KR20230057976A - 다중 안테나 시스템에서 데이터를 전송하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

LoS MIMO 시스템에서 각 무선인터페이스 계층의 절차

Description

다중 안테나 시스템에서 데이터를 전송하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING DATA IN MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 안테나 시스템에서 데이터를 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
스마트폰(smartphone) 및 IoT(Internet of Things) 단말들의 보급이 빠르게 확산됨에 따라, 통신 망을 통해 주고받는 정보의 양이 증가하고 있다. 이에 따라, 차세대 무선 접속 기술에서는 기존의 통신 시스템(또는 기존의 무선 접속 기술(radio access technology))보다 더 많은 사용자들에게 더 빠른 서비스를 제공하는 환경(예: 향상된 이동 광대역 통신(enhanced mobile broadband communication))이 고려될 필요가 있다. 이를 위해, 다수의 기기들 및 사물(object)들을 연결하여 서비스를 제공하는 MTC(Machine Type Communication)을 고려하는 통신 시스템이 개발되고 있다. 또한, 통신의 신뢰성(reliability) 및/또는 지연(latency)에 민감한 서비스(service) 및/또는 단말(terminal) 등을 고려하는 통신 시스템(예: URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication)이 개발되고 있다.
차세대 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 LoS MIMO(Line of Sight MIMO) 시스템에서 각 무선인터페이스 계층의 절차가 요구된다.
본 명세서는 차세대 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 LoS MIMO 시스템에서 각 무선인터페이스 계층의 절차 관련 방법 및 장치를 제안한다.
구체적으로, 일 실시예에 따르면, LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 기지국으로부터 상기 LoS MIMO와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및 상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되, 상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고, 상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제안된다.
다른 실시예에 따르면, LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템 내 단말은, 명령어들을 저장하는 하나 이상의 메모리; 하나 이상의 송수신기; 및 상기 하나 이상의 메모리와 상기 하나 이상의 송수신기를 연결하는 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여, 기지국으로부터 LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및 상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되, 상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고, 상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는 장치가 제안된다.
또 다른 실시예에 따르면, LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말을 제어하도록 설정된 장치(apparatus)에 있어서, 상기 장치는, 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하게 연결되고, 및 명령들을 저장하는 하나 이상의 메모리를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여, 기지국으로부터 LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및 상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되, 상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고, 상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제안된다.
MIMO 기반의 통신을 수행할 때, LoS 환경에서도 다수의 레이어를 형성함으로써 데이터의 전송 속도가 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법이 적용될 수 있는 3GPP 5G 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트(BandWidth Part: BWP)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 V-H(Vertical-Horizontal) 편극 안테나(Polarization Antenna)의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일례에 따른 마이크로파 전송에 사용되는 LoS MIMO 시스템을 도시한 것이다.
도 8은 일례에 따른 LoS MIMO 설정 절차를 도시한 흐름도이다.
도 9는 다른 예에 따른 LoS MIMO 설정 절차를 도시한 흐름도이다.
도 10은 일례에 따른 LoS MIMO 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도 11은 다른 예에 따른 LoS MIMO 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말과 기지국을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 명세서에서 "제1", "제2", "A", "B" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 또한 "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다.
복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(Code Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(Wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(Time Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(Frequency Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜, SC(Single Carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.
무선 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 복수의 단말들(user equipments)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다.
제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), 차세대 노드 B(next generation Node B, gNB), BTS(Base Transceiver Station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit, RSU), DU(Digital Unit), CDU(Cloud Digital Unit), RRH(Radio Remote Head), RU(Radio Unit), TP(Transmission Point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), NR(New Radio) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDM 또는 다른 전송방식 기반의 하향링크(downlink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDM 또는 DFT-Spread-OFDM 또는 다른 전송방식 기반의 상향링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 전송(예를 들어, SU(Single User)- MIMO, MU(Multi User)-MIMO, 대규모(massive) MIMO, LoS MIMO 등), CoMP(Coordinated Multipoint) 전송, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services)), Sidelink 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작 및/또는 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 또는 LoS MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 또는 LoS MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다.
제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
이하에서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
또한 이하에서, 하향링크(DL: Downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: Uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.
최근에는 스마트폰(smartphone) 및 IoT(Internet of Things) 단말들의 보급이 빠르게 확산됨에 따라, 통신 망을 통해 주고받는 정보의 양이 증가하고 있다. 이에 따라, 차세대 무선 접속 기술에서는 기존의 통신 시스템(또는 기존의 무선 접속 기술(radio access technology))보다 더 많은 사용자들에게 더 빠른 서비스를 제공하는 환경(예: 향상된 이동 광대역 통신(enhanced mobile broadband communication))이 고려될 필요가 있다. 이를 위해, 다수의 기기들 및 사물(object)들을 연결하여 서비스를 제공하는 MTC(Machine Type Communication)을 고려하는 통신 시스템의 디자인이 논의되고 있다. 또한, 통신의 신뢰성(reliability) 및/또는 지연(latency)에 민감한 서비스(service) 및/또는 단말(terminal) 등을 고려하는 통신 시스템(예: URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication)의 디자인도 논의되고 있다.
이하 본 명세서에서, 설명의 편의를 위하여, 상기 차세대 무선 접속 기술은 New RAT(Radio Access Technology)으로 지칭될 수도 있고, 그 밖의 다른 명칭으로 지칭될 수도 있다. 예를 들어 New RAT이 적용되는 무선 통신 시스템은 NR(New Radio) 시스템으로 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 차세대 무선 접속 기술과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블럭, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호 또는 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 방법이 적용될 수 있는 NR 시스템을 나타내는 예시도이다.
3GPP에서 표준화 작업 중에 있는 무선통신 기술인 5G NR은 LTE E-UTRA 대비 향상된 데이터 전송율을 제공하고, 세분화되고 구체화된 사용 시나리오(usage scenario) 별로 요구되는 다양한 QoS 요구사항(requirements)을 만족시킬 수 있는 무선 액세스 기술이다. 특히 5G NR의 대표적 사용 시나리오로서 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), mMTC(massive MTC) 및 URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)가 정의되었다. 각각의 시나리오 별 요구사항을 만족하기 위한 방법으로서 LTE E-UTRA 대비 유연한(flexible) 프레임 구조(frame structure)가 제공된다. 5G NR의 프레임 구조에서는 다중 서브캐리어(multiple subcarrier) 기반의 프레임 구조를 지원한다. 기본 서브캐리어 스페이싱(SubCarrier Spacing, SCS)는 15kHz가 되며, 15kHz*2^n (n=0, 1, 2, 3, 4)으로 총 5 가지 SCS 종류를 지원한다.
도 2을 참조하면, NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network)은 NG-RAN 사용자 평면(SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB들로 구성된다. 여기서 NG-C는 NG-RAN과 5GC(5 Generation Core) 사이의 NG2 레퍼런스 포인트(reference point)에 사용되는 제어 평면 인터페이스를 나타낸다. NG-U는 NG-RAN과 5GC 사이의 NG3 레퍼런스 포인트에 사용되는 사용자 평면 인터페이스를 나타낸다.
gNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결되고, NG 인터페이스를 통해 5GC로 연결된다. 보다 구체적으로, gNB는 NG-C 인터페이스를 통해 AMF(Access and Mobility Management Function)로 연결되고, NG-U 인터페이스를 통해 UPF(User Plane Function)로 연결된다.
도 2의 NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지(numerology)들이 지원될 수 있다. 여기서, 뉴머롤로지는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)과 CP(Cyclic Prefix) 오버헤드에 의해 정의될 수 있다. 이 때, 다수의 서브캐리어 간격은 기본 서브캐리어 간격을 정수로 스케일링(scaling) 함으로써 유도될 수 있다. 또한, 매우 높은 반송파 주파수에서 매우 낮은 서브캐리어 간격이 이용되지 않는다고 가정될지라도, 이용되는 뉴머롤로지는 주파수 대역과 독립적으로 선택될 수 있다.
또한, NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지에 따른 다양한 프레임 구조들이 지원될 수 있다.
<NR 웨이브 폼, 뉴머롤러지 및 프레임 구조>
NR에서는 하향링크 전송을 위해서 Cyclic prefix를 사용하는 CP-OFDM 웨이브 폼을 사용하고, 상향링크 전송을 위해서 CP-OFDM 또는 DFT-S-OFDM을 사용한다. OFDM 기술은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 결합이 용이하며, 높은 주파수 효율과 함께 저 복잡도의 수신기를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
한편, NR에서는 전술한 3가지 시나리오 별로 데이터 속도, 지연속도, 커버리지 등에 대한 요구가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 시나리오 별 요구사항을 효율적으로 만족시킬 필요가 있다. 이를 위해서, 서로 다른 복수의 뉴머롤러지(numerology) 기반의 무선 자원을 효율적으로 멀티플렉싱(multiplexing)하기 위한 기술이 제안되었다.
구체적으로, NR 전송 뉴머롤러지는 서브캐리어 간격(sub-carrier spacing)과 CP(Cyclic prefix)에 기초하여 결정되며, 아래 표 1과 같이 15kHz를 기준으로 μ 값이 2의 지수 값으로 사용되어 지수적으로 변경된다.
μ 서브캐리어 간격
(kHz)		 Cyclic prefix Supported for data Supported for synch
0 15 Normal Yes Yes
1 30 Normal Yes Yes
2 60 Normal,Extended Yes No
3 120 Normal Yes Yes
4 240 Normal No Yes
위 표 1과 같이 NR의 뉴머롤러지는 서브캐리어 간격에 따라 5가지로 구분될 수 있다. 이는 4G 통신 기술 중 하나인 LTE E-UTRA의 서브캐리어 간격이 15kHz로 고정되는 것과는 차이가 있다. 구체적으로, NR에서 데이터 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 60, 120kHz이고, 동기 신호 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 120, 240kHz이다. 또한, 확장 CP는 60kHz 서브캐리어 간격에만 적용된다. 한편, NR에서의 프레임 구조(frame structure)는 1ms의 동일한 길이를 가지는 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되는 10ms의 길이를 가지는 프레임(frame)이 정의된다. 하나의 프레임은 5ms의 하프 프레임으로 나뉠 수 있으며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임을 포함한다. 15kHz 서브캐리어 간격의 경우에 하나의 서브프레임은 1개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 각 슬롯은 Normal CP의 경우 14개의 OFDM 심볼(symbol), Extended CP의 경우 12개의 OFDM 심볼(symbol)로 구성된다.
<NR 물리 자원>
NR에서의 물리 자원(physical resource)과 관련하여, 안테나 포트(antenna port), 자원 그리드(resource grid), 자원 요소(resource element), 자원 블록(resource block), 대역폭 파트(bandwidth part) 등이 고려된다.
안테나 포트는 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널이 동일한 안테나 포트 상의 다른 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있도록 정의된다. 하나의 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있는 경우, 2 개의 안테나 포트는 QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location) 관계에 있다고 할 수 있다. 여기에서, 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 도플러 시프트(Doppler shift), 평균 지연(Average Delay) 및 공간적 수신 파라미터(Spatial Rx parameter) 중 하나 이상을 포함한다.
도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 자원 그리드(Resource Grid)는 NR이 동일 캐리어에서 복수의 뉴머롤러지를 지원하기 때문에 각 뉴머롤러지에 따라 자원 그리드가 존재할 수 있다. 또한, 자원 그리드는 안테나 포트, 서브캐리어 간격, 전송 방향에 따라 존재할 수 있다.
자원 블록(resource block)은 12개의 서브캐리어로 구성되며, 주파수 도메인 상에서만 정의된다. 또한, 자원 요소(resource element)는 1개의 OFDM 심볼과 1개의 서브캐리어로 구성된다. 따라서, 도 3에서와 같이 하나의 자원 블록은 서브캐리어 간격에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 또한, NR에서는 자원 블록 그리드를 위한 공통 참조점 역할을 수행하는 "Point A"와 공통 자원 블록, 물리 자원 블록 등을 정의한다.
도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.
NR에서는 캐리어 대역폭이 20MHz로 고정된 LTE와 달리 서브캐리어 간격 별로 최대 캐리어 대역폭이 50MHz에서 400MHz로 설정된다. 따라서, 모든 단말이 이러한 캐리어 대역폭을 모두 사용하는 것을 가정하지 않는다. 이에 따라서 NR에서는 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어 대역폭 내에서 대역폭 파트(BWP)를 지정하여 단말이 사용할 수 있다. 또한, 대역폭 파트는 하나의 뉴머롤러지와 연계되며 연속적인 공통 자원 블록의 서브 셋으로 구성되고, 시간에 따라 동적으로 활성화될 수 있다. 단말에는 상향링크 및 하향링크 각각 최대 4개의 대역폭 파트가 구성되고, 주어진 시간에 활성화된 대역폭 파트를 이용하여 데이터가 송수신된다.
페어드 스펙트럼(paired spectrum)의 경우 상향링크 및 하향링크 대역폭 파트가 독립적으로 설정되며, 언페어드 스펙트럼(unpaired spectrum)의 경우 하향링크와 상향링크 동작 간에 불필요한 주파수 리튜닝(re-tunning)을 방지하기 위해서 하향링크와 상향링크의 대역폭 파트가 중심 주파수를 공유할 수 있도록 쌍을 이루어 설정된다.
<NR 초기 접속>
NR에서 단말은 기지국에 접속하여 통신을 수행하기 위해서 셀 검색 및 랜덤 액세스 절차를 수행한다.
셀 검색은 기지국이 전송하는 동기 신호 블록(SSB, Synchronization Signal Block)를 이용하여 단말이 해당 기지국의 셀에 동기를 맞추고, 물리계층 셀 ID를 획득하며, 시스템 정보를 획득하는 절차이다.
도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, SSB는 각각 1개 심볼 및 127개 서브 캐리어를 점유하는 PSS(Primary Synchronization Signal) 및 SSS(Secondary Synchronization Signal) 및 3개의 OFDM 심볼 및 240 개의 서브캐리어에 걸쳐있는 PBCH로 구성된다.
단말은 시간 및 주파수 도메인에서 SSB를 모니터링하여 SSB를 수신한다.
SSB는 5ms 동안 최대 64번 전송될 수 있다. 다수의 SSB는 5ms 시간 내에서 서로 다른 전송 빔으로 전송되며, 단말은 전송에 사용되는 특정 하나의 빔을 기준으로 볼 때에는 20ms의 주기마다 SSB가 전송된다고 가정하고 검출을 수행한다. 5ms 시간 내에서 SSB 전송에 사용할 수 있는 빔의 개수는 주파수 대역이 높을수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 3GHz 이하에서는 최대 4개의 SSB 빔 전송이 가능하며, 3~6GHz까지의 주파수 대역에서는 최대 8개, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 최대 64개의 서로 다른 빔을 사용하여 SSB를 전송할 수 있다.
SSB는 하나의 슬롯에 두 개가 포함되며, 서브캐리어 간격에 따라 슬롯 내에서의 시작 심볼과 반복 횟수가 결정된다.
한편, SSB는 종래 LTE의 SS와 달리 캐리어 대역폭의 센터 주파수에서 전송되지 않는다. 즉, SSB는 시스템 대역의 중심이 아닌 곳에서도 전송될 수 있고, 광대역 운영을 지원하는 경우 주파수 도메인 상에서 복수의 SSB가 전송될 수 있다. 이에 따라서, 단말은 SSB를 모니터링 하는 후보 주파수 위치인 동기 래스터(synchronization raster)를 이용하여 SSB를 모니터링 한다. 초기 접속을 위한 채널의 중심 주파수 위치 정보인 캐리어래스터(carrier raster)와 동기 래스터는 NR에서 새롭게 정의되었으며, 동기 래스터는 캐리어래스터에 비해서, 주파수 간격이 넓게 설정되어 있어서, 단말의 빠른 SSB 검색을 지원할 수 있다.
단말은 SSB의 PBCH를 통해서 MIB를 획득할 수 있다. MIB(Master Information Block)는 단말이 네트워크가 브로드캐스팅 하는 나머지 최소 시스템 정보(RMSI, Remaining Minimum System Information)를 수신하기 위한 정보를 포함한다. 또한, PBCH는 시간 도메인 상에서의 첫 번째 DM-RS 심볼의 위치에 대한 정보, SIB1을 단말이 모니터링하기 위한 정보(예를 들어, SIB1 뉴머롤러지 정보, SIB1 CORESET에 관련된 정보, 검색 공간 정보, PDCCH 관련 파라미터 정보 등), 공통 자원 블록과 SSB 사이의 오프셋 정보(캐리어 내에서의 절대 SSB의 위치는 SIB1을 통해서 전송) 등을 포함할 수 있다. 여기서, SIB1 뉴머롤러지 정보는 단말이 셀 검색 절차를 완료한 이후에 기지국에 접속하기 위한 랜덤 액세스 절차에서 사용되는 일부 메시지에서도 동일하게 적용된다. 예를 들어, 랜덤 액세스 절차를 위한 메시지 1 내지 4 중 적어도 하나에 SIB1의 뉴머롤러지 정보가 적용될 수 있다.
전술한 RMSI는 SIB1(System Information Block 1)을 의미할 수 있으며, SIB1은 셀에서 주기적으로(ex, 160ms) 브로드캐스팅 된다. SIB1은 단말이 초기 랜덤 액세스 절차를 수행하는데 필요한 정보를 포함하며, PDSCH를 통해서 주기적으로 전송된다. 단말이 SIB1을 수신하기 위해서는 PBCH를 통해서 SIB1 전송에 사용되는 뉴머롤러지 정보, SIB1의 스케줄링에 사용되는 CORESET(Control Resource Set) 정보를 수신해야 한다. 단말은 CORESET 내에서 SI-RNTI를 이용하여 SIB1에 대한 스케줄링 정보를 확인하고, 스케줄링 정보에 따라 SIB1을 PDSCH 상에서 획득한다. SIB1을 제외한 나머지 SIB들은 주기적으로 전송될 수도 있고, 단말의 요구에 따라 전송될 수도 있다.
<6G 시스템>
5G 또는 5G-Advanced 이후의 차세대 통신 시스템에 대하여 설명한다. 이하에서는 편의상 상기 차세대 통신 시스템을 6G 시스템이라 칭한다.
6G (무선통신) 시스템은 (i) 디바이스 당 매우 높은 데이터 속도, (ii) 매우 많은 수의 연결된 디바이스들, (iii) 글로벌 연결성(global connectivity), (iv) 매우 낮은 지연, (v) 배터리-프리(battery-free) IoT 디바이스들의 에너지 소비를 낮추고, (vi) 초고신뢰성 연결, (vii) 머신 러닝 능력을 가지는 연결된 지능 등에 목적이 있다. 6G 시스템의 비젼은 intelligent connectivity, deep connectivity, holographic connectivity, ubiquitous connectivity와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템에 대한 요구사항이나 주요성능지표(KPI: Key Performance Indicator)는 아직 정해지지는 않았지만, 아래 표 2와 같은 요구 사항을 가질 것으로 예상되고 있다. 즉, 표 2는 6G 시스템의 요구 사항의 일례를 나타낸 표이다.
peak data rate 1 Tbps
E2E latency 1 ms
Maximum spectral efficiency 100bps/Hz
Mobility support Up to 1000km/hr
Satellite integration Fully
AI Fully
Autonomous vehicle Fully
XR Fully
Haptic Communication Fully
6G 시스템은 Enhanced mobile broadband (eMBB), Ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, Tactile internet, High throughput, High network capacity, High energy efficiency, Low backhaul and access network congestion, Enhanced data security와 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.
이하, 인공 지능(Artificial Intelligence: AI)이 설명된다.
6G 시스템에 가장 중요하며, 새로 도입될 기술은 AI이다. 4G 시스템에는 AI가 관여하지 않았다. 5G 시스템은 부분 또는 매우 제한된 AI를 지원할 것이다. 그러나, 6G 시스템은 완전히 자동화를 위해 AI가 지원될 것이다. 머신 러닝의 발전은 6G에서 실시간 통신을 위해 보다 지능적인 네트워크를 만들 것이다. 통신에 AI를 도입하면 실시간 데이터 전송이 간소화되고 향상될 수 있다. AI는 수많은 분석을 사용하여 복잡한 대상 작업이 수행되는 방식을 결정할 수 있다. 즉, AI는 효율성을 높이고 처리 지연을 줄일 수 있다.
핸드 오버, 네트워크 선택, 자원 스케쥴링과 같은 시간 소모적인 작업은 AI를 사용함으로써 즉시 수행될 수 있다. AI는 M2M, 기계-대-인간 및 인간-대-기계 통신에서도 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, AI는 BCI(Brain Computer Interface)에서 신속한 통신이 될 수 있다. AI 기반 통신 시스템은 메타 물질, 지능형 구조, 지능형 네트워크, 지능형 장치, 지능형 인지 라디오(radio), 자체 유지 무선 네트워크 및 머신 러닝에 의해 지원될 수 있다.
최근에는 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 application layer, network layer 특히, 딥러닝을 wireless resource management and allocation 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC layer 와 Physical layer로 발전하고 있으며, 특히 물리계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO mechanism, AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.
머신 러닝은 채널 추정 및 채널 트래킹을 위해 사용될 수 있으며, DL(downlink)의 물리 계층(physical layer)에서 전력 할당(power allocation), 간섭 제거 (interference cancellation) 등에 사용될 수 있다. 또한, 머신 러닝은 MIMO 시스템에서 안테나 선택, 전력 제어(power control), 심볼 검출(symbol detection) 등에도 사용될 수 있다.
그러나 물리계층에서의 전송을 위한 DNN의 적용은 아래와 같은 문제점이 있을 수 있다.
딥러닝 기반의 AI 알고리즘은 훈련 파라미터를 최적화하기 위해 수많은 훈련 데이터가 필요하다. 그러나 특정 채널 환경에서의 데이터를 훈련 데이터로 획득하는데 있어서의 한계로 인해, 오프라인 상에서 많은 훈련 데이터를 사용한다. 이는 특정 채널 환경에서 훈련 데이터에 대한 정적 훈련(static training)은, 무선 채널의 동적 특성 및 다이버시티(diversity) 사이에 모순(contradiction)이 생길 수 있다.
또한, 현재 딥러닝은 주로 실제 신호(real signal)을 대상으로 한다. 그러나, 무선 통신의 물리 계층의 신호들은 복소 신호(complex signal)이다. 무선 통신 신호의 특성을 매칭시키기 위해 복소 도메인 신호의 검출하는 신경망(neural network)에 대한 연구가 더 필요하다.
이하, 머신 러닝에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
머신 러닝은 사람이 할 수 있거나 혹은 하기 어려운 작업을 대신해낼 수 있는 기계를 만들어내기 위해 기계를 학습시키는 일련의 동작을 의미한다. 머신 러닝을 위해서는 데이터와 러닝 모델이 필요하다. 머신 러닝에서 데이터의 학습 방법은 크게 3가지 즉, 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning) 그리고 강화 학습(reinforcement learning)으로 구분될 수 있다.
신경망 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 신경망 학습은 반복적으로 학습 데이터를 신경망에 입력시키고 학습 데이터에 대한 신경망의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 신경망의 에러를 신경망의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation) 하여 신경망의 각 노드의 가중치를 업데이트하는 과정이다.
지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링된 학습 데이터를 사용하며 비지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 신경망에 입력되고 신경망의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교하여 오차(error)가 계산될 수 있다. 계산된 오차는 신경망에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 신경망의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learing rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 신경망의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 신경망의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 신경망의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 신경망이 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다
데이터의 특징에 따라 학습 방법은 달라질 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템 상에서 송신단에서 전송한 데이터를 수신단에서 정확하게 예측하는 것을 목적으로 하는 경우, 비지도 학습 또는 강화 학습 보다는 지도 학습을 이용하여 학습을 수행하는 것이 바람직하다.
러닝 모델은 인간의 뇌에 해당하는 것으로서, 가장 기본적인 선형 모델을 생각할 수 있으나, 인공 신경망(artificial neural networks)와 같은 복잡성이 높은 신경망 구조를 러닝 모델로 사용하는 머신 러닝의 패러다임을 딥러닝(deep learning)이라 한다.
학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어(neural network cord)는 크게 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine) 방식이 있다.
인공 신경망(artificial neural network)은 여러 개의 퍼셉트론을 연결한 예시이다.
이하, THz(Tera-Hertz) 통신이 설명된다.
데이터 전송률은 채널대역폭을 늘려서 높일 수 있다. 넓은 채널대역폭을 쉽게 확보하기 위해서는 고주파수 대역을 사용하여야 하기 때문에 100GHz보다 높은 주파수 대역인 sub-THz 대역을 사용하고 그보다 높은 THz 대역을 사용하는 통신 방식도 고려되고 있다. 높은 주파수 대역을 사용하는 통신 방식은 안테나 크기와 안테나 간의 간격이 작아지므로 진보된 대규모 MIMO 기술을 적용할 수 있다. 밀리미터 이하의 방사선으로도 알려진 THz파는 일반적으로 0.03mm-3mm 범위의 해당 파장을 가진 0.1THz와 10THz 사이의 주파수 대역을 나타낸다. 100GHz-300GHz 대역 범위(Sub-THz 대역)는 셀룰러 통신을 위한 THz 대역의 주요 부분으로 간주된다. 5G 이동통신에서는 최대 100GHz까지의 주파수 대역이 고려되었고, Sub-THz 대역과 THz 대역은 6G 이동통신에서 사용될 것으로 예측되고 있다.
6G 이동통신은 기존의 mmWave 대역에 추가로 Sub-THz와 THz 대역을 사용한다. Sub-THz 대역을 mmWave 대역에 추가하면 주파수 자원을 훨씬 많이 사용하기 때문에 채널대역폭이 증가하기가 쉬워 결과적으로 데이터전송속도와 cell throughput은 증가한다. 정의된 THz 대역 중 300GHz-3THz는 원적외선 (IR) 주파수 대역에 있다. 300GHz-3THz 대역은 광(optic) 대역의 일부이지만 광 대역의 경계에 있으며, RF 대역 바로 뒤에 있다. 따라서, 이 300GHz-3THz 대역은 RF와 유사성을 나타낸다.
THz 통신의 주요 특성은 (i) 매우 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 광범위하게 사용 가능한 상당히 넓은 채널대역폭, (ii) 고주파에서 발생하는 높은 경로 손실(고 지향성 안테나는 필수 불가결)을 포함한다. 파장이 작기 때문에 안테나 크기가 작고 안테나 간의 간격도 매우 작기 때문에 작은 면적에 상당히 많은 수의 안테나가 배치될 수 있다. 이렇게 많은 안테나에 빔포밍을 적용하여 생성된 좁은 빔은 간섭을 줄일 수 있다. 즉, THz 신호의 작은 파장은 훨씬 더 많은 수의 안테나 소자가 이 대역에서 동작하는 장치 및 BS에 통합될 수 있게 한다. 이를 통해 범위 제한을 극복할 수 있는 고급 적응형 배열 기술을 사용할 수 있다.
THz 무선통신은 대략 0.1~10THz(1THz=1000GHz)의 진동수를 가지는 THz파를 이용하여 무선통신을 이용하는 것으로, 100GHz 이상의 매우 높은 캐리어 주파수를 사용하는 테라헤르츠(THz) 대역 무선통신을 의미할 수 있다. THz파는 RF(Radio Frequency)/밀리미터(mm)와 적외선 대역 사이에 위치하며, (i) 가시광/적외선에 비해 비금속/비분극성 물질을 잘 투과하며 RF/밀리미터파에 비해 파장이 짧아 높은 직진성을 가지며 빔 집속이 가능할 수 있다. 또한, THz파의 광자 에너지는 수 meV에 불과하기 때문에 인체에 무해한 특성이 있다. THz 무선통신에 이용될 것으로 기대되는 주파수 대역은 공기 중 분자 흡수에 의한 전파 손실이 작은 D-밴드(110GHz~170GHz) 혹은 H-밴드(220GHz~325GHz) 대역일 수 있다. THz 무선통신에 대한 표준화 논의는 3GPP 이외에도 IEEE 802.15 THz working group을 중심으로 논의되고 있으며, IEEE 802.15의 Task Group (TG3d, TG3e)에서 발행되는 표준문서는 본 명세서에서 설명되는 내용을 구체화하거나 보충할 수 있다. THz 무선통신은 무선 인식(wireless cognition), 센싱(sensing), 이미징(imaging), 무선 통신(wireless), THz 네비게이션(navigation) 등에 응용될 수 있다.
THz 무선통신 시나리오는 매크로 네트워크(macro network), 마이크로 네트워크(micro network), 나노스케일 네트워크(nanoscale network)로 분류될 수 있다. 매크로 네트워크에서 THz 무선통신은 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 통신 및 backhaul/fronthaul 연결에 응용될 수 있다. 마이크로 네트워크에서 THz 무선통신은 인도어 스몰 셀(small cell), 데이터 센터에서 무선 연결과 같은 고정된 point-to-point 또는 multi-point 연결, 키오스크 다운로딩과 같은 근거리 통신(near-field communication)에 응용될 수 있다.
<LoS(line of sight) MIMO 시스템>
MIMO 시스템은 공간 다중화(spatial multiplexing: SM)를 지원하기 위해 다수의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. 전송기와 수신기 간의 채널행렬을 H라 할 때, H의 요소들(element)은 전송기와 수신기 간의 채널 이득 값으로 구성된다. 전송기와 수신기 사이에 공간적으로 분리 가능한 레이어(layer)의 개수는 채널행렬의 랭크(rank)와 같으며, SM을 지원하는 전송기는 다수의 레이어를 통해 각각 다른 데이터를 수신기로 전송할 수 있다. 이론적으로 MIMO 시스템의 최대 속도 또는 전송량은 랭크의 수에 비례하여 증가할 수 있다. H에 의해 제공되는 랭크(rank)의 수를 rank(H)라 할 때, rank(H)의 최대값은 min(NT, NR)가 된다. 여기서 NT는 전송 안테나의 개수이고, NR은 수신 안테나의 개수이며 min(A, B)는 A와 B의 최소값을 의미한다.
전송 안테나에서 전송된 신호가 중간에 어떤 장애물 없이 직선으로 수신 안테나로 전달될 수 있는 상태를 LoS(Line of Sight) 환경이라 한다. 일반적으로 다수의 전송 안테나로부터 전송된 신호는 장애물에 반사되는 다양한 경로들을 거쳐 수신 안테나에 도달하기 때문에, 채널행렬의 랭크가 1보다 크게 될 수 있고 공간적으로 분리 가능한 레이어가 다수 존재할 수 있다. 그러나 LoS 환경(특히 전송 안테나와 수신 안테나가 비교적 가까운 경우)에서는 송수신 안테나가 여러 개 있더라도 채널 행렬의 랭크가 거의 1이 되기 때문에 SM을 적용할 수 없다. 이는 채널 행렬 H의 각 요소인 채널 이득 값들 간 코릴레이션(correlation)이 높아지기 때문이다.
이러한 LoS 환경에서 SM을 적용하려면 안테나의 물리적 구조를 개선하거나, 신호의 편극 등과 같은 다양한 특성을 이용하여 송신기에서 수신기로 전송되는 레이어를 다수를 만들어야 한다. 일례로서, V-H(Vertical-Horizontal) 편극(V-H polarization) 또는 X 편극(X-polarization 또는 Cross Polarization) 안테나를 사용하는 방법은 물리적으로 분리가 가능한 2개의 레이어를 구성함으로써 LoS 환경에서도 SM과 같이 전송 속도를 두 배 증가시킬 수 있다. 또한, 이와 다른 방식의 LoS MIMIO를 두 가지 이상 한꺼번에 적용하여 LoS 환경에서도 두 개 이상의 레이어도 만들 수 있다.
도 6은 V-H 편극 안테나의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, V-H 편극 안테나는 서로 90도를 이루는 수직 안테나(vertical antenna)와 수평 안테나(horizontal antenna)를 구비하여 각 안테나의 신호가 물리적으로 구분될 수 있도록 한다. 또는 교차 편극(cross polarization 또는 X-polarization) 안테나는 +45도와 -45도를 이루는 2개의 교차 편극 안테나를 사용할 수도 있다. 전송기의 수직 안테나에서 전송된 제1 신호는 (a)와 같이 수신기의 수직 안테나에서 수신될 수 있으나 수신기의 수평 안테나에서는 (b)와 같이 잘 수신되지 않는다. 반대로 전송기의 수평 안테나에서 전송된 제2 신호는 (a)와 같이 수신기의 수평 안테나에서 잘 수신될 수 있으나 수신기의 수직 안테나에서는 (b)와 같이 잘 수신되지 않는다.
이는 V-H 편극 안테나에 기반하여 전송 안테나와 수신 안테나 사이에 채널을 2개로 분리(즉, 2개의 레이어가 형성)될 수 있기 때문이다. 이 경우 각 채널로 서로 다른 신호(또는 데이터)가 전송될 수 있기 때문에 마치 랭크가 2가 되어 두 개의 레이어가 형성되는 효과가 있다. 이하 본 명세서에서는 LoS 환경에서 또는 LoS 통신 시에도 2 이상의 랭크를 지원할 수 있는 MIMO 시스템을 간단히 LoS MIMO 시스템이라 칭한다. LoS 환경은 LoS 조건, LoS 통신 환경, LoS 상태 등 다양한 용어와 대등한 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 LoS MIMO 시스템은 LoS 환경에서도 복수의 랭크를 지원하기 위해 V-H 편극 또는 X 편극 (교차 편극, Cross-pol.) 안테나를 구비할 수 있다. 그러나, LoS MIMO 시스템은 LoS 환경에서 복수의 랭크를 제공할 수 있는 어떠한 물리적인 안테나 구조를 포함할 수 있으며, 반드시 V-H 편극 또는 X 편극 안테나를 구비하는 것으로 제한 해석되는 것은 아니다. 예를 들어, LoS MIMO 시스템은 선형 편극 안테나(Vertical-Horizontal, Cross Polarization(X-pole, ±45도)), 순환 편극 안테나(left-circular, right-circular), 타원 편극 안테나(Elliptical Polarization) 중 어느 하나 또는 이들의 적어도 하나의 조합을 사용할 수 있다.
LoS 환경에서 기존 방식의 MIMO와 SM을 사용하면 랭크가 1이 되어 SM을 적용하지 못하지만, LoS MIMO 시스템을 사용하면 랭크가 2 이상이 되어 데이터 전송속도를 높일 수 있다.
또한, 안테나 수가 많은 경우에는 LoS MIMO와 빔포밍이 결합된 형태도 가능할 수 있다. 예를 들어, V-H 편극 LoS MIMO와 빔포밍이 결합된 경우라면, Vertical 방향을 가지는 다수의 안테나로 빔을 형성하고, Horizontal 방향으로 다수의 안테나로 빔을 형성하여 두 개의 빔으로 두 레이어를 만들 수도 있다.
도 7은 일례에 따른 마이크로파 전송에 사용되는 LoS MIMO 시스템을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, (a)는 2배의 용량(2x)을 지원하는 편극 다중화(polarization multiplexing)을 나타내고, (b)는 N배의 용량(Nx)을 지원하는 NxN LoS MIMO 시스템을 나타낸다. 이동통신 시스템은 마이크로파 전송 시스템과는 다르게 안테나 빔이 넓다. 따라서 이동통신 시스템에서 (b)의 NxN LoS MIMO는 특별한 경우에 고려될 수 있다. 반면 (a)의 편극 다중화는 고주파 LoS 환경에서 사용될 수 있으므로 이동통신 시스템에도 고려될 수 있다.
LoS MIMO 시스템은 일반적인 이동통신에서 사용하는 주파수 대역에 모두 적용이 가능하다. 특히 LoS MIMO 시스템은 고주파 대역(예를 들어, 10 GHz ~ 100 GHz, 또는 수백 GHz나 THz(Tera-Hz))에서 매우 중요하다. 이러한 고주파 대역에서는 커버리지가 작아 전송 안테나와 수신 안테나 사이에 LoS 환경이 형성될 가능성이 높기 때문이다. 즉, 고주파 대역에서는 비교적 전송 거리가 가깝고, 반사파 보다는 직접 보이는 LoS 환경에서 통신이 많이 발생할 가능성이 높다.
또한, 무인비행체나 위성을 사용하는 NTN(Non-Terrestrial Network) 환경과 같이 공중에서 신호를 송수신하는 경우에는 LoS 환경이 많이 발생할 수 있다.
LoS MIMO 시스템이 고주파 대역의 이동통신 시스템에 적용되는 시나리오들은 다음과 같다.
i) 기지국과 단말이 비교적 가까운 LoS 환경 : 이 경우에는 주파수와 채널 환경에 따라서 LoS MIMO 성능이 차이가 날 수 있다.
ii) D2D 또는 V2V 통신 시 LoS 환경 : 데이터 센터의 서버들 간의 직접 통신, 자동차 간의 직접통신, 자동차의 군집주행(platooning) 상황에서 V2V, 공중의 드론 간의 통신, 공중의 PAV(Personal Aerial Vehicle) 또는 UAV(Uncrewed Aerial Vehicle) 간의 통신 등
iii) 공중 기지국과 단말기 간의 LoS 환경
5G 이동통신 시스템은 최대 100GHz를 고려하고 있고, 6G 이동통신 시스템은 기본적으로 100~300 GHz 대역이 추가될 것으로 보고 있으며, THz 대역도 고려될 수도 있다. 6G 이동통신 시스템에서 고려하고 있는 100~300GHz 대역이나 그 이상의 주파수에서는 전송기와 수신기의 거리가 매우 짧으면서 수십~수백 Gbps급의 전송 속도를 필요로 한다. 이러한 전송 속도를 지원하기 위해, 차세대 이동통신 시스템은 기본적으로 송신기뿐만 아니라 수신기에도 다중 안테나를 사용한다. 차세대 이통통신 시스템이 고주파 대역을 사용할수록 LoS 환경에서 통신이 수행될 빈도가 높아질 수 있다. 이 경우 랭크가 1로 수렴되어 기존의 SM(Spatial Multiplexing)이 지원되지 않을 가능성이 크다.
따라서 차세대 이통통신 시스템은 LoS MIMO 시스템을 채용하되, 기존의 SM을 지원하던 프로토콜과 다른 방식을 사용할 가능성이 높다. 따라서 3GPP의 5G, 6G, 그리고 그 이후 세대의 표준기술에 LoS MIMO 시스템 도입을 위한 새로운 프로토콜이 요구된다.
본 명세서에서 LoS MIMO 시스템에 따른 기지국 및/또는 단말은 LoS 환경에서 SM을 지원할 수 없는 기존의 MIMO 모드와, LoS 환경에서 다중 레이어(Multi-layer) 통신을 지원하는 LoS MIMO 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, LoS MIMO 모드를 설정 또는 활성화하는 절차가 필요하며, 이하에서는 이에 관한 실시예를 개시한다.
1. 시스템 정보의 전송 절차
도 8은 일례에 따른 LoS MIMO 설정 절차를 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 기지국은 셀에서 LoS MIMO 모드를 지원할지 여부를 결정할 수 있다(S800). 단계 S800은 경우에 따라 생략될 수도 있다. 기지국은 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하는 시스템 정보를 셀에 브로드캐스트한다(S810).
일례로서, 상기 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하는 시스템 정보는 SIB(system information block)일 수 있다.
다른 예로서, 상기 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하는 시스템 정보는 MIB(master information block)일 수 있다.
만약, 단계 S800에서 기지국이 LoS MIMO 동작을 지원하지 않을 것으로 결정하면, 상기 시스템 정보는 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하지 않을 수 있다.
단계 S810에서 시스템 정보에 포함되는 LoS MIMO 관련 설정 정보는 LoS MIMO에 대한 기본 설정 정보이고, LoS MIMO에 대한 세부 설정 정보는 RRC 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 예를 들어, LoS MIMO 관련 설정 정보가 A, B를 포함하면, A는 LoS MIMO에 대한 기본 설정 정보로서 시스템 정보에 실려 전송되고, B는 LoS MIMO에 대한 세부 설정 정보로서 RRC 연결 이후 RRC 시그널링에 실려 전송될 수 있다.
만약 기지국이 다수의 주파수 대역을 지원하는 경우, 기지국은 주파수 대역별로 LoS MIMO 지원 여부나 지원 방식을 달리 할 수 있다. 이 경우, 기지국은 이에 관한 정보를 시스템 정보에 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역을 지원한다고 가정하자. 기지국은 시스템 정보에 제1 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원됨을 식별하고, 제2 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원되지 않음을 식별할 수 있다. 또는 기지국은 시스템 정보에 제1 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원됨과 LoS MIMO의 지원 방식을 식별하고, 제2 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원되지 않음을 식별할 수 있다.
셀 내에 있는 단말들은 기지국으로부터 시스템 정보를 수신한 뒤 LoS MIMO 관련 설정 정보를 식별한다(S820). 만약 LoS MIMO 관련 설정 정보가 LoS MIMO 지원을 지시하면, 단말은 LoS MIMO를 기반으로 기지국과 신호를 송수신한다(S830). 하향링크 전송의 경우, 단계 S830은 기지국이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어 별로 하향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 하향링크 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 단말은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 하향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
상향링크 전송의 경우, 단계 S830은 단말이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 상향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 상향링크 신호를 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 기지국은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 상향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
2. RRC(radio resource control)계층에서의 LoS MIMO 설정 절차
도 9는 다른 예에 따른 LoS MIMO 설정 절차를 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단말은 LoS MIMO 지원 여부를 지시하는 능력(capability) 정보를 기지국으로 전송할 수 있다(S900). 기지국과 단말 간 LoS MIMO 가능 여부와 LoS MIMO가 다양한 옵션이 있는 경우에는 어떤 LoS MIMO를 지원할 수 있는지에 대한 정보를 확인하는 절차가 필요하다. 상기 능력 정보는 단말이 여러가지 LoS MIMO 방식들 중 어느 방식을 지원할지 나타낼 수 있다. 여기서, 여러가지 LoS MIMO 방식들은 선형 편극 안테나(Vertical-Horizontal, Cross Polarization(X-pole, ±45도)), 순환 편극 안테나(left-circular, right-circular), 타원 편극 안테나(Elliptical Polarization), 또는 이외에 더 복잡한 방식들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수도 있다. 예를 들어 능력 정보는 수평-수직(V-H) 편극에 기반한 LoS MIMO를 지원함을 나타낼 수 있다. 만약 V-H 편극과 X-편극이 구분이 된다면, 단말은 LoS MIMO로 4개의 레이어까지 지원 가능하다. 이 경우 능력 정보는 V-H 편극과 X-편극을 모두 지원함을 나타낼 수도 있다.
기지국은 셀에서 LoS MIMO 모드를 지원할지 여부를 결정할 수 있다(S910). 단계 S910은 경우에 따라 생략될 수도 있다. 기지국은 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하는 RRC 메시지를 생성하고 단말에 전송한다(S920).
만약, 단계 S910에서 기지국이 LoS MIMO 동작을 지원하지 않을 것으로 결정하면, 상기 RRC 메시지는 LoS MIMO 관련 설정 정보를 포함하지 않을 수 있다.
일례로서, 단계 S920에서 RRC 메시지에 포함되는 LoS MIMO 관련 설정 정보는 LoS MIMO에 대한 설정 정보일 수 있다.
다른 예로서, 단계 S920에서 RRC 메시지에 포함되는 LoS MIMO 관련 설정 정보는 LoS MIMO에 대한 세부 설정 정보로서, LoS MIMO에 대한 기본 설정 정보는 미리 시스템 정보를 통해 전송될 수 있다. 예를 들어, LoS MIMO 관련 설정 정보가 A, B라면, A는 LoS MIMO에 대한 기본 설정 정보로서 시스템 정보에 실려 전송되고, B는 LoS MIMO에 대한 세부 설정 정보로서 RRC 연결 이후 RRC 시그널링에 실려 전송될 수 있다.
만약 기지국이 다수의 주파수 대역을 지원하는 경우, 기지국은 주파수 대역별로 LoS MIMO 지원 여부나 지원 방식을 달리 할 수 있다. 이 경우, 기지국은 이에 관한 정보를 RRC 메시지에 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역을 지원한다고 가정하자. 기지국은 RRC 메시지에 제1 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원됨을 식별하고, 제2 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원되지 않음을 식별할 수 있다. 또는 기지국은 RRC 메시지에 제1 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원됨과 LoS MIMO의 지원 방식을 식별하고, 제2 주파수 대역에 대해서는 LoS MIMO가 지원되지 않음을 식별할 수 있다.
단말은 기지국으로부터 RRC 메시지를 수신한 뒤 LoS MIMO 관련 설정 정보를 식별한다(S930). 만약 LoS MIMO 관련 설정 정보가 LoS MIMO 지원을 지시하면, 단말은 LoS MIMO를 기반으로 기지국과 신호를 송수신한다(S940). 하향링크 전송의 경우, 단계 S940은 기지국이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 하향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 하향링크 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 단말은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 하향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
상향링크 전송의 경우, 단계 S940은 단말이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 상향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 상향링크 신호를 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 기지국은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 상향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
본 발명은 도 9의 단계 S900이 생략된 다른 실시예의 LoS MIMO 설정 절차를 포함할 수 있다.
3. MAC 계층에서의 LoS MIMO 제어 절차
도 10은 일례에 따른 LoS MIMO 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 셀 특정하게(cell-specific) 또는 단말 특정하게(UE-specific) LoS MIMO 관련 설정이 완료된 상태에서, 기지국은 단말에게 LoS MIMO 모드를 활성화 또는 비활성화할지를 지시하는 LoS MIMO 제어 정보를 단말로 전송할 수 있다(S1000). 여기서, LoS MIMO 관련 사전 설정절차는 전술된 도 8 내지 도 9의 어느 한 방법에 의해 수행될 수 있다.
일례로서, LoS MIMO 관련 제어 정보는 MAC 메시지 또는 MAC 제어요소(control element: CE)에 포함될 수 있다. 예를 들어 기지국이 다수의 주파수 대역을 지원하는 경우, LoS MIMO 관련 제어 정보는 주파수 대역별로 LoS MIMO 모드의 활성화/비활성화를 지시할 수 있다. 또는 기지국이 CA(carrier aggregation)을 지원하는 경우, LoS MIMO 관련 제어 정보는 서빙셀별로 LoS MIMO 모드의 활성화/비활성화를 지시할 수 있다.
MAC 메시지를 수신한 단말은 LoS MIMO 제어 정보를 식별하고, LoS MIMO 제어 정보의 지시에 따라 LoS MIMO 모드를 활성화 또는 비활성화할 수 있다(S1010).
또는 MAC 메시지를 수신한 단말은 LoS MIMO 제어 정보를 식별하고, LoS MIMO 제어 정보의 지시에 따라 주파수별 또는 서빙셀별로 LoS MIMO 모드를 활성화 또는 비활성화할 수 있다.
만약 LoS MIMO 관련 제어 정보가 LoS MIMO 모드의 활성화를 지시하면, 단말은 LoS MIMO를 기반으로 기지국과 신호를 송수신한다(S1020). 하향링크 전송의 경우, 단계 S1020은 기지국이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 하향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 하향링크 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 단말은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 하향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
상향링크 전송의 경우, 단계 S1020은 단말이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 상향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 상향링크 신호를 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 기지국은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 상향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
4. 물리계층에서의 LoS MIMO 제어 절차
도 11은 다른 예에 따른 LoS MIMO 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 셀 특정하게(cell-specific) 또는 단말 특정하게(UE-specific) LoS MIMO 관련 설정이 완료된 상태에서, 기지국은 단말에게 LoS MIMO 제어 정보를 단말로 전송할 수 있다(S1100). 여기서, LoS MIMO 관련 사전 설정절차는 전술된 도 8 내지 도 9의 어느 한 방법에 의해 수행될 수 있고, LoS MIMO 모드의 활성화/비활성화 절차는 도 10의 방법에 의해 수행될 수 있다.
일례로서, LoS MIMO 관련 제어 정보는 DCI(downlink control information)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하향링크 스케줄링을 위한 DCI(즉, DL 자원할당 정보)에 포함된 LoS 관련 제어 정보는 하향링크 LoS MIMO 모드에서 레이어의 수, 각 레이어 별 MCS 레벨, 하향링크 LoS MIMO에 빔포밍이 적용되는 경우 빔 정보(TCI state 값 등), 하향링크 LoS MIMO 모드에서의 PMI(Precoding codebook index) 값, 하향링크 LoS MIMO를 지시하는 전송 모드 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 상향링크 스케줄링을 위한 DCI(즉, UL 자원할당정보)에 포함된 LoS 관련 제어 정보는 상향링크 LoS MIMO 모드에서 레이어의 수, 각 레이어 별 MCS 레벨, 상향링크 LoS MIMO에 빔포밍이 적용되는 경우 빔 정보(TCI state 값 등), 상향링크 LoS MIMO 모드에서의 PMI(Precoding codebook index) 값, 상향링크 LoS MIMO를 지시하는 전송 모드 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 여기서, LoS MIMO 시스템에서는 기존의 PMI가 사용되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 PMI 값은 LoS MIMO 시스템에서 적용되는 프리코딩과 관련된 정보를 의미할 수 있다.
또 다른 예로서, LoS MIMO 관련 제어 정보는 LoS MIMO를 제어하기 위한 다른 물리계층 제어 정보를 포함할 수 있다.
DCI를 수신한 단말은 LoS MIMO 제어 정보를 식별하고, LoS MIMO 제어 정보의 지시에 따라 LoS MIMO 모드를 활성화 또는 비활성화할 수 있다(S1110).
또는 DCI를 수신한 단말은 LoS MIMO 제어 정보를 식별하고, LoS MIMO 제어 정보의 지시에 따라 주파수별 또는 서빙셀별로 LoS MIMO 모드를 활성화 또는 비활성화할 수 있다.
만약 LoS MIMO 관련 제어 정보가 LoS MIMO 모드의 활성화를 지시하면, 단말은 LoS MIMO를 기반으로 기지국과 신호를 송수신한다(S1120). 하향링크 전송의 경우, 단계 S1120은 기지국이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 하향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 하향링크 신호를 단말로 전송하는 단계를 포함한다. 단말은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 하향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
상향링크 전송의 경우, 단계 S1120은 단말이 LoS MIMO에 의해 정의되는 각 레이어별로 상향링크 신호를 생성하는 단계, 대응하는 레이어를 통해 각 상향링크 신호를 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. 기지국은 자신의 수신 안테나를 LoS MIMO 모드로 설정하고, 각 레이어별로 상향링크 신호를 수신하고 복호화한다.
도 12는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말과 기지국을 나타낸다.
도 12를 참조하면, 단말(1200)은 프로세서(processor; 1211), 메모리(memory; 1212) 및 송수신부(1213)를 포함한다. 프로세서(1211)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1211)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1211)는 도 8 내지 도 11에 따른 단말의 LoS MIMO 관련 설정 정보 및/또는 LoS MIMO 관련 제어 정보를 처리할 수 있다.
메모리(1212)는 프로세서(1211)와 연결되어, 프로세서(1211)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(1213)는 프로세서(1211)와 연결되어, LoS MIMO 모드로 기지국(1250)로 무선 신호를 전송하거나, LoS MIMO 모드로 기지국(1250)로부터 무선 신호를 수신한다. 송수신부(1213)은 전술된 LoS MIMO 시스템을 지원하기 위해 선형 편극 안테나(Vertical-Horizontal, Cross Polarization(X-pole, ±45도)), 순환 편극 안테나(left-circular, right-circular), 타원 편극 안테나(Elliptical Polarization), 또는 이외에 더 복잡한 방식들 중 하나 또는 둘 이상을 구비할 수 있다.
기지국(1250)는 프로세서(1251), 메모리(1252) 및 송수신부(1253)를 포함한다. 프로세서(1251)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1251)에서 구현될 수 있다. 메모리(1252)는 프로세서(1251)와 연결되어, 프로세서(1251)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(1253)는 프로세서(1251)와 연결되어, 단말(1200)로 무선 신호를 전송하거나, 단말(1200)로부터 무선 신호를 수신한다.
프로세서(1211, 1251)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1212, 1252)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신부(1213, 1253)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1212, 1252)에 저장되고, 프로세서(1211, 1251)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1212, 1252)는 프로세서(1211, 1251) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1211, 1251)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 상술된 본 발명의 특징에 따라 구현될 수 있는 방법들은 순서도를 기초로 설명되었다. 편의상 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로 설명되었으나, 청구된 본 발명의 특징은 단계들 또는 블록들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 다른 단계와 상술한 바와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 상기 LoS MIMO와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및
    상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되,
    상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고,
    상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 레이어 수, 채널행렬의 랭크(rank), 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 프리코딩(Precoding)과 관련된 정보, 및 상기 복수의 송신 신호들 및 상기 복수의 수신 신호들과 관련된 MCS(Modulation and Coding Scheme) 중 일부 또는 전부를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신이 지원되는 주파수 대역을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단말은 상기 주파수 대역 상에서 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설정 정보는 RRC(Radio Resource Control) 메시지, MAC-CE(Medium Access Control-Control Element), 및 DCI(Downlink Control Information) 중 적어도 하나를 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 설정 정보는 시스템 정보 블록(System Information Block) 또는 마스터 정보 블록(Master Information Block)을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들은 V-H 편극(Vertical-Horizontal polarization) 구조, 교차 편극(Cross polarization) 구조, 순환 편극 구조, 및 타원 편극 구조 중 적어도 하나에 기반하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템 내 단말은,
    명령어들을 저장하는 하나 이상의 메모리;
    하나 이상의 송수신기; 및
    상기 하나 이상의 메모리와 상기 하나 이상의 송수신기를 연결하는 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여,
    기지국으로부터 상기 LoS MIMO와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및
    상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되,
    상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고,
    상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 레이어 수, 채널행렬의 랭크(rank), 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 프리코딩(Precoding)과 관련된 정보, 및 상기 복수의 송신 신호들 및 상기 복수의 수신 신호들과 관련된 MCS(Modulation and Coding Scheme) 중 일부 또는 전부를 지시하는
    장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신이 지원되는 주파수 대역을 지시하는
    장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말은 상기 주파수 대역 상에서 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신을 수행하는
    장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 설정 정보는 RRC(Radio Resource Control) 메시지, MAC-CE(Medium Access Control-Control Element), 및 DCI(Downlink Control Information) 중 적어도 하나를 통해 송신되는
    장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 설정 정보는 시스템 정보 블록(System Information Block) 또는 마스터 정보 블록(Master Information Block)을 통해 송신되는
    장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 송신 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들은 V-H 편극(Vertical-Horizontal polarization) 구조, 교차 편극(Cross polarization) 구조, 순환 편극 구조, 및 타원 편극 구조 중 적어도 하나에 기반하여 구성되는
    장치.
  15. LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말을 제어하도록 설정된 장치(apparatus)에 있어서, 상기 장치는,
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하게 연결되고, 및 명령들을 저장하는 하나 이상의 메모리를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여,
    기지국으로부터 LoS(Line of Sight) MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 관련된 설정 정보를 수신하고, 및
    상기 설정 정보에 기반하여 상기 기지국과 상기 LoS MIMO에 기반하여 통신을 수행하되,
    상기 LoS MIMO는 가시선 기반의 복수의 레이어 송수신이 지원되는 MIMO이고,
    상기 통신은 상기 단말의 복수의 송신 안테나들을 이용하여 복수의 송신 신호들을 송신하는 LoS MIMO 송신 및 상기 단말의 복수의 수신 안테나들을 이용하여 복수의 수신 신호들을 수신하는 LoS MIMO 수신을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 관련된 레이어 수, 채널행렬의 랭크(rank), 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신 중 적어도 하나와 관련된 프리코딩(Precoding)과 관련된 정보, 및 상기 복수의 송신 신호들 및 상기 복수의 수신 신호들과 관련된 MCS(Modulation and Coding Scheme) 중 일부 또는 전부를 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 설정 정보는 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신이 지원되는 주파수 대역을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 단말은 상기 주파수 대역 상에서 상기 LoS MIMO 송신 및 상기 LoS MIMO 수신을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 설정 정보는 RRC(Radio Resource Control) 메시지, MAC-CE(Medium Access Control-Control Element), 및 DCI(Downlink Control Information) 중 적어도 하나를 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 설정 정보는 시스템 정보 블록(System Information Block) 또는 마스터 정보 블록(Master Information Block)을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
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