KR20230088670A - 무선 통신 시스템에서 다중 안테나를 이용하여 신호를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 무선 통신 시스템에서 다중 안테나(multiple antennas)를 이용하여 신호를 송신 및 수신하기 위한 것으로, 무선 통신 시스템에서 제1 장치의 동작 방법은, 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계, 상기 제1 기법이 적용되는 경우, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 송신 비트들에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계, 상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 부분에 기반하여 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 제2 부분에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 전송 심볼을 적어도 하나의 안테나들을 통해 제2 장치에게 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 무선 통신 시스템에서 다중 안테나(multiple antennas)를 이용하여 신호를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
특히, 많은 통신 기기들이 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존 RAT(radio access technology)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신 기술이 제안되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 mMTC(massive machine type communications) 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연(latency) 민감한 서비스/UE(user equipment)를 고려한 통신 시스템이 제안되고 있다. 이를 위한 다양한 기술 구성들이 제안되고 있다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 다중 안테나(multiple antennas)를 이용하여 신호를 보다 효율적으로 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 공간 도메인(spatial domain)을 이용하여 스펙트럼 효율을 증대시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 개시의 실시 예들로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 무선 통신 시스템에서 제1 장치의 동작 방법은, 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계, 상기 제1 기법이 적용되는 경우, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 송신 비트들에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계, 상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 부분에 기반하여 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 제2 부분에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계, 및 상기 전송 심볼을 적어도 하나의 안테나들을 통해 제2 장치에게 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 무선 통신 시스템에서 제2 장치의 동작 방법은, 제1 장치에서 송신되는 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계, 상기 제1 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들을 검출하는 단계, 상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들 및 상기 변조 심볼들에 적용된 프리코딩 행렬의 인덱스를 검출하는 단계, 및 상기 변조 심볼들 및 상기 인덱스 중 적어도 하나로부터 송신 비트들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 무선 통신 시스템에서 제1 장치는, 송수신기 및 상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는, 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하고, 상기 제1 기법이 적용되는 경우, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 송신 비트들에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하고, 상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 부분에 기반하여 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 제2 부분에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하고, 및 상기 전송 심볼을 적어도 하나의 안테나들을 통해 제2 장치에게 송신할 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 무선 통신 시스템에서 제2 장치는, 송수신기 및 상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는, 제1 장치에서 송신되는 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하고, 상기 제1 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들을 검출하고, 상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들 및 상기 변조 심볼들에 적용된 프리코딩 행렬의 인덱스를 검출하고, 및 상기 변조 심볼들 및 상기 인덱스 중 적어도 하나로부터 송신 비트들을 획득할 수 있다.
상술한 본 개시의 양태들은 본 개시의 바람직한 실시 예들 중 일부에 불과하며, 본 개시의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시 예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 개시의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 개시에 기초한 실시 예들에 의해 하기와 같은 효과가 있을 수 있다.
본 개시에 따르면, 스펙트럼 효율(spectral efficiency) 및 에너지 효율이 높아진다.
본 개시의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 개시의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시에서 서술하는 구성을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 개시에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 개시에 대한 실시 예들을 제공할 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시에 적용되는 이동체의 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시에 적용되는 XR 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시에 적용되는 로봇의 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 본 개시에 적용되는 AI(artificial intelligence) 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 본 개시에 적용되는 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 제어평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane) 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 13은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 15는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은 본 개시에 적용 가능한 전자기 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 17은 본 개시에 적용 가능한 THz 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 18은 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한 도면이다.
도 22는 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한 도면이다.
도 23a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 23b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 송신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 수신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 하향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 상향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 코드북의 일 예를 도시한 도면이다.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 인코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들의 디코딩 결과를 활용하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 32a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 32b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 33는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 34는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 수신 시 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 처리하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 35a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 35b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 36은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 수신 시 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 처리하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 39a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 39b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시에 적용되는 이동체의 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시에 적용되는 XR 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시에 적용되는 로봇의 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 본 개시에 적용되는 AI(artificial intelligence) 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 본 개시에 적용되는 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 제어평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane) 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 13은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 15는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은 본 개시에 적용 가능한 전자기 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 17은 본 개시에 적용 가능한 THz 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 18은 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한 도면이다.
도 22는 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한 도면이다.
도 23a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 23b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 송신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 수신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 하향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 상향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 코드북의 일 예를 도시한 도면이다.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 인코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들의 디코딩 결과를 활용하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 32a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 32b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 33는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 34는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 수신 시 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 처리하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 35a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 35b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 36은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 수신 시 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 처리하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 39a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 39b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
이하의 실시 예들은 본 개시의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 개시의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 개시의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 개시의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 개시를 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 본 개시의 실시 예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(eNode B), gNB(gNode B), ng-eNB, 발전된 기지국(advanced base station, ABS) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 단말(terminal)은 사용자 기기(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 가입자국(subscriber station, SS), 이동 가입자 단말(mobile subscriber station, MSS), 이동 단말(mobile terminal) 또는 발전된 이동 단말(advanced mobile station, AMS) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크의 경우, 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크의 경우, 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템, 3GPP 5G(5th generation) NR(New Radio) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 개시의 실시 예들은 3GPP TS(technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들은 다른 무선 접속 시스템에도 적용될 수 있으며, 상술한 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 3GPP 5G NR 시스템 이후에 적용되는 시스템에 대해서도 적용 가능할 수 있으며, 특정 시스템에 한정되지 않는다.
즉, 본 개시의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 본 개시에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시의 기술 구성이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.
이하 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 통신 시스템(예, LTE, NR 등)을 기반으로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. LTE는 3GPP TS 36.xxx Release 8 이후의 기술을 의미할 수 있다. 세부적으로, 3GPP TS 36.xxx Release 10 이후의 LTE 기술은 LTE-A로 지칭되고, 3GPP TS 36.xxx Release 13 이후의 LTE 기술은 LTE-A pro로 지칭될 수 있다. 3GPP NR은 TS 38.xxx Release 15 이후의 기술을 의미할 수 있다. 3GPP 6G는 TS Release 17 및/또는 Release 18 이후의 기술을 의미할 수 있다. "xxx"는 표준 문서 세부 번호를 의미한다. LTE/NR/6G는 3GPP 시스템으로 통칭될 수 있다.
본 개시에 사용된 배경기술, 용어, 약어 등에 관해서는 본 발명 이전에 공개된 표준 문서에 기재된 사항을 참조할 수 있다. 일 예로, 36.xxx 및 38.xxx 표준 문서를 참조할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 통신 시스템
이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 개시의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들 간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 적용되는 통신 시스템(100)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR, LTE)을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(extended reality) 기기(100c), 휴대 기기(hand-held device)(100d), 가전(home appliance)(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI(artificial intelligence) 기기/서버(100g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량(100b-1, 100b-2)은 UAV(unmanned aerial vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기(100c)는 AR(augmented reality)/VR(virtual reality)/MR(mixed reality) 기기를 포함하며, HMD(head-mounted device), 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기(100d)는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전(100e)은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기(100f)는 센서, 스마트 미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국(120), 네트워크(130)는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(120a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.
무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)을 통해 네트워크(130)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(130)를 통해 AI 서버(100g)와 연결될 수 있다. 네트워크(130)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)/네트워크(130)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국(120)/네트워크(130)를 통하지 않고 직접 통신(예, 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(예, V2V(vehicle to vehicle)/V2X(vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(100f)(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.
무선 기기(100a~100f)/기지국(120), 기지국(120)/기지국(120) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(예, relay, IAB(integrated access backhaul))과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 개시의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 무선 기기(200a)와 제2 무선 기기(200b)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(200a), 제2 무선 기기(200b)}은 도 1의 {무선 기기(100x), 기지국(120)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.
제1 무선 기기(200a)는 하나 이상의 프로세서(202a) 및 하나 이상의 메모리(204a)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206a) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(202a)는 메모리(204a) 및/또는 송수신기(206a)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202a)는 메모리(204a) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206a)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202a)는 송수신기(206a)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204a)에 저장할 수 있다. 메모리(204a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 프로세서(202a)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204a)는 프로세서(202a)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202a)와 메모리(204a)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208a)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206a)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(206a)는 RF(radio frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
제2 무선 기기(200b)는 하나 이상의 프로세서(202b), 하나 이상의 메모리(204b)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208b)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202b)는 메모리(204b) 및/또는 송수신기(206b)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202b)는 메모리(204b) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206b)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202b)는 송수신기(206b)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204b)에 저장할 수 있다. 메모리(204b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 프로세서(202b)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204b)는 프로세서(202b)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202b)와 메모리(204b)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208b)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206b)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206b)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
여기서, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 LTE, NR 및 6G뿐만 아니라 저전력 통신을 위한 NB-IoT(narrowband Internet of Things)를 포함할 수 있다. 이때, 예를 들어 NB-IoT 기술은 LPWAN(low power wide area network) 기술의 일례일 수 있고, LTE Cat NB1 및/또는 LTE Cat NB2 등의 규격으로 구현될 수 있으며, 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 추가적으로 또는 대체적으로, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 LTE-M 기술을 기반으로 통신을 수행할 수 있다. 이때, 일 예로, LTE-M 기술은 LPWAN 기술의 일례일 수 있고, eMTC(enhanced machine type communication) 등의 다양한 명칭으로 불릴 수 있다. 예를 들어, LTE-M 기술은 1) LTE CAT 0, 2) LTE Cat M1, 3) LTE Cat M2, 4) LTE non-BL(non-Bandwidth Limited), 5) LTE-MTC, 6) LTE Machine Type Communication, 및/또는 7) LTE M 등의 다양한 규격 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있으며 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 추가적으로 또는 대체적으로, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 저전력 통신을 고려한 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth) 및 저전력 광역 통신망(Low Power Wide Area Network, LPWAN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 일 예로 ZigBee 기술은 IEEE 802.15.4 등의 다양한 규격을 기반으로 소형/저-파워 디지털 통신에 관련된 PAN(personal area networks)을 생성할 수 있으며, 다양한 명칭으로 불릴 수 있다.
이하, 무선 기기(200a, 200b)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 계층(예, PHY(physical), MAC(media access control), RLC(radio link control), PDCP(packet data convergence protocol), RRC(radio resource control), SDAP(service data adaptation protocol)와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(service data unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 DSP(digital signal processor), 하나 이상의 DSPD(digital signal processing device), 하나 이상의 PLD(programmable logic device) 또는 하나 이상의 FPGA(field programmable gate arrays)가 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있다.
하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기 구조
도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 기기(300)는 도 2의 무선 기기(200a, 200b)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300)는 통신부(310), 제어부(320), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(312) 및 송수신기(들)(314)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(312)는 도 2의 하나 이상의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 하나 이상의 메모리(204a, 204b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(314)는 도 2의 하나 이상의 송수신기(206a, 206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)을 포함할 수 있다. 제어부(320)는 통신부(310), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 정보를 통신부(310)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(310)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(330)에 저장할 수 있다.
추가 요소(340)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(340)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(input/output unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기(300)는 로봇(도 1, 100a), 차량(도 1, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 1, 100c), 휴대 기기(도 1, 100d), 가전(도 1, 100e), IoT 기기(도 1, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 1, 140), 기지국(도 1, 120), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.
도 3에서 무선 기기(300) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300) 내에서 제어부(320)와 통신부(310)는 유선으로 연결되며, 제어부(320)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(300) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(application processor), ECU(electronic control unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(330)는 RAM, DRAM(dynamic RAM), ROM, 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
본 개시가 적용 가능한 휴대 기기
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(mobile station), UT(user terminal), MSS(mobile subscriber station), SS(subscriber station), AMS(advanced mobile station) 또는 WT(wireless terminal)로 지칭될 수 있다.
도 4를 참조하면, 휴대 기기(400)는 안테나부(408), 통신부(410), 제어부(420), 메모리부(430), 전원공급부(440a), 인터페이스부(440b) 및 입출력부(440c)를 포함할 수 있다. 안테나부(408)는 통신부(410)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 410~430/440a~440c는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응한다.
통신부(410)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(420)는 휴대 기기(400)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(420)는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(430)는 휴대 기기(400)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(430)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(440a)는 휴대 기기(400)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 휴대 기기(400)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(440c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(440c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(440d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(440c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장될 수 있다. 통신부(410)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(410)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장된 뒤, 입출력부(440c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 햅틱)로 출력될 수 있다.
본 개시가 적용 가능한 무선 기기 종류
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다. 차량 또는 자율 주행 차량은 이동형 로봇, 차량, 기차, 유/무인 비행체(aerial vehicle, AV), 선박 등으로 구현될 수 있으며, 차량의 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 차량 또는 자율 주행 차량(500)은 안테나부(508), 통신부(510), 제어부(520), 구동부(540a), 전원공급부(540b), 센서부(540c) 및 자율 주행부(540d)를 포함할 수 있다. 안테나부(550)는 통신부(510)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 510/530/540a~540d는 각각 도 4의 블록 410/430/440에 대응한다.
통신부(510)는 다른 차량, 기지국(예, 기지국, 노변 기지국(road side unit) 등), 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(520)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)의 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(520)는 ECU(electronic control unit)를 포함할 수 있다. 구동부(540a)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)을 지상에서 주행하게 할 수 있다. 구동부(540a)는 엔진, 모터, 파워 트레인, 바퀴, 브레이크, 조향 장치 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(540b)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 센서부(540c)는 차량 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(540c)는 IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 등을 포함할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등을 구현할 수 있다.
일 예로, 통신부(510)는 외부 서버로부터 지도 데이터, 교통 정보 데이터 등을 수신할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 획득된 데이터를 기반으로 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 생성할 수 있다. 제어부(520)는 드라이빙 플랜에 따라 차량 또는 자율 주행 차량(500)이 자율 주행 경로를 따라 이동하도록 구동부(540a)를 제어할 수 있다(예, 속도/방향 조절). 자율 주행 도중에 통신부(510)는 외부 서버로부터 최신 교통 정보 데이터를 비/주기적으로 획득하며, 주변 차량으로부터 주변 교통 정보 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 자율 주행 도중에 센서부(540c)는 차량 상태, 주변 환경 정보를 획득할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 새로 획득된 데이터/정보에 기반하여 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 갱신할 수 있다. 통신부(510)는 차량 위치, 자율 주행 경로, 드라이빙 플랜 등에 관한 정보를 외부 서버로 전달할 수 있다. 외부 서버는 차량 또는 자율 주행 차량들로부터 수집된 정보에 기반하여, AI 기술 등을 이용하여 교통 정보 데이터를 미리 예측할 수 있고, 예측된 교통 정보 데이터를 차량 또는 자율 주행 차량들에게 제공할 수 있다.
도 6은 본 개시에 적용되는 이동체의 예시를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 개시에 적용되는 이동체는 운송수단, 기차, 비행체 및 선박 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시에 적용되는 이동체는 다른 형태로 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.
이때, 도 6을 참조하면, 이동체(600)은 통신부(610), 제어부(620), 메모리부(630), 입출력부(640a) 및 위치 측정부(640b)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 610~630/640a~640b는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응한다.
통신부(610)는 다른 이동체, 또는 기지국 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(620)는 이동체(600)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(630)는 이동체(600)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(640a)는 메모리부(630) 내의 정보에 기반하여 AR/VR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(640a)는 HUD를 포함할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 이동체(600)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보는 이동체(600)의 절대 위치 정보, 주행선 내에서의 위치 정보, 가속도 정보, 주변 차량과의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 GPS 및 다양한 센서들을 포함할 수 있다.
일 예로, 이동체(600)의 통신부(610)는 외부 서버로부터 지도 정보, 교통 정보 등을 수신하여 메모리부(630)에 저장할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 GPS 및 다양한 센서를 통하여 이동체 위치 정보를 획득하여 메모리부(630)에 저장할 수 있다. 제어부(620)는 지도 정보, 교통 정보 및 이동체 위치 정보 등에 기반하여 가상 오브젝트를 생성하고, 입출력부(640a)는 생성된 가상 오브젝트를 이동체 내 유리창에 표시할 수 있다(651, 652). 또한, 제어부(620)는 이동체 위치 정보에 기반하여 이동체(600)가 주행선 내에서 정상적으로 운행되고 있는지 판단할 수 있다. 이동체(600)가 주행선을 비정상적으로 벗어나는 경우, 제어부(620)는 입출력부(640a)를 통해 이동체 내 유리창에 경고를 표시할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 통신부(610)를 통해 주변 이동체들에게 주행 이상에 관한 경고 메세지를 방송할 수 있다. 상황에 따라, 제어부(620)는 통신부(610)를 통해 관계 기관에게 이동체의 위치 정보와, 주행/이동체 이상에 관한 정보를 전송할 수 있다.
도 7은 본 개시에 적용되는 XR 기기의 예시를 도시한 도면이다. XR 기기는 HMD, 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등으로 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, XR 기기(700a)는 통신부(710), 제어부(720), 메모리부(730), 입출력부(740a), 센서부(740b) 및 전원 공급부(740c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 710~730/740a~740c은 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.
통신부(710)는 다른 무선 기기, 휴대 기기, 또는 미디어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 미디어 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 미디어 데이터는 영상, 이미지, 소리 등을 포함할 수 있다. 제어부(720)는 XR 기기(700a)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(720)는 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성 및 처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리부(730)는 XR 기기(700a)의 구동/XR 오브젝트의 생성에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다.
입출력부(740a)는 외부로부터 제어 정보, 데이터 등을 획득하며, 생성된 XR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(740a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(740b)는 XR 기기 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(740b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB(red green blue) 센서, IR(infrared) 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(740c)는 XR 기기(700a)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다.
일 예로, XR 기기(700a)의 메모리부(730)는 XR 오브젝트(예, AR/VR/MR 오브젝트)의 생성에 필요한 정보(예, 데이터 등)를 포함할 수 있다. 입출력부(740a)는 사용자로부터 XR 기기(700a)를 조작하는 명령을 획득할 수 있으며, 제어부(720)는 사용자의 구동 명령에 따라 XR 기기(700a)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 XR 기기(700a)를 통해 영화, 뉴스 등을 시청하려고 하는 경우, 제어부(720)는 통신부(730)를 통해 컨텐츠 요청 정보를 다른 기기(예, 휴대 기기(700b)) 또는 미디어 서버에 전송할 수 있다. 통신부(730)는 다른 기기(예, 휴대 기기(700b)) 또는 미디어 서버로부터 영화, 뉴스 등의 컨텐츠를 메모리부(730)로 다운로드/스트리밍 받을 수 있다. 제어부(720)는 컨텐츠에 대해 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성/처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하며, 입출력부(740a)/센서부(740b)를 통해 획득한 주변 공간 또는 현실 오브젝트에 대한 정보에 기반하여 XR 오브젝트를 생성/출력할 수 있다.
또한, XR 기기(700a)는 통신부(710)를 통해 휴대 기기(700b)와 무선으로 연결되며, XR 기기(700a)의 동작은 휴대 기기(700b)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 휴대 기기(700b)는 XR 기기(700a)에 대한 콘트롤러로 동작할 수 있다. 이를 위해, XR 기기(700a)는 휴대 기기(700b)의 3차원 위치 정보를 획득한 뒤, 휴대 기기(700b)에 대응하는 XR 개체를 생성하여 출력할 수 있다.
도 8은 본 개시에 적용되는 로봇의 예시를 도시한 도면이다. 일 예로, 로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류될 수 있다. 이때, 도 8을 참조하면, 로봇(800)은 통신부(810), 제어부(820), 메모리부(830), 입출력부(840a), 센서부(840b) 및 구동부(840c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 810~830/840a~840c은 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.
통신부(810)는 다른 무선 기기, 다른 로봇, 또는 제어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 구동 정보, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(820)는 로봇(800)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(830)는 로봇(800)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(840a)는 로봇(800)의 외부로부터 정보를 획득하며, 로봇(800)의 외부로 정보를 출력할 수 있다. 입출력부(840a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.
센서부(840b)는 로봇(800)의 내부 정보, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(840b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 레이더 등을 포함할 수 있다.
구동부(840c)는 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 구동부(840c)는 로봇(800)을 지상에서 주행하거나 공중에서 비행하게 할 수 있다. 구동부(840c)는 액츄에이터, 모터, 바퀴, 브레이크, 프로펠러 등을 포함할 수 있다.
도 9는 본 개시에 적용되는 AI 기기의 예시를 도시한 도면이다. 일 예로, AI 기기는 TV, 프로젝터, 스마트폰, PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), 라디오, 세탁기, 냉장고, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 9를 참조하면, AI 기기(900)는 통신부(910), 제어부(920), 메모리부(930), 입/출력부(940a/940b), 러닝 프로세서부(940c) 및 센서부(940d)를 포함할 수 있다. 블록 910~930/940a~940d는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.
통신부(910)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 기기(예, 도 1, 100x, 120, 140)나 AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 기기들과 유무선 신호(예, 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 통신부(910)는 메모리부(930) 내의 정보를 외부 기기로 전송하거나, 외부 기기로부터 수신된 신호를 메모리부(930)로 전달할 수 있다.
제어부(920)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 기기(900)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(920)는 AI 기기(900)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(920)는 러닝 프로세서부(940c) 또는 메모리부(930)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 기기(900)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(920)는 AI 장치(900)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리부(930) 또는 러닝 프로세서부(940c)에 저장하거나, AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
메모리부(930)는 AI 기기(900)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(930)는 입력부(940a)로부터 얻은 데이터, 통신부(910)로부터 얻은 데이터, 러닝 프로세서부(940c)의 출력 데이터, 및 센싱부(940)로부터 얻은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(930)는 제어부(920)의 동작/실행에 필요한 제어 정보 및/또는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다.
입력부(940a)는 AI 기기(900)의 외부로부터 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력부(920)는 모델 학습을 위한 학습 데이터, 및 학습 모델이 적용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(940a)는 카메라, 마이크로폰 및/또는 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 출력부(940b)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 출력부(940b)는 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센싱부(940)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 기기(900)의 내부 정보, AI 기기(900)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 얻을 수 있다. 센싱부(940)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다.
러닝 프로세서부(940c)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 러닝 프로세서부(940c)는 AI 서버(도 1, 140)의 러닝 프로세서부와 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 러닝 프로세서부(940c)는 통신부(910)를 통해 외부 기기로부터 수신된 정보, 및/또는 메모리부(930)에 저장된 정보를 처리할 수 있다. 또한, 러닝 프로세서부(940c)의 출력 값은 통신부(910)를 통해 외부 기기로 전송되거나/되고, 메모리부(930)에 저장될 수 있다.
물리 채널들 및 일반적인 신호 전송
무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(downlink, DL)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(uplink, UL)를 통해 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
도 10은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S1011 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 부동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 단말은 S1012 단계에서 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink control channel, PDSCH)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S1013 내지 단계 S1016과 같은 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S1013), 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 RAR(random access response)를 수신할 수 있다(S1014). 단말은 RAR 내의 스케줄링 정보를 이용하여 PUSCH(physical uplink shared channel)을 전송하고(S1015), 물리 하향링크 제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다(S1016).
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리 하향링크 제어 채널 신호 및/또는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신(S1017) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 신호의 전송(S1018)을 수행할 수 있다.
단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(uplink control information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK(hybrid automatic repeat and request acknowledgement/negative-ACK), SR(scheduling request), CQI(channel quality indication), PMI(precoding matrix indication), RI(rank indication), BI(beam indication) 정보 등을 포함한다. 이때, UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 실시 예에 따라(예, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우) PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 단말은 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 11은 본 개시에 적용되는 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 제어평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane) 구조를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 엔티티 1(Entity 1)은 단말(user equipment, UE)일 수 있다. 이때, 단말이라 함은 상술한 도 1 내지 도 9에서 본 개시가 적용되는 무선 기기, 휴대 기기, 차량, 이동체, XR 기기, 로봇 및 AI 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 단말은 본 개시가 적용될 수 있는 장치를 지칭하는 것으로 특정 장치나 기기로 한정되지 않을 수 있다.
엔티티 2(Entity 2)는 기지국일 수 있다. 이때, 기지국은 eNB, gNB 및 ng-eNB 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 기지국은 단말로 하향링크 신호를 전송하는 장치를 지칭할 수 있으며, 특정 타입이나 장치로 한정되지 않을 수 있다. 즉, 기지국은 다양한 형태나 타입으로 구현될 수 있으며, 특정 형태로 한정되지 않을 수 있다.
엔티티 3(Entity 3)은 네트워크 장치 또는 네트워크 펑션을 수행하는 기기일 수 있다. 이때, 네트워크 장치는 이동성을 관리하는 코어망 노드(core network node)(예, MME(mobility management entity), AMF(access and mobility management function) 등)일 수 있다. 또한, 네트워크 펑션은 네트워크 기능을 수행하기 위해 구현되는 펑션(function)을 의미할 수 있으며, 엔티티 3은 펑션이 적용된 기기일 수 있다. 즉, 엔티티 3은 네트워크 기능을 수행하는 펑션이나 기기를 지칭할 수 있으며, 특정 형태의 기기로 한정되지 않는다.
제어평면은 단말(user equipment, UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미할 수 있다. 또한, 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미할 수 있다. 이때, 제1 계층인 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공할 수 있다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(medium access control) 계층과는 전송채널을 통해 연결되어 있다. 이때, 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동할 수 있다. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동할 수 있다. 이때, 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
제2 계층의 매체접속제어(medium access control, MAC) 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(radio link control, RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원할 수 있다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2 계층의 PDCP(packet data convergence protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4 나 IPv6 와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행할 수 있다. 제3 계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(radio resource control, RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(radio bearer, RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당할 수 있다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미할 수 있다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환할 수 있다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행할 수 있다. 기지국을 구성하는 하나의 셀은 다양한 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공할 수 있다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(paging channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(shared channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우, 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(random access channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(shared channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(logical channel)로는 BCCH(broadcast control channel), PCCH(paging control channel), CCCH(common control channel), MCCH(multicast control channel) 및 MTCH(multicast traffic channel) 등이 있다.
도 12는 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다. 일 예로, 전송 신호는 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 이때, 신호 처리 회로(1200)는 스크램블러(1210), 변조기(1220), 레이어 매퍼(1230), 프리코더(1240), 자원 매퍼(1250), 신호 생성기(1260)를 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 12의 동작/기능은 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 수행될 수 있다. 또한, 일 예로, 도 12의 하드웨어 요소는 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있다. 일 예로, 블록 1010~1060은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 1210~1250은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현되고, 블록 1260은 도 2의 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.
코드워드는 도 12의 신호 처리 회로(1200)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 도 10의 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다. 구체적으로, 코드워드는 스크램블러(1210)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(1220)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-binary phase shift keying), m-PSK(m-phase shift keying), m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등을 포함할 수 있다.
복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(1230)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(1240)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(1240)의 출력 z는 레이어 매퍼(1230)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(1240)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT(discrete fourier transform) 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(1240)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.
자원 매퍼(1250)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(1260)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(1260)는 IFFT(inverse fast fourier transform) 모듈 및 CP(cyclic prefix) 삽입기, DAC(digital-to-analog converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.
무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 12의 신호 처리 과정(1210~1260)의 역으로 구성될 수 있다. 일 예로, 무선 기기(예, 도 2의 200a, 200b)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(fast fourier transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.
도 13은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
NR 시스템에 기초한 상향링크 및 하향링크 전송은 도 13과 같은 프레임에 기초할 수 있다. 이때, 하나의 무선 프레임은 10ms의 길이를 가지며, 2개의 5ms 하프-프레임(half-frame, HF)으로 정의될 수 있다. 하나의 하프-프레임은 5개의 1ms 서브프레임(subframe, SF)으로 정의될 수 있다. 하나의 서브프레임은 하나 이상의 슬롯으로 분할되며, 서브프레임 내 슬롯 개수는 SCS(subcarrier spacing)에 의존할 수 있다. 이때, 각 슬롯은 CP(cyclic prefix)에 따라 12개 또는 14개의 OFDM(A) 심볼들을 포함할 수 있다. 일반 CP(normal CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 14개의 심볼들을 포함할 수 있다. 확장 CP(extended CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 12개의 심볼들을 포함할 수 있다. 여기서, 심볼은 OFDM 심볼(또는, CP-OFDM 심볼), SC-FDMA 심볼(또는, DFT-s-OFDM 심볼)을 포함할 수 있다.
표 1은 일반 CP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타내고, 표 2는 확장된 CSP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타낸다.
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| 0 | 14 | 10 | 1 |
| 1 | 14 | 20 | 2 |
| 2 | 14 | 40 | 4 |
| 3 | 14 | 80 | 8 |
| 4 | 14 | 160 | 16 |
| 5 | 14 | 320 | 32 |
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| 2 | 12 | 40 | 4 |
상기 표 1 및 표 2에서, Nslot symb 는 슬롯 내 심볼의 개수를 나타내고, Nframe,μ slot는 프레임 내 슬롯의 개수를 나타내고, Nsubframe,μ slot는 서브프레임 내 슬롯의 개수를 나타낼 수 있다.
또한, 본 개시가 적용 가능한 시스템에서, 하나의 단말에게 병합되는 복수의 셀들간에 OFDM(A) 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)가 상이하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 동일한 개수의 심볼로 구성된 시간 자원(예, SF, 슬롯 또는 TTI)(편의상, TU(time unit)로 통칭)의 (절대 시간) 구간이 병합된 셀들 간에 상이하게 설정될 수 있다.
NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 numerology(또는 SCS(subcarrier spacing))를 지원할 수 있다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)를 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)를 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)를 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원할 수 있다.
NR 주파수 밴드(frequency band)는 2가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의된다. FR1, FR2는 아래 표와 같이 구성될 수 있다. 또한, FR2는 밀리미터 웨이브(millimeter wave, mmW)를 의미할 수 있다.
| Frequency Range designation | Corresponding frequency range | Subcarrier Spacing |
| FR1 | 410MHz - 7125MHz | 15, 30, 60kHz |
| FR2 | 24250MHz - 52600MHz | 60, 120, 240kHz |
또한, 일 예로, 본 개시가 적용 가능한 통신 시스템에서 상술한 뉴모놀로지(numerology)가 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 상술한 FR2보다 높은 주파수 대역으로 테라헤르츠 웨이브(Terahertz wave, THz) 대역이 사용될 수 있다. THz 대역에서 SCS는 NR 시스템보다 더 크게 설정될 수 있으며, 슬롯 수도 상이하게 설정될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다. THz 대역에 대해서는 하기에서 후술한다.
도 14는 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
하나의 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 심볼을 포함한다. 예를 들어, 보통 CP의 경우 하나의 슬롯이 7개의 심볼을 포함하나, 확장 CP의 경우 하나의 슬롯이 6개의 심볼을 포함할 수 있다. 반송파(carrier)는 주파수 도메인에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. RB(Resource Block)는 주파수 도메인에서 복수(예, 12)의 연속한 부반송파로 정의될 수 있다.
또한, BWP(Bandwidth Part)는 주파수 도메인에서 복수의 연속한 (P)RB로 정의되며, 하나의 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)에 대응될 수 있다.
반송파는 최대 N개(예, 5개)의 BWP를 포함할 수 있다. 데이터 통신은 활성화된 BWP를 통해서 수행되며, 하나의 단말한테는 하나의 BWP만 활성화될 수 있다. 자원 그리드에서 각각의 요소는 자원요소(Resource Element, RE)로 지칭되며, 하나의 복소 심볼이 매핑될 수 있다.
6G 통신 시스템
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 connectivity"와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 하기 표 4와 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 4는 6G 시스템의 요구 사항을 나타낸 표이다.
| Per device peak data rate | 1 Tbps |
| E2E latency | 1 ms |
| Maximum spectral efficiency | 100 bps/Hz |
| Mobility support | up to 1000 km/hr |
| Satellite integration | Fully |
| AI | Fully |
| Autonomous vehicle | Fully |
| XR | Fully |
| Haptic Communication | Fully |
이때, 6G 시스템은 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB), 초-저지연 통신(ultra-reliable low latency communications, URLLC), mMTC (massive machine type communications), AI 통합 통신(AI integrated communication), 촉각 인터넷(tactile internet), 높은 스루풋(high throughput), 높은 네트워크 능력(high network capacity), 높은 에너지 효율(high energy efficiency), 낮은 백홀 및 접근 네트워크 혼잡(low backhaul and access network congestion) 및 향상된 데이터 보안(enhanced data security)과 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.
도 15는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 핵심 요소(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것으로 예상된다. 이때, 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 수 있다. 또한, 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.
- 위성 통합 네트워크(Satellites integrated network): 글로벌 모바일 집단을 제공하기 위해 6G는 위성과 통합될 것으로 예상된다. 지상파, 위성 및 공중 네트워크를 하나의 무선통신 시스템으로 통합은 6G에 매우 중요할 수 있다.
- 연결된 인텔리전스(connected intelligence): 이전 세대의 무선 통신 시스템과 달리 6G는 혁신적이며, “연결된 사물”에서 "연결된 지능"으로 무선 진화가 업데이트될 것이다. AI는 통신 절차의 각 단계(또는 후술할 신호 처리의 각 절차)에서 적용될 수 있다.
- 무선 정보 및 에너지 전달의 완벽한 통합(seamless integration wireless information and energy transfer): 6G 무선 네트워크는 스마트폰들과 센서들과 같이 디바이스들의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전달할 것이다. 그러므로, 무선 정보 및 에너지 전송 (WIET)은 통합될 것이다.
- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(ubiquitous super 3-dimemtion connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.
위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.
- 스몰 셀 네트워크(small cell networks): 스몰 셀 네트워크의 아이디어는 셀룰러 시스템에서 처리량, 에너지 효율 및 스펙트럼 효율 향상의 결과로 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 도입되었다. 결과적으로, 스몰 셀 네트워크는 5G 및 비욘드 5G (5GB) 이상의 통신 시스템에 필수적인 특성이다. 따라서, 6G 통신 시스템 역시 스몰 셀 네트워크의 특성을 채택한다.
- 초 고밀도 이기종 네트워크(ultra-dense heterogeneous network): 초 고밀도 이기종 네트워크들은 6G 통신 시스템의 또 다른 중요한 특성이 될 것이다. 이기종 네트워크로 구성된 멀티-티어 네트워크는 전체 QoS를 개선하고 비용을 줄인다.
- 대용량 백홀(high-capacity backhaul): 백홀 연결은 대용량 트래픽을 지원하기 위해 대용량 백홀 네트워크로 특징 지어진다. 고속 광섬유 및 자유 공간 광학 (FSO) 시스템이 이 문제에 대한 가능한 솔루션일 수 있다.
- 모바일 기술과 통합된 레이더 기술: 통신을 통한 고정밀 지역화(또는 위치 기반 서비스)는 6G 무선통신 시스템의 기능 중 하나이다. 따라서, 레이더 시스템은 6G 네트워크와 통합될 것이다.
- 소프트화 및 가상화(softwarization and virtualization): 소프트화 및 가상화는 유연성, 재구성성 및 프로그래밍 가능성을 보장하기 위해 5GB 네트워크에서 설계 프로세스의 기초가 되는 두 가지 중요한 기능이다. 또한, 공유 물리적 인프라에서 수십억 개의 장치가 공유될 수 있다.
6G 시스템의 핵심 구현 기술
- 인공 지능(artificial Intelligence, AI)
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 스케줄링과 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.
최근 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 어플리케이션 계층(application layer), 네트워크 계층(network layer) 특히, 딥러닝은 무선 자원 관리 및 할당(wireless resource management and allocation) 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC 계층 및 물리 계층으로 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(multiple input multiple output) 매커니즘(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(complex) 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 만들어 내기 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(learning 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(deep neural networks, DNN), 합성곱 신경망(convolutional deep neural networks, CNN), 순환 신경망(recurrent boltzmann machine, RNN) 방식이 있으며, 이러한 러닝 모델이 적용될 수 있다.
THz(Terahertz) 통신
6G 시스템에서 THz 통신이 적용될 수 있다. 일 예로, 데이터 전송률은 대역폭을 늘려 높일 수 있다. 이것은 넓은 대역폭으로 sub-THz 통신을 사용하고, 진보된 대규모 MIMO 기술을 적용하여 수행될 수 있다.
도 16은 본 개시에 적용 가능한 전자기 스펙트럼을 도시한 도면이다. 일 예로, 도 16을 참조하면, 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. Sub-THz 대역 mmWave 대역에 추가하면 6G 셀룰러 통신 용량은 늘어난다. 정의된 THz 대역 중 300GHz-3THz는 원적외선 (IR) 주파수 대역에 있다. 300GHz-3THz 대역은 광 대역의 일부이지만 광 대역의 경계에 있으며, RF 대역 바로 뒤에 있다. 따라서, 이 300 GHz-3 THz 대역은 RF와 유사성을 나타낸다.
THz 통신의 주요 특성은 (i) 매우 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 광범위하게 사용 가능한 대역폭, (ii) 고주파에서 발생하는 높은 경로 손실 (고 지향성 안테나는 필수 불가결)을 포함한다. 높은 지향성 안테나에서 생성된 좁은 빔 폭은 간섭을 줄인다. 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.
광 무선 기술(optical wireless technology)
OWC(optical wireless communication) 기술은 가능한 모든 장치-대-액세스 네트워크를 위한 RF 기반 통신 외에도 6G 통신을 위해 계획되었다. 이러한 네트워크는 네트워크-대-백홀/프론트홀 네트워크 연결에 접속한다. OWC 기술은 4G 통신 시스템 이후 이미 사용되고 있으나 6G 통신 시스템의 요구를 충족시키기 위해 더 널리 사용될 것이다. 광 충실도(light fidelity), 가시광 통신, 광 카메라 통신 및 광 대역에 기초한 FSO(free space optical) 통신과 같은 OWC 기술은 이미 잘 알려진 기술이다. 광 무선 기술 기반의 통신은 매우 높은 데이터 속도, 낮은 지연 시간 및 안전한 통신을 제공할 수 있다. LiDAR(light detection and ranging) 또한 광 대역을 기반으로 6G 통신에서 초 고해상도 3D 매핑을 위해 이용될 수 있다.
FSO 백홀 네트워크
FSO 시스템의 송신기 및 수신기 특성은 광섬유 네트워크의 특성과 유사하다. 따라서, FSO 시스템의 데이터 전송은 광섬유 시스템과 비슷하다. 따라서, FSO는 광섬유 네트워크와 함께 6G 시스템에서 백홀 연결을 제공하는 좋은 기술이 될 수 있다. FSO를 사용하면, 10,000km 이상의 거리에서도 매우 장거리 통신이 가능하다. FSO는 바다, 우주, 수중, 고립된 섬과 같은 원격 및 비원격 지역을 위한 대용량 백홀 연결을 지원한다. FSO는 셀룰러 기지국 연결도 지원한다.
대규모 MIMO 기술
스펙트럼 효율을 향상시키는 핵심 기술 중 하나는 MIMO 기술을 적용하는 것이다. MIMO 기술이 향상되면 스펙트럼 효율도 향상된다. 따라서, 6G 시스템에서 대규모 MIMO 기술이 중요할 것이다. MIMO 기술은 다중 경로를 이용하기 때문에 데이터 신호가 하나 이상의 경로로 전송될 수 있도록 다중화 기술 및 THz 대역에 적합한 빔 생성 및 운영 기술도 중요하게 고려되어야 한다.
블록 체인
블록 체인은 미래의 통신 시스템에서 대량의 데이터를 관리하는 중요한 기술이 될 것이다. 블록 체인은 분산 원장 기술의 한 형태로서, 분산 원장은 수많은 노드 또는 컴퓨팅 장치에 분산되어 있는 데이터베이스이다. 각 노드는 동일한 원장 사본을 복제하고 저장한다. 블록 체인은 P2P(peer to peer) 네트워크로 관리된다. 중앙 집중식 기관이나 서버에서 관리하지 않고 존재할 수 있다. 블록 체인의 데이터는 함께 수집되어 블록으로 구성된다. 블록은 서로 연결되고 암호화를 사용하여 보호된다. 블록 체인은 본질적으로 향상된 상호 운용성(interoperability), 보안, 개인 정보 보호, 안정성 및 확장성을 통해 대규모 IoT를 완벽하게 보완한다. 따라서, 블록 체인 기술은 장치 간 상호 운용성, 대용량 데이터 추적성, 다른 IoT 시스템의 자율적 상호 작용 및 6G 통신 시스템의 대규모 연결 안정성과 같은 여러 기능을 제공한다.
3D 네트워킹
6G 시스템은 지상 및 공중 네트워크를 통합하여 수직 확장의 사용자 통신을 지원한다. 3D BS는 저궤도 위성 및 UAV를 통해 제공될 것이다. 고도 및 관련 자유도 측면에서 새로운 차원을 추가하면 3D 연결이 기존 2D 네트워크와 상당히 다르다.
양자 커뮤니케이션
6G 네트워크의 맥락에서 네트워크의 감독되지 않은 강화 학습이 유망하다. 지도 학습 방식은 6G에서 생성된 방대한 양의 데이터에 레이블을 지정할 수 없다. 비지도 학습에는 라벨링이 필요하지 않다. 따라서, 이 기술은 복잡한 네트워크의 표현을 자율적으로 구축하는 데 사용할 수 있다. 강화 학습과 비지도 학습을 결합하면 진정한 자율적인 방식으로 네트워크를 운영할 수 있다.
무인 항공기
UAV(unmanned aerial vehicle) 또는 드론은 6G 무선 통신에서 중요한 요소가 될 것이다. 대부분의 경우, UAV 기술을 사용하여 고속 데이터 무선 연결이 제공된다. 기지국 엔티티는 셀룰러 연결을 제공하기 위해 UAV에 설치된다. UAV는 쉬운 배치, 강력한 가시선 링크 및 이동성이 제어되는 자유도와 같은 고정 기지국 인프라에서 볼 수 없는 특정 기능을 가지고 있다. 천재 지변 등의 긴급 상황 동안, 지상 통신 인프라의 배치는 경제적으로 실현 가능하지 않으며, 때로는 휘발성 환경에서 서비스를 제공할 수 없다. UAV는 이러한 상황을 쉽게 처리할 수 있다. UAV는 무선 통신 분야의 새로운 패러다임이 될 것이다. 이 기술은 eMBB, URLLC 및 mMTC 인 무선 네트워크의 세 가지 기본 요구 사항을 용이하게 한다. UAV는 또한, 네트워크 연결성 향상, 화재 감지, 재난 응급 서비스, 보안 및 감시, 오염 모니터링, 주차 모니터링, 사고 모니터링 등과 같은 여러 가지 목적을 지원할 수 있다. 따라서, UAV 기술은 6G 통신에 가장 중요한 기술 중 하나로 인식되고 있다.
셀-프리 통신(cell-free Communication)
여러 주파수와 이기종 통신 기술의 긴밀한 통합은 6G 시스템에서 매우 중요하다. 결과적으로, 사용자는 디바이스에서 어떤 수동 구성을 만들 필요 없이 네트워크에서 다른 네트워크로 원활하게 이동할 수 있다. 사용 가능한 통신 기술에서 최상의 네트워크가 자동으로 선택된다. 이것은 무선 통신에서 셀 개념의 한계를 깨뜨릴 것이다. 현재, 하나의 셀에서 다른 셀로의 사용자 이동은 고밀도 네트워크에서 너무 많은 핸드 오버를 야기하고, 핸드 오버 실패, 핸드 오버 지연, 데이터 손실 및 핑퐁 효과를 야기한다. 6G 셀-프리 통신은 이 모든 것을 극복하고 더 나은 QoS를 제공할 것이다. 셀-프리 통신은 멀티 커넥티비티 및 멀티-티어 하이브리드 기술과 장치의 서로 다른 이기종 라디오를 통해 달성될 것이다.
무선 정보 및 에너지 전송 통합(wireless information and energy transfer, WIET)
WIET은 무선 통신 시스템과 같이 동일한 필드와 웨이브(wave)를 사용한다. 특히, 센서와 스마트폰은 통신 중 무선 전력 전송을 사용하여 충전될 것이다. WIET은 배터리 충전 무선 시스템의 수명을 연장하기 위한 유망한 기술이다. 따라서, 배터리가 없는 장치는 6G 통신에서 지원될 것이다.
센싱과 커뮤니케이션의 통합
자율 무선 네트워크는 동적으로 변화하는 환경 상태를 지속적으로 감지하고 서로 다른 노드간에 정보를 교환할 수 있는 기능이다. 6G에서, 감지는 자율 시스템을 지원하기 위해 통신과 긴밀하게 통합될 것이다.
액세스 백홀 네트워크의 통합
6G에서 액세스 네트워크의 밀도는 엄청날 것이다. 각 액세스 네트워크는 광섬유와 FSO 네트워크와 같은 백홀 연결로 연결된다. 매우 많은 수의 액세스 네트워크들에 대처하기 위해, 액세스 및 백홀 네트워크 사이에 긴밀한 통합이 있을 것이다.
홀로그램 빔포밍
빔포밍은 특정 방향으로 무선 신호를 전송하기 위해 안테나 배열을 조정하는 신호 처리 절차이다. 스마트 안테나 또는 진보된 안테나 시스템의 하위 집합이다. 빔포밍 기술은 높은 신호 대 잡음비, 간섭 방지 및 거부, 높은 네트워크 효율과 같은 몇 가지 장점이 있다. 홀로그램 빔포밍(hologram beamforming, HBF)은 소프트웨어-정의된 안테나를 사용하기 때문에 MIMO 시스템과 상당히 다른 새로운 빔포밍 방법이다. HBF는 6G에서 다중 안테나 통신 장치에서 신호의 효율적이고 유연한 전송 및 수신을 위해 매우 효과적인 접근 방식이 될 것이다.
빅 데이터 분석
빅 데이터 분석은 다양한 대규모 데이터 세트 또는 빅 데이터를 분석하기 위한 복잡한 프로세스이다. 이 프로세스는 숨겨진 데이터, 알 수 없는 상관 관계 및 고객 성향과 같은 정보를 찾아 완벽한 데이터 관리를 보장한다. 빅 데이터는 비디오, 소셜 네트워크, 이미지 및 센서와 같은 다양한 소스에서 수집된다. 이 기술은 6G 시스템에서 방대한 데이터를 처리하는 데 널리 사용된다.
LIS(large intelligent surface)
THz 대역 신호의 경우 직진성이 강하여 방해물로 인한 음영 지역이 많이 생길 수 있는데, 이러한 음영 지역 근처에 LIS 설치함으로써 통신 권역을 확대하고 통신 안정성 강화 및 추가적인 부가 서비스가 가능한 LIS 기술이 중요하게 된다. LIS는 전자기 물질(electromagnetic materials)로 만들어진 인공 표면(artificial surface)이고, 들어오는 무선파와 나가는 무선파의 전파(propagation)을 변경시킬 수 있다. LIS는 매시브 MIMO의 확장으로 보여질 수 있으나, 매시브 MIMO와 서로 다른 어레이(array) 구조 및 동작 메커니즘이 다르다. 또한, LIS는 수동 엘리먼트(passive elements)를 가진 재구성 가능한 리플렉터(reflector)로서 동작하는 점 즉, 활성(active) RF 체인(chain)을 사용하지 않고 신호를 수동적으로만 반사(reflect)하는 점에서 낮은 전력 소비를 가지는 장점이 있다. 또한, LIS의 수동적인 리플렉터 각각은 입사되는 신호의 위상 편이를 독립적으로 조절해야 하기 때문에, 무선 통신 채널에 유리할 수 있다. LIS 컨트롤러를 통해 위상 편이를 적절히 조절함으로써, 반사된 신호는 수신된 신호 전력을 부스트(boost)하기 위해 타겟 수신기에서 모여질 수 있다.
테라헤르츠(THz) 무선통신
도 17은 본 개시에 적용 가능한 THz 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, THz 무선통신은 대략 0.1~10THz(1THz=1012Hz)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 WG(working group)을 중심으로 논의되고 있으며, IEEE 802.15의 TG(task group)(예, 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.
구체적으로, 도 17을 참조하면, 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) 연결 및 백홀/프런트홀(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. 하기 표 5는 THz 파에서 이용될 수 있는 기술의 일례를 나타낸 표이다.
| Transceivers Device | Available immature: UTC-PD, RTD and SBD |
| Modulation and coding | Low order modulation techniques (OOK, QPSK), LDPC, Reed Soloman, Hamming, Polar, Turbo |
| Antenna | Omni and Directional, phased array with low number of antenna elements |
| Bandwidth | 69 GHz (or 23 GHz) at 300 GHz |
| Channel models | Partially |
| Data rate | 100 Gbps |
| Outdoor deployment | No |
| Fee space loss | High |
| Coverage | Low |
| Radio Measurements | 300 GHz inddor |
| Device size | Few micrometers |
도 18은 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, THz 무선통신은 THz 발생 및 수신을 위한 방법을 기준으로 분류할 수 있다. THz 발생 방법은 광 소자 또는 전자소자 기반 기술로 분류할 수 있다.
이때, 전자 소자를 이용하여 THz를 발생시키는 방법은 공명 터널링 다이오드(resonant tunneling diode, RTD)와 같은 반도체 소자를 이용하는 방법, 국부 발진기와 체배기를 이용하는 방법, 화합물 반도체 HEMT(high electron mobility transistor) 기반의 집적회로를 이용한 MMIC(monolithic microwave integrated circuits) 방법, Si-CMOS 기반의 집적회로를 이용하는 방법 등이 있다. 도 18의 경우, 주파수를 높이기 위해 체배기(doubler, tripler, multiplier)가 적용되었고, 서브하모닉 믹서를 지나 안테나에 의해 방사된다. THz 대역은 높은 주파수를 형성하므로, 체배기가 필수적이다. 여기서, 체배기는 입력 대비 N배의 출력 주파수를 갖게 하는 회로이며, 원하는 하모닉 주파수에 정합시키고, 나머지 모든 주파수는 걸러낸다. 그리고, 도 18의 안테나에 배열 안테나 등이 적용되어 빔포밍이 구현될 수도 있다. 도 18에서, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타내며, 트리플러(tripler), 멀리플러(multipler)는 체배기를 나타내며, PA는 전력 증폭기(power amplifier)를 나타내며, LNA는 저잡음 증폭기(low noise amplifier), PLL은 위상동기회로(phase-locked loop)를 나타낸다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한 도면이다. 또한, 도 20은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 광 소자 기반 THz 무선통신 기술은 광소자를 이용하여 THz 신호를 발생 및 변조하는 방법을 말한다. 광 소자 기반 THz 신호 생성 기술은 레이저와 광변조기 등을 이용하여 초고속 광신호를 생성하고, 이를 초고속 광검출기를 이용하여 THz 신호로 변환하는 기술이다. 이 기술은 전자 소자만을 이용하는 기술에 비해 주파수를 증가시키기가 용이하고, 높은 전력의 신호 생성이 가능하며, 넓은 주파수 대역에서 평탄한 응답 특성을 얻을 수 있다. 광소자 기반 THz 신호 생성을 위해서는 도 19에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드, 광대역 광변조기, 초고속 광검출기가 필요하다. 도 19의 경우, 파장이 다른 두 레이저의 빛 신호를 합파하여 레이저 간의 파장 차이에 해당하는 THz 신호를 생성하는 것이다. 도 19에서, 광 커플러(optical coupler)는 회로 또는 시스템 간의 전기적 절연과의 결합을 제공하기 위해 광파를 사용하여 전기신호를 전송하도록 하는 반도체 디바이스를 의미하며, UTC-PD(uni-travelling carrier photo-detector)은 광 검출기의 하나로서, 능동 캐리어(active carrier)로 전자를 사용하며 밴드갭 그레이딩(bandgap grading)으로 전자의 이동 시간을 감소시킨 소자이다. UTC-PD는 150GHz 이상에서 광검출이 가능하다. 도 20에서, EDFA(erbium-doped fiber amplifier)는 어븀이 첨가된 광섬유 증폭기를 나타내며, PD(photo detector)는 광신호를 전기신호로 변환할 수 있는 반도체 디바이스를 나타내며, OSA는 각종 광통신 기능(예, 광전 변환, 전광 변환 등)을 하나의 부품으로 모듈화시킨 광모듈(optical sub assembly)를 나타내며, DSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(digital storage oscilloscope)를 나타낸다.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한 도면이다. 또한, 도 22는 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한 도면이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 일반적으로 레이저(laser)의 광학 소스(optical source)를 광파 가이드(optical wave guide)를 통과시켜 신호의 위상(phase)등을 변화시킬 수 있다. 이때, 마이크로파 컨택트(microwave contact) 등을 통해 전기적 특성을 변화시킴으로써 데이터를 싣게 된다. 따라서, 광학 변조기 출력(optical modulator output)은 변조된(modulated) 형태의 파형으로 형성된다. 광전 변조기(O/E converter)는 비선형 크리스탈(nonlinear crystal)에 의한 광학 정류(optical rectification) 동작, 광전도 안테나(photoconductive antenna)에 의한 광전 변환(O/E conversion), 광속의 전자 다발(bunch of relativistic electrons)로부터의 방출(emission) 등에 따라 THz 펄스를 생성할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 발생한 테라헤르츠 펄스(THz pulse)는 펨토 세컨드(femto second)부터 피코 세컨드(pico second)의 단위의 길이를 가질 수 있다. 광전 변환기(O/E converter)는 소자의 비선형성(non-linearity)을 이용하여, 하향 변환(Down conversion)을 수행한다.
테라헤르츠 스펙트럼의 용도(THz spectrum usage)를 고려할 때, 테라헤르츠 시스템을 위해서 고정된(fixed) 또는 모바일 서비스(mobile service) 용도로써 여러 개의 연속적인 기가헤르츠(contiguous GHz)의 대역들(bands)을 사용할 가능성이 높다. 아웃도어(outdoor) 시나리오 기준에 의하면, 1THz까지의 스펙트럼에서 산소 감쇠(Oxygen attenuation) 10^2 dB/km를 기준으로 가용 대역폭(Bandwidth)이 분류될 수 있다. 이에 따라 상기 가용 대역폭이 여러 개의 밴드 청크(band chunk)들로 구성되는 프레임워크(framework)가 고려될 수 있다. 상기 프레임워크의 일 예시로 하나의 캐리어(carrier)에 대해 테라헤르츠 펄스(THz pulse)의 길이를 50ps로 설정한다면, 대역폭(BW)은 약 20GHz가 된다.
적외선 대역(infrared band)에서 테라헤르츠 대역(THz band)으로의 효과적인 하향 변환(Down conversion)은 광전 컨버터(O/E converter)의 비선형성(nonlinearity)을 어떻게 활용하는가에 달려 있다. 즉, 원하는 테라헤르츠 대역(THz band)으로 하향 변환(down conversion)하기 위해서는 해당 테라헤르츠 대역(THz band)에 옮기기에 가장 이상적인 비선형성(non-linearity)을 갖는 광전 변환기(O/E converter)의 설계가 요구된다. 만일 타겟으로 하는 주파수 대역에 맞지 않는 광전 변환기(O/E converter)를 사용하는 경우, 해당 펄스(pulse)의 크기(amplitude), 위상(phase)에 대하여 오류(error)가 발생할 가능성이 높다.
단일 캐리어(single carrier) 시스템에서 광전 변환기 1개를 이용하여 테라헤르츠 송수신 시스템이 구현될 수 있다. 채널 환경에 따라 달라지지만 멀리 캐리어(Multi carrier) 시스템에서 캐리어 수만큼 광전 변환기가 요구될 수 있다. 특히 전술한 스펙트럼 용도와 관련된 계획에 따라 여러 개의 광대역들을 이용하는 멀티 캐리어 시스템인 경우, 그 현상이 두드러지게 될 것이다. 이와 관련하여 상기 멀티 캐리어 시스템을 위한 프레임 구조가 고려될 수 있다. 광전 변환기를 기반으로 하향 주파수 변환된 신호는 특정 자원 영역(예: 특정 프레임)에서 전송될 수 있다. 상기 특정 자원 영역의 주파수 영역은 복수의 청크(chunk)들을 포함할 수 있다. 각 청크(chunk)는 적어도 하나의 컴포넌트 캐리어(CC)로 구성될 수 있다.
본 개시의 구체적인 실시 예
본 개시는 무선 통신 시스템에서 다중 안테나(multiple antennas)를 이용하여 신호를 송신 및 수신하기 위한 것으로, MIMO(multi-input multi-output) 차수를 높이지 않고 스펙트럼 효율을 증대시킬 수 있는 기술에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 공간 다중화(spatial multiplexing) 기법에 공간 변조(spatial modulation) 기법을 결합하여, 변조 차수를 높이거나 MIMO 차수를 높이지 않고 스펙트럼 효율을 증대시키기 위한 실시 예들을 설명한다.
급격히 증가하는 데이터 전송량을 지원하기 위해, 6G 무선 통신 시스템에서 더 높은 스펙트럼 효율(spectral efficiency)와 에너지 효율(energy efficiency)이 요구된다. SM(spatial multiplexing) MIMO 기술은 고차원 변조 기술과 결합하여 높은 스펙트럼 효율을 가능하게 하는 중요한 기술로서 각광받고 있다. 6G의 요구 사항을 만족시키기 위해서, 더 높은 차원의 변조 기술을 사용하거나 안테나 개수를 증가시킴으로써 MIMO 차수를 더 높여야 할 것이 예상된다. 그러나, 고차원 변조 방식은 SNR이 낮은 영역에서 사용하기 어렵고, 수신 복잡도를 증가시키는 단점을 가진다. MIMO 차수를 높이는 방법은 RF 체인과 안테나 개수의 증가를 요구하고, 이에 따라 하드웨어 복잡도 및 수신 복잡도를 증가시킨다. 공간적인 다양성이 확보되지 않은 채널의 경우, 이는 안테나 간 간섭만 증가시키고, 성능 향상을 기대하기 어렵다. 더불어, 복잡도 증가는 에너지 효율성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서, 기존의 SM MIMO 기술만으로 6G의 요구 사항을 만족시키는 데에는 많은 어려움이 예상된다.
프리코딩을 이용한 SM MIMO 기법을 이용하는 통신 노드들은 데이터를 변조한 후, 변조된 데이터들을 레이어 맵핑하고, 프리코딩을 수행함으로써, 다수의 안테나를 통해 다른 통신 노드로 전송한다. 일반적으로, 수신기는 선호하는 프리코딩 행렬(precoding matrix, PM) 정보를 제공하며, 송신기는 수신기로부터 획득한 프리코딩 행렬을 적용한다. 만일, 서로 다른 두 개의 프리코딩 행렬들이 유사한 성능 지표(예: 전송 용량, 에너지 효율 등)를 제공하고, 전송하고자 하는 데이터가 임의의 데이터인 경우, 인덱스 변조(index modulation)가 사용될 수 있다. 인덱스 변조는 낮은 시스템 복잡도로 높은 스펙트럼 효율과 에너지 효율을 달성할 수 있는 통신 기술로서 제안되고 있다. 공간 변조(spatial modulation)는 MIMO 시스템에 인덱스 변조를 적용함으로써 신호 도메인(signal domain) 뿐만 아니라 공간 도메인(spatial domain)에서도 데이터를 전송하는 기술이며, 스펙트럼 효율을 높일 수 있다.
본 개시는 공간 다중화(spatial multiplexing) 및 공간 변조를 결합하여 기존의 공간 다중화 MIMO 시스템은 물론 기존의 공간 변조 기술과의 역호환성(backward compatibility)을 유지하면서 복잡도를 크게 증가시키지 않고 스펙트럼 효율과 에너지 효율을 높일 수 있는 MIMO 송수신 기술을 제안한다. 구체적으로, 이하 제안되는 실시 예들에 따라, 송신기는 MIMO 심볼 당 1 비트 이상의 데이터에 기반하여 두 가지 이상의 프리코딩 행렬들 중 하나의 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 이에 따라, 수신기는 프리코딩 행렬을 검출함으로써 프리코딩 행렬에 대응되는 1 비트 이상의 데이터를 추가적으로 획득할 수 있다.
이하 제안되는 실시 예들에 따라, 송신기는 입력 비트 스트림(input bit stream)의 일부를 프리코딩 행렬을 선택하는 용도로 사용하고, 입력 비트 스트림의 나머지 일부를 변조 및 레이어 맵핑(layer mapping) 후 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩(precoding)하고, 송신 안테나를 통해 프리코딩된 신호를 전송할 수 있다. 프리코딩된 신호를 수신한 수신기는 전송 신호의 채널 추정 후 프리코딩 행렬 검출과 레이어 디맵핑(layer demapping) 및 복조를 수행한다. 수신기는 검출된 프리코딩 행렬의 선택 결과의 인덱스에 의해 전달된 데이터를 복구하고, 나머지 데이터를 복조 동작에 의해 복원한다. 이하, 본 개시는 전술한 프리코딩 행렬의 선택을 통해 데이터의 일부를, 변조 심볼을 통해 데이터의 나머지를 전달하는 전송 기법을 'GSMM(generalized spatial modulation and multiplexing)'이라 지칭한다. GSMM 기법을 지원하는 송신기 및 수신기의 구조는 아래와 같을 수 있다.
도 23a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 23a를 참고하면, 송신기는 공간/신호 비트 분리부(spatial/signal bit splitter)(2312), 채널 코더(channel coder)(2316), PMI 맵퍼(2318), 변조 맵퍼(modulation mapper)(2320), 레이어 맵퍼(layer mapper)(2322) 및 프리코더(precoder)(2324)를 포함한다.
공간/신호 비트 분리부(2312)는 입력되는 송신 비트들을 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들로 분리한다. 공간/신호 비트 분리부(2312)는 분리한 제1 부분의 비트들을 PMI 맵퍼(2318)으로 전달하고, 분리한 제2 부분의 비트들을 변조 맵퍼(2320)로 전달한다. 공간/신호 비트 분리부(2312)는 선택적으로 분리한 제1 부분의 비트들을 채널 코더(2316)로 전달할 수 있다.
채널 코더(2316)는 공간/신호 비트 분리부(2312)로부터 제공되는 제1 부분의 비트들을 인코딩한다. 그리고, 채널 코더(2316)는 채널 코딩된 비트들을 PMI 맵퍼(2318)에게 전달할 수 있다. 단, 다른 실시 예에 따라, 채널 코더(2316)는 생략될 수 있다. PMI 맵퍼(2318)는 제1 부분의 비트들의 값 또는 제1 부분의 비트들의 인코딩 결과에 따라, 변조 심볼들을 프리코딩하기 위한 프리코딩 행렬을 결정하고, 결정한 프리코딩 행렬 또는 프리코딩 행렬의 인덱스를 프리코더(2324)에게 전달할 수 있다. 즉, PMI 맵퍼(2318)는 제1 부분의 비트들의 값 또는 제1 부분의 비트들의 인코딩 결과를 프리코딩 행렬의 인덱스로 변환할 수 있다.
변조 맵퍼(2320)는 성상도(constellation)에 따라 제2 부분의 비트들로부터 변조 심볼들을 생성한다. 레이어 맵퍼(2322)는 변조 맵퍼(2320)로부터 획득한 변조 심볼들을 복수의 레이어들에 맵핑한다. 프리코더(2324)는 PMI 맵퍼(2318)로부터 획득한 프리코딩 행렬을 이용하여, 복수의 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 프리코딩한다. 즉, 프리코더(2324)는 변조 심볼들을 포함하는 심볼 벡터를 프리코딩 행렬과 곱할 수 있다. 이후, 프리코딩된 변조 심볼들은 아날로그 변환, RF 변환, 증폭 등의 처리를 거친 후, Nt개 송신 안테나들을 통해 전송되고, MIMO 채널을 거쳐 수신기에게 전달된다.
도 23b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 23b를 참고하면, 수신기는 채널 추정부(channel estimator)(2362), 심볼 검출부(symbol detector)(2364), PMI 디맵퍼(demapper)(2366), 채널 디코더(2368), 레이어 디맵퍼(layer demapper)(2372), 변조 디맵퍼(modulation demapper)(2374), 및 공간/신호 비트 병합부(spatial/signal bit merger)(2376)를 포함한다.
채널 추정부(2362)는 MIMO 채널을 추정한다. 구체적으로, 채널 추정부(2362)는 Nr개의 수신 안테나들을 통해 수신되는 신호(예: 파일럿 신호, 기준 신호)에 기반하여 MIMO 채널을 추정할 수 있다. 심볼 검출부(2364)는 추정된 MIMO 채널에 기반하여 프리코딩 행렬을 검출할 수 있다. 그리고, 심볼 검출부(2364)는 MIMO 채널에 기반하여 송신단에서 송신된 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 심볼 검출부(2364)는 프리코딩 행렬 및 변조 심볼들을 하나의 검출 기법(예: ML(maximum likelihood) 기법)에 의해 검출될 수 있다. 또는, 심볼 검출부(2364)는 TPMI 및 변조 심볼들을 순차적으로 검출할 수 있다. 또한, 변조 심볼들을 검출함에 있어서, 심볼 검출부(2364)는 검출된 프리코딩 행렬에 기반하여 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 다시 말해, 장치는 프리코딩 행렬에 기반하여 포스트코딩(postcoding) 또는 역-프리코딩(de-precoding)을 수행할 수 있다.
PMI 디맵퍼(2366)는 심볼 검출부(2364)에 의해 검출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 대응하는 비트들을 출력한다. 채널 디코더(2368)는 PMI 디맵퍼(2366)로부터 제공된 비트들을 디코딩하고, 제1 부분의 비트들을 출력할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 채널 디코더(2368)는 생략될 수 있다.
레이어 디맵퍼(2372)는 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑한다. 레이어 디맵퍼(2372)는 송신기(3210)의 레이어 맵퍼(2322)와 상응하는 규칙에 따라 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑할 수 있다. 변조 디맵퍼(2374)는 성상도에 따라 변조 심볼들로부터 제2 부분의 비트들을 결정한다. 공간/신호 비트 병합부(2376)는 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 병합하고, 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 포함하는 송신 비트들을 출력한다.
도 23a 및 도 23b에 예시된 송신기 및 수신기는 '단말 및 기지국', '기지국 및 단말', '기지국 및 기지국', '단말 및 단말' 중 어느 하나로 이해될 수 있다. 예를 들어, 하향링크 통신의 경우, 송신기는 기지국에 포함되고, 수신기는 단말에 포함된다. 다른 예로, 상향링크 통신의 경우, 송신기는 단말에 포함되고, 수신기는 기지국에 포함된다. 또 다른 예로, 단말 간 통신의 경우, 송신기는 제1 단말, 수신기는 제2 단말에 포함된다. 또 다른 예로, 무선 백홀 통신의 경우, 송신기는 제1 기지국, 수신기는 제2 기지국에 포함된다. 즉, 도 23a에 예시된 송신기 및 도 23b에 예시된 수신기 또는 이하 설명되는 송신기 및 수신기는 다양한 장치들에 포함될 수 있다.
도 24는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 송신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 24는 송신기(예: 도 23a의 송신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 24의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 송신단, 송신 장치, 송신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 24를 참고하면, S2401 단계에서, 장치는 송신 비트의 제1 부분의 비트들을 기반으로 프리코딩 행렬을 결정할 수 있다. 장치는 송신 비트를 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들로 분리할 수 있으며, 제1 부분의 비트들의 값에 대응하는 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 이때, 송신 비트들로부터 제1 부분의 비트들을 분리 또는 추출하는 규칙은 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 송신 비트들 중 어느 일부의 연속된 비트들이 제1 부분으로서 추출되거나, 또는 일정한 간격을 가진 비트들이 제1 부분으로서 추출될 수 있다.
S2403 단계에서, 장치는 프리코딩 행렬을 이용하여, 송신 비트의 제2 부분의 비트들을 기반으로 생성된 변조 심볼들을 프리코딩한다. 장치는 송신 비트의 제2 부분의 비트들을 변조함으로써 변조 심볼들을 생성하고, 변조 심볼들을 프리코딩할 수 있다.
S2405 단계에서, 장치는 프리코딩된 변조 심볼들을 전송한다. 프리코딩된 변조심볼들은 복수의 안테나들을 통해 송신된다. 이때, 1회의 송신 기회 동안 송신되는 프리코딩된 변조 심볼들의 집합은 '전송 심볼', 'MIMO 심볼', 'GSMM 심볼' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 신호를 수신하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 25는 수신기(예: 도 23b의 수신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 25의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 25를 참고하면, S2501 단계에서, 장치는 신호를 수신한다. 장치는 적어도 하나의 안테나를 통해 신호를 수신한다. 수신되는 신호는 프리코딩된 변조 심볼들로 구성되는 전송 심볼을 포함할 수 있다.
S2503 단계에서, 장치는 변조 심볼들의 프리코딩 행렬의 인덱스를 검출한다. 예를 들어, 장치는 ML(maximum likelihood) 기법에 따라 프리코딩 행렬의 인덱스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 장치는 가능한 프리코딩 행렬의 후보들 및 가능한 변조 심볼들의 후보들 중 수신된 전송 심볼과 가중 유사도가 높은 하나의 조합을 확인하고, 확인된 조합에 속하는 프리코딩 행렬을 확인할 수 있다.
S2505 단계에서, 장치는 프리코딩 행렬 및 변조 심볼들로부터 송신 비트들을 획득한다. 구체적으로, 장치는 프리코딩 행렬의 인덱스로부터 제1 부분의 비트들을 결정하고, 변조 심볼들에 대한 복조 및 디코딩을 수행함으로써 제2 부분의 비트들을 추정한다. 이어, 장치는 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 병합함으로써 송신 비트들을 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이, GSMM 기법에 따라, 송신되는 데이터의 일부는 프리코딩 행렬의 선택을 통해, 데이터의 나머지는 변조 심볼들을 통해 송신될 수 있다. 프리코딩 행렬의 선택을 통한 데이터의 송신은 선택 가능한 후보 프리코딩 행렬들이 유사한 성능(예: 유사한 전송 용량 및/또는 에너지 효율 등)을 제공할 수 있는 경우 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 다른 실시 예에 따라, 스케줄러를 포함하는 장치(예: 기지국)는 유사한 성능을 가지는 후보 프리코딩 행렬들, 다시 말해, 복수의 서로 대체 가능한 프리코딩 행렬들이 존재하는지 여부에 따라 전술한 GSMM 기법의 사용 여부를 적응적으로 판단할 수 있다.
전술한 GSMM 기법의 사용 여부를 적응적으로 판단하는 경우, 전송 기법을 결정하는 동작이 수행된다. 여기서, 전송 기법은 GSMM 기법 및 비(non)-GSMM 기법 중 하나로 결정될 수 있다. 비-GSMM 기법은 프리코딩 행렬 선택을 통한 정보 전달을 포함하지 아니하는 전송 기법을 의미한다. 예를 들어, 비-GSMM 기법은 모든 데이터를 변조 심볼들을 통해 송신하는 공간 다중화 기법을 포함할 수 있다. GSMM 기법은 복수의 대체 가능한 프리코딩 행렬들의 관계에 따라 다시 세분화될 수 있다. 구체적으로, GSMM 기법은 사용되는 송신 안테나들은 동일하지만 프리코딩 행렬의 계수들이 상이한 프리코딩 행렬들을 이용하는 제1 방식, 사용되는 송신 안테나들, 즉, 활성 안테나 조합이 상이한 프리코딩 행렬들을 이용하는 제2 방식으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 방식은 HSMM(hybrid spatial modulation and multiplexing), 제2 방식은 SM(spatial modulation) 또는 GSM(generalized spatial modulation)으로 지칭될 수 있다.
이 경우, 스케줄러는 미리 정의된 조건에 따라 GSMM 기법의 사용 여부를 판단한다. 일 실시 예에 따라, 스케줄러는 채널 정보에 기반하여 코드북 내의 프리코딩 행렬들 중 변조 심볼들에 적용할 프리코딩 행렬(예: 전송 용량 및/또는 에너지 효율 등 더 선호되는 성능 지표를 제공하는 프리코딩 행렬)을 선택한 후, 선택된 프리코딩 행렬과 유사한 성능(예: 전송 용량 및/또는 에너지 효율 등)을 가지는 적어도 하나의 다른 프리코딩 행렬이 존재하는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 유사한 성능 여부는 수치화된 성능 값들간 차이가 임계치 미만인지 여부에 따라 판단될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 스케줄러는 선택된 프리코딩 행렬과 유사한 성능을 보장할 수 있는 적어도 하나의 프리코딩 행렬이 코드북 내에 또는 별도의 코드북으로서 정의되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 즉, 코드북의 설계 시 GSMM 기법을 지원하기 위해 유사한 성능을 가지는 프리코딩 행렬들이 미리 정의될 수 있다. 이 경우, 스케줄러는, 수치화된 성능 값들의 비교 없이, 유사한 성능의 대체 가능한 프리코딩 행렬의 존재 여부에 따라 전송 기법을 선택할 수 있다.
GSMM 기법을 적용하기 위해, 장치들 간 제어 시그널링이 선행될 수 있다. 제어 시그널링은 채널 상태 정보의 전달, 전송 모드의 통지 등을 포함할 수 있다. 제어 시그널링을 포함한 하향링크 통신 동작이 이하 도 26을 참고하여 설명된다.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 하향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 26은 송신기(예: 도 23a의 송신기)를 포함하는 기지국 및 수신기(예: 도 23b의 수신기)를 포함하는 단말의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 26의 동작 주체는 '기지국' 및 '단말'로 지칭되나, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 26을 참고하면, S2601 단계에서, 기지국은 단말에게 기준 신호를 전송할 수 있다. 기준 신호는 하향링크 기준 신호를 포함할 수 있으며, 구체적으로, CRS 및/또는 CSI-RS를 포함할 수 있다. 기준 신호는 '파일럿 신호(pilot signal)'로 지칭될 수 있다.
S2603 단계에서, 단말은 채널 상태 정보를 기지국에게 송신한다. 채널 상태 정보는 랭크, 프리코딩 행렬 집합, GSMM 기법 사용 여부 지시자(indicator), CQI(channel quality indicator)들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 프리코딩 행렬 집합은 랭크에 해당하는 적어도 하나의 프리코딩 행렬을 포함하고, CQI들은 코드워드 및/또는 프리코딩 행렬 별로 제공될 수 있다. 단말은 S2601 단계에서 수신된 기준 신호를 이용하여 채널을 추정할 수 있으며, 추정된 채널에 기반하여 선호하는 전송 모드를 결정할 수 있다. 선호하는 전송 모드는 채널 상태 정보에 포함되는 항목들에 의해 표현된다.
도 26의 예에서, 하향링크 신호를 이용하여 단말이 하향링크 채널을 추정한다. 하지만, 다른 실시 예에 따라, 채널 상호성(reciprocity)이 보장되는 환경의 경우, S2601 및 S2603 단계는 단말이 기준 신호를 송신하고, 기지국이 기준 신호에 기반하여 채널을 추정하는 동작으로 대체될 수 있다.
S2605 단계에서, 기지국은 하향링크 할당(downlink assignment)을 포함하는 제어 정보를 단말에게 송신한다. 제어 정보는 랭크 정보, 프리코딩 행렬 집합, GSMM 기법 사용 여부 지시자, MCS 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 'DCI(downlink control information)'으로 지칭될 수 있다. 여기서, 프리코딩 행렬 집합은 랭크에 해당하는 적어도 하나의 프리코딩 행렬을 포함하고, MCS 정보는 코드워드(codeword) 별 MCS 값들을 포함할 수 있다. 즉, 기지국은 단말로부터 수신된 채널 상태 정보에 기반하여 전송 모드를 결정할 수 있고, 전송 모드를 지시하는 제어 정보를 송신할 수 있다.
S2607 단계에서, 기지국은 하향링크 데이터를 포함하는 전송 심볼을 단말에게 송신한다. S2607 단계에서 송신된 GSMM 기법 사용 여부 지시자가 긍정의 값으로 설정된 경우, 기지국은 하향링크 데이터의 제1 부분의 비트들에 기초하여 결정된 프리코딩 행렬을 이용하여, 하향링크 데이터의 제2 부분의 비트들의 변조 결과 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 GSMM 심볼을 생성할 수 있다. 그리고, 기지국은 프리코딩된 변조 심볼들을 포함하는 GSMM 심볼을 단말에게 송신할 수 있다. 이와 달리, GSMM 기법 사용 여부 지시자가 부정의 값으로 설정된 경우, 기지국은 비-GSMM 기법에 따라 하향링크 데이터를 포함하는 전송 심볼을 생성 및 송신할 수 있다.
도 26을 참고하여 설명한 실시 예와 유사하게, 상향링크 통신 시에도 제어 시그널링이 수행될 수 있다. 이 경우, 기지국이 단말이 전송한 파일럿 신호를 이용하여 전송 모드를 결정하고, 단말의 상향링크 데이터 스케줄링 정보의 일부로서 전송 모드 정보를 단말에게 전송한다. GSMM 기법을 사용하는 상향링크 통신 절차가 이하 도 27을 참고하여 설명된다.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 기지국 및 단말에서 상향링크 통신을 위한 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 27은 송신기(예: 도 23a의 송신기)를 포함하는 단말 및 수신기(예: 도 23b의 수신기)를 포함하는 기지국의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 27의 동작 주체는 '단말' 및 '기지국'으로 지칭되나, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 27을 참고하면, S2701 단계에서, 단말은 기지국에게 기준 신호를 송신한다. 예를 들어, 기준 신호는 SRS(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 단말로부터 수신된 기준 신호를 이용하여 채널을 추정할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 채널 상호성(reciprocity)이 보장되는 환경의 경우, S2701 단계는 기지국이 기준 신호를 송신하고, 단말이 기준 신호에 기반하여 추정된 채널 정보를 피드백하는 동작들로 대체될 수 있다.
S2703 단계에서, 기지국은 단말에게 상향링크 그랜트(uplink grant)를 포함하는 제어 정보를 송신한다. 제어 정보는 랭크, 프리코딩 행렬 집합, GSMM 기법 사용 여부 지시자, MCS 정보를 포함하며, DCI로 지칭될 수 있다. 여기서, 프리코딩 행렬 집합은 랭크에 해당하는 적어도 하나의 프리코딩 행렬을 포함하고, MCS 정보는 코드워드(codeword) 별 MCS 값들을 포함할 수 있다. 즉, 기지국은 기준 신호를 이용하여 추정된 채널에 기반하여 전송 모드를 결정하고, 전송 모드를 나타내는 제어 정보를 송신할 수 있다.
S2705 단계에서, 단말은 상향링크 데이터를 포함하는 전송 심볼을 기지국에게 송신한다. S2607 단계에서 송신된 GSMM 기법 사용 여부 지시자가 긍정의 값으로 설정된 경우, 단말은 상향링크 데이터의 제1 부분의 비트들에 기초하여 결정된 프리코딩 행렬을 이용하여, 상향링크 데이터의 제2 부분의 비트들의 변조 결과 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 GSMM 심볼을 생성할 수 있다. 그리고, 기지국은 프리코딩된 변조 심볼들을 포함하는 GSMM 심볼을 단말에게 송신할 수 있다. 이와 달리, GSMM 기법 사용 여부 지시자가 부정의 값으로 설정된 경우, 기지국은 비-GSMM 기법에 따라 하향링크 데이터를 포함하는 전송 심볼을 생성 및 송신할 수 있다.
도 26 및 도 27을 참고하여 설명한 실시 예들에 따라, 단말은 선호하는 랭크 또는 레이어의 개수, 랭크에 해당하는 프리코딩 행렬 집합(예: 2N개의 PMI들), GSMM 지시자를 포함하는 전송 모드 정보, 코드워드 별 CQI 정보를 전달할 수 있다. 2개 이상의 코드워드를 전송할 수 있는 경우, 코드워드들 각각의 CQI가 전달될 수 있다. 전송 모드의 프리코딩 행렬 집합의 크기가 1보다 큰 경우, 즉, GSMM 기법을 사용 가능한 경우, 단말은 각 프리코딩 행렬 집합을 사용하는 경우의 SINR(signal to interference and noise ratio)과 프리코딩 행렬 검출 성능에 기반하여 코드워드 별 CQI를 결정할 수 있다.
도 26 및 도 27의 예에 따르면, 기지국 및 단말은 명시적인 지시자(GSMM indicator)를 이용하여 GSMM 기법의 적용 여부를 통지 또는 보고한다. 다른 실시 예에 따라, 기지국은 프리코딩 행렬 집합의 크기를 통해 묵시적으로(implicitly) GSMM 기법의 적용 여부를 전달할 수 있다. 명시적인 지시자가 없는 경우, 프리코딩 행렬 집합의 크기가 1(즉, N=0인 경우)이면, 이는 비-GSMM 기법을 지시하는 것으로 취급된다. 프리코딩 행렬 집합의 크기가 2(즉, N=1) 이상이면, 이는 GSMM 기법을 지시하는 것으로 취급된다. 여기서, GSMM 기법은 동일한 안테나 조합을 사용하되 프리코딩 행렬의 계수들의 차이에 기반한 제1 방식 및 활성 안테나 조합의 차이에 기반한 제2 방식으로 구분된다. 따라서, 다른 실시 예에 따라, GSMM 기법의 적용 여부에 더하여, 세부적으로 GSMM 기법의 어느 방식이 사용되었는지에 대한 정보가 더 시그널링될 수 있다.
기지국은 단말로부터 제공된 정보 또는 측정을 통해 획득한 정보를 기반으로 전송 모드를 결정할 수 있다. 단말로부터 피드백된 선호하는 전송 모드와 실제 송신에 사용할 전송 모드가 다를 수 있다. 예를 들어, 단말에서 제공한 랭크와 송신에 사용되는 랭크는 서로 다를 수 있다. 또한, 단말에서 선정한 프리코딩 행렬 집합과 송신에 사용할 프리코딩 행렬 집합은 서로 다를 수 있다.
기지국은 실제 송신에 적용되는 랭크 또는 레이어의 개수, 랭크에 해당하는 프리코딩 행렬 집합, GSMM 지시자를 포함하는 전송 모드 정보와 코드워드 별 MCS 정보를 시그널링으로 수신기 또는 송신기로 전달할 수 있다. 도 39b와 같이 수신 기준 신호를 프리코딩하여 전송하는 경우(예: DM-RS), 기지국은 프리코딩 행렬 집합 정보 전체를 전달하지 않고 개수 정보만을 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이, 활성 안테나 조합을 이용하는 SM 기법 또는 GSM 기법은 GSMM 기법의 제2 방식으로서, GSMM 기법의 특수한 경우로 이해될 수 있다. GSMM 기법의 제1 방식 및 제2 방식을 모두 지원하기 위해, 코드북은 이하 도 28과 같이 설계될 수 있다.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 코드북의 일 예를 도시한 도면이다. 도 28을 참고하면, 코드북은 인덱스 0 내지 5를 가지는 6개의 프리코딩 행렬들을 포함한다. 도 28에 예시된 코드북은 안테나 포트(antenna port){0,1}에 적용되는 인덱스 0 내지 3의 프리코딩 행렬들 및 GSMM 기법의 제2 방식을 위한 인덱스 4 및 5의 프리코딩 행렬들(2820)을 포함한다.
채널 측정 결과, 랭크 1을 가지는 인덱스 1 및 2의 프리코딩 행렬들(2810)이 유사한 성능 지표를 제공하는 경우, 제1 방식이 적용될 수 있다. 이 경우, 송신기는 전송할 데이터의 일부를 기초로 매 MIMO 심볼 당 2개의 프리코딩 행렬들(2810) 중 하나의 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택한 프리코딩 행렬을 기반으로 MIMO 심볼을 전송함으로써 프리코딩 행렬의 인덱스에 대응되는 1 비트의 데이터를 추가로 전송할 수 있다.
활성 안테나 선택을 통해 정보를 전달하는 제2 방식은 활성(active) 안테나에 해당하는 성분은 0이 아닌 동일한 값을 갖고, 나머지는 0인 프리코딩 행렬들(2820)을 사용하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 28에 예시된 코드북에서 인덱스 4 및 5의 프리코딩 행렬들(2820)이 제2 방식을 위해 사용될 수 있다. 즉, 전송할 데이터의 일부에 기반하여 매 MIMO 심볼 당 랭크(rank)가 1인 인덱스 4 및 5의 프리코딩 행렬들(2820) 중 하나를 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩을 수행할 수 있다. 이는 전체 안테나 개수가 2인 SM 기법 또는 GSM 기법이 된다.
전술한 바와 같이, 프리코딩 행렬 또는 프리코딩 행렬의 인덱스를 통해 송신 비트들 중 적어도 하나가 전달될 수 있다. 여기서, 프리코딩 행렬의 인덱스는 'TPMI(transmit precoding matrix index)'라 지칭될 수 있다. TPMI는 변조 심볼의 형태로 전달되지 아니하기 때문에, TPMI를 전달하기 위한 채널은 변조 심볼들을 전달하는 채널과 다른 성질을 가질 수 있다. 즉, TPMI를 위한 채널 및 변조 심볼을 위한 채널은 서로 종류의 채널로 이해될 수 있다. 따라서, 이하 설명의 편의를 위해 TPMI를 전달하기 위한 채널은 'TPMI 채널' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
변조 심볼 검출을 위해 프리코딩 행렬이 사용되는 경우, 수신기에서 TPMI 검출 오류가 발생하면, 변조 심볼들에 의해 전달되는 데이터의 복조 과정에서 잘못된 프리코딩 행렬이 사용된다. 이 경우, 잘못된 프리코딩 행렬을 적용함으로 인해, 연집 오류(burst error)가 발생할 수 있다. 연집 오류로 인한 성능 저하를 개선하기 위해, 송신기 및 수신기는 TPMI에 의해 전달되는 데이터에 추가적인 채널 인코딩 및 디코딩을 적용할 수 있다.
TPMI 채널에 추가적인 채널 코딩을 사용할 경우, 도 26 및 도 27과 같은 제어 시그널링 절차를 통해, TPMI 채널에 대한 CQI(이하 'TPMI-CQI'라 칭함)가 스케줄러에게 제공될 수 있다. 구체적으로, 도 26의 S2603 단계를 통해 TPMI-CQI가 기지국으로 제공되거나, 도 27의 S2701 단계에서 수신되는 기준 신호에 기반하여 TPMI-CQI가 생성될 수 있다.
스케줄러가 송신기에 포함된 경우, 수신기는 TPMI-CQI를 위하여 구성된 별도의 코딩 기법(coding scheme, CS) 테이블을 기반으로 TPMI-CQI를 결정할 수 있다. 이후, 송신기는 수신기에게 코딩 기법 및 부호화율(coding rate) 정보를 송신한다. 예를 들어, 셀룰러 이동 통신 시스템에서, 기지국은 DCI 등의 제어 신호를 통해 하향링크 할당과 함께 다운링크 TPMI 채널의 코딩 방식 및 부호율을 단말에 전달할 수 있다.
스케줄러가 수신기에 포함된 경우, 수신기는 TPMI-CQI를 결정하고, TPMI-CQI에 대응하는 코딩 방식과 코딩률을 결정할 수 있다. 그리고, 수신기는 송신기에게 코딩 방식과 코딩률 정보를 전달할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 기지국은 DCI 등의 제어 신호를 통해 상향링크 그랜트와 함께 상향링크 TPMI 채널의 코딩 방식 및 코딩율을 단말에 지시할 수 있다.
TPMI 채널에 추가적인 채널 코딩을 사용함으로 인해, 수신기는 채널 디코딩을 통해 TPMI에 의해 전달되는 데이터의 오류를 정정하고, 정정된 데이터를 다시 인코딩함으로써 TPMI 검출 오류를 정정할 수 있다. 이로 인해, TPMI 검출 오류로 인한 성능 저하가 완화될 수 있다. TPMI 채널에 추가적인 채널 인코딩/디코딩을 수행하는 송신기 및 수신기의 동작은 다음과 같다.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 인코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 29는 송신기(예: 도 23a의 송신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 29의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 송신단, 송신 장치, 송신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 29를 참고하면, S2901 단계에서, 장치는 TPMI 채널에 대한 부호화율을 결정한다. TPMI 채널의 부호화율은 TPMI 채널의 채널 품질에 기반하여 결정될 수 있다. 이때, 필요한 채널 품질에 관련된 정보는 장치에 의해 직접 생성되거나 또는 상대방 장치로부터 제공될 수 있다. 또는, 장치는 상대방 장치에 의해 결정된 부호화율을 통지받음으로써, 부호화율을 결정할 수 있다. 즉, 예를 들어, 장치가 기지국인 경우, 장치는 단말로부터 수신된 채널 품질에 관련된 정보에 기반하여 부호화율을 결정할 수 있다. 다른 예로, 장치가 단말인 경우, 장치는 기지국으로 채널 품질에 관련된 정보를 송신하고, 채널 품질에 기반하여 결정된 부호화율에 관련된 정보를 수신할 수 있다.
S2903 단계에서, 장치는 결정된 부호화율에 따라 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 인코딩한다. 장치는 송신 비트들 중 일부를 TPMI에 의해 전달되는 비트들로서 선택한 후, 선택된 비트들을 인코딩할 수 있다. 인코딩 동작에 의해, 선택된 비트들의 개수 대비 TPMI로서 사용되는 비트들의 개수가 더 크다. 따라서, 비트들을 선택 시, 장치는 부호화율에 따라 적절한 개수의 비트들을 선택한다. 예를 들어, 하나의 송신 심볼 생성 시, 장치는 하나 TPMI의 비트 개수에 부호화율을 곱한 만큼의 비트들을 선택할 수 있다.
S2905 단계에서, 장치는 인코딩된 비트들에 기반하여 적어도 하나의 TPMI를 결정한다. 다시 말해, 장치는 송신 비트들 중 일부를 인코딩한 결과에 기반하여 적어도 하나의 TPMI를 결정한다. 이때, 인코딩된 비트들의 개수가 하나의 TPMI의 비트 개수보다 큰 경우, 장치는 인코딩된 비트들을 TPMI의 비트 개수 단위로 분할(segmentation)할 수 있다. 추가적으로, 다른 실시 예에 따라, 장치는 인코딩된 비트들을 분할하기 전, 인터리빙을 수행할 수 있다.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 30은 수신기(예: 도 23b의 수신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 3의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 30을 참고하면, S3001 단계에서, 장치는 적어도 하나의 TPMI를 검출한다. 예를 들어, 장치는 ML 기법에 따라 TPMI를 검출할 수 있다. 구체적으로, 장치는 가능한 TPMI의 후보들 및 가능한 변조 심볼들의 후보들 중 수신 신호와 가중 유사도가 높은 하나의 조합을 확인하고, 확인된 조합에 대응하는 TPMI를 확인할 수 있다.
S3003 단계에서, 장치는 TPMI 채널에 대한 부호화율을 확인한다. TPMI 채널에 대한 부호화율은 상대방 장치에서 신호를 송신하기 전 결정된다. TPMI 채널의 부호화율은 TPMI 채널의 채널 품질에 기반하여 결정될 수 있다. 장치는 장치에 의해 결정되고 상대방 장치로 통지된 부호화율을 확인하거나, 또는 상대방 장치로부터 통지된 부호화율을 확인할 수 있다.
S3005 단계에서, 장치는 검출된 적어도 하나의 TPMI을 디코딩한다. 여기서, TPMI를 디코딩함은 TPMI에 포함된 비트들을 디코딩하는 동작 또는 TPMI로부터 디매핑 또는 검출에 의해 획득된 비트들을 디코딩하는 동작으로 이해될 수 있다. 디코딩 기법 및 설정에 따라, 장치는 복수의 TPMI들을 수집한 후, 디코딩할 수 있다. 디코딩 동작을 통해, 장치는 적어도 하나의 TPMI에 대한 검출 오류를 정정할 수 있다.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들의 디코딩 결과를 활용하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 31은 수신기(예: 도 23b의 수신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 31의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 31을 참고하면, S3101 단계에서, 장치는 TPMI 및 변조 심볼들을 검출한다. TPMI 및 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬을 통해 프리코딩된 변조 심볼들의 검출은 하나의 검출 기법(예: ML 기법)에 의해 검출될 수 있다. 또는, TPMI 및 변조 심볼들은 순차적으로 검출될 수 있다. 본 실시 예에서, 변조 심볼들이 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬에 기반하여 검출될 수 있다. 다시 말해, 장치는 프리코딩 행렬에 기반하여 포스트코딩(post-coding) 또는 역-프리코딩(de-precoding)을 수행할 수 있다.
S3103 단계에서, 장치는 TPMI를 디코딩한다. TPMI에 적용된 인코딩 기법 및 설정(configuration)에 따라, 장치는 복수의 TPMI들을 수집하고, 수집된 TPMI들을 디코딩할 수 있다. 여기서, TPMI를 디코딩함은 TPMI에 포함된 비트들을 디코딩하는 동작 또는 TPMI로부터 디매핑 또는 검출에 의해 획득된 비트들을 디코딩하는 동작으로 이해될 수 있다. TPMI가 디코딩되는 동안, 장치는 수신된 전송 심볼 또는 검출된 변조 심볼들을 복조 전 상태로 버퍼링하거나, 또는 복조 동작을 수행할 수 있다.
S3105 단계에서, 장치는 TPMI 검출 오류가 정정되었는지 판단한다. TPMI 검출에 오류가 발생하더라도, 디코딩 동작에 의해 발생된 오류가 정정될 수 있다. 오류 여부는 디코딩 결과를 다시 인코딩하고, 인코딩 결과를 디코딩 전 검출 결과와 비교함으로써 판단될 수 있다. 또한, 오류의 정정 여부는 CRC(cyclic redundancy check) 검사를 통해 판단될 수 있다. 만일, TPMI 검출 오류가 정정되지 아니하면, 즉, TPMI 검출에 오류가 없거나, 또는 오류가 발생하였으나 정정되지 아니한 경우, 장치는 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬에 기반한 변조 심볼들에 대한 검출 결과를 수용하고, 본 절차를 종료한다.
반면, TPMI 검출 오류가 정정되면, S3107 단계에서, 장치는 변조 심볼들의 검출을 재수행한다. TPMI의 디코딩에 의해 얻어진 비트들을 인코딩함으로써, 장치는 오류 정정된 TPMI를 획득할 수 있다. 오류 정정된 TPMI는 오류 정정 전과 다른 프리코딩 행렬을 지시하며, 이에 따라 변조 심볼의 검출 결과가 달라질 수 있다. 따라서, 장치는 오류 정정된 TPMI에 기반하여 변조 심볼들을 재-검출한다.
도 31을 참고하여 설명한 실시 예에서, 장치는 TPMI의 오류 정정에 따라 변조 심볼들을 재-검출할 수 있다. 하지만, 장치에 버퍼 용량이 충분하지 아니한 경우, TPMI의 디코딩 동안 수신된 전송 심볼을 버퍼링하지 못할 수 있다. 이 경우, 다른 실시 예에 따라, 장치는 TPMI의 오류 정정 결과에 따라 검출된 변조 심볼들, 복조된 변조 심볼들 또는 디코딩된 변조 심볼들을 수정할 수 있다. 예를 들어, 장치는 적어도 하나의 변조 심볼 또는 적어도 하나의 비트를 소거(erasure, E) 값으로 처리할 수 있다. 여기서, 소거 값은 수신 값이 존재하지 아니하는 비트 값 또는 확률 값으로서, 디코딩 시 0일 확률 및 1일 확률이 동일한 값으로 설정될 수 있다. 소거 값은 이후의 디코딩 동작 또는 재전송 동작에 의해 회복될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 본 개시는 단일 스트림(single stream) 송신의 경우를 고려하였다. 경우에 따라, 다중 비트 스트림(multi-bit stream) 또는 다중 코드워드(multi-codeword) 전송이 수행될 수 있다. 이 경우, 2개 이상의 비트 스트림들이 다수의 레이어들로 맵핑된 후, 프리코딩되고, 송신될 수 있다. 비트 스트림 및 레이어의 맵핑은 4G LTE 및 5G NR과 같이 고정적(static)일 수도 있고, 채널 상황 등에 따라 가변적(dynamic)일 수도 있다.
다양한 실시 예에 따른 GSMM 시스템에서 다중 비트 스트림 전송을 지원하는 경우, 선택된 프리코딩 행렬이 모든 비트 스트림들에 적용된다. 그러므로, 수신기에서 TPMI 검출 오류가 발생함으로 인해 복조 과정에서 잘못된 프리코딩 행렬이 적용되면, 모든 비트 스트림들의 검출 성능에 영향을 주게 된다. 따라서, TPMI 검출 오류로 인한 시스템 성능 저하를 개선할 수 있는 방안이 필요하다. 이에, 본 개시는 다음과 같은 몇몇 실시 예들을 제안한다.
일 실시 예에 따라, 하나의 전송 기회 또는 하나의 전송 기회 그룹 동안 TPMI를 생성하기 위한 비트들이 복수의 비트 스트림들로부터 선택될 수 있다. 이를 위한 송신기 및 수신기의 구조가 이하 도 32a 및 도 32b를 참고하여 설명된다.
도 32a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 32a는 다중 비트 스트림을 송신하는 경우, 송신되는 비트 스트림들로부터 TPMI를 위한 비트들을 선택하는 송신기의 구조를 예시한다.
도 32a를 참고하면, 송신기는 공간/신호 비트 분리부들(3212-1 내지 3212-I), 병합부(merger)(3214), 채널 코더(3216), PMI 맵퍼(3218), 변조 맵퍼들(3220-1 내지 3220-I), 레이어 맵퍼(3222) 및 프리코더(3224)를 포함한다.
공간/신호 비트 분리부들(3212-1 내지 3212-I) 각각은 입력되는 송신 비트들을 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들로 분리한다. 공간/신호 비트 분리부들(3212-1 내지 3212-I)은 송신되는 비트 스트림들의 개수 만큼의 분리부들을 포함하며, i번째 분리부(3212-i, i는 1 내지 I)는 i번째 비트 스트림을 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들로 분리한다. 이때, 공간/신호 비트 분리부들(3212-1 내지 3212-I)에서 출력되는 제1 부분들의 크기는 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다. 병합부(3214)는 공간/신호 비트 분리부들(3212-1 내지 3212-I)로부터 제공되는 제1 부분들을 병합함으로써, TPMI에 의해 전달될 비트들을 생성한다.
채널 코더(3216)는 병합부(3214)로부터 제공되는 비트들을 인코딩한다. 그리고, 채널 코더(3216)는 채널 코딩된 비트들을 PMI 맵퍼(3218)에게 전달한다. 단, 다른 실시 예에 따라, 채널 코더(3216)는 생략될 수 있다. PMI 맵퍼(3218)는 병합된 비트들의 값 또는 병합된 비트들의 인코딩 결과에 따라, 변조 심볼들을 프리코딩하기 위한 프리코딩 행렬을 결정하고, 결정한 프리코딩 행렬 또는 프리코딩 행렬의 인덱스를 프리코더(3224)에게 전달할 수 있다. 즉, PMI 맵퍼(3218)는 병합된 비트들의 값 또는 병합된 비트들의 인코딩 결과를 프리코딩 행렬의 인덱스로 변환할 수 있다.
변조 맵퍼들(3220-1 내지 3220-I)은 제2 부분들로부터 성상도에 따라 변조 심볼들을 생성한다. 레이어 맵퍼(3222)는 변조 맵퍼들(3220-1 내지 3220-I)로부터 획득한 변조 심볼들을 복수의 레이어들에 맵핑한다. 프리코더(3224)는 PMI 맵퍼(3218)로부터 획득한 프리코딩 행렬을 이용하여, 복수의 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 프리코딩한다. 즉, 프리코더(3224)는 변조 심볼들을 포함하는 심볼 벡터를 프리코딩 행렬과 곱할 수 있다. 이후, 프리코딩된 변조 심볼들은 아날로그 변환, RF 변환, 증폭 등의 처리를 거친 후, Nt개 송신 안테나들을 통해 전송되고, MIMO 채널을 거쳐 수신기에게 전달된다.
도 32b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 32b는 다중 비트 스트림을 수신하는 경우, TPMI로부터 얻어진 비트들을 비트 스트림들에 분배하는 수신기의 구조를 예시한다.
도 32b를 참고하면, 수신기는 채널 추정부(3262), 심볼 검출부(3264), PMI 디맵퍼(3266), 채널 디코더(3268), 분리부(splitter)(3270), 레이어 디맵퍼(3272), 변조 디맵퍼들(3274-1 내지 3274-I), 및 공간/신호 비트 병합부들(3276-1 내지 3276-I)를 포함한다.
채널 추정부(3262)는 MIMO 채널을 추정한다. 심볼 검출부(3264)는 추정된 MIMO 채널에 기반하여 프리코딩 행렬을 검출할 수 있다. 그리고, 심볼 검출부(3264)는 MIMO 채널에 기반하여 송신단에서 송신된 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 심볼 검출부(3264)는 프리코딩 행렬 및 변조 심볼들을 하나의 검출 기법(예: ML 기법)에 의해 검출될 수 있다. 또는, 심볼 검출부(3264)는 TPMI 및 변조 심볼들은 순차적으로 검출할 수 있다. 또한, 변조 심볼들을 검출함에 있어서, 심볼 검출부(3264)는 검출된 프리코딩 행렬에 기반하여 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 다시 말해, 장치는 프리코딩 행렬에 기반하여 포스트코딩 또는 역-프리코딩을 수행할 수 있다.
PMI 디맵퍼(3266)는 심볼 검출부(3264)에 의해 검출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 대응하는 비트들을 출력한다. 채널 디코더(3268)는 PMI 디맵퍼(3266)로부터 제공된 비트들을 디코딩하고, 비트 스트림들의 제1 부분들을 포함하는 비트들을 출력할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 채널 디코더(3268)는 생략될 수 있다. 분리부(3270)는 PMI 디맵퍼(3266) 또는 채널 디코더(3268)로부터 제공되는 비트들을 비트 스트림 별 비트들로 분리한다. 다시 말해, 분리부(3270)는 비트들을 비트 스트림들에 분배한다.
레이어 디맵퍼(3272)는 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑한다. 레이어 디맵퍼(3272)는 도 32a의 송신기의 레이어 맵퍼(3222)와 상응하는 규칙에 따라 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑할 수 있다. 변조 디맵퍼들(3274-1 내지 3274-I) 각각은 성상도에 따라 변조 심볼들로부터 제2 부분의 비트들을 결정한다. 공간/신호 비트 병합부들(3276-1 내지 3276-I) 각각은 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 병합하고, 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 포함하는 송신 비트들의 출력한다.
도 33는 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 33은 송신기(예: 도 32a의 송신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 33의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 33을 참고하면, S3301 단계에서, 장치는 복수의 비트 스트림들을 생성한다. 하나의 비트 스트림은 하나의 코드워드를 포함할 수 있다. 이 경우, 장치는 채널 인코딩을 통해 코드워드들을 생성할 수 있다. 이때, 코드워드별로 적용되는 코딩율은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다.
S3303 단계에서, 장치는 비트 스트림들로부터 비트들을 선택함으로써 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 결정한다. 예를 들어, 장치는 모든 비트 스트림들로부터 TPMI를 생성하기 위한 비트들을 선택할 수 있다. 장치는 비트 스트림 별로 추출할 비트 개수를 결정하고, 결정된 비트 개수 만큼의 비트들을 비트 스트림들로부터 선택할 수 있다. 이때, 비트 스트림 별 추출할 비트 개수는 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다.
도 33을 참고하여 설명한 실시 예와 같이, 모든 비트 스트림들로부터 TPMI를 생성하기 위한 비트들을 선택할 수 있다. 여기서, 모든 비트 스트림들에 기반한다는 것은 TPMI를 위한 비트들을 추출하는 범위가 모든 비트 스트림들을 포함한다는 의미이며, 반드시 모든 비트 스트림들 각각이 TPMI를 위한 비트를 제공해야하는 것은 아니다. 즉, 주어진 조건 및 상황에 따라, 어느 비트 스트림은 TPMI를 생성하기 위한 비트를 제공하지 아니할 수 있다.
도 32a 내지 도 34를 참고하여 설명한 바와 같이, 복수의 비트 스트림들에서 TPMI를 생성하기 위한 비트들이 선택될 수 있다. 다시 말해, 프리코딩 행렬은 다중 비트 스트림에 포함된 데이터를 통합적으로 고려하여 결정될 수 있다. 이를 위해, 비트 스트림 별 선택되는 비트 개수를 결정하는 동작 및 선택되는 비트 위치를 결정하는 동작이 요구된다.
일 실시 예에 따라, 비트 스트림 별 비트 개수는 비트 스트림의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 비트 스트림에 포함되는 비트들의 개수가 많을 수록, TPMI를 통해 전달되도록 선택되는 비트 개수가 많을 수 있다. 다시 말해, 비트 스트림에서 TPMI를 통해 전달되는 비트 개수 및 변조 심볼들을 통해 전달되는 비트 개수는 일정 비율을 유지할 수 있다. 보다 구체적으로, 비트 스트림 별 선택되는 비트 개수를 수식으로 표현하면 이하 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]에서, BTPMI는 하나의 비트 스트림 집합에서 TPMI를 통해 전달될 수 있는 비트 개수, N은 1개의 GSMM 심볼에서 TPMI에 의해 전달될 수 있는 비트 개수, Nsymbol은 하나의 비트 스트림 집합을 송신하기 위해 필요한 GSMM 심볼들의 개수, BTPMI,i는 i번째 비트 스트림에서 TPMI를 통해 전달되도록 선택되는 비트 개수, BMOD,i는 i번째 비트 스트림에서 변조 심볼들을 통해 전달될 비트 개수, NCW는 코드워드의 개수를 의미한다. 만일, BTPMI,i의 총 합이 BTPMI보다 작은 경우, 패딩(padding) 비트를 추가할 수 있다.
만일, TPMI에 추가적인 채널 코딩이 적용되는 경우, [수학식 1]에서 BTPMI는 이하 [수학식 2]와 같이 변경될 수 있다.
[수학식 2]에서, BTPMI는 하나의 비트 스트림 집합에서 TPMI를 통해 전달될 수 있는 비트 개수, R는 추가적인 채널 코딩의 코딩율, N은 1개의 GSMM 심볼에서 TPMI에 의해 전달될 수 있는 비트 개수, Nsymbol은 하나의 비트 스트림 집합을 송신하기 위해 필요한 GSMM 심볼들의 개수를 의미한다.
일 실시 예에 따라, 비트 스트림 별 선택되는 비트 위치는 순차적이거나 또는 불연속적일 수 있다. 비트 위치가 불연속적인 경우, 불연속적인 비트 위치들의 인덱스들이 미리 정의될 수 있다. 이 경우, 장치는 미리 정의된 인덱스들의 순서에 따라 필요한 만큼의 비트들을 선택할 수 있다. 또한, 비트 스트림 별 선택되는 비트 위치는 패리티 비트들의 범위에 포함되거나 또는 정보 비트들의 범위에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 비트 스트림 별 선택되는 비트 개수 및 비트 위치는 고정된 하나의 규칙에 따라 결정될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 비트 개수 및 비트 위치 중 적어도 하나를 결정하는 규칙은 동적으로 제어될 수 있다. 이 경우, 몇몇 규칙들의 후보가 미리 정의 또는 설정되고, 적용될 규칙을 지시하는 제어 정보가 송신기 및 수신기 간 시그널링될 수 있다. 적용될 규칙을 지시하는 제어 정보는 하향링크 할당 또는 상향링크 그랜트와 함께 또는 별도로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 제어 정보는 도 26 또는 도 27에 예시된 절차를 통해 시그널링될 수 있다.
도 32a 내지 도 34를 참고하여 설명한 실시 예와 같이, 복수의 비트 스트림들이 송신되는 경우, 복수의 비트 스트림들에서 TPMI에 의해 전달되는 비트들이 선택될 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따라, 복수의 비트 스트림들 중 하나에서 TPMI에 의해 전달되는 비트들이 선택될 수 있다. 즉, 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 데이터가 비트 스트림들 중 하나에서 선택될 수 있다. 즉, TPMI에 의해 전달되는 비트들은 복수의 비트 스트림들 중 하나의 비트 스트림으로부터 제공될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, TPMI에 의해 전달되는 비트들을 제공하는 하나의 비트 스트림은 'TPMI 제공 비트 스트림', '프리코딩 행렬 선택용 비트 스트림' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 용어로 지칭될 수 있다. 이를 위한 송신기 및 수신기의 구조가 이하 도 35a 및 도 35b를 참고하여 설명된다.
도 35a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 35a는 다중 비트 스트림을 송신하는 경우, 송신되는 비트 스트림들 중 하나로부터 TPMI를 위한 비트들을 선택하는 송신기의 구조를 예시한다.
도 35a를 참고하면, 송신기는 공간/신호 비트 분리부들(3512-1 내지 3512-I), 선택부(3514), PMI 맵퍼(3518), 변조 맵퍼들(3520-1 내지 3520-I), 레이어 맵퍼(3522) 및 프리코더(3524)를 포함한다.
공간/신호 비트 분리부들(3512-1 내지 3512-I) 각각은 입력되는 송신 비트들을 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들로 분리하거나, 입력되는 비트들을 바이패스(bypass)한다. 본 실시 예의 경우, 하나의 비트 스트림에서 TPMI에 의해 전달되는 비트들이 선택되므로, 어느 하나의 시점에서, 공간/신호 비트 분리부들(3512-1 내지 3512-I) 중 하나는 비트들을 분리하고, 나머지는 비트들을 바이패스한다. 이때, TPMI 제공 비트 스트림은 GSMM 심볼 단위로 결정되거나, 코드워드 단위로 결정되거나, 또는 다른 단위(예: 시간 단위, 데이터 단위)로 결정될 수 있다.
선택부(3514)는 TPMI 제공 비트 스트림으로부터 선택된 비트들(예: 제1 부분의 비트들)을 PMI 맵퍼(3518)로 제공한다. 즉, 주어진 시간 동안, 선택부(3514)는 공간/신호 비트 분리부들(3512-1 내지 3512-I) 중 하나로부터 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 제공받고, PMI 맵퍼(3518)로 출력한다. 여기서, 주어진 시간은 하나의 GSMM 심볼이 처리되는 시간, 하나의 코드워드 집합이 처리되는 시간 중 하나일 수 있다. 이때, TPMI 제공 비트 스트림은 선택부(3614)에 의해 선택되거나 별도의 제어부(미도시)에 의해 선택될 수 있다.
PMI 맵퍼(3518)는 TPMI 제공 비트 스트림에서 추출된 비트들의 값에 따라, 변조 심볼들을 프리코딩하기 위한 프리코딩 행렬을 결정하고, 결정한 프리코딩 행렬 또는 프리코딩 행렬의 인덱스를 프리코더(3524)에게 전달할 수 있다. 즉, PMI 맵퍼(3518)는 비트들의 값을 프리코딩 행렬의 인덱스로 변환할 수 있다.
변조 맵퍼들(3520-1 내지 3520-I)은 입력되는 비트들로부터 성상도에 따라 변조 심볼들을 생성한다. 레이어 맵퍼(3522)는 변조 맵퍼들(3520-1 내지 3520-I)로부터 획득한 변조 심볼들을 복수의 레이어들에 맵핑한다. 프리코더(3524)는 PMI 맵퍼(3518)로부터 획득한 프리코딩 행렬을 이용하여, 복수의 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 프리코딩한다. 즉, 프리코더(3524)는 변조 심볼들을 포함하는 심볼 벡터를 프리코딩 행렬과 곱할 수 있다. 이후, 프리코딩된 변조 심볼들은 아날로그 변환, RF 변환, 증폭 등의 처리를 거친 후, Nt개 송신 안테나들을 통해 전송되고, MIMO 채널을 거쳐 수신기에게 전달된다.
도 35b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 35b는 다중 비트 스트림을 수신하는 경우, TPMI로부터 얻어진 비트들을 하나의 비트 스트림에 맵핑하는 수신기의 구조를 예시한다.
도 35b를 참고하면, 수신기는 채널 추정부(3562), 심볼 검출부(3564), PMI 디맵퍼(3566), 선택부(3570), 레이어 디맵퍼(3572), 변조 디맵퍼들(3574-1 내지 3574-I), 및 공간/신호 비트 병합부들(3576-1 내지 3576-I)를 포함한다.
채널 추정부(3562)는 MIMO 채널을 추정한다. 심볼 검출부(3564)는 추정된 MIMO 채널에 기반하여 프리코딩 행렬을 검출할 수 있다. 그리고, 심볼 검출부(3564)는 MIMO 채널에 기반하여 송신단에서 송신된 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 심볼 검출부(3564)는 프리코딩 행렬 및 변조 심볼들을 하나의 검출 기법(예: ML 기법)에 의해 검출될 수 있다. 또는, 심볼 검출부(3564)는 TPMI 및 변조 심볼들은 순차적으로 검출할 수 있다. 또한, 변조 심볼들을 검출함에 있어서, 심볼 검출부(3564)는 검출된 프리코딩 행렬에 기반하여 변조 심볼들을 검출할 수 있다. 다시 말해, 장치는 프리코딩 행렬에 기반하여 포스트코딩 또는 역-프리코딩을 수행할 수 있다.
PMI 디맵퍼(3566)는 심볼 검출부(3564)에 의해 검출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 대응하는 비트들을 출력한다. 선택부(3570)는 PMI 디맵퍼(3566) 또는 채널 디코더(3568)로부터 제공되는 비트들을 비트 스트림 별 비트들로 분리한다. 다시 말해, 선택부(3570)는 비트들을 비트 스트림들 중 하나에 분배한다.
레이어 디맵퍼(3572)는 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑한다. 레이어 디맵퍼(3572)는 도 35a의 송신기(3510)의 레이어 맵퍼(3522)와 상응하는 규칙에 따라 레이어들에 맵핑된 변조 심볼들을 디맵핑할 수 있다. 변조 디맵퍼들(3574-1 내지 3574-I) 각각은 성상도에 따라 변조 심볼들로부터 비트 스트림에 포함되는 적어도 일부의 비트들을 추정한다. 공간/신호 비트 병합부들(3576-1 내지 3576-I) 각각은 제1 부분의 비트들 및 제2 부분의 비트들을 병합하거나, 입력되는 비트들을 바이패스한다. 본 실시 예의 경우, TPMI에 의해 전달되는 비트들이 하나의 비트 스트림에 포함되므로, 어느 하나의 시점에서, 공간/신호 비트 병합부들(3576-1 내지 3576-I) 중 하나는 대응하는 변조 맵퍼로부터의 비트들(예: 제2 부분의 비트들) 및 선택부(3570)로부터의 비트들(예: 제1 부분의 비트들)을 병합하고, 나머지는 대응하는 변조 맵퍼로부터 입력되는 비트들을 바이패스한다. 이때, 공간/신호 비트 병합부들(3576-1 내지 3576-I) 중 비트들을 병합하는 동작을 수행하는 하나는 GSMM 심볼 단위로 결정되거나, 코드워드 단위로 결정되거나, 또는 다른 단위(예: 시간 단위, 데이터 단위)로 결정될 수 있다.
도 35a 및 도 35b에 예시된 송신기 및 수신기의 구조에서, TPMI 제공 비트 스트림에서 선택된 비트들이 TPMI로 매핑되고, TPMI로부터 디매핑된 비트들이 TPMI 제공 비트 스트림에 병합된다. 다른 실시 예에 따라, TPMI로의 맵핑 전에 추가적인 채널 코딩이 수행되고, TPMI로부터의 비매핑 이후 추가적인 채널 디코딩이 수행될 수 있다. 이 경우, 도 32a에 도시된 채널 코더(3216)가 도 35a의 송신기에 추가되고, 도 32b에 도시된 채널 디코더(3268)가 도 35b의 수신기에 추가될 수 있다. 이에 따라, TPMI에 의해 전달되는 비트들에 대한 오류 정정이 가능할 수 있다.
도 36은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 송신 시 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 비트들을 결정하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 36은 송신기(예: 도 35a의 송신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 36의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 송신단, 송신 장치, 송신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 36을 참고하면, S3601 단계에서, 장치는 복수의 비트 스트림들을 생성한다. 하나의 비트 스트림은 하나의 코드워드를 포함할 수 있다. 이 경우, 장치는 채널 인코딩을 통해 코드워드들을 생성할 수 있다. 이때, 코드워드별로 적용되는 코딩율은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다.
S3603 단계에서, 장치는 비트 스트림들 중 하나로부터 적어도 하나의 비트를 선택함으로써 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 결정한다. 예를 들어, 주어진 시간 동안, 장치는 하나의 비트 스트림으로부터 TPMI를 생성하기 위한 비트들을 선택할 수 있다. 장치는 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 제공할 비트 스트림을 결정하고, 결정된 비트 스트림에서 비트들을 추출할 수 있다. 예를 들어, 하나의 비트 스트림은 비트 스트림들에 포함된 데이터의 특성(예: 목표 오류율, 디코딩 성공률, 부호화율, 변조 차수 등) 또는 비트 스트림의 특성(예: 인덱스 등)에 기반하여 선택될 수 있다. 장치는 하나의 비트 스트림을 지시하는 정보를 수신하거나, 또는 비트 스트림들에 관련된 정보에 기반하여 판단함으로써, 하나의 비트 스트림을 확인할 수 있다.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 수신 시 프리코딩 행렬로부터 검출된 비트들을 처리하는 절차의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 37은 수신기(예: 도 35b의 수신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 37의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 37을 참고하면, S3701 단계에서, 장치는 TPMI를 검출한다. 장치는 수신된 GSMM 심볼로부터 TPMI를 검출할 수 있다. 예를 들어, 장치는 ML 기법에 따라 TPMI를 검출할 수 있다. 구체적으로, 장치는 가능한 프리코딩 행렬의 후보들 및 가능한 변조 심볼들의 후보들 중 수신된 전송 심볼과 가중 유사도가 높은 하나의 조합을 확인하고, 확인된 조합에 속하는 TPMI를 확인할 수 있다. 도 37에 도시되지 아니하였으나, 장치는 GSMM 심볼로부터 변조 심볼들을 검출하고, 검출된 변조 심볼들로부터 비트 스트림들을 추정할 수 있다.
S3703 단계에서, 장치는 TPMI에 대응하는 비트들을 복수의 비트 스트림들 중 하나에 병합한다. 장치는 검출된 TPMI로부터 TPMI에 의해 전달되는 비트들을 결정한다. 예를 들어, 장치는 TPMI를 비트들로 디맵핑하는 동작, 디맵핑된 비트들을 디코딩하는 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 그리고, 장치는 결정된 비트들을 병합할 비트 스트림을 결정하고, 결정된 하나의 비트 스트림에 TPMI로부터 얻어진 비트들을 병합한다. 예를 들어, 하나의 비트 스트림은 비트 스트림들에 포함된 데이터의 특성(예: 목표 오류율, 디코딩 성공률, 부호화율, 변조 차수 등) 또는 비트 스트림의 특성(예: 인덱스 등)에 기반하여 선택될 수 있다. 장치는 하나의 비트 스트림을 지시하는 정보를 수신하거나, 또는 비트 스트림들에 관련된 정보에 기반하여 판단함으로써, 하나의 비트 스트림을 확인할 수 있다.
도 35a 내지 도 37을 참고하여 설명한 바와 같이, 복수의 비트 스트림들 중 하나가 TPMI 제공 비트 스트림으로서 사용될 수 있다. 이때, TPMI 제공 비트 스트림을 선택하는 기준으로서, 다양한 인자(factor)들이 사용될 수 있다. 또한, 성능 저하를 방지하기 위해, TPMI 제공 비트 스트림은 고정적이지 아니하고, 적응적으로 스위칭될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 일부 또는 모든 비트 스트림이 채널 코딩된 경우, 성공적으로 디코딩할 확률이 가장 높은 코드워드를 포함하는 비트 스트림의 일부 데이터를 이용하여 프리코딩 행렬을 선택하도록 TPMI 제공 비트 스트림이 선택될 수 있다. 만일, 비트 스트림들의 일부에 채널 코딩이 적용되고, 나머지에 채널 코딩이 적용되지 아니한 경우, 채널 코딩이 적용된 일부에 포함되는 비트 스트림이 TPMI 제공 비트 스트림으로서 선택될 수 있다. 이 경우, 수신기는 TPMI 제공 비트 스트림에 포함된 코드워드를 먼저 디코딩하고, 디코딩이 성공하면 데이터를 다시 인코딩함으로써 TPMI 검출 오류를 정정할 수 있다. 이에 따라, 다른 코드워드들이 TPMI 검출 오류로 성능이 저하되는 것이 완화될 수 있다. TPMI 제공 비트 스트림을 스위칭하는 보다 구체적인 실시 예들은 다음과 같다.
수신기는 송신기 또는 스케줄러에게 선호하는 전송 모드 정보(예: 랭크 또는 레이어 개수, 랭크에 해당하는 프리코딩 행렬 집합, 각 코드워드 별 CQI)와 함께 목표(target) BLER이 가장 낮은, 즉, 디코딩 성공 가능성이 가장 높은 코드워드의 인덱스를 전달할 수 있다. 수신기가 각 코드워드의 목표 BLER을 알지 못하거나 모든 코드워드의 목표 BLER이 동일한 경우, 수신기는 SINR이 가장 높을 것으로 예상되는 코드워드의 인덱스를 전달할 수 있다. 단, 모든 코드워드의 목표 BLER이 동일하고, 모든 코드워드의 SINR이 유사한 경우, 인덱스는 전달되지 아니할 수 있다.
수신기로부터 제공된 정보를 기반으로 스케줄러가 GSMM 기법의 적용을 판단한 경우, 송신기 또는 스케줄러는 목표 BLER이 가장 낮은, 즉, 디코딩 성공 가능성이 가장 높은 코드워드의 일부를 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 데이터로서 선택할 수 있다. 모든 코드워드들의 목표 BLER이 동일한 경우, 송신기 또는 스케줄러는 수신기에서 제공한 인덱스에 기반하여 TPMI 제공 비트 스트림을 선택할 수 있다. 수신기로부터 제공된 인덱스에 의해 지시되는 코드워드가 유효한 경우, 송신기 또는 스케줄러는 해당 코드워드의 일부를 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 데이터로서 스케줄링할 수 있다. 반면, 수신기가 인덱스를 제공하지 않거나, 또는 수신기로부터 제공된 인덱스에 의해 지시되는 코드워드가 유효하지 아니한 경우, 송신기 또는 스케줄러는 GSMM 심볼 단위로 코드워드들을 스위칭함으로써, 비트 스트림들이 순차적으로 TPMI 제공 비트 스트림으로서 사용되도록 스케줄링할 수 있다. 또한, 모든 코드워드의 목표 BLER이 동일한 경우, 송신기 또는 스케줄러는 GSMM 심볼 단위로 코드워드들을 스위칭함으로써, 비트 스트림들이 순차적으로 TPMI 제공 비트 스트림으로서 사용되도록 스케줄링할 수 있다.
송신기 또는 스케줄러는 TPMI 제공 비트 스트림에 포함되는 코드워드의 인덱스를 수신기로 전달할 수 있다. 송신기와 스케줄러가 물리적으로 분리된 경우, 스케줄러를 포함하는 장치는 인덱스를 송신기로 송신할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 이동통신 시스템에서, 기지국이 DCI(downlink control information)을 통해 하향링크 또는 상향링크 데이터를 위한 TPMI 제공 비트 스트림에 포함되는 코드워드의 인덱스를 단말의 수신기 또는 송신기로 송신할 수 있다.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 장치에서 복수의 비트 스트림들을 디코딩하는 절차의 일 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 38은 수신기(예: 도 35b의 수신기)를 포함하는 장치의 동작 방법을 예시한다. 이하 설명에서, 도 38의 동작 주체는 '장치'로 지칭되나, 수신단, 수신 장치, 수신기 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 38을 참고하면, S3801 단계에서, 장치는 최저 목표 오류율을 가진 코드워드를 디코딩한다. 다시 말해, 장치는 디코딩되지 아니한 코드워드들 중 가장 낮은 목표 오류율을 가진 코드워드를 디코딩한다. S3803 단계에서, 장치는 디코딩이 성공하였는지 판단한다. 디코딩의 성공 여부는 CRC 검사에 의해 판단될 수 있다. 만일, 디코딩이 실패하였으면, 장치는 이하 S3809 단계로 진행한다.
반면, 디코딩이 성공하였으면, S3805 단계에서, 장치는 디코딩된 코드워드의 일부에 대응하는 TPMI의 오류를 정정한다. 다시 말해, 장치는 코드워드에 대한 디코딩 결과를 다시 인코딩하고, 일부 비트들 추출하고, 추출된 비트들을 맵핑함으로써 TPMI를 복원할 수 있다. 이에 따라, 최초 TPMI 검출 시 발생한 오류가 정정될 수 있다. S3807 단계에서, 장치는 오류 정정된 TPMI를 이용하여 변조 심볼들의 오류를 정정한다. 예를 들어, 장치는 오류 정정된 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬에 기반하여 GSMM 심볼로부터 변조 심볼들을 다시 검출하거나, 또는 변조 심볼들 중 적어도 하나를 소거 값으로 처리할 수 있다. 단, 디코딩이 성공하였더라도, 디코딩 성공된 코드워드가 TPMI 제공 비트 스트림에 포함된 코드워드가 아니면, S3805 단계 및 S3807 단계는 생략될 수 있다.
S3809 단계에서, 장치는 모든 코드워드들에 대한 디코딩이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 코드워드들에 대한 디코딩이 완료되지 아니하였으면, 장치는 S3801 단계로 되돌아간다. 반면, 모든 코드워드들에 대한 디코딩이 완료되었으면, S3811 단계에서, 장치는 오류 정정된 TPMI가 존재하는지 판단한다. 다시 말해, 장치는 S3805 단계의 수행 여부를 판단한다.
만일, 오류 정정된 TPMI가 존재하면, S3813 단계에서, 장치는 디코딩에 실패한 코드워드를 다시 디코딩한다. 즉, S3805, S3807 단계에 의해 TPMI의 오류 정정에 의해 코드워드에 대응하는 변조 심볼들의 검출 결과가 달라질 수 있기 때문에, 장치는 다시 디코딩을 시도한다. 반면, 오류 정정된 TPMI가 존재하지 아니하면, 장치는 S3813 단계의 수행 없이 본 절차를 종료한다.
도 38을 참고하여 설명한 실시 예에 따라, 수신기를 포함하는 장치는 목표 BLER이 가장 낮은 코드워드부터 순차적으로 디코딩하고, 디코딩 성공 시 TPMI 오류 및 그에 해당하는 변조 심볼들의 오류를 정정할 수 있다. 이를 통해, 장치는 나머지 코드워드들의 디코딩 성능을 개선할 수 있다. 마지막으로, 오류가 정정된 TPMI가 있으면, 장치는 디코딩에 실패한 코드워드를 다시 디코딩할 수 있다.
전술한 다양한 실시 예들에 따라 GSMM 심볼로부터 TPMI 및 변조 심볼들을 검출하기 위해, 수신기는 MIMO 채널을 추정한다. MIMO 채널 추정을 위해 파일럿 신호가 사용될 수 있다. 이때, 수신 신호 모델은 이하 [수학식 3]과 같다.
[수학식 3]에서, y는 수신 신호, H는 채널, WTPMI는 프리코딩 행렬, x는 변조 심볼 벡터, n은 간섭 및 잡음을 의미한다.
수신기는 ML 기법을 이용하여 수신 신호로부터 변조 심볼 벡터 및 프리코딩 행렬을 검출할 수 있다. ML 기법을 수식으로 표현하면 이하 [수학식 4]와 같다.
[수학식 4]에서, 
는 검출된 TPMI, 
는 검출된 변조 심볼 벡터, y는 수신 신호, H는 채널, Wpmi는 프리코딩 행렬 후보, xm은 m번째 변조 심볼 벡터 후보를 의미한다.
[수학식 4]와 같이, TPMI 및 변조 심볼 벡터를 검출하기 위해 채널 정보가 사용된다. 즉, TPMI와 전송된 심볼의 검출을 위해서는 채널 추정이 필요하다. 채널 추정을 위한 파일럿 신호는 LTE의 CRS(cell-specific reference signal)와 같이 프리코딩 없이 송신되거나 또는 LTE, NR의 UE-특정(specific) RS와 같이 프리코딩된 후 송신될 수 있다. 이하, 프리코딩 없이 파일럿 신호를 송신하는 구조가 도 39a를 참고하여 설명되고, 프리코딩된 파일럿 신호를 송신하는 구조가 도 39b를 참고하여 설명된다.
도 39a는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 송신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 39a를 참고하면, 송신기는 데이터 프리코딩부(data precoding unit)(3912), 자원 맵핑부(resource mapping unit)(3914), 물리 안테나 맵핑부(physical antenna mapping unit)(3916)를 포함한다. 데이터 프리코딩부(3912)는 입력되는 변조 심볼 벡터를 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩한다. 자원 맵핑부(3914)는 프리코딩된 변조 심볼 벡터를 포함하는 데이터 신호 및 파일럿 신호를 시간-주파수 자원에 맵핑한다. 물리 안테나 맵핑부(3916)는 시간-주파수 자원에 맵핑된 신호들을 복수의 안테나들에 맵핑한다.
도 39a와 같은 구조에 따라 파일럿 신호가 프리코딩되지 아니하는 경우, 수신기에서의 검출 동작은 이하 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]에서, 
는 검출된 TPMI, 
는 검출된 변조 심볼 벡터, y는 수신 신호, 
는 추정된 채널, Wpmi는 프리코딩 행렬 후보, xm은 m번째 변조 심볼 벡터 후보를 의미한다.
도 39b는 본 개시에 적용 가능한 전송 기법을 사용하는 수신기의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다. 도 39b를 참고하면, 송신기는 파일럿 프리코딩부(pilot precoding unit)(3962), 데이터 프리코딩부(3964), 자원 맵핑부(3966), 물리 안테나 맵핑부(3968)를 포함한다. 파일럿 프리코딩부(3962)는 2N개의 프리코딩 행렬들 각각에 대응하는 파일럿 신호들을 프리코딩한다. 여기서, 2N개의 프리코딩 행렬들은 변조 심볼 벡터를 프리코딩하기 위해 사용 가능한 프리코딩 행렬의 후보들을 포함한다. 이에 따라, 수신기는 파일럿 신호를 이용하여 모든 프리코딩 행렬의 후보들에 대응하는 채널을 추정할 수 있다. 데이터 프리코딩부(3964)는 입력되는 변조 심볼 벡터를 TPMI에 의해 지시되는 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩한다. 자원 맵핑부(3966)는 프리코딩된 변조 심볼 벡터를 포함하는 데이터 신호 및 프리코딩된 파일럿 신호를 시간-주파수 자원에 맵핑한다. 물리 안테나 맵핑부(3968)는 시간-주파수 자원에 맵핑된 신호들을 복수의 안테나들에 맵핑한다.
도 39a와 같은 구조에 따라 파일럿 신호가 프리코딩되는 경우, 수신기는 서로 다른 프리코딩 행렬들로 프리코딩된 파일럿 신호들을 이용하여 채널 및 프리코딩 행렬의 곱인 유효 채널(effective channel)을 추정하고, 데이터 신호에 포함된 TPMI 및 변조 심볼 벡터를 검출할 수 있다. 수신기에서의 검출 동작은 이하 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 6]에서, 
는 검출된 TPMI, 
는 검출된 변조 심볼 벡터, y는 수신 신호, 
는 추정된 유효 채널, xm은 m번째 변조 심볼 벡터 후보를 의미한다.
상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 개시의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 있다.
본 개시는 본 개시에서 서술하는 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 개시의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다.
본 개시의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave, THz 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
추가적으로, 본 개시의 실시 예들은 자유 주행 차량, 드론 등 다양한 애플리케이션에도 적용될 수 있다.
Claims (15)
- 무선 통신 시스템에서 제1 장치의 동작 방법에 있어서,
전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계;
상기 제1 기법이 적용되는 경우, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 송신 비트들에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계;
상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 부분에 기반하여 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 제2 부분에 기반하여 생성된 변조 심볼들을 프리코딩함으로써 상기 전송 심볼을 생성하는 단계; 및
상기 전송 심볼을 적어도 하나의 안테나들을 통해 제2 장치에게 송신하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 전송 심볼에 상기 제1 기법이 적용되는지 또는 상기 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계는,
상기 채널 품질에 기반하여 복수의 프리코딩 행렬들 중 제1 프리코딩 행렬을 선택하는 단계;
상기 제1 프리코딩 행렬이 제공하는 제1 성능 지표 및 제2 프리코딩 행렬이 제공하는 제2 성능 지표를 확인하는 단계;
상기 제1 성능 지표 및 상기 제2 성능 지표의 차이가 임계치 미만이면, 상기 제2 기법을 선택하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 기법에 관련된 제어 정보를 송신하는 단계를 더 포함하며,
상기 제어 정보는, 상기 제2 기법의 적용 여부를 지시하는 지시자, 선택 가능한 프리코딩 행렬의 개수에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분은, 복수의 비트 스트림들 중 제1 비트 스트림에서 선택된 적어도 하나의 비트 및 제2 비트 스트림에서 선택된 적어도 하나의 비트를 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 비트 스트림에서 상기 제1 부분에 포함되는 비트 개수는, 상기 제1 비트 스트림에 포함되는 비트들 중 변조 심볼에 의해 전달되는 비트 개수에 기반하여 결정되는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분은, 복수의 비트 스트림들 중 하나의 비트 스트림으로부터 선택되는 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 하나의 비트 스트림은, 복수의 비트 스트림들의 목표 오류율, 채널 품질 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 하나의 비트 스트림에 관련된 제어 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분에 포함되는 비트들을 인코딩하는 단계:
상기 인코딩된 비트들에 기반하여 상기 프리코딩 행렬을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 변조 심볼들을 프리코딩하기 위한 프리코딩 행렬 후보들 각각을 이용하여 프리코딩된 기준 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는 방법. - 무선 통신 시스템에서 제2 장치의 동작 방법에 있어서,
제1 장치에서 송신되는 전송 심볼에 제1 기법이 적용되는지 또는 제2 기법이 적용되는지 확인하는 단계;
상기 제1 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들을 검출하는 단계;
상기 제2 기법이 적용되는 경우, 상기 제1 장치로부터 수신되는 전송 심볼로부터 변조 심볼들 및 상기 변조 심볼들에 적용된 프리코딩 행렬의 인덱스를 검출하는 단계; 및
상기 변조 심볼들 및 상기 인덱스 중 적어도 하나로부터 송신 비트들을 획득하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 송신 비트들을 획득하는 단계는,
상기 인덱스로부터 획득된 상기 송신 비트의 제1 부분을 포함하는 비트 스트림을 인코딩하는 단계;
상기 비트 스트림의 인코딩 결과에 기반하여 상기 인덱스의 오류를 정정하는 단계; 및
상기 오류 정정된 인덱스에 기반하여 상기 변조 심볼들을 재-검출하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 송신 비트들을 획득하는 단계는,
상기 인덱스로부터 획득된 비트들을 디코딩하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 송신 비트들을 획득하는 단계는,
상기 인덱스에 기반하여 상기 송신 비트들의 제1 부분을 획득하는 단계;
상기 제1 부분을 복수의 비트 스트림들에 포함시키는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 송신 비트들을 획득하는 단계는,
상기 인덱스에 기반하여 상기 송신 비트들의 제1 부분을 획득하는 단계;
상기 제1 부분을 복수의 비트 스트림들 중 하나의 비트 스트림에 포함시키는 단계를 포함하는 방법.
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