 양의 실수 값을 갖는 제한 인자(regularization factor)로서, λ 값이 클수록 복원되는 채널 정보의 m_TX번째 행과 h_SRS 간의 차이를 줄이는 쪽으로 큰 가중치가 부여된다.

프리-서치 기법을 통해 복원된 하향링크 채널은 이하 [수학식 21]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 21]에서,

는 프리-서치 기법을 통해 복원된 하향링크 채널, A_AoA는 AoA 값,

는 최적의 경로 이득 벡터, A_AoD는 AoD 값을 나타낸다.

이후,

의 m_TX번째 행은 상향링크 RS를 통해 추정된 h^H _SRS로 대체되며, 이는 [수학식 22]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 22]에서,

는

의 m_TX번째 행, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬을 나타낸다.

전술한 바와 같이, AoA 값 및 AoD 값을 이용한 프리-서치 기법에 따라, 채널 정보가 복원될 수 있다. 여기서, 프리-서치 기법은 하향링크 채널을 복원하기 위해 최적화 문제를 해결하는 것을 요구한다. 최적화 문제의 풀이는 시스템에 따라 매우 큰 복잡도(complexity)를 필요로할 수 있다. 따라서, 다른 실시 예에 따라, 최적화 문제가 보다 단순한 연산으로 대체될 수 있다. 최적화 문제를 단순화한 방식은 '수도-인버스(pseudo-inverse) 기법'이라 지칭될 수 있다.

[수학식 21]에 예시된 채널 구조를 고려할 때, 양자화되지 아니한 채널 ㅈ정보는 이하 [수학식 23]과 같이 근사 될 수 있다.

[수학식 23]에서, H_CSI-RS-qu는 양자화되지 아니한 유효 채널 행렬, A_AoA는 AoA 값, C₂는 경로 이득 벡터, A_AoD는 AoD 값, P는 프리코딩 행렬을 나타낸다.

A_AoA 및 A_AoD는 전술한 프리-서치 기법과 동일하게 결정될 수 있다. 이때, 주요한 AoA들 및 AoD들을 결정하기 T_AoA 및 T_AoD는 기지국에서 선택 가능한 설계 변수(design variable)이다. T_AoA≤L_max, T_AoD≤K의 조건을 가정하면, A_AoA의 좌측 수도-인버스(left pseudo-inverse) 및A^H _AoDP의 우측 수도-인버스(right pseudo-inverse)가 존재할 수 있다. 이에 따라, 복소 경로 이득(complex path gain) 행렬 C₂를 추정하는 연산은 이하 [수학식 24]와 같이 표현될 수 있고, 이를 통해 복원된 하향링크 채널은 이하 [수학식 25]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 24]에서,

수도-인버스에 의해 결정된 경로 이득 벡터, A_AoA는 AoA 값, H_CSI-RS는 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 행렬, A_AoD는 AoD 값, P는 프리코딩 행렬을 나타낸다.

[수학식 25]에서,

는 수도-인버스 기법에 의해 추정된 채널 행렬, A_AoA는 AoA 값,

수도-인버스에 의해 결정된 경로 이득 벡터, A_AoD는 AoD 값을 나타낸다.

이후,

의 m_TX번째 행은 상향링크 RS를 통해 추정된 h^H _SRS로 대체되며, 이는 위 [수학식 22]와 같이 표현될 수 있다.

전술한 다양한 실시 예들에 따라, 채널 정보가 복원될 수 있다. 채널 정보를 복원함에 있어서, 상향링크 RS, 예를 들어, SRS를 송신하기 위해 사용된 단말의 안테나를 식별하는 동작이 수행된다.

일 실시 예에 따라, SRS를 송신하기 위해 사용된 단말의 안테나(예: m_TX번째 안테나)는 미리 정의된 안테나로 취급될 수 있다. 즉, 기지국은 획득된 정보(예: 제2 채널 행렬)에 기반하여 SRS를 송신하기 위해 사용된 단말의 안테나를 식별하지 아니하고, 특정 인덱스의 안테나에서 SRS가 송신된 것으로 취급할 수 있다. 이때, 특정 안테나 인덱스는 전송 횟수, 시간 등에 따라 미리 정의된 패턴에 기반하여 변경될 수 있다.

다른 실시 예에 따라, SRS를 송신하기 위해 사용된 단말의 안테나는 제2 채널 행렬 및 제1 채널 행렬에 기반하여 결정될 수 있다. 하향링크 및 상향링크 간 채널 상호성으로 인해, h^H _SRS 및 하향링크 채널 H^H의 m_TX번째 행은 동일한 채널에 대한 정보를 나타낸다. 따라서, h^H _SRS는 H_CSI-RS-uq의 m_TX번째 행과 가장 유사할 것이 예상된다. 이에 근거하여, 기지국은 제1 채널 행렬에 포함되는 행들 중 제1 채널 행렬과 가장 유사한 행을 확인하고, 확인된 행에 대응하는 안테나를 SRS를 송신하기 위해 사용된 단말의 안테나로 판단할 수 있다. 행들의 유사성은 오차 값 또는 내적 값에 기반하여 판단될 수 있다. 오차 값을 이용하는 방식은 이하 [수학식 26]과 같이, 내적 값을 이용하는 방식은 이하 [수학식 27]과 같이 표현된다.

[수학식 26]에서,

는 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 것으로 추정된 안테나 인덱스, H_CSI-RS는 단말로부터 피드백된 양자화된 채널 행렬, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬, P는 프리코딩 행렬을 나타낸다.

[수학식 27]에서,

이하 본 개시는 전술한 다양한 실시 예들에 따른 채널 복원 기술의 성능을 확인하기 위한 모의실험(simulation) 결과를 설명한다. 이때, 하향링크 채널은 3GPP 표준에서 널리 쓰이고 있는 SCM(spatial chnnel model)을 기반으로 정의되며, 기지국의 안테나 개수는 32(UPA를 운용할 때는 수직 8개, 수평 4개), 단말의 안테나 개수는 4 또는 2, 단말에서의 최대 레이어 개수는 4로 설정되었다. 기지국에서 가중치화된(weighted) 안테나 서브-어레이를 구성할 때 J=8로 설정되었고, 서브 어레이를 구성할 때의 가중치 벡터는 8×8 DFT 행렬의 8개 열들 중에서 h_SRS에 따라 유동적으로 하나의 열(예: j_max번째 열)이 이하 [수학식 28]과 같이 선택되었다.

[수학식 28]에서, D는 DFT 행렬, N_BS는 기지국의 안테나 개수, J는 서브-어레이 개수, h_SRS는 상향링크 RS를 이용하여 추정된 채널 행렬을 나타낸다.

CSI-RS를 통한 하향링크 훈련에서 기지국의 안테나 포트 개수는 4, 제한 인자 λ는 10로 설정되었고, 주요한 AoA들 및 AoD들의 개수 T_AoA 및 T_AoD는 L 및 4로, R_ULA는 3600, R_UPA,ver는 200, R_UPA,hor는 200으로 설정되었다.

성능 지표로 사용된 채널의 전송률(rate)은 이하 [수학식 29], [수학식 30], [수학식 31]과 같이 정의된다.

[수학식 29]에서, R은 전송률, L_max는 단말에서 지원 가능한 최대 레이어 개수, H는 하향링크 채널을 나타낸다.

[수학식 30]에서,

는 추정된 하향링크 채널의 허미션,

는 특이 값 분해(singular value decomposition, SVD)에 의해 얻어지는 좌 특히 벡터(left singular vector),

는 특이 값들을 포함하는 대각 행렬,

는 특이 값 분해에 의해 얻어지는 우 특히 벡터(left singular vector)를 나타낸다.

[수학식 31]에서,

는

에 대한 특이 값 분해에 의해 얻어지는 우 특히 벡터(left singular vector)를 나타낸다.

도 11 내지 도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템의 성능 그래프들을 도시한다. 도 11 내지 도 14의 범례에서, 'CSI-RS'는 [수학식 31]의 F를

로 설정한 경우로서, 하향링크 채널 복원을 하지 않은 기준선(baseline)에 해당한다.

는 [수학식 30]과 같이 H_CSI-RS를 특이 값 분해한 경우 우 특이 행렬(right singular matrix)에 해당한다. 'Pre-ULA' 및 'Pre-UPA'는 프리-서치 기법에서 기지국이 ULA 및 UPA를 운용하는 경우이고, 'Pinv-ULA' 및 'Pinv-UPA'는 수도-인버스 기법에서 기지국이 ULA 및 UPA를 운용하는 경우고, 'Ideal'은 실제 하향링크 채널을 정확히 알고 있는 경우이다.

도 11은 기지국에서 ULA를 운용하는 경우의 전송률의 CDF(cumulative density function)를 도시한다. 도 11을 참고하면, 전송률의 CDF 관점에서 살펴본 다양한 실시 예들에 따른 하향링크 채널 복원 기법들은 공간 다중화(spatial multiplexing)을 하는 경우 기존의 CSI-RS에만 기반한 경우보다 우수한 성능을 가지는 것이 확인된다. 비율 기법은, 매우 간단한 연산을 요구하지만, ULA의 구조에 적합하기 때문에 좋은 성능을 가진다. 또한, 비율 기법보다, 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법이 더 우수한 성능을 보인다. 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법이 모두 기지국이 ULA를 운용할 때 ULA 구조를 운용하는 경우보다 더 우수한 성능을 가진다.

도 12는 기지국이 UPA를 운용하는 경우의 전송률의 CDF를 도시한다. 도 12를 참고하면, 도 11의 결과와 유사하게, 다양한 실시 예들에 따른 하향링크 채널 복원 기법들은 기존의 CSI-RS에만 기반한 경우보다 더 우수한 성능을 가진다. 기지국이 UPA를 운용하기 때문에 비율 기법의 성능 열화가 심하지만, 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법은 우수한 성능을 가짐이 확인된다. 또한, 기지국이 UPA를 운용하기 때문에, 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법에서 UPA 구조를 고려하는 것이 하향링크 채널의 복원에 더 적합함이 확인된다.

도 13은 기지국에서 ULA를 운용하고, L이 2인 경우의 전송률의 CDF를 도시한다. 도 13의 범례에서, '2 layer FB, 32×4 reconst.'는 L이 2인 경우에 K×L 크기의 PMI 코드워드 H_CSI-RS를 동일한 첫 번째 열벡터를 갖는 K×L_max 크기의 코드워드로 변환함으로써 N_BS×L_max 크기의 하향링크 채널을 복원하고, L개 레이어들을 전송한 경우를 나타낸다. 이 경우, [수학식 31]에서 F는

로 가정된다. '2 layer FB, 32×2 reconst.'는 L이 2인 경우에 K×L 크기의 PMI 코드워드 H_CSI-RS를 이용하여 N_BS×L 크기의 하향링크 채널을 복원하고, L개 레이어들을 전송한 경우를 나타낸다. 도 13을 참고하면, 도 11의 결과와 유사하게, 기지국이 ULA를 운용하기 때문에, 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법에서 ULA를 고려하는 것이 하향링크 채널 복원에 더 적합함이 확인된다. 또한, 전반적으로 '2 layr FB, 32×2 reconst.' 경우들의 전송률이 더 높다는 점에서, 전술한 하향링크 채널 복원 기법들은 L이 L_max 보다 작은 경우도 적절히 동작함이 확인된다.

도 14는 기지국에서 UPA를 운용하고, L이 2인 경우의 전송률의 CDF를 도시한다. 도 14를 참고하면, 도 12와 유사하게, 기지국이 UPA를 운용하기 때문에, 프리-서치 기법 및 수도-인버스 기법에서 UPA를 고려하는 것이 하향링크 채널 복원에 더 적합함이 확인된다. 뿐만 아니라, 도 13과 같이, 전반적으로 '2 layer FB, 32×2 reconst.' 경우들의 전송률이 더 높음이 확인된다. 이에 따라, 기지국에서 ULA/UPA중 어떠한 구조의 안테나 어레이를 사용하는지에 관계없이, 전술한 하향링크 채널 복원 기법들은 L이 L_max 보다 작은 경우도 적절히 동작함이 확인된다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
단말로 하향링크 RS(reference signal)들을 송신하는 과정과,
단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신하는 과정과,
적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정하는 과정과,
제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 지시는, 상기 기지국의 안테나 포트들 및 상기 단말의 안테나들 간 양자화된 채널 정보를 지시하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 상향링크 RS는, 상기 단말에서 상기 하향링크 RS들을 수신하기 위해 사용한 안테나들 중 하나로부터 송신되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단말에서 상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나를 식별하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나는, 미리 정의된 안테나 또는 상기 제1 채널 행렬의 행들 중 상기 제2 채널 정보와 가장 유사한 행에 대응하는 안테나로 식별되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 단말의 안테나들에 대응하는 채널 값들의 비율에 기반하여 복원되는 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 제1 채널 행렬에 기반하여 상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나 대비 다른 안테나에 대한 채널 크기의 비율들을 결정하고, 상기 비율들에 기반하여 상기 제2 채널 행렬로부터 다른 안테나들에 대응하는 채널 정보의 행들을 결정함으로써 복원되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 채널 정보는, 채널의 AoA(angle of arrival) 값 및 AoD(angle of departure) 값에 기반하여 복원되는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 AoA 값에 포함되는 주요한(dominent) AoA들 및 상기 AoD 값에 포함되는 주요한 AoD들을 결정하고, 상기 AoA 값, 상기 AoD 값, 경로 이득(path gain) 값을 곱함으로써 상기 AoA 값 및 상기 AoD 값에 기반한 채널 행렬을 결정하고, 상기 채널 행렬의 하나의 행을 상기 제2 채널 행렬로 대체함으로써 복원되는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 경로 이득 값은, 상기 AoA 값 및 상기 AoD 값에 기반한 채널 추정 및 RS에 기반한 채널 추정 간 차이를 최소화하는 최적화 문제에 기반하여 결정되거나, 또는, 상기 AoA 값의 수도-인버스(pseudo-inverse) 및 상기 AoD의 수도 인버스를 상기 제1 채널 행렬과 곱함으로써 결정되는 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
송수신기와,
상기 송수신기와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단말로 하향링크 RS(reference signal)들을 송신하고,
단말에 의해 추정된 제1 채널 행렬에 대한 지시(indication) 및 적어도 하나의 상향링크 RS를 수신하고,
적어도 하나의 상향링크 RS에 기반하여 제2 채널 행렬을 추정하고,
제1 채널 행렬 및 제2 채널 행렬에 기반하여 데이터 전송을 위해 사용할 채널 정보를 복원하도록 제어하는 기지국.
청구항 11에 있어서,
상기 지시는, 상기 기지국의 안테나 포트들 및 상기 단말의 안테나들 간 양자화된 채널 정보를 지시하는 기지국.
청구항 11에 있어서,
상기 적어도 하나의 상향링크 RS는, 상기 단말에서 상기 하향링크 RS들을 수신하기 위해 사용한 안테나들 중 하나로부터 송신되는 기지국.
청구항 11에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 단말에서 상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나를 식별하는 기지국.
청구항 14에 있어서,
상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나는, 미리 정의된 안테나 또는 상기 제1 채널 행렬의 행들 중 상기 제2 채널 정보와 가장 유사한 행에 대응하는 안테나로 식별되는 기지국.
청구항 11에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 단말의 안테나들에 대응하는 채널 값들의 비율에 기반하여 복원되는 기지국.
청구항 16에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 제1 채널 행렬에 기반하여 상기 적어도 하나의 상향링크 RS를 송신하기 위해 사용된 안테나 대비 다른 안테나에 대한 채널 크기의 비율들을 결정하고, 상기 비율들에 기반하여 상기 제2 채널 행렬로부터 다른 안테나들에 대응하는 채널 정보의 행들을 결정함으로써 복원되는 기지국.
청구항 11에 있어서,
상기 채널 정보는, 채널의 AoA(angle of arrival) 값 및 AoD(angle of departure) 값에 기반하여 복원되는 기지국.
청구항 18에 있어서,
상기 채널 정보는, 상기 AoA 값에 포함되는 주요한(dominent) AoA들 및 상기 AoD 값에 포함되는 주요한 AoD들을 결정하고, 상기 AoA 값, 상기 AoD 값, 경로 이득(path gain) 값을 곱함으로써 상기 AoA 값 및 상기 AoD 값에 기반한 채널 행렬을 결정하고, 상기 채널 행렬의 하나의 행을 상기 제2 채널 행렬로 대체함으로써 복원되는 기지국.
청구항 19에 있어서,
상기 경로 이득 값은, 상기 AoA 값 및 상기 AoD 값에 기반한 채널 추정 및 RS에 기반한 채널 추정 간 차이를 최소화하는 최적화 문제에 기반하여 결정되거나, 또는, 상기 AoA 값의 수도-인버스(pseudo-inverse) 및 상기 AoD의 수도 인버스를 상기 제1 채널 행렬과 곱함으로써 결정되는 기지국.