KR20230014580A - 스펙트럼 공유 멀티-뉴멀롤로지를 이용한 신호 송신 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 - Google Patents

스펙트럼 공유 멀티-뉴멀롤로지를 이용한 신호 송신 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른, 기지국은 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하고, 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고, 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 기지국의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하고, 복수의 안테나들을 통해 신호들을 송신할 수 있다. 그 외에도 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

스펙트럼 공유 멀티-뉴멀롤로지를 이용한 신호 송신 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치{SIGNAL TRANSMISSION METHOD USING SPECTRUM SHARING MULTI-NUMEROLOGY AND ELECTRONIC DEVICE PERFORMING THE METHOD}
다양한 실시 예들은 무선 통신을 위한 신호 송신 기술로서, 구체적으로 스펙트럼 공유 멀티-뉴멀롤로지에 기반한 신호 송신 기술에 관한 것이다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(end-to-end latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(dual connectivity), 대규모 다중 입출력(massive MIMO: massive multiple input multiple output), 전이중(in-band full duplex), 비직교 다중접속(NOMA: non-orthogonal multiple access), 초광대역(super wideband) 지원, 단말 네트워킹(device networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
일 실시예는 복수의 뉴멀롤로지들을 이용하여 복수의 사용자들(또는, 안테나들)에게 무선 신호들을 송신하는 방법을 제공할 수 있다.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른, 기지국은, 외부 장치와 데이터를 교환하는 통신 모듈, 및 통신 모듈과 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하고, 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고, 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 통신 모듈의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하고, 복수의 안테나들을 통해 신호들을 송신하고, 제1 뉴멀롤로지는 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른, 기지국에 의해 수행되는 무선 통신을 위한 신호 송신 방법은, 상기 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하는 동작, 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작, 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 통신 모듈의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하는 동작, 및 복수의 안테나들을 통해 신호들을 송신하는 동작을 포함하고, 제1 뉴멀롤로지는 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 뉴멀롤로지들을 이용하여 복수의 사용자들(또는, 안테나들)에게 무선 신호들을 송신하는 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 다중 입출력 안테나 통신 시스템의 구성도이다.
도 2a 내지 2c는 다양한 실시 예들에 따른, 멀티-뉴멀롤로지 시스템의 종류들에 따른 주파수 영역에서 이용되는 자원을 도시한다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템을 통해 송신되는 OFDM 심볼들을 도시한다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른, 서로 다른 뉴멀롤로지들을 지원하는 기지국의 송신 블록도이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 서로 다른 뉴멀롤로지들을 이용하는 사용자들에서의 수신 블록도이다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른,
Figure pat00001
을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신을 위한 신호 송신 방법의 흐름도이다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른, 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 방법을 도시한다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른, 서로 다른 프리코딩 방법에 따른 기지국의 총 송신 파워와 단말에서의 AWGN 파워 간의 비율에 따른 총 데이터 전송률을 도시한다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른, 서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템으로 동작하는 기지국의 총 송신 파워와 단말에서의 AWGN 파워 간의 비율에 따른 총 데이터 전송률을 도시한다.
이하, 본 기재의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 기재를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 기재의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 다중 입출력 안테나 통신 시스템의 구성도이다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 하나 이상의 단말들(120, 130, 140, 150)을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 무선 통신 시스템은 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국을 더 포함할 수 있다.
기지국(110)은 하나 이상의 단말들(120, 130, 140, 150)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)일 수 있다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가질 수 있다. 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.
단말들(120, 130, 140, 150) 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 예를 들어, 단말들(120, 130, 140, 150) 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말들(120, 130, 140, 150) 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication: MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말들(120, 130, 140, 150) 각각은 단말외 '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. 예시적으로, 단말들(120, 130, 150)은 하나의 안테나를 포함하고, 단말(140)은 두 개의 안테나들을 포함하는 것으로 도시되었으나, 단말들(120, 130, 140, 150) 각각이 포함하는 안테나의 개수는 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 기지국(110)은 복수의 안테나들(m1, m2, ..., mt)을 이용하여 단말들(120, 130, 140, 150)로 하향 링크(down link: DL)를 제공하기 위한 신호들을 동시에 송신할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말(120)은 안테나(k1)를 이용하여 신호들을 수신하고, 제2 단말(130)은 안테나(k2)를 이용하여 신호들을 수신하고, 제3 단말(130)은 안테나들(k3, k4)을 이용하여 신호들을 수신하고, 제K 단말(150)은 안테나(kK)를 이용하여 신호들을 수신할 수 있다.
예를 들어, 제1 단말(120)에 대한 데이터가 포함된 신호가 기지국(110)의 안테나(m1)에 의해 송신된 신호에 포함되는 경우, 기지국(110)의 다른 안테나들(m2, mt)에 의해 송신된 신호들은 제1 단말(120)의 측면에서 간섭 또는 노이즈로 작용할 수 있다. 다른 예로, 제3 단말(140)의 안테나(k3)의 측면에서는 제3 단말(140)의 안테나(k4)를 위한 신호도 간섭으로 작용할 수 있다.
서로 다른 수신 안테나들 각각을 위한 신호들을 시간적으로 또는 공간적으로 분리시키는 경우에는 상기와 같은 간섭의 문제가 발생하지 않을 수 있으나, 송신되는 신호들을 시간적 또는 공간적으로 분리시키는 방식은 기지국(110)의 자원을 일부만 사용하는 것이므로 효율적인 운용 방식이 아닐 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템 내의 자원을 효율적으로 사용하면서 송신되는 신호들 간의 간섭을 감소시키기 위해 직교주파수분할(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 방식이 채용될 수 있다. 무선 통신 시스템에서 지원하는 OFDM 구조는 뉴멀롤로지(numerology)로 명명된다. 특정 뉴멀롤로지는 부-반송파(subcarrier: SC)의 부-반송파 간격(SC spacing: SCS) 및 순환 전치(cyclic prefix: CP)에 의해 특정될 수 있다. 예를 들어, 제1 SCS 및 제1 CP를 갖는 뉴멀롤로지는 제1 뉴멀롤로지로 정의되고, 제2 SCS 및 제2 CP를 갖는 뉴멀롤로지는 제2 뉴멀롤로지로 정의될 수 있다. 복수의 뉴멀롤로지들을 동시에 지원하는 시스템은 멀티-뉴멀롤로지 시스템 또는 믹스-뉴멀롤로지 시스템으로 명명될 수 있다.
멀티-뉴멀롤로지 시스템의 종류는 시간 또는 주파수 영역에서 이용되는 자원의 중첩(overlap) 여부에 따라서 달라질 수 있다. 도 2a 내지 2c는 다양한 실시 예들에 따른, 멀티-뉴멀롤로지 시스템의 종류들에 따른 주파수 영역에서 이용되는 자원을 도시한다.
도 2a는 서로 다른 뉴멀롤로지들에게 겹치지 않게 주파수 자원을 할당하는 비-중첩 방식을 도시한다.
비-중첩은 무선 통신 시스템이 이용하는 전체 시스템 대역폭을 서브-밴드(sub-band) 단위로 나누어 각 서브 밴드를 사용자들 또는 각 뉴멀롤로지들에게 할당하는 방식일 수 있다. 이하에서, '사용자'는 신호를 수신하는 단말의 개별 안테나를 지칭할 수 있다.
도시된 도면의 각 개별 박스(box)는 해당 뉴멀롤로지의 개별 SC를 의미한다. 예를 들어, 제1 뉴멀롤로지의 SCS는 제2 뉴멀롤로지의 SCS의 절반일 수 있다. 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 사용자들에 대한 주파수 대역(211) 및 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 사용자들에 대한 주파수 대역(212)은 중첩되지 않을 수 있다.
주파수 영역에서 뉴멀롤로지 별로 서브-밴드를 할당함으로써 주파수 영역에서 서로 다른 뉴멀롤로지들의 신호들이 공존하지 않는 경우에도, 대역 외 방사(out-of-band emission: OOBE)에 의한 뉴멀롤로지들 간의 간섭이 존재할 수 있다.
도 2b는 가드 밴드를 할당하는 비-중첩 방식을 도시한다.
일 실시예에 따른, 가드 밴드를 할당하는 비-중첩 방식은 도 2a의 비-중첩 방식을 수정한 방식일 수 있고, 제1 뉴멀롤로지가 이용하는 주파수 대역(221) 및 제1 뉴멀롤로지가 이용하는 주파수 대역(212)의 사이에 가드 밴드(223)를 할당함으로써 OOBE에 의한 간섭을 감소시킬 수 있다.
도 2c는 무선 통신 시스템이 지원하는 모든 뉴멀롤로지들이 시간 및 주파수 영역을 공유하는 방식을 도시한다.
스펙트럼 공유(spectrum sharing: SS) 멀티-뉴멀롤로지 시스템은 무선 통신 시스템이 지원하는 뉴멀롤로지들 중 적어도 일부의 자원이 시간 영역 및 주파수 영역에서 모두 중첩되는 방식일 수 있다. 예를 들어, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템은 무선 통신 시스템이 지원하는 모든 뉴멀롤로지들의 자원이 시간 영역 및 주파수 영역에서 모두 중첩되는 방식일 수 있다. SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템은 단일 뉴멀롤로지만 지원하는 무선 통신 시스템에 비하여 다양한 종류의 간섭이 존재할 수 있다. 또한, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템은 시스템이 허용하는 시간 영역 및 주파수 영역의 자원을 모두 활용하기 때문에 서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템보다 더 복잡한 간섭이 존재할 수 있다.
SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템에서 뉴멀롤로지들 각각이 다른 뉴멀롤로지들과 주파수 영역이 겹치지 않도록 일부의 SC에만 정보를 싣는 경우, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템은 서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템이 될 수 있다. 이에 따라, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템에 대한 개념은 멀티-뉴멀롤로지 시스템의 전체를 포괄할 수 있는 개념일 수 있다.
이하에서는, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템에 존재하는 송수신 신호들 간의 간섭을 감소시기 위한 방법이 설명된다. 구체적으로, 송수신 신호들 간의 간섭을 감소시기 위한 방법으로서 ZF(zero forcing) 프리코딩(precoding)(이하에서, ZF 프리코딩은 '프리코딩'으로 약술됨)에 대해 상세히 설명된다.
SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템에 존재하는 송수신 신호들 간의 간섭을 감소시기 위한 방법이 설명되기 전에, 대규모 다중 입출력(massive MIMO)를 통한 무선 통신 시스템에 대해 먼저 설명된다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 3에 예시된 기지국(300)의 구성은 도 1을 참조하여 전술된 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.
일 실시예에 따르면, 기지국(300)은 무선통신부(310), 백홀통신부(320), 저장부(330), 및 제어부(340)를 포함할 수 있다. 기지국(300)은 단말과 통신하기 위한 무선 통신 장치일 수 있다.
무선통신부(310)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선통신부(310)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부(310)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신시, 무선통신부(310)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다.
무선통신부(310)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 이를 위해, 무선통신부(310)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 무선통신부(310)는 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다.
무선통신부(310)는 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함하는 통신 모듈(또는, 패키지형 모듈)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈은 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 더 포함할 수 있다. FPGA는 설계 가능 논리 소자와 프로그래밍 가능한 내부선이 포함된 반도체 소자일 수 있다. 가능 논리 소자는 AND, OR, XOR, NOT 등의 논리 게이트 및 더 복잡한 디코더 기능을 복제하여 프로그래밍 할 수 있다. FPGA는 플립플롭(flip-flop)이나 메모리를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선통신부(310)는 하드웨어의 측면에서, 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(310)는 전술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이에 따라, 무선통신부(310)의 전부 또는 일부는 '송신기(transmitter)', '수신기(receiver)' 또는 '송수신기(transceiver)'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부(310)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
백홀통신부(320)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 예를 들어, 백홀통신부(320)는 기지국(110)에서 다른 노드(예: 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등)으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환할 수 있다.
저장부(330)는 기지국(110)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(330)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 저장부(330)는 제어부(340)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
제어부(340)는 기지국(300)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(340)는 무선통신부(310)를 통해 또는 백홀통신부(320)을 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 제어부(340)는 저장부(330)에 데이터를 기록하고, 읽을 수 있다. 제어부(340)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 다른 구현 예에 따라, 프로토콜 스텍은 무선통신부(310)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어부(340)는 상기의 기능들을 수행하기 위한 하드웨어 구성요소로서 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4에 예시된 구성은 도 1을 참조하여 전술된 단말(120)의 구성으로서 이해될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 단말(120)은 통신부(410), 저장부(420), 및 제어부(430)를 포함할 수 있다.
통신부(410)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부(410)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부(410)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 데이터 수신 시, 통신부(410)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다.
통신부(410)는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 예를 들어, 통신부(410)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
통신부(410)는 다수의 송수신 경로들을 포함할 수 있다. 통신부(410)는 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 요소는 안테나로 지칭될 수 있고, 다수의 안테나 요소들로 구성된 안테나 어레이는 다수의 안테나들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
통신부(410)는 하드웨어의 측면에서, 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 예를 들어, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 통신부(410)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 통신부(310)는 빔포밍을 수행할 수 있다.
통신부(410)는 전술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이에 따라, 통신부(410)의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부(410)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
저장부(420)는 단말(400)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(420)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 저장부(420)는 제어부(430)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부(430)는 단말(400)의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(430)는 통신부(410)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 제어부(430)는 저장부(420)에 데이터를 기록하고, 읽을 수 있다. 제어부(430)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 제어부(430)는 상기의 기능들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(410)의 일부 및 제어부(430)는 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다.
아래에서는 [표 1]을 이용하여 이하에서 기재되는 용어를 설명한다.
심볼 설명
Figure pat00002
 실수 필드(field)
Figure pat00003
 음 아닌 실수 필드
Figure pat00004
 복소수 필드
Figure pat00005
 벡터
Figure pat00006
의
Figure pat00007
번째 성분
Figure pat00008
 사용자 또는 단말의 수신 안테나 인덱스(index)
Figure pat00009
 사용자 또는 단말들의 수신 안테나들의 총 수
Figure pat00010
 기지국의 안테나 인덱스
Figure pat00011
 기지국의 총 안테나 수
Figure pat00012
 뉴멀롤로지 인덱스
Figure pat00013
 총 뉴멀롤로지 수
Figure pat00014
 시스템 대역폭
Figure pat00015
 샘플링 주기
Figure pat00016
Figure pat00017
 뉴멀롤로지
Figure pat00018
의 SCS
Figure pat00019
 뉴멀롤로지
Figure pat00020
의 총 SC 수
Figure pat00021
Figure pat00022
 CP 비율
Figure pat00023
 뉴멀롤로지
Figure pat00024
의 CP 길이
Figure pat00025
Figure pat00026
 뉴멀롤로지
Figure pat00027
를 사용하는 사용자 또는 수신 안테나 집합
Figure pat00028
 뉴멀롤로지
Figure pat00029
를 사용하는 사용자 또는 수신 안테나의 집합 크기
Figure pat00030
 사용자
Figure pat00031
와 기지국 간 채널의 대규모 페이딩 계수(large-scale fading coefficient)
Figure pat00032
 사용자
Figure pat00033
와 기지국 간 채널의 탭 수
Figure pat00034
 사용자
Figure pat00035
와 기지국의
Figure pat00036
번째 안테나 간 소규모 페이딩 계수(small scale fading coefficient) 채널 벡터
Figure pat00037
 사용자
Figure pat00038
와 기지국의
Figure pat00039
번째 안테나 간 채널을
Figure pat00040
개의 SC 단위로 표현했을 때의 주파수 영역 채널 벡터
Figure pat00041
Figure pat00042
번째의 SC 관점에서 사용자
Figure pat00043
와 기지국 간 채널을 표현했을 때의 공간 채널 벡터
Figure pat00044
 사용자
Figure pat00045
와 기지국의 모든 안테나들 간의 채널들을
Figure pat00046
개의 SC 단위로 표현했을 때의 주파수-공간 채널 행렬
Figure pat00047
Figure pat00048
 뉴멀롤로지
Figure pat00049
의
Figure pat00050
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00051
번째 SC의 데이터 스트림 벡터
Figure pat00052
 데이터
Figure pat00053
를 전송하기 위해 설계된 프리코딩 벡터
Figure pat00054
 뉴멀롤로지
Figure pat00055
의
Figure pat00056
번째 SC의 데이터 스트림을 위한 프리코딩 행렬
Figure pat00057
Figure pat00058
 뉴멀롤로지
Figure pat00059
의
Figure pat00060
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00061
번째 SC에 적용되는 파워 정규화 인자(power normalization factor)
Figure pat00062
 뉴멀롤로지
Figure pat00063
의
Figure pat00064
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00065
번째 SC의 데이터 스트림의 프리코딩된 벡터
Figure pat00066
 뉴멀롤로지
Figure pat00067
의
Figure pat00068
번째 OFDM 심볼의 프리코딩된 데이터 중에서 기지국의
Figure pat00069
번째 안테나를 통해 전송되는 프리코딩된 데이터 스트림 벡터
Figure pat00070
 뉴멀롤로지
Figure pat00071
의
Figure pat00072
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00073
번째 SC에 할당되는 파워
Figure pat00074
 시스템 대역폭 전체에 걸친 기지국의 총 송신 파워 제한
Figure pat00075
 뉴멀롤로지
Figure pat00076
를 이용하는 사용자
Figure pat00077
에서의 잡음 벡터
도 5는 다양한 실시 예들에 따른, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템을 통해 송신되는 OFDM 심볼들을 도시한다.
일 실시예에 따른, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템을 운용하는 무선 통신 시스템에서의 기지국(예: 도 3의 기지국(110))은 Mt개의 안테나들을 포함할 수 있다. Mt은 총 사용자(또는, 수신 안테나)의 개수인 K보다 커야한다.
시스템의 동작에 대한 설명을 용이하게 하기 위해, 복수의 뉴멀롤로지들 중 SCS가 가장 좁은 뉴멀롤로지의 인덱스를
Figure pat00078
=1로 정의하고, SCS가 가장 넓은 뉴멀롤로지의 인덱스를
Figure pat00079
=M로 정의한다.
사용자 인덱스는 SCS가 가장 좁은 뉴멀롤로지(즉,
Figure pat00080
=1)를 이용하는 사용자부터 인덱스를 부여할 수 있다. 예를 들어, 뉴멀롤로지들의 개수가 3이고, 각각의 뉴멀롤로지가 2개의 사용자를 지원하는 경우,
Figure pat00081
으로 정의될 수 있다.
설명되는 무선 통신 시스템은 모든 뉴멀롤로지들이 전체 시스템 대역폭을 완전히 공유하는 SS 멀티-뉴멀롤로지를 지원하기 때문에, 모든 뉴멀롤로지들에 대해서 모든 사용자들의 샘플링 주기가 동일하고, CP 비율이 동일할 수 있다. 모든 사용자들에 대해서는 시간 및 주파수 동기화가 수행된 환경이 고려될 수 있다.
뉴멀롤로지 별로 SC 수가 상이하기 때문에 뉴멀롤로지에 따라서 OFDM 심볼의 주기가 다를 수 있다. 뉴멀롤로지 별로 SC 수가 상이하더라도, 뉴멀롤로지의 SC 수는 모두 2의 제곱의 형태로 나타나기 때문에 SCS이 가장 좁은 뉴멀롤로지의 OFDM 심볼의 주기를 이용한다면, 모든 뉴멀롤로지들의 OFDM 심볼들에 대해 시간 동기화를 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, SCS이 가장 좁은 뉴멀롤로지의 OFDM 심볼의 주기를 LCM(least common multiplier) 심볼 주기
Figure pat00082
로 정의할 수 있다.
Figure pat00083
동안 제
Figure pat00084
뉴멀롤로지는
Figure pat00085
개의 OFDM 심볼을 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 제1 뉴멀롤로지(
Figure pat00086
=1)의 SCS가 20×
Figure pat00087
의 대역폭을 갖고, 제2 뉴멀롤로지(
Figure pat00088
=2)의 SCS가 21×
Figure pat00089
의 대역폭을 갖고, 제3 뉴멀롤로지(
Figure pat00090
=3)의 SCS가 22×
Figure pat00091
의 대역폭을 갖는 경우,
Figure pat00092
동안 제1 뉴멀롤로지는 1개의 OFDM 심볼을 송수신하고, 제2 뉴멀롤로지는 2개의 OFDM 심볼을 송수신하고, 제3 뉴멀롤로지는 4개의 OFDM 심볼을 송수신할 수 있다. 여기서, W는 시스템 대역폭을 나타낸다.
일 실시예에 따르면,
Figure pat00093
는 제1 뉴멀롤로지의 총 SC 수(
Figure pat00094
), 제1 CP(CP1) 및 샘플링 주기(
Figure pat00095
에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00096
는 아래의 [수학식 1]로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00097
Figure pat00098
를 통해 모든 뉴멀롤로지들의 신호들이 동기화 될 수 있기 때문에, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템에서는
Figure pat00099
동안 기지국이 지원하는 모든 뉴멀롤로지들을 이용하는 사용자에게 간섭 없이 신호를 전송하는 방법이 고려될 수 있다. 예를 들어, 기지국에서는 모든 뉴멀롤로지의 신호들이 합산된 형태의 신호를 복수의 안테나들을 통해 동시에 사용자들에게 송신하기 위해, intra-NI 및 inter-NI를 공간 영역에서 제거하는 기술이 고려될 수 있다. intra-NI(intra-numerology interference)는 동일한 뉴멀롤로지를 이용하는 사용자들 간의 간섭을 의미하고, Inter-NI(inter-numerology interference)는 서로 다른 뉴멀롤로지를 이용하는 사용자들 간의 간섭을 의미한다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른, 서로 다른 뉴멀롤로지들을 지원하는 기지국의 송신 블록도이다.
Figure pat00100
는 제
Figure pat00101
뉴멀롤로지의
Figure pat00102
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00103
번째 SC의 데이터 스트림 벡터이다. 제
Figure pat00104
뉴멀롤로지는
Figure pat00105
개의 SC를 가지고, 제
Figure pat00106
뉴멀롤로지는
Figure pat00107
동안
Figure pat00108
개의 OFDM 심볼을 송수신하기 때문에,
Figure pat00109
는
Figure pat00110
와
Figure pat00111
에 대해 정의된다. 또한 가우시안 시그널링(Gaussian signaling)을 가정한다면,
Figure pat00112
는 아래의 [수학식 2]와 같이 모델링 된다.
[수학식 2]
Figure pat00113
[수학식 2]에서 random variable은 전송될 데이터의 값을 나타낼 수 있고,
Figure pat00114
은 평균이 0이고 분산이 1인 복소 가우시안 분포를 의미한다.
Figure pat00115
는 제
Figure pat00116
뉴멀롤로지의
Figure pat00117
번째 SC의 데이터를 위한 프리코딩 행렬인,
Figure pat00118
를 통해 프리코딩 될 수 있고, 파워 제한 조건(power constraint)을 만족시키기 위해서
Figure pat00119
만큼 스케일링 될 수 있다. 이에 따라, 프리코딩된 벡터
Figure pat00120
는 아래의 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00121
파워 제한 조건을 만족시키 위해,
Figure pat00122
가 계산되어야 할 수 있다. 제
Figure pat00123
뉴멀롤로지의
Figure pat00124
번째 OFDM 심볼 내
Figure pat00125
번째 SC에 할당되는 파워가
Figure pat00126
일 때,
Figure pat00127
이 아래의 [수학식 4]를 이용하여 계산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00128
[수학식 4]에서,
Figure pat00129
은
Figure pat00130
의
Figure pat00131
번째 컬럼(column) 벡터이고, 데이터
Figure pat00132
를 전송하기 위해 설계된 프리코딩 벡터를 의미하고,
Figure pat00133
은 벡터
Figure pat00134
의 유클리디언 놈(Euclidean norm)을 의미한다.
전체 시스템 대역폭에 걸친 기지국의 송신 파워는
Figure pat00135
로 제한되고, 송신 파워 제한 조건을 만족시키기 위해서는 아래의 [수학식 5]를 만족해야 할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00136
안테나 별로 존재하는 역-이산퓨리에변환(inverse discrete Fourier transform: IDFT) 프로세서에 프리코딩된 데이터를 입력하기 위해서는 프리코딩된 데이터를 안테나 인덱스 별로 재구성해야 할 수 있다. 재구성된 프리코딩된 벡터가
Figure pat00137
로 정의되고,
Figure pat00138
는 아래의 [수학식 6]으로 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00139
Figure pat00140
들은
Figure pat00141
-point IDFT에 의해 시간 영역 신호로 전환되고,
Figure pat00142
길이의 CP 가 부가될 수 있다.
Figure pat00143
들을 생성하기 위한 전술된 과정들은 모든 뉴멀로지들의 각각에 대해서 독립적으로 수행되고, CP가 부가된 서로 다른 뉴멀로지들의 신호들이 모두 합산되고, 합산된 신호가 안테나를 통해 방사될 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 서로 다른 뉴멀롤로지들을 이용하는 사용자들에서의 수신 블록도이다.
기지국의
Figure pat00144
번째 안테나와 사용자
Figure pat00145
간의 채널 임펄스 응답은
Figure pat00146
로 표현된다. 여기서,
Figure pat00147
는 기지국의
Figure pat00148
번째 안테나와 사용자
Figure pat00149
간의 채널의 대규모 페이딩 계수이고,
Figure pat00150
는
Figure pat00151
의 분포를 따르는 사용자
Figure pat00152
와 기지국의
Figure pat00153
번째 안테나 간 소규모 페이딩 계수 채널 벡터이다.
ISI(inter-symbol interference)를 회피하기 위해, 제
Figure pat00154
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00155
의 채널의 탭 수
Figure pat00156
는 아래의 [수학식 7]을 만족해야 한다.
[수학식 7]
Figure pat00157
기지국의
Figure pat00158
번째 안테나와 사용자
Figure pat00159
간의 채널을
Figure pat00160
개의 SC 별로 주파수 영역에서 표현하면 아래의 [수학식 8]과 같다.
[수학식 8]
Figure pat00161
[수학식 8]에서,
Figure pat00162
는
Figure pat00163
-point unitary DFT 행렬을 의미한다.
Figure pat00164
번째 SC 관점에서 사용자
Figure pat00165
와 기지국 간 채널을 공간 영역에서 벡터로 표현하면 아래의 [수학식 9]와 같이 표현된다.
[수학식 9]
Figure pat00166
일 실시예에 따르면, 각 사용자(또는, 수신 안테나)가 수신하는 신호에는 잡음으로서 AWGN(additive white Gaussian noise)이 더해질 수 있다. 잡음이 더해진 신호를 수신한 단말(예: 도 1의 단말(110, 120, 130, 140)은 사용자가 이용하는 뉴멀롤로지에 대응하는 길이의 CP를 수신 신호에서 제거할 수 있다. 단말은 CP가 제거된 수신 신호를 DFT함으로써 주파수 영역에서 신호를 복원할 수 있다.
제
Figure pat00167
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00168
는
Figure pat00169
동안
Figure pat00170
개의 OFDM 심볼을 수신할 수 있다. 수신된 각 OFDM 심볼은 원하는(desired) 신호, intra-NI, inter-NI, 및 AWGN의 합의 형태로 표현될 수 있다. 제
Figure pat00171
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00172
의
Figure pat00173
번째 OFDM 심볼의
Figure pat00174
번째 SC 데이터에 대하여, 원하는 신호, intra-NI 및 inter-NI가 아래에서 설명된다.
원하는 신호는 [수학식 10]으로 표현된다.
[수학식 10]
Figure pat00175
사용자
Figure pat00176
와 같은 뉴멀롤로지를 이용하는 다른 사용자
Figure pat00177
로부터 받는 intra-NI는 아래의 [수학식 11]로 표현된다.
[수학식 11]
Figure pat00178
사용자
Figure pat00179
가 이용하는 제
Figure pat00180
뉴멀롤로지와는 다른 뉴멀롤로지인 제
Figure pat00181
뉴멀롤로지의
Figure pat00182
번째 OFDM 심볼로부터 받는, 제
Figure pat00183
뉴멀롤로지의
Figure pat00184
번째 OFDM 심볼에 대한 inter-NI는 두 뉴멀롤로지들의 SCS의 광협(breadth　and　narrowness) 관계에 따라 다르게 모델링될 수 있다. 제
Figure pat00185
뉴멀롤로지의
Figure pat00186
번째 OFDM 심볼은 제
Figure pat00187
뉴멀롤로지의 OFDM 심볼들 중에서 심볼 인덱스(
Figure pat00188
)가 아래의 [수학식 12]을 만족하는 경우에만 inter-NI를 받는다. 즉, 제
Figure pat00189
뉴멀롤로지의
Figure pat00190
번째 OFDM 심볼의 송수신 시간이 제
Figure pat00191
뉴멀롤로지의
Figure pat00192
번째 OFDM 심볼의 송수신 시간과 겹치는 경우, 심볼들 간 inter-NI가 작용할 수 있다.
[수학식 12]
Figure pat00193
일 실시예에 따르면, 간섭을 주는 제
Figure pat00194
뉴멀롤로지의 SCS가 사용자
Figure pat00195
가 이용하는 제
Figure pat00196
뉴멀롤로지의 SCS보다 좁은 경우(즉,
Figure pat00197
가 고려될 수 있다. 제
Figure pat00198
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00199
의
Figure pat00200
번째 OFDM 심볼의
Figure pat00201
번째 SC 데이터가 제
Figure pat00202
뉴멀롤로지의
Figure pat00203
번째 OFDM 심볼로부터 받는 inter-NI는 아래의 [수학식 13]과 같이 모델링 된다.
[수학식 13]
Figure pat00204
[수학식 13]에서,
Figure pat00205
는
Figure pat00206
의
Figure pat00207
번째 로우(row) 벡터를 의미하고,
Figure pat00208
는 시간 영역에서 제
Figure pat00209
뉴멀롤로지의
Figure pat00210
번째 OFDM 심볼의 관점에서 제
Figure pat00211
뉴멀롤로지의
Figure pat00212
번째 OFDM 심볼의 상대적 위치를 의미한다.
Figure pat00213
은
Figure pat00214
-point DFT 행렬로서, 크기는
Figure pat00215
이고, 해당 행렬의
Figure pat00216
번째 행
Figure pat00217
번째 열 성분, 즉,
Figure pat00218
는
Figure pat00219
이다.
Figure pat00220
는 아래의 [수학식 14]와 같이 정의된다.
[수학식 14]
Figure pat00221
[수학식 13]에서,
Figure pat00222
는 도 8을 참조하여 설명되는 행렬이다. 도 8은 다양한 실시 예들에 따른,
Figure pat00223
을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면,
Figure pat00224
의 마지막
Figure pat00225
크기의 행렬을
Figure pat00226
에 더 부가하여 재구성한 행렬에 기초하여
Figure pat00227
가 표현될 수 있다. 재구성된 행렬의 크기는
Figure pat00228
,
Figure pat00229
및
Figure pat00230
의 크기에 따라 상이하게 표현될 수 있고, 재구성된 행렬의 부분 행렬이
Figure pat00231
로 정의될 수 있다.
Figure pat00232
는 재구성된 행렬의 특정 위치의
Figure pat00233
개 행의 조합으로 구성된 행렬이다.
다시, 도 7을 참조하는 설명으로 돌아와서, 일 실시예에 따르면, 간섭을 주는 제
Figure pat00234
뉴멀롤로지의 SCS가 사용자
Figure pat00235
가 이용하는 제
Figure pat00236
뉴멀롤로지의 SCS보다 넓은 경우(즉,
Figure pat00237
가 고려될 수 있다.
제
Figure pat00238
뉴멀롤로지를 사용하는 사용자
Figure pat00239
의
Figure pat00240
번째 OFDM 심볼의
Figure pat00241
번째 SC 데이터가 제
Figure pat00242
뉴멀롤로지의
Figure pat00243
번째 OFDM 심볼로부터 받는 inter-NI는 아래의 [수학식 15]와 같이 모델링될 수 있다.
[수학식 15]
Figure pat00244
[수학식 15]에서,
Figure pat00245
는 아래의 [수학식 16]와 같이 정의되고,
Figure pat00246
는 아래의 [수학식 17]과 같이 정의되고,
Figure pat00247
는 [수학식 18]과 같이 정의된다.
[수학식 16]
Figure pat00248
[수학식 17]
Figure pat00249
[수학식 18]
Figure pat00250
[수학식 18]에서,
Figure pat00251
는 아래의 [수학식 18a]와 같이 정의된다.
[수학식 18a]
Figure pat00252
where
Figure pat00253
백색 잡음의 PSD(power spectral density)를
Figure pat00254
[Watt/Hz]라 정의하면, 제
Figure pat00255
뉴멀롤로지를 사용하는 사용자의
Figure pat00256
의
Figure pat00257
번째 OFDM 심볼 신호에 대하여 수신기에서 DFT를 거친 AWGN 벡터는 아래의 [수학식 19]과 같이 모델링 된다.
[수학식 19]
Figure pat00258
Figure pat00259
번째 SC에 존재하는 잡음의 평균 전력은 [수학식 20]으로 표현된다.
[수학식 20]
Figure pat00260
[수학식 20]에서,
Figure pat00261
로 정의되고,
Figure pat00262
는 시스템 대역폭 전체에 걸친 AWGN의 평균 전력이다.
[수학식 10] 내지 [수학식 20]을 참조하여 설명된, 제
Figure pat00263
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00264
의
Figure pat00265
번째 OFDM 심볼의
Figure pat00266
번째 SC에 대한 수신 신호
Figure pat00267
는 아래의 [수학식 21]으로 표현된다.
[수학식 21]
Figure pat00268
수신 신호
Figure pat00269
에 대한 SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)은 아래의 [수학식 22]와 같이 표현된다.
[수학식 22]
Figure pat00270
아래에서 도 9 내지 도 10을 참조하여 단말이 수신한 신호에서 inter-NI를 효율적으로 제거할 수 있도록 기지국이 신호를 프리코딩하는 방법에 대해 상세히 설명된다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신을 위한 신호 송신 방법의 흐름도이다.
일 실시예에 따르면, 아래의 동작들(예: 동작들 910 내지 940)이 기지국(도 1의 기지국(110) 또는 도 3의 기지국(300))의 제어부(예: 도 3의 제어부(340))에 의해 수행될 수 있다.
동작 910에서, 기지국은 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득할 수 있다. 채널 정보는 복수의 안테나들 및 하나 이상의 단말들의 복수의 수신 안테나들 각각 간의 채널들에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 제1 단말에 대한 채널 정보는 제1 단말에 포함된 하나 이상의 안테나들 각각에 대한 개별 채널 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 단말들에 포함되는 복수의 안테나들 중 제1 그룹은 제1 뉴멀롤로지를 이용하고 및 제2 그룹은 제2 뉴멀롤로지를 이용할 수 있다. 예를 들어, 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS는 제2 뉴멀롤로지의 제2 SCS에 비해 좁을 수 있다. 다른 예로, 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS는 제2 뉴멀롤로지의 제2 SCS에 비해 넓을 수 있다.
복수의 수신 안테나들 각각은 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나를 이용하고, 복수의 수신 안테나들 중 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 하나 이상의 수신 안테나들은 제1 그룹에 포함되고, 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 하나 이상의 수신 안테나들은 제2 그룹에 포함될 수 있다.
동작 920에서, 기지국은 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다. 제1 프리코딩 행렬은 제1 뉴멀롤로지 이외의 다른 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹에서 수신하는 신호에서 발생하는 간섭을 감소시키기 위해 생성될 수 있다.
이전의 도면들을 참조하여 전술된 inter-NI의 모델을 수학적으로 재구성하는 경우, 프리코딩을 수행하는 프리코더의 영향이 수학식으로 표현될 수 있다. 아래에서는 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 방법을 설명하기에 앞서서, 프리코딩 행렬에 의한 발생하는 inter-NI에 대해 먼저 설명된다.
일 실시예에 따르면, 기지국이 모든 안테나들 간의 채널 정보를 획득한 경우, 제1 뉴멀롤로지와는 다른 뉴멀롤롤로지(예: 제2 뉴멀롤로지)를 이용하는 안테나의 단말에서 제1 뉴멀롤로지의 신호에 의한 inter-NI가 효율적으로 제거될 수 있도록, 제1 뉴멀롤로지의 프리코딩 행렬을 생성하기 위해 다른 뉴멀롤로지의 채널 정보 중 일부 만을 선택하는 방법이 고려될 수 있다.
<프리코딩 행렬을 생성하기 위한 inter-NI 모델링의 재구성>
inter-NI는 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 및 제2 뉴멀롤로지의 제2 SCS의 관계에 따라 전술된 [수학식 13] 또는 [수학식 15]로 표현될 수 있다. 전술된 [수학식 13] 및 [수학식 15]는 프리코딩 행렬에 의한 영향이 직접적으로 표현되지 않으므로 프리코딩 행렬이 직접적으로 나타나도록 아래의 [수학식 23] 및 [수학식 24]로 재구성될 수 있다. 수학식에서
Figure pat00271
는 제1 뉴멀롤로지 및
Figure pat00272
는 제2 뉴멀롤로지일 수 있다.
[수학식 23]
Figure pat00273
[수학식 24]
Figure pat00274
[수학식 24]에서,
Figure pat00275
로 정의된다. [수학식 23] 및 [수학식 24]를 통해 프리코딩 행렬이 inter-NI에 주는 영향이 직접적으로 나타날 수 있다.
<inter-NI를 제거하기 위한 조건>
전술된 [수학식 23] 및 [수학식 24]를 이용하여 제1 뉴멀롤로지의 채널의 신호가 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00276
)의 신호 수신에 주는 inter-NI를 제거하기 위한 방안이 도출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전술된 [수학식 23]을 통해 제2 뉴멀롤로지의 제2 SCS가 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS에 비해 넓은 경우, 제1 뉴멀롤로지에 대한
Figure pat00277
가 아래의 [수학식 25]를 만족하는 경우 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00278
)가 수신한 신호에서 inter-NI에 의한 영향이 제거될 수 있다.
[수학식 25]
Figure pat00279
일 실시예에 따르면, 전술된 [수학식 24]을 통해 제2 뉴멀롤로지의 제2 SCS가 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS에 비해 좁은 경우, 제1 뉴멀롤로지에 대한
Figure pat00280
가 아래의 [수학식 26]을 만족하는 경우 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00281
)가 수신한 신호에서 inter-NI에 의한 영향이 제거될 수 있다.
[수학식 26]
Figure pat00282
Figure pat00283
는 아래의 [수학식 27]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 27]
Figure pat00284
[수학식 27]의 행렬
Figure pat00285
이 갖는 랭크(rank)는 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00286
)의 채널 탭 수
Figure pat00287
이고, 행렬
Figure pat00288
은 대규모 다중 입출력(massive MIMO) 시스템에서 랭크 결핍(rank deficient) 행렬일 수 있다. [수학식 27]에서,
Figure pat00289
는 아래의 [수학식 28]로 표현된다.
[수학식 28]
Figure pat00290
[수학식 28]에서,
Figure pat00291
는 행렬
Figure pat00292
의 처음
Figure pat00293
개의 컬럼들로 구성된 행렬이다.
[수학식 27]에서,
Figure pat00294
의 랭크가
Figure pat00295
이므로,
Figure pat00296
에서
Figure pat00297
개의 로우(row) 벡터가 선택될 수 있다. 선택된
Figure pat00298
개의 벡터들에 기초하여 선택 행렬
Figure pat00299
이 생성될 수 있다. 예를 들어, 선택 행렬은 채널 정보 중 복수의 뉴멀롤로지들 중 다른 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보를 선택하기 위한 행렬일 수 있다. 아래에서 선택 행렬
Figure pat00300
에 대해 상세히 설명된다.
제
Figure pat00301
뉴멀롤로지를 이용하는 사용자
Figure pat00302
와 기지국의 모든 안테나들 간의 채널들을
Figure pat00303
개의 SC의 단위로 표현했을 때의 주파수-공간 채널 행렬을
Figure pat00304
로 정의한 경우, 선택 행렬
Figure pat00305
에 의해 선택된 서브-채널들로 구성된 새로운 채널 행렬은
Figure pat00306
로 표현된다. 행렬
Figure pat00307
의 역 행렬이 존재하는 경우, [수학식 27]의 행렬
Figure pat00308
은 아래의 [수학식 29]로 표현될 수 있다.
[수학식 29]
Figure pat00309
전술된 수학식들에 따르면,
Figure pat00310
를 만족하는
Figure pat00311
는
Figure pat00312
를 만족한다. 전술된 수학식들에 따라,
Figure pat00313
가
Figure pat00314
를 만족하게 하려면, 행렬
Figure pat00315
의 역 행렬이 존재해야 한다.
일 실시예에 따르면, 행렬
Figure pat00316
의 역 행렬이 존재함을 보장하기 위해, 행렬
Figure pat00317
의 로우(row) 벡터들 중에서 코릴레이션(correlation)이 적은
Figure pat00318
개의 로우(row) 벡터들을 선택하는 것이 고려될 수 있다. 예를 들어, 행렬
Figure pat00319
의 특성에 기초하여 채널 계수를 가져올 SC의 인덱스들의 집합
Figure pat00320
을 아래의 [수학식 30]과 같이 구성할 수 있다. [수학식 30]에 의해 선택된 채널 벡터들은 낮은 코릴레이션 계수를 가질 수 있다.
[수학식 30]
Figure pat00321
행렬
Figure pat00322
의 (i, j) 성분들을 아래의 [수학식 31]과 같이 설계하면, 행렬
Figure pat00323
의 로우 벡터들은 낮은 코릴레이션 계수를 가질 수 있다.
[수학식 31]
Figure pat00324
[수학식 31]에서,
Figure pat00325
이고,
Figure pat00326
이다.
일 실시예에 따르면, 전술된 선택 행렬을 생성하는 방법은, 기지국의 송신 안테나 마다 사용자
Figure pat00327
로 가는 채널의 채널 탭 수가 모두
Figure pat00328
로서 같다고 가정하였지만, 사용자
Figure pat00329
로 가는 탭 수가 송신 안테나 별로 상이한 경우, 사용자
Figure pat00330
로 가는 채널들 중 가장 큰 탭 수를
Figure pat00331
라 결정하고, 주파수 영역에서
Figure pat00332
개의 SC에 대한 채널을 전술한 실시예와 같이 선택한다면 동일 또는 유사한 결과를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 뉴멀롤로지의 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00333
이 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 넓은 제2 SCS를 이용하는 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00334
)들의 채널 벡터
Figure pat00335
를 스택(stack)함으로써 생성된 행렬
Figure pat00336
의 오른쪽 널 스페이스(right null space)에 존재한다면, 제1 뉴멀롤로지의 신호가 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00337
)들에게 주는 inter-NI가 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00338
에 의해서 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 뉴멀롤로지의 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00339
이 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 좁은 제2 SCS를 이용하는 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00340
)들의 선택된 채널 행렬
Figure pat00341
를 스택함으로써 생성된 행렬
Figure pat00342
의 오른쪽 널 스페이스에 존재한다면, 제1 뉴멀롤로지의 신호가 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00343
)들에게 주는 inter-NI가 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00344
에 의해서 제거될 수 있다.
상기의 결과들을 통합한다면, 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00345
이 제1 뉴멀롤로지와 동일하지 않은 모든 뉴멀롤로지들에 대해서, 아래의 [수학식 32]로 정의되는 행렬
Figure pat00346
의 오른쪽 널 스페이스에 존재한다면, 제1 뉴멀롤로지의 신호가 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나(
Figure pat00347
)들에게 주는 inter-NI가 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00348
에 의해서 제거될 수 있다.
[수학식 32]
Figure pat00349
Figure pat00350
번째 SC의 관점에서 해석한 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 행렬
Figure pat00351
을 아래의 [수학식 33]과 같이 정의했을 때 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00352
이
Figure pat00353
을 만족하고,
Figure pat00354
를 만족한다면, 최종적으로 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00355
는 SS 멀티-뉴멀롤로지 환경에서 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 채널들을 위해 이용될 수 있다.
[수학식 33]
Figure pat00356
[수학식 33]에서, 행렬
Figure pat00357
의 각 로우(row) 벡터는
Figure pat00358
번째 SC의 관점에서 해석한 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 각 안테나에 대한 채널 벡터이다.
일 실시예에 따르면,
Figure pat00359
을 만족하고,
Figure pat00360
를 만족하는 제1 프리코딩 행렬
Figure pat00361
은 아래의 [수학식 34]와 같이 생성될 수 있다.
[수학식 34]
Figure pat00362
일 실시예에 따르면,
Figure pat00363
내의 행렬
Figure pat00364
및
Figure pat00365
가 영(zero) 행렬인 것으로 설명되었으나, 영 행렬 대신에 각각 임의의 행렬인 A 행렬 및 B 행렬이 포함될 수 있다.
동작 920이 제1 뉴멀롤로지에 대한 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 것으로 설명되었으나, 동작 920에 대한 설명은 제1 뉴멀롤로지와는 다른 뉴멀롤로지(예: 제2 뉴멀롤로지)에 대한 프리코딩 행렬을 생성하는 설명으로 대체될 수 있다.
동작 930에서, 기지국은 생성된 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 기지국의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 뉴멀롤로지의 데이터 스트림의 벡터(예:
Figure pat00366
) 및 제1 프리코딩 행렬의
Figure pat00367
번째 SC의 데이터를 위한 프리코딩 행렬(예:
Figure pat00368
)에 기초하여 프리코딩된 벡터(예:
Figure pat00369
가 생성되고, 프리코딩된 벡터가 재구성될 수 있고, 재구성된 프리코딩된 벡터(예:
Figure pat00370
)에 CP가 부가되고, CP가 부가된 서로 다른 뉴멀롤로지들의 신호들이 모두 합산될 수 있다. 합산된 신호들이 복수의 안테나들을 통해 방사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6을 참조하여 전술된 기지국의 블록도의 동작들이 수행됨으로써 기지국의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들이 생성될 수 있다.
동작940에서, 기지국은 생성된 신호들을 복수의 안테나들을 통해 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 안테나를 포함하는 제1 단말은, 제1 안테나를 통해 기지국의 복수의 안테나들이 송신한 신호들을 수신할 수 있다. 수신한 신호들의 합은 원하는 신호, intra-NI, inter-NI, 및 AWGN의 합의 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 뉴멀롤로지 의외의 다른 뉴멀롤로지들의 신호들에 의한 간섭이 제거되도록 신호들이 기지국에 의해 생성되었으므로 제1 단말은 intra-NI 및 inter-NI를 제거시키기 위한 추가의 동작을 수행하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 단말은 수신한 신호들의 합에서 AWGN를 모델링을 통해 배제시킬 수 있다. 제1 단말은 수신한 신호들의 합에 기초하여 원하는 신호를 수신할 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른, 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 방법을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도 9를 참조하여 전술된 동작 920는 아래의 동작들 1010 내지 1040을 포함할 수 있다.
동작 1010에서, 기지국은 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경되었는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국과 통신하는 단말이 추가되거나, 사라진 경우 채널 정보가 변경될 수 있다.
동작 1020에서, 기지국은 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경되지 않은 경우 기존의 제1 프리코딩 행렬을 유지할 수 있다.
동작 1030에서, 기지국은 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경된 경우 기지국을 운용하는 미리 설정된 정책에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬을 생성하는지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보와 비교하여 변경이 있는 경우에도, 기존의 수신 안테나들의 그룹들에서 일부의 수신 안테나가 제외된 경우에는 새롭게 제1 프리코딩 행렬을 생성하지 않고, 기존의 제1 프리코딩 행렬을 유지할 수 있다. 예를 들어, 기존의 수신 안테나들의 그룹들에 포함되지 않았던 새로운 수신 안테나가 추가된 경우에만 새로운 제1 프리코딩 행렬이 생성될 수 있다. 기지국을 운영하는 정책에 따라, 새로운 제1 프리코딩 행렬이 생성되는지 여부가 결정될 수 있다.
동작 1040에서, 기지국은 정책에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬을 생성하는 것으로 결정된 경우 새로운 제1 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른, 기지국의 총 송신 파워와 단말에서의 AWGN 파워 간의 비율에 따른 총 데이터 전송률을 도시한다.
일 실시예에 따른, SS 멀티-뉴멀롤로지 시스템의 성능 파라미터들이 아래의 [표 2]와 같이 나타난다.
파라미터 값
기지국 안테나 수
Figure pat00371
 90
뉴멀롤로지들의 총 개수
Figure pat00372
 3
뉴멀롤로지 별 SC 개수
Figure pat00373
Figure pat00374
뉴멀롤로지 별 사용자 수
Figure pat00375
Figure pat00376
CP 비율
Figure pat00377
 3/32
대규모 페이딩 계수
Figure pat00378
 1,
Figure pat00379
채널의 탭 수
Figure pat00380
Figure pat00381
기지국에서 송신 파워 할당
Figure pat00382
Figure pat00383
각 뉴멀롤로지의 총 데이터 전송률
Figure pat00384
은 아래의 [수학식 35]와 같이 정의된다.
[수학식 35]
Figure pat00385
[수학식 35]의
Figure pat00386
은 전술된 [수학식 22]에 기초하여 획득될 수 있다.
도 9의 곡선들 중 범례에 [proposed]가 표시된 곡선은 inter-NI를 고려하여 프리코딩 행렬을 생성하는 도 5 내지 도 10을 참조하여 전술된 프리코딩 방법을 기지국에 적용한 경우, 각 뉴멀롤로지 별로 획득되는 총 데이터 전송률이고, 도 9의 곡선들 중 범례에 [conventional]가 표시된 곡선은 기존의 단일 뉴멀롤로지 환경에서의 프리코딩 방법을 기지국에 적용한 경우, 각 뉴멀롤로지 별로 획득되는 총 데이터 전송률이다.
기존 단일 뉴멀롤로지 환경에서의 프리코딩 방법을 기지국에 적용한 경우, SCS이 가장 넓은 제3 뉴멀롤로지의 사용자들은 다른 뉴멀롤로지들에 의한 간섭을 받지 않기 때문에,
Figure pat00387
의 증가에 따라 데이터 전송률이 선형적으로 계속 증가하지만, 제1 뉴멀롤로지 및 제2 뉴멀롤로지의 사용자들은 다른 뉴멀롤로지에 의한 간섭을 받기 때문에 데이터 전송률이 더 이상 증가하지 않는 구간이 나타난다.
반면에, inter-NI를 고려하여 프리코딩 행렬을 생성하는 프리코딩 방법을 기지국에 적용한 경우, 모든 뉴멀롤로지들의 사용자들이 서로 다른 뉴멀롤로지에 의한 간섭을 받지 않기 때문에,
Figure pat00388
의 증가에 따라 데이터 전송률이 선형적으로 계속 증가한다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른, 서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템으로 동작하는 기지국의 총 송신 파워와 단말에서의 AWGN 파워 간의 비율에 따른 총 데이터 전송률을 도시한다.
일 실시예에 따른서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템의 성능 파라미터들이 아래의 [표 3]과 같이 나타난다.
파라미터 값
기지국 안테나 수
Figure pat00389
 90
뉴멀롤로지들의 총 개수
Figure pat00390
 3
뉴멀롤로지 별 SC 개수
Figure pat00391
Figure pat00392
뉴멀롤로지 별 사용자 수
Figure pat00393
Figure pat00394
CP 비율
Figure pat00395
 3/32
대규모 페이딩 계수
Figure pat00396
 1,
Figure pat00397
채널의 탭 수
Figure pat00398
Figure pat00399
제1 뉴멀롤로지를 위한 서브-밴드는 전체 대역폭의 1/4으로 할당되고, 제2 뉴멀롤로지를 위한 서브-밴드는 전체 대역폭의 1/4으로 할당되고, 제3 뉴멀롤로지를 위한 서브-밴드는 전체 대역폭의 1/2으로 할당되었다.
서브-밴드 기반의 멀티-뉴멀롤로지 시스템에서 뉴멀롤로지 별 데이터 전송률은 뉴멀롤로지에 할당된 대역폭에서 달성 가능한 총 데이터 전송률을 전체 시스템 대역폭으로 나눈 값으로서 시스템 대역폭 전체 관점에서의 평균치이다.
일 실시예에 따른, 기지국(예: 도 4의 기지국(300))은, 외부 장치(예: 도 4의 단말(400))와 데이터를 교환하는 통신 모듈, 및 통신 모듈과 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하고, 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지(예: 제
Figure pat00400
뉴멀롤로지)를 이용하는 제1 그룹(예:
Figure pat00401
)을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고, 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 통신 모듈의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하고, 복수의 안테나들을 통해 신호들을 송신하고, 제1 뉴멀롤로지는 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른, 채널 정보는 복수의 안테나들 및 하나 이상의 단말들의 복수의 수신 안테나들 간의 채널들에 대한 정보일 수 있다.
일 실시예에 따른, 복수의 수신 안테나들 각각은 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나를 이용하고, 복수의 수신 안테나들 중 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 하나 이상의 수신 안테나들이 제1 그룹에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 프리코딩 행렬은 제1 뉴멀롤로지 이외의 다른 뉴멀롤로지(예: 제
Figure pat00402
뉴멀롤로지)를 이용하는 그룹에서 수신하는 신호에서 발생하는 간섭(예: inter-NI)을 감소시키기 위해 생성될 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 프리코딩 행렬은 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹 내에서 수신하는 신호에서 발생하는 간섭(예: intra-NI)을 감소시키기 위해 생성될 수 있다.
일 실시예에 따른, 프로세서는, 채널 정보 중 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보를 선택하기 위한 제1 선택 행렬(예:
Figure pat00403
)을 생성하고, 제1 선택 행렬 및 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보(예:
Figure pat00404
)에 기초하여 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 감소된 서브-채널 행렬(예:
Figure pat00405
)을 생성하고, 제2 그룹 내의 하나 이상의 수신 안테나들에 대한 감소된 서브-채널 행렬들을 스택함으로써 제1 스택 행렬(예:
Figure pat00406
)을 생성하고, 제1 스택 행렬에 기초하여 제1 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 뉴멀롤로지는 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 좁은 제2 SCS를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른, 프로세서는, 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 상기 서브-채널 정보(예:
Figure pat00407
)의 행렬 랭크에 기초하여 상기 제1 선택 행렬을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 행렬 랭크는 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나의 채널 탭 수(예:
Figure pat00408
)일 수 있다.
일 실시예에 따른, 프로세서는, 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 복수의 SC들을 나타내는 복수의 채널 벡터들의 인덱스에 기초하여 복수의 채널 벡터들 중 채널 탭 수에 대응하는 서브 채널 벡터들(예:
Figure pat00409
)을 결정하고, 복수의 채널 벡터들 중 서브 채널 벡터들을 선택하는 제1 선택 행렬을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 프로세서는, 채널 정보 중 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 수신 안테나들의 채널 벡터들(예:
Figure pat00410
)을 스택함으로써 제2 스택 행렬(예:
Figure pat00411
)을 생성하고, 제2 스택 행렬에 기초하여 제1 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제2 뉴멀롤로지는 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 넓은 제2 SCS를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른, 프로세서는, 제2 뉴멀롤로지가 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 좁은 제2 SCS를 이용하는 경우, 채널 정보 중 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보를 선택하기 위한 제1 선택 행렬(예:
Figure pat00412
)을 생성하고, 제1 선택 행렬 및 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보(예:
Figure pat00413
)에 기초하여 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 감소된 서브-채널 행렬(예:
Figure pat00414
)을 생성하고, 제2 그룹 내의 하나 이상의 수신 안테나들에 대한 감소된 서브-채널 행렬들을 스택함으로써 제1 스택 행렬(예:
Figure pat00415
)을 생성하고, 제2 뉴멀롤로지가 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 넓은 제2 SCS를 이용하는 경우, 채널 정보 중 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 수신 안테나들의 채널 벡터(예:
Figure pat00416
)들을 스택함으로써 제2 스택 행렬(예:
Figure pat00417
)을 생성하고, 제1 스택 행렬 및 제2 스택 행렬에 기초하여 통합 스택 행렬(예:
Figure pat00418
)을 생성하고, 통합 스택 행렬에 기초하여 제1 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 부-반송파의 관점으로 표현된 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 상기 제1 그룹의 채널 행렬(예:
Figure pat00419
) 및 상기 통합 스택 행렬에 기초하여 제1 부분 프리코딩 행렬(예:
Figure pat00420
)을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
Figure pat00421
번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
[수학식 1]
Figure pat00422
[수학식 1]에서,
Figure pat00423
는 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00424
는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00425
는 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
Figure pat00426
는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
Figure pat00427
번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬일 수 있다.
일 실시예에 따른, A 행렬 및 상기 B 행렬은, 영(zero) 행렬일 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제1 프리코딩 행렬 중 상기 제1 뉴멀롤로지의 nu번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
[수학식 1]
Figure pat00428
[수학식 1]에서,
Figure pat00429
는 상기 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00430
는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00431
는 상기 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
Figure pat00432
는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
Figure pat00433
번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬이고, 상기 제1 부분 프리코딩 행렬은 ZF(zero forcing) 프리코딩 행렬이고,
Figure pat00434
은 아래의 [수학식 2]로 나타나고,
[수학식 2]
Figure pat00435
[수학식 2]에서,
Figure pat00436
는
Figure pat00437
번째 부-반송파에 대한 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 행렬이고,
Figure pat00438
는 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 벡터를 스택함으로써 생성된 행렬에 기초하여 생성되는 행렬일 수 있다.
일 실시예에 따른, 기지국에 의해 수행되는 무선 통신을 위한 신호 송신 방법은, 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하는 동작(예: 도 9의 동작 910), 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작(예: 도 9의 동작 920), 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 기지국의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하는 동작(예: 도 9의 동작 930), 및 복수의 안테나들을 통해 신호들을 송신하는 동작(예: 도 9의 동작 940)을 포함하고, 제1 뉴멀롤로지는 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작은, 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경되었는지 여부를 결정하는 동작(예: 도 10의 동작 1010), 및 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경되지 않은 경우 기존의 제1 프리코딩 행렬을 유지하는 동작(예: 도 10의 동작 1020)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작은, 획득한 채널 정보가 기존의 채널 정보에 비해 변경된 경우, 미리 설정된 정책에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬을 생성하는지 여부를 결정하는 동작(예: 도 10의 동작 1030), 및 정책에 기초하여 새로운 프리코딩 행렬을 생성하는 것으로 결정된 경우 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작(예: 도 10의 동작 1040)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 정책은 기존의 수신 안테나들의 그룹들에 포함되지 않았던 새로운 수신 안테나가 추가된 경우에만 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른, 기지국은, 복수의 뉴멀롤로지들을 이용하여 외부 장치와 데이터를 교환하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈과 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고, 상기 제1 프리코딩 행렬 중 상기 제1 뉴멀롤로지의 nu번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
[수학식 1]
Figure pat00439
[수학식 1]에서,
Figure pat00440
는 상기 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00441
는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
Figure pat00442
는 상기 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
Figure pat00443
는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
Figure pat00444
번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬이고, 상기 제1 부분 프리코딩 행렬은 ZF(zero forcing) 프리코딩 행렬이고,
Figure pat00445
은 아래의 [수학식 2]로 나타나고,
[수학식 2]
Figure pat00446
[수학식 2]에서,
Figure pat00447
는
Figure pat00448
번째 부-반송파에 대한 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 행렬이고,
Figure pat00449
는 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 벡터를 스택함으로써 생성된 행렬에 기초하여 생성되는 행렬일 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 기지국은,
    외부 장치와 데이터를 교환하는 통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈과 연결된 적어도 하나의 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하고,
    상기 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고,
    상기 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하고,
    상기 복수의 안테나들을 통해 상기 신호들을 송신하고,
    상기 제1 뉴멀롤로지는 상기 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나인,
    기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 정보는 상기 복수의 안테나들 및 상기 하나 이상의 단말들의 복수의 수신 안테나들 간의 채널들에 대한 정보인,
    기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 수신 안테나들 각각은 상기 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나를 이용하고,
    상기 복수의 수신 안테나들 중 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 하나 이상의 수신 안테나들이 상기 제1 그룹에 포함되는,
    기지국.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프리코딩 행렬은 상기 제1 뉴멀롤로지 이외의 다른 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹에서 수신하는 신호에서 발생하는 간섭을 감소시키기 위해 생성되는,
    기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프리코딩 행렬은 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹 내에서 수신하는 신호에서 발생하는 간섭을 감소시키기 위해 생성되는,
    기지국.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 채널 정보 중 상기 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보를 선택하기 위한 제1 선택 행렬을 생성하고,
    상기 제1 선택 행렬 및 상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보에 기초하여 상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 감소된 서브-채널 행렬을 생성하고,
    상기 제2 그룹 내의 하나 이상의 수신 안테나들에 대한 감소된 서브-채널 행렬들을 스택함으로써 제1 스택 행렬을 생성하고,
    상기 제1 스택 행렬에 기초하여 상기 제1 프리코딩 행렬을 생성하는,
    기지국.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 뉴멀롤로지는 상기 제1 뉴멀롤로지의 제1 부-반송파 간격(subcarrier spacing: SCS) 보다 좁은 제2 SCS를 이용하는,
    기지국.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 상기 서브-채널 정보의 행렬 랭크에 기초하여 상기 제1 선택 행렬을 생성하는,
    기지국.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 행렬 랭크는 상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나의 채널 탭 수인,
    기지국.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 복수의 부-반송파(subcarrier: SC)들을 나타내는 복수의 채널 벡터들의 인덱스에 기초하여 상기 복수의 채널 벡터들 중 상기 채널 탭 수에 대응하는 서브 채널 벡터들을 결정하고,
    상기 복수의 채널 벡터들 중 상기 서브 채널 벡터들을 선택하는 상기 제1 선택 행렬을 생성하는,
    기지국.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 채널 정보 중 상기 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 수신 안테나들의 채널 벡터들을 스택함으로써 제2 스택 행렬을 생성하고,
    상기 제2 스택 행렬에 기초하여 상기 제1 프리코딩 행렬을 생성하는,
    기지국.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 뉴멀롤로지는 상기 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 넓은 제2 SCS를 이용하는,
    기지국.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 뉴멀롤로지가 상기 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 좁은 제2 SCS를 이용하는 경우, 상기 채널 정보 중 상기 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보를 선택하기 위한 제1 선택 행렬을 생성하고,
    상기 제1 선택 행렬 및 상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 서브-채널 정보에 기초하여 상기 제2 그룹의 상기 제1 수신 안테나에 대한 감소된 서브-채널 행렬을 생성하고,
    상기 제2 그룹 내의 하나 이상의 수신 안테나들에 대한 감소된 서브-채널 행렬들을 스택함으로써 제1 스택 행렬을 생성하고,
    상기 제2 뉴멀롤로지가 상기 제1 뉴멀롤로지의 제1 SCS 보다 넓은 제2 SCS를 이용하는 경우, 상기 채널 정보 중 상기 복수의 뉴멀롤로지들 중 제2 뉴멀롤로지를 이용하는 제2 그룹의 수신 안테나들의 채널 벡터들을 스택함으로써 제2 스택 행렬을 생성하고,
    상기 제1 스택 행렬 및 상기 제2 스택 행렬에 기초하여 통합 스택 행렬을 생성하고,
    상기 통합 스택 행렬에 기초하여 상기 제1 프리코딩 행렬을 생성하는,
    기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    부-반송파의 관점으로 표현된 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 상기 제1 그룹의 채널 행렬 및 상기 통합 스택 행렬에 기초하여 제1 부분 프리코딩 행렬을 생성하는,
    기지국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 프리코딩 행렬 중 상기 제1 뉴멀롤로지의 nu번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
    [수학식 1]
    Figure pat00450

    [수학식 1]에서,
    Figure pat00451
    는 상기 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00452
    는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00453
    는 상기 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
    Figure pat00454
    는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
    Figure pat00455
    번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬인,
    기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 A 행렬 및 상기 B 행렬은, 영(zero) 행렬인,
    기지국.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프리코딩 행렬 중 상기 제1 뉴멀롤로지의 nu번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
    [수학식 1]
    Figure pat00456

    [수학식 1]에서,
    Figure pat00457
    는 상기 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00458
    는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00459
    는 상기 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
    Figure pat00460
    는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
    Figure pat00461
    번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬이고,
    상기 제1 부분 프리코딩 행렬은 ZF(zero forcing) 프리코딩 행렬이고,
    Figure pat00462
    은 아래의 [수학식 2]로 나타나고,
    [수학식 2]
    Figure pat00463

    [수학식 2]에서,
    Figure pat00464
    는
    Figure pat00465
    번째 부-반송파에 대한 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 행렬이고,
    Figure pat00466
    는 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 벡터를 스택함으로써 생성된 행렬에 기초하여 생성되는 행렬인,
    기지국.
  18. 기지국에 의해 수행되는 무선 통신을 위한 신호 송신 방법에 있어서,
    상기 기지국으로부터 하향 링크를 제공하기 위한 신호를 수신하는 하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보를 획득하는 동작;
    상기 획득한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하는 동작;
    상기 제1 프리코딩 행렬에 기초하여 상기 기지국의 복수의 안테나들을 통해 송신될 신호들을 생성하는 동작; 및
    상기 복수의 안테나들을 통해 상기 신호들을 송신하는 동작
    을 포함하고,
    상기 제1 뉴멀롤로지는 상기 기지국이 지원하는 복수의 뉴멀롤로지들 중 어느 하나인,
    신호 송신 방법
  19. 하드웨어와 결합되어 제18항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  20. 기지국은,
    복수의 뉴멀롤로지들을 이용하여 외부 장치와 데이터를 교환하는 통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈과 연결된 적어도 하나의 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    하나 이상의 단말들에 대한 채널 정보에 기초하여 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 제1 그룹을 위한 제1 프리코딩 행렬을 생성하고,
    상기 제1 프리코딩 행렬 중 상기 제1 뉴멀롤로지의 nu번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬은 아래의 [수학식 1]으로 나타나고,
    [수학식 1]
    Figure pat00467

    [수학식 1]에서,
    Figure pat00468
    는 상기 제1 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00469
    는 제1 뉴멀롤로지와는 상이한 뉴멀롤로지를 나타내고,
    Figure pat00470
    는 상기 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 그룹의 크기를 나타내고, Mt는 상기 통신 모듈의 복수의 안테나들의 개수이고, A 행렬 및 B 행렬은 임의의 행렬이고,
    Figure pat00471
    는 제1 부분 프리코딩 행렬 중 제1 뉴멀롤로지의
    Figure pat00472
    번째의 부-반송파의 데이터를 위한 행렬이고,
    상기 제1 부분 프리코딩 행렬은 ZF(zero forcing) 프리코딩 행렬이고,
    Figure pat00473
    은 아래의 [수학식 2]로 나타나고,
    [수학식 2]
    Figure pat00474

    [수학식 2]에서,
    Figure pat00475
    는
    Figure pat00476
    번째 부-반송파에 대한 상기 제1 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 행렬이고,
    Figure pat00477
    는 상이한 뉴멀롤로지를 이용하는 안테나들의 채널 벡터를 스택함으로써 생성된 행렬에 기초하여 생성되는 행렬인,
    기지국.
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