KR20230168146A - 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 빔포밍 기법을 이용하여 데이터를 송신하는 기술에 관한 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 노드의 방법은, 송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하는 단계; 상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩로 부호화하는 단계; 상기 제1 송신 노드와 관련된 제1 피드백과 제2 송신 노드와 관련된 제2 피드백에 기초하여 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하는 단계; 및 상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백에 기초하여 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔포밍 기법을 이용하여 데이터를 송신하는 기술에 관한 것이다.
5G 새로운 무선(New Radio, NR)의 대표적인 용용 시나리오들 중 하나인 초고신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communication, URLLC)에서 목표로 하는 신뢰도(Reliability)는 무선통신 링크의 블록 에러 율(Block Error Rate, BLER)이 10-5 이하이고, 사용자 평면 지연(User Plan Latency)이 1[ms] 이하이다. 5G NR URLLC의 대표적인 응용 분야는 공장 자동화, 차량 간 통신 등이 있다. 일부 공장자동화 기계들은 통신 링크 당 BLER로 10-9 이하의 높은 신뢰도와 종단간(End-to-End, E2E) 통신 지연으로 1[ms] 이하의 저-지연을 요구한다.
무선 통신에서 매우 높은 신뢰도와 저-지연을 동시에 달성하기 위해서는 기지국과 단말의 무선 채널의 품질이 요구조건을 만족할 수 있어야 하는데 일반적으로 충분한 무선 자원을 사용하여 높은 수신 전력을 보장할 수 있는 송신 기법들이 사용되어야 한다. 특히 무선 채널에서 신호 대비 잡음 비율(signal to noise ratio, SINR)이 하위 5%의 환경을 가지는 단말들도 신뢰도가 보장된 전송이 가능한 시스템이 설계되어야 한다.
상기와 같은 요구를 해결하기 위한 본 개시의 목적은, 적은 양의 피드백 정보를 이용한 빔포밍 기법을 이용하여 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 송신 노드의 방법으로, 송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하는 단계; 상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩(sparce space-frequency block code, SSFBC)로 부호화함으로써 SSFBC 부호화된 심볼을 생성하는 단계; 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하는 단계; 및 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 서브밴드의 수는 RF 체인의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 프리코딩은 수신 노드로부터 수신된 피드백 정보에 기초하여 결정되며, 상기 피드백 정보는 상기 수신 노드가 상기 송신 노드로부터 수신된 신호에 기초하여 측정된 상태 번호(condition number, CN)를 최소 값으로 낮추기 위한 위상(phase) 값을 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 노드의 방법은, 송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하는 단계; 상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩(sparce space-frequency block code, SSFBC)로 부호화하함으로써 SSFBC 부호화된 심볼을 생성하는 단계; 상기 제1 송신 노드와 관련된 제1 피드백과 제2 송신 노드와 관련된 제2 피드백에 기초하여 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하는 단계; 및 상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백에 기초하여 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1피드백 및 상기 제2피드백에 기초하여 송신 전력을 결정하는 단계;를 더 포함하며, 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 빔포밍하여 송신 시 상기 결정된 송신 전력으로 빔포밍할 수 있다.
상기 제1 피드백 정보는 상기 송신 빔 방향 정보인 출발 정점 및 출발 각도(zenith of departure and angle of departure, ZoD and AoD)를 포함할 수 있다.
상기 제1 송신 노드와 상기 제2 송신 노드 각각은 동일한 수신 노드로 데이터를 전송하는 송수신 점(transmission and reception point, TRP)들일 수 있다.
상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백 각각은 다른 협력 전송을 수행하는 다른 송신 노드의 간섭 패널티 정보를 포함하는,
상기 제2 피드백은 상기 제2 송신 노드의 송신 전력 정보를 포함할 수 있다.
상기 서브밴드의 수는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 체인의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 노드로, 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 제1 송신 노드가,
송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하고; 상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩(sparce space-frequency block code, SSFBC)로 부호화함으로써 SSFBC 부호화된 심볼을 생성하고; 상기 제1 송신 노드와 관련된 제1 피드백과 제2 송신 노드와 관련된 제2 피드백에 기초하여 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하고; 및 상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백에 기초하여 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하도록 야기할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 통신 노드가, 상기 제1피드백 및 상기 제2피드백에 기초하여 송신 전력을 결정하고; 및 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 빔포밍하여 송신 시 상기 결정된 송신 전력으로 빔포밍하도록 더 야기할 수 있다.
상기 제1 피드백 정보는 상기 송신 빔 방향 정보인 출발 정점 및 출발 각도(zenith of departure and angle of departure, ZoD and AoD)를 포함할 수 있다.
상기 제1 송신 노드와 상기 제2 송신 노드 각각은 동일한 수신 노드로 데이터를 전송하는 송수신 점(transmission and reception point, TRP)들일 수 있다.
상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백 각각은 다른 협력 전송을 수행하는 다른 송신 노드의 간섭 패널티 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 피드백은 상기 제2 송신 노드의 송신 전력 정보를 포함할 수 있다.
상기 서브밴드의 수는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 체인의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시에 의하면, 대규모(massive) 송신 안테나를 사용하여 공간 다이버시티를 얻고자 할 때, 송신 노드는 빔 포밍 그룹 수 조절을 통해 원하는 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 또한 본 개시에 따른 무선 통신 시스템은 낮은 복잡도(low complex)의 피드백 요소(feedback component)를 요구하므로, 오버헤드(overhead)를 낮추는 효과를 갖는다. 뿐만 아니라 제한된 피드백은 상향 링크의 전송량을 줄여 신뢰도 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따라 빔포밍 방식을 적용한 SSFBC 전송 방식을 설명하기 위한 송신 노드와 수신 노드 간의 개념도이다.
도 4a는 본 개시에 따른 SSFBC에 기초하여 신호를 송신하기 위한 송신 노드의 주요 구성을 예시한 개념도이다.
도 4b는 본 개시에 따른 변조 장치에서 출력되는 변조 신호들을 예시한 개념도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 송신 노드의 다중 안테나가 크로스 폴(cross pole) 안테나들로 구성되는 경우를 예시한 도면이다.
도 6은 본 개시에 따른 SSFBC에 기초하여 신호를 수신하기 위한 다중 안테나를 갖는 수신 노드의 주요 구성을 예시한 개념도이다.
도 7은 본 개시에 따라 셀 경계에 위치한 단말을 위해 분산된 패널 다중점 전송 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 개시에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.
또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.
한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 개시의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), eNB, gNB 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), IoT(Internet of Thing) 장치, 탑재 장치(mounted module/device/terminal 또는 on board device/terminal 등) 등으로 지칭될 수 있다.
한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, CA(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(또는, ProSe(proximity services)) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다.
제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.
다음으로, 통신 시스템에서 무선 인터페이스의 설정 및 관리 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
한편, 통신 시스템에서 기지국은 통신 프로토콜의 모든 기능들(예를 들어, 원격 무선 송수신 기능, 기저대역(baseband) 처리 기능)을 수행할 수 있다. 또는, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 원격 무선 송수신 기능은 TRP(transmission reception point)(예를 들어, f(flexible)-TRP)에 의해 수행될 수 있고, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 기저대역 처리 기능은 BBU(baseband unit) 블록에 의해 수행될 수 있다. TRP는 RRH(remote radio head), RU(radio unit), TP(transmission point) 등일 수 있다. BBU 블록은 적어도 하나의 BBU 또는 적어도 하나의 DU(digital unit)를 포함할 수 있다. BBU 블록은 "BBU 풀(pool)", "집중화된(centralized) BBU" 등으로 지칭될 수 있다. TRP는 유선 프론트홀(fronthaul) 링크 또는 무선 프론트홀 링크를 통해 BBU 블록에 연결될 수 있다. 백홀 링크 및 프론트홀 링크로 구성되는 통신 시스템은 다음과 같을 수 있다. 통신 프로토콜의 기능 분리(function split) 방식이 적용되는 경우, TRP는 BBU의 일부 기능 또는 MAC(medium access control)/RLC(radio link control)의 일부 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.
한편, 5G 새로운 무선(New Radio, NR)의 대표적인 용용 시나리오들 중 하나인 초고신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communication, URLLC)에서 목표로 하는 신뢰도(Reliability)는 무선통신 링크의 블록 에러 율(Block Error Rate, BLER)이 10-5 이하이고, 사용자 평면 지연(User Plan Latency)이 1[ms] 이하이다. 5G NR URLLC의 대표적인 응용 분야는 공장 자동화, 차량 간 통신 등이 있다. 일부 공장자동화 기계들은 통신 링크 당 BLER로 10-9 이하의 높은 신뢰도와 종단간(End-to-End, E2E) 통신 지연으로 1[ms] 이하의 저-지연을 요구한다.
무선 통신에서 매우 높은 신뢰도와 저-지연을 동시에 달성하기 위해서는 기지국과 단말의 무선 채널의 품질이 요구조건을 만족할 수 있어야 하는데 일반적으로 충분한 무선 자원을 사용하여 높은 수신 전력을 보장할 수 있는 송신 기법들이 사용되어야 한다. 특히 무선 채널에서 신호 대비 잡음 비율(signal to noise ratio, SINR)이 하위 5%의 환경을 가지는 단말들도 신뢰도가 보장된 전송이 가능한 시스템이 설계되어야 한다.
따라서 관심 영역의 모든 단말들이 요구사항을 만족할 수 있는 충분한 무선 품질을 제공하기 위해서 다중 안테나 시스템을 사용하기도 한다. 다중 안테나 시스템을 사용하여 송신기 및 수신기에서 다수의 안테나를 활용하면 무선 채널의 품질을 높일 수 있다. 다중 안테나 시스템과 부호화 코드를 결합하게 되면 무선 채널의 신뢰성(reliability)을 높일 수 있으며, 이러한 기법 중 하나가 시-공간 (space-time) 코드(code)이다.
Space-time code와 같은 다중화 안테나를 사용할 때, 수신기는 송신기가 전송한 주파수 축의 안테나 성분의 신호가 더해진 신호를 수신하게 된다. 따라서 수신기는 송신기가 다중화 안테나를 사용하여 전송한 신호들이 더해진 신호들 다시 말해, 다른 안테나에서 송신된 신호와 중첩된 신호들을 수신한다. 이처럼 신호의 중첩은 송신기의 안테나 수에 비례하여 증가할 수 있다. 따라서 수신기는 중첩되어 수신된 신호들에서 원하는 신호를 분리하여 복조해야만 한다. 수신기는 중첩되는 신호들의 수에 비래 하여 수신한 신호를 분리한 후 복조해야 하며, 복조를 수행해야 하는 신호 성분 및 채널 추정치의 수는 안테나 수(또는 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 체인(chain)) 만큼 늘어나게 된다.
따라서 송신 안테나의 수 Nt가 많고 수신 안테나의 수 Nr가 적은 시-공간 블록 코드의 경우 송신 안테나 수가 많으면 많을수록 중첩되는 신호의 수가 늘어나게 된다. 이로 인해, 위와 같이 송신 안테나 수가 많고, 수신 안테나 수가 적은 환경에서 수신기가 처리해야 하는 중첩된 신호의 수가 많으면 많을수록 수신기의 복잡도는 기하급수적으로(exponential) 증가한다. 이러한 복잡도의 증가 문제는 수신기에서 복조 지연의 문제를 유발할 수 있다.
이러한 지연 문제를 줄이거나 수신기에서 요구되는 복잡도를 줄이고 전력을 효율적으로 사용하기 위해 차선책(sub optimal)으로 다중 입력 다중 출력(multi input multi output, MIMO) 복호기(decoder)를 사용하게 되면, 복호 성능은 대폭 열화 된다. 특히 송신기 안테나 수가 많이 제공될 수 있으나, 수신기의 안테나 수가 제약이 있는 경우, 수신기에서 중첩된 신호를 분리하고 복조하기 위한 복잡도는 마찬가지로 높지만, 수신기의 안테나가 적으면 적을수록 성능은 급격하게 열화 되기 쉬운 근본적인(fundamental) 문제가 있다. 또한 채널 추정치는 다수의 송신 안테나와 소수의 수신 안테나 환경에서 추정치의 오류를 줄이기 위해 많은 오버헤드(overhead)를 유발한다.
위에서 설명한 환경, 다시 말해 송신 안테나(또는 RF chain)는 많으나 수신 안테나(또는 RF chain)는 적은 환경에서 URLLC를 응용 시나리오로 가지는 경우에 더 큰 문제를 발생할 수 있다. 다시 말해, 무선 통신 시스템은 무선 채널 신뢰도를 높이기 위한 디자인 방법으로, 송신기에 매우 많은(massive) 다중 안테나를 사용하여 송신 공간 diversity 이득을 달성하려 할 수 있다.
하지만, 문제는 앞서 언급한 다수의 송신 안테나를 통해 전송된 신호를 수신하는 수신기는 중첩된 신호를 상대적으로 소수의 수신 안테나를 통해 복조해야 하는 환경에서 발생한다.
이러한 환경에서는 수신기의 복조 성능 열화 발생이 일반적이다. 특히 송신기의 안테나 수 보다 적은 수신기 안테나의 수가 설정(setup)된 환경의 경우 기존의 space-time code의 기법이 적용된다면, 위에서 설명한 수신기의 복호기의 문제들이 제기될 수 있다. 또한 송신-수신 안테나 수의 비대칭 환경에 의해 소요되는 많은 채널 추정 오버헤더를(overhead)를 줄이는 과정에서 채널 추정치의 부정확성이 발생할 수 있다. 결과적으로 이상에서 설명한 환경의 경우 URLLC 시나리오에서의 무선 신호 전송 성능 열화를 발생시키는 요인으로 작용할 수 있다. 이러한 현상은 매우 중요한 문제(critical issue)이다.
따라서 다수의 송신 안테나와 상대적으로 소수의 수신 안테나가 있는 무선 통신 환경에서 다수의 송신 안테나를 활용하여 송신 공간 다이버시티(diversity)를 효과를 가질 수 있는 해법이 필요하다. 다시 말해 무선 채널의 품질을 향상시킬 수 있는 해법이 필요하다. 특히 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)과 같이 주파수 별 신호대 잡음비(SNR)의 응답이 다른 경우 부반송파(subcarrier)의 채널 상태를 활용한 diversity를 극대화하여 전송하는 방식이 공간 diversity와 결합한 URLLC 통신 방법이 필요하다.
한편, 종래 일반적인 시공간 코드(space-time block code) 무선 전송 시스템은 일반적으로 6GHz 이하의 주파수 대역에서 RF chain에 묶인 안테나(antenna)는 1개만 사용해도 효과적으로 공간 diversity를 획득할 수 있어, 신호 전송의 신뢰도를 높일 수 있었다. 그러나 above 6GHz의 경우 전파의 자유 공간(free space) 감쇠(예를 들어, path loss)가 심하고, 전파가 물체에 반사되었을 시 발생하는 감쇠 또한 심하다. 따라서 above 6GHz를 사용하는 무선 통신 시스템의 경우 기존의 다중 안테나에 적합한 전파의 풍부한 산란(rich scattering) 환경이 조성되지 않아 다중 안테나 전송을 활용한 diversity 획득 또는 다중-계층(multi-layer) 전송을 통한 전송 용량(capacity)을 증가시키기 힘들다. 따라서 above 6GHz 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 시스템에서 무선 채널 전파 감쇠에 따른 보상을 위해 다중 안테나를 diversity 획득 또는 용량 증가를 위한 다중 계층 전송을 수행하는 것이 아닌, 전파의 에너지를 응축하여 빔포밍(beamforming)을 적용하는 것이 일반적이다.
하지만, 이러한 beamforming을 사용할 경우 다중 안테나를 적용하여 발생된 어레이 이득(array gain)은 획득할 수 있지만, URLLC에 필요한 신뢰도와 관련이 높은 채널 다이버시티(channel diversity)를 획득하지 못하게 된다.
기저대역에서 특이 값 분해(singular value decomposition, SVD)를 통한 디지털 빔포밍(digital beamforming)을 적용할 경우 array gain과 diversity gain도 획득할 수 있다. 하지만, SVD를 적용하기 위한 프리코딩 매트릭(precoding matrix)을 구하기 위해선 정확한 송신 채널의 상태를 미리 알고 있어야 한다. 정확한 송신 채널 상태를 알 수 있는 방법은 없다. 그리고 만일 채널이 변하지 않는다고 가정하더라도 프리코딩 매트릭을 구하기 위한 피드백 오버헤드(feedback overhead)가 상당히 크다. 다라서 SVD를 통한 디지털 빔포밍을 실제 적용하는 것은 용이하지 않다.
아울러, 만일 프리코딩 매트릭을 구하기 위해 피드백을 전송하는 경우 큰 오버헤드에 따른 부담이 발생하며, 상향 채널에 많은 간섭을 야기시킬 수 있다. 이는 전체적으로 신뢰도를 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다.
따라서 above 6GHz 이상에서 제한(limited)된 오버헤드 피드백을 가지며, 채널 다이버시티 및 어레이 이득을 얻을 수 있는 시스템이 필요하다. 또한 6GHz 이하의 대역에서 채널 다이버시티를 획득할 수 있는 시공간 코드와 빔포밍을 결합한 시스템이 제안되지 않았다. 시공간 코드의 피드백 오버헤드가 불필요한 개루프(open loop) 형태의 다이버시티 획득 전송 방식이지만, above 6GHz에서 채널의 특성으로 인해 송신 채널 다이버시티를 얻기가 수월하지 않다.
또한 분산형 안테나 시스템(Distributed Antenna System: DAS)을 사용하여 채널 다이버시티를 획득할 수도 있다. 분산형 안테나 시스템에서는 하나의 기지국과 연결된 복수의 안테나들이 지리적으로 다른 위치에 놓이게 된다. 특히 상대적으로 무선 품질이 지나치게 떨어지는 위치가 생기지 않도록 안테나 배치를 적절히 선택함으로써 공장 자동화 영역 내의 다양한 위치에 존재하는 단말들에게 단말의 위치에 관계없이 충분한 신호 크기를 제공할 수 있는 장점이 있다.
분산형 안테나를 사용하는 경우 하나의 단말로의 전송에 사용하는 안테나 수를 복수로 할 수 있다. 분산형 안테나 시스템을 활용한 다중점 전송(Multi Point Transmission)에서는 일반적으로 단말 주변에 위치한 하나 또는 복수의 안테나들을 사용하여 단말에게 전송할 수 있다. 이러한 DAS와 시공간 코드 및 빔포밍을 적용한 above 6GHz 채널을 갖는 무선 통신 환경에서 채널 다이버시티 및 어레이 이득을 얻고, 다중 송신 지점에서 제한된 오버헤드 피드백의 특성을 가지며, 분산된 지점들의 총 최대 전력을 넘지 않는 상태에서 전력을 분배함으로써, 전체적인 전송 신뢰도 향상을 도모할 수 있는 시스템이 필요하다.
이하에서 설명되는 본 개시는 아래의 3가지 관점에 대한 방안을 제공할 수 있다.
첫째, 다수의 송신 안테나(RF chain) 환경에 부호어(Codeword) 신호를 희소한 형태로 매핑(mapping)하여 단일 공간 계층(single spatial layer) 또는 다중 공간 계층(multi spatial layer) 형태로 전송함으로써 송신 다이버시티(diversity)를 취할 수 있다.
둘째, 주파수축으로 빔포밍 그룹(beamforming group)을 나누면서 시-공간 블록 코드(space-time block code)를 적용할 수 있다.
셋째, 다중점에서 전체 채널 상태 정보(full channel state information(CSI)) 정보 없이 제한된 피드백(limited feedback) 정보를 활용하여 각 송신점의 전력 조절할 수 있다.
한편, 공장 자동화와 같이 고-신뢰 저-지연 무선 통신을 지향하는 시스템에서는 5G NR 규격에서 언급하고 있는 초고신뢰 및 저지연 통신(Ultra-reliable and low latency communications, URLLC) 기술이 요구된다. 예를 들어 공장에서의 기기 제어와 알람(alarm)을 위한 MTC는 10-9의 통신 신뢰도와 0.3~0.1[ms] 수준의 통신 지연을 만족시켜야 한다. 이하에서 설명되는 본 개시에서는 무선 페이딩 채널(fading channel)에서 이와 같은 높은 성능 요구치를 만족시키기 위해 부호화된 정보 비트(bit) 신호를 다중 안테나 및 주파수 다이버시티(diversity)를 활용하는 방법에 대하여 설명한다.
송신 다이버시티(Transmit diversity)를 증가시키기 위해서 채널 및 주파수 다이버시티를 획득할 수 있다. 따라서 본 개시에서는 송신 변조 신호를 OFDM 웨이브폼(waveform)으로 적용하고, 부족한(sparse) 공간-주파수(space-frequency)(OFDM의 경우 시-공간이 아닌 시-주파수) 블록 코드(block code)를 결합한 형태의 전송 방식을 제안한다.
본 개시에 따른 희소 공간-주파수 블록 코드(sparse space-frequency block code, SSFBC)는 하나의 부호어(codeword)가 모든 안테나에 분산된(distribute) 형태이다. 다시 말해 송신 노드의 송신 안테나가 많아도 하나의 부호어(codeword)를 송신 안테나들에 모두 분산할 수 있고, 일부 송신 안테나들에만 분산할 수도 있다. 추가적으로 본 개시에서는 수신 노드의 복잡도를 최소화하고 성능을 높이는 방법에 대해 설명할 것이다. 이처럼 송신 노드와 수신 노드를 모두 고려한 SSFBC 전송 방식 및 빔포밍 방식을 접목하는 송신 및 수신 노드의 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 본 개시에 따라 빔포밍 방식을 적용한 SSFBC 전송 방식을 설명하기 위한 송신 노드와 수신 노드 간의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 송신 노드(30)와 수신 노드(50)를 포함하며, 송신 노드(30)는 송신 빔포밍을 위한 복수의 안테나 요소들을 갖는 어레이 안테나들(41, 42)을 포함할 수 있고, 수신 노드(50)는 수신 빔포밍을 위한 복수의 안테나 요소들을 갖는 어레이 안테나(61)를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 송신 노드(30)는 예를 들어 기지국에 포함될 수 있다. 만일 하나의 기지국이 복수의 송수신점(transmission and reception point, TRP)들로 구성될 수 있다. 기지국이 복수의 TRP들로 구성되는 경우 TRP들 각각은 기지국이 신호를 송신하기 위한 적어도 일부 구성을 포함할 수 있다. 또한 기지국이 복수의 TRP들로 구성되는 경우 각 TRP들은 도 3에 예시한 어레이 안테나들(41, 42) 모두를 포함하거나 또는 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한 송신 노드(30)는 본 개시에 따른 SSFBC에 기초하여 생성된 신호를 빔포밍하여 무선(air) 상으로 전송할 때, 송신 전력을 제어할 수 있다. 또한 본 개시에 따른 기지국이 복수의 TRP들을 통해 빔포밍하여 데이터를 전송하는 경우 기지국은 각 TRP들이 전송해야 할 데이터의 분배 및/또는 송신 전력을 제어할 수 있다.
도 3에서 송신 노드(30)는 서로 다른 2개의 어레이 안테나들(41, 42)를 갖는 경우를 예시하였다. 하지만, 본 개시에 따른 송신 노드(30)는 2개의 어레이 안테나를 갖는 경우로 제한되지 않는다. 가령 본 개시에 따른 송신 노드(30)가 TRP인 경우 송신 노드(30)는 하나의 어레이 안테나만 가질 수도 있고, 도 3에 예시한 바와 같이 둘 이상의 어레이 안테나를 가질 수도 있다. 또한 송신 노드(30)가 기지국이고, 기지국이 둘 이상의 TRP를 갖는 경우로 고려할 수 있다. 도 3에 예시한 송신 노드(30)의 내부 구성에 대해서는 후술되는 도면에서 더 상세히 설명하기로 한다.
본 개시에서 송신 노드(30)는 복수의 다른 송신 안테나 그룹들을 통해 원하는 신호를 전송하는 형태를 예시하고 있다. 도 3에서는 2개의 송신 어레이 안테나들(41, 42) 각각은 송신 안테나 그룹이 될 수 있다. 한편, 도 3에서는 송신 어레이 안테나들(41, 42)을 2개의 송신 안테나 그룹들만을 예시하고 있으나, 송신 안테나 그룹의 수는 이하에서 설명되는 바에 기초하여 다르게 설정될 수도 있다. 따라서 이하의 설명에서 송신 노드(30)에 연결된 또는 송신 노드(30)에 구비되는 어레이 안테나들(41, 42) 각각은 송신 안테나 그룹에 대응하는 것으로 이해될 수 있다.
또한 송신 안테나 그룹들(41, 42) 간의 이격 거리는 반송파 파장(λ)의 1/2에 대한 자연수 만큼의 배수 값을 가질 수 있다. 다시 말해 도 3에서 d는 자연수이며, 안테나 그룹들(41, 42) 간의 이격 거리는 d*λ/2의 거리만큼 이격될 수 있음을 예시하고 있다.
수신 노드(50)는 수신 빔포밍을 위한 어레이 안테나(61)를 포함할 수 있다. 수신 노드(50)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 수신 노드(50)는 스마트 폰, PDA, 노트북 컴퓨터, 공장 자동화를 위한 장치 등으로 구성될 수 있다. 특히 본 개시에 따라 5G NR 표준에서 정의하고 있는 URLLC 규격에 따른 신호를 수신하여 처리할 수 있는 구성을 가질 수 있다. 또한 수신 노드(50)는 송신 노드(30)가 전송한 신호를 수신 빔포밍하여 수신하고, 수신된 신호를 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 이때, 본 개시에 따른 송신 노드(30)는 SSFBC 방식에 의거하여 부호화한 신호를 전송하므로, 이에 대응한 복호 방식을 적용하기 위한 구성을 가질 수 있다. 수신 노드(50)에 대한 구성에 대해서는 후술되는 도면에서 설명하기로 한다.
이상에서 설명한 도 3의 송신 노드(30)와 수신 노드(50)는 두 노드 간 전송되는 신호의 고-신뢰 및 저-지연 달성을 위해 채널 공간과 주파수 축의 다이버시티(diversity)를 최대화한 구조를 적용할 수 있다.
도 4a는 본 개시에 따른 SSFBC에 기초하여 신호를 송신하기 위한 송신 노드의 주요 구성을 예시한 개념도이다.
도 4a는 SSFBC에 기초하여 신호를 송신하기 위한 구성만을 예시하고 있으므로, 송신 노드(30)가 수신 노드(50)로부터 피드백되는 신호를 수신하기 위한 구성은 생략되었음에 유의해야 한다.
도 4a에 예시된 구성 및 동작을 설명하기에 앞서 본 개시에 따른 송신 노드(30)에서 전송할 비트 스크램블링된 부호어(bit scrambled codeword)(301)에 대하여 살펴보기로 한다. 스크램블링된 부호어(301)는 변조 장치(310)로 입력될 수 있다. 여기서 비트 스크램블링된 부호어(301)는 송신할 데이터(또는 정보)가 부호화 및 스크램블이 이루어진 비트들을 의미할 수 있다. 또한 부호화 방식은 예를 들어 송신 노드와 수신 노드 간에 약속된 방식으로 이루어질 수 있으며, 스크램블링 방식 또한 송신 노드와 수신 노드 간에 약속된 방식으로 이루어질 수 있다.
비트 스크램블링된 부호어(301)이 생성되는 과정을 좀 더 살펴보기로 한다. 송신 노드(30)가 전송하고자 하는 데이터(data)는 비트 스트림(bit-stream) 형태일 수 있다. 전송하고자 하는 비트 스트림 형태의 데이터는 벡터(vector) 값을 가질 수 있다. 통신 시스템에서 전송할 비트 스트림 데이터는 순환 잉여 검사(Cyclic Redundancy Check, CRC) 비트가 부가될 수 있다. CRC 비트의 길이는 다양한 길이 값을 가질 수 있으므로, 본 개시에서 CRC 비트의 길이에 대한 부연 설명은 생략하기로 한다.
CRC가 부가된 비트 스트림은 부호기(encoder)로 입력될 수 있고, 부호기는 CRC가 부가된 비트 스트림을 부호화하여 부호어(codeword)를 출력할 수 있다. 일반적으로, 통신 시스템에서 사용되는 부호기는 채널 부호기(channel encoder)일 수 있다. 채널 부호기는 순방향 오류 정정(Forward Error Correction, FEC) 기능을 갖는 부호어를 생성할 수 있다. 또한 생성된 부호어는 스크램블러(scrambler)에 이해 스크램블링될 수 있다. 그런 후 스크램블링된 부호어는 전송률에 기초한 레이트 매칭 블록(rate matching block)으로 입력될 수 있다. 레이트 매칭 블록은 부호어를 송신 가능한 물리적 자원에 매핑하기 위해 부호어의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어 송신 가능한 물리적 자원 대비 부호어의 수가 적은 경우 반복을 통해 레이트 매칭을 할 수 있다. 다른 예로, 송신 가능한 물리적 자원보다 부호어의 수가 많은 경우 전송할 일부의 부호어만 선택하여 레이트 매칭을 할 수 있다.
비트 스크램블된 부호어는 이상에서 설명한 과정을 통해 생성될 수 있다. 따라서 비트 스르램블링된 부호어(301)는 기저대역(baseband)의 비트 열(bit stream)이 될 수 있다.
변조 장치(310)는 송신 노드(30)와 수신 노드(50) 간에 미리 약속된 방식에 기초하여 비트 스크램블링된 부호어(301)를 변조할 수 있다. 변조 장치(310)는 변조된 신호를 복수의 신호로 분리하여 출력할 수 있다. 이를 위해 변조 장치(310)는 스위치(switch) 또는 다중화기(multiplexer)를 포함할 수 있다. 변조 장치(310)에서 출력되는 변조 신호의 분리는 기저대역 처리 장치들의 수에 기초하여 결정될 수 있다. 도 4a에 따르면, 송신 노드(30)는 제1 기저대역 처리 장치(320a)와 제2 기저대역 처리 장치(320b)를 포함하는 구성을 예시하였다. 변조 장치(310)는 변조된 신호를 제1 기저대역 처리 장치(320a) 및 제2 기저대역 처리 장치(320b) 각각으로 스위칭하여 또는 다중화하여 출력할 수 있다.
변조 장치(310)에서 출력되는 신호는 제1 기저대역 처리 장치(320a)로 입력되는 2개의 신호 라인들(311, 312)을 통해 일정 수의 변조된 데이터가 출력되고, 이후 제2 기저대역 처리 장치(320b)로 입력되는 2개의 신호 라인들(313, 314)을 통해 일정 수의 변조된 데이터가 출력될 수 있다. 변조 장치(310)에서 출력되는 신호들을 첨부된 도 4b를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4b는 본 개시에 따른 변조 장치에서 출력되는 변조 신호들을 예시한 개념도이다.
도 4b를 참조하면, 변조 장치(310)에서 출력되는 4개의 신호 라인들에서의 신호들을 예시하고 있다. 첫 번째 신호 라인(311)에서 출력되는 신호들은 S0, S* 1, S2, S* 3, …, S10, S* 11과 같이 출력될 수 있다. 또한 두 번째 신호 라인(312)에서 출력되는 신호들은 S1, -S* 0, S3, -S* 2, …, S11, -S* 10과 같이 출력될 수 있다.
이때, 변조 장치(310)는 도 4b에 예시한 바와 같이 제1 신호 라인(311)과 제2신호 라인(312)으로 변조된 신호를 출력하는 경우 제3 신호 라인(313)과 제4 신호 라인(314)으로는 변조된 신호를 출력하지 않는다. 반대로 변조 장치(310)는 제3 신호 라인(313)과 제4 신호 라인(314)으로 변조된 신호를 출력하는 경우 변조 장치(310)는 제1 신호 라인(311)과 제2신호 라인(312)으로 신호를 출력하지 않는다.
도 4a에서 살핀 바와 같이 변조 장치(310)가 제1 신호 라인(311)과 제2신호 라인(312)을 통해 출력하는 신호는 제1 기저대역 처리 장치(320a)로 입력되며, 변조 장치(310)가 제3 신호 라인(313)과 제4신호 라인(314)을 통해 출력하는 신호는 제2 기저대역 처리 장치(320b)로 입력된다.
또한 도 4b에서는 공간-주파수 블록 코드(space-frequency block code, SFBC) 방식을 참조부호 361 및 362와 같이 예시하고 있다. SFBC 방식은 송신 다이버시티를 위해 서로 다른 어레이 안테나(또는 다른 어레이 안테나 그룹)를 통해 송신할 2개의 신호를 이용할 수 있다. 도 4b에 예시된 제1 SFBC 블록(361)을 이용하여 변조 장치(310)에서의 출력을 설명하기로 한다.
변조 장치(310)의 제1 신호 라인(311)은 제1 부반송파(first subcarrier) 또는 제1 서브밴드(first subband)를 통해 전송할 심볼을 출력하는 라인이 될 수 있고, 제2 신호 라인(312)은 제2 부반송파(second subcarrier) 또는 제2 서브밴드(second subband)를 통해 전송할 심볼을 출력하는 라인이 될 수 있다. 변조 장치(310)가 생성한 변조 심볼들을 S0, S1, S2, S3라 가정하면, 변조 장치(310)는 제1 SFBC 블록(361)을 생성하기 위해 제1 신호 라인(311)으로 변조 심볼 S0를 출력하고, 제2 신호 라인(312)으로 변조 심볼 S1을 출력할 수 있다. 또한 변조 장치(310)는 제2 신호 라인(312)으로 변조 심볼 S0에 상응하는 -S* 0를 출력하고, 제1 신호 라인(311)으로 변조 심볼 S1에 상응하는 -S* 1을 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 제1 SFBC 블록(361)에 포함된 각 변조 심볼들은 제1 신호 라인(311)과 제2 신호 라인(312)에 연속한 2개의 변조 심볼들을 하나의 그룹으로 하여 송신하는 형태가 될 수 있다. 제2 SFBC 블록(362) 또한 제1 SFBC 블록(361)과 동일한 형태로 구성될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 제1 신호 라인(311)과 제2 신호 라인(312)은 제1 기저대역 처리 장치(320a)로 입력되는 신호 라인이며, 제3 신호 라인(313)과 제4 신호 라인(314)은 제2 기저대역 처리장치(320b)로 입력되는 신호 라인이다. 따라서 변조 장치(310)는 제1 기저대역 처리장치(320a)로 입력되는 신호 라인들(311, 312)을 통해 SFBC 블록들(361, 362)을 출력하는 동안 제2 기저대역 처리장치(320b)로 입력되는 신호 라인들(313, 314)로는 변조 심볼들이 출력되지 않는다. 그리고, 변조 장치(310)는 제2 기저대역 처리장치(320b)로 입력되는 신호 라인들(313, 314)을 통해 SFBC 블록들(도 4b에 미도시)을 출력하는 동안 제1 기저대역 처리장치(320a)로 입력되는 신호 라인들(311, 312)로는 변조 심볼들이 출력되지 않는다.
따라서 위와 같은 방식으로 변조 장치(310)가 미리 결정된 SFBC 단위로 제1 기저대역 처리장치(320a) 및 제2 기저대역 처리장치(320b)로 출력을 스위칭(또는 다중화)함으로써, 본 개시에 따른 SSFBC가 될 수 있다. 다시 말해 특정한 안테나 어레이로 출력되는 SFBC는 희소(sparce)한 특징을 갖게 된다. 그러므로, 본 개시에 따른 SSFBC 방식이 적용되는 형태가 될 수 있다. 또한 이러한 특징은 부분적으로 연결된 그룹 빔포밍(partially connected group beamforming)로 이해될 수도 있다. 그러나, 위에서 설명한 기저대역에 SFBC 적용 및 서로 다른 안테나 그룹에서 주파수-특정 방식으로 기저대역에의 희소 매핑을 적용하는 동작은 송신기가 가시선 채널 상태이거나 또는 송신기가 빔포밍 그룹들 각각이 매우 다른 채널 상태를 파악한 환경에 기초하여 적용되지 않을 수 있다.
그리고 앞서 설명한 기저대역의 SFBC 적용과 기저대역의 주파수 별 출력을 안테나 그룹별로 스위칭을 하는 동작은 기지국(송신기)이 단말과의 채널 상황이 가시선(line of sight)으로 검출되거나 각 빔포밍 그룹별로 단말 간의 채널 상황이 매우 상이하다고 판단하는 등의 상황이 발생할 때에 따라 적용되지 않을 수 있다.
상기 상황에서 단일 스트림 빔포밍(single stream beamforming)을 적용하여 그룹별 빔포밍이 수행될 수 있다. 다시 말해, 각 빔포밍 그룹별로 단말 간의 채널 상황이 매우 상이한 경우 등과 같이 SFBC가 적용되지 않는 상황에서는 단일 스트림 빔포밍을 수행할 수 있다.
다시 도 4a를 참조하여 송신 노드(30)의 구성에 대해 살펴보기로 한다. 송신 노드(30)의 변조 장치(310)에서 출력된 신호들은 앞서 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이 각각의 신호 라인들(311-314)을 통해 제1 기저대역 처리장치(320a) 및 제2 기저대역 처리장치(320b)로 입력된다. 다시 말해 제1 기저대역 처리 장치(320a)는 변조 장치(310)와 연결된 2개의 신호 라인들(311, 312)을 통해서 변조된 신호를 수신할 수 있고, 제2 기저대역 처리 장치(320b)는 변조 장치(310)와 연결된 다른 2개의 신호 라인들(313, 314)을 통해서 변조된 신호를 수신할 수 있다.
제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b)는 동일한 구성을 가질 수 있다. 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b) 각각은 입력된 변조된 신호들을 기저대역 프리코딩(baseband precoding)할 수 있다. 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b) 각각은 입력된 기저대역 신호를 각 기저대역 처리 장치들(320a, 320b)에 미리 설정된 기저대역 프리코딩 매트릭스(baseband precoding matrix)를 이용하여 프리코딩할 수 있다. 이때, 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b) 각각은 프리코딩된 신호를 SFBC를 서브대역(subband) 영역 별로 구분된 송신 변환 장치들(331, 332, 333, 334)로 출력할 수 있다. 다시 말해 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b) 각각은 프리코딩된 신호들을 대응하는 주파수 위치 예를 들어 서브대역에 기초한 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 체인(chain)을 통해 전송하기 위해 분리하여 출력할 수 있다.
제1 송신 변환 장치(331)와 제2 송신 변환 장치(332)는 도 4a에 예시한 바와 같이 제1 기저대역 처리장치(320a)의 출력을 처리할 수 있으며, 제3 송신 변환 장치(333) 및 제3송신 변환 장치(334)는 제2 기저대역 처리장치(320b)의 출력을 처리할 수 있다. 제1 기저대역 처리장치(320a)와 연결된 제1 송신 변환 처리 장치(331)와 제2 송신 변환 처리 장치(332)는 역 고속 퓨리에 변환(IFFT) 처리와 OFDM 심볼의 순환전치(Cyclic Prefix, CP) 심볼을 추가하는 처리를 수행할 수 있다. 그런 후 제1 송신 변환 처리 장치(331)와 제2 송신 변환 처리 장치(332) 각각은 CP를 부가한 OFDM 심볼을 OFDM 파형(waveform)으로 변조할 수 있다.
제1 송신 변환 장치(331)와 제2 송신 변환 장치(332) 각각은 서로 다른 서브대역(subband)의 주파수 영역으로 구분된 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 체인(chain)으로 구분될 수 있다. 다시 말해 제1 송신 변환 장치(331)는 CP를 부가한 OFDM 파형을 다중 안테나를 통해 송신하기 위한 제1 RF 체인에 대응한 처리를 수행할 수 있다. 그리고 제2 송신 변환 장치(332) 또한 CP를 부가한 OFDM 파형을 다중 안테나를 통해 송신하기 위한 제2 RF 체인에 대응한 처리를 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 송신 변환 장치들(331-334)은 모두 동일한 구성을 가지므로, 제3 송신 변환 장치(333)와 제4 송신 변환 장치(334)는 위에서 설명한 제1 송신 변환 장치(331)와 제2 송신 변환 장치(332)와 동일한 동작을 수행할 수 있다. 따라서 송신 변환 장치들(331-334) 각각은 IFFT 처리기, CP 부가기 및 RF 체인을 포함할 수 있다.
제1 송신 변환 장치(331)와 제2 송신 변환 장치(332)는 제1 무선 장치(340a)와 연결되며, 제3 송신 변환 장치(333)와 제4 송신 변환 장치(334)는 제2 무선 장치(340b)와 연결된다. 다시 말해 제1 송신 변환 장치(331)와 제2 송신 변환 장치(332)에서 출력된 신호는 제1 무선 장치(340a)에서 무선 대역으로 변환된 후 제1 다중 안테나(41)를 통해 빔포밍되어 수신 노드(50)로 전송될 수 있다. 또한 제3송신 변환 장치(333)와 제4송신 변환 장치(334)에서 출력된 신호는 제2무선 장치(340b)에서 무선 대역으로 변환된 후 제2 다중 안테나(42)를 통해 빔포밍되어 수신 노드(50)로 전송될 수 있다.
이상에서 설명한 도 4a 및 도 4b의 구성은 2개의 주파수 서브밴드 및 빔포밍 그룹(beamforming group)으로 나뉜 SSFBC 전송 구조를 설명하였다. 2개 이상의 주파수 서브밴드 및 빔포밍 그룹에 대해서는 이하에서 추가로 설명할 것이다.
한편, 도 4a에 예시한 송신 노드(30)의 구성은 수신 노드(50)가 피드백하는 신호(또는 정보)를 수신하는 구성에 대해서는 예시하지 않았다. 하지만, 송신 노드(30)는 수신 노드(50)가 피드백하는 신호를 수신하기 위한 구성을 갖는 것은 자명한 것이며, 피드백 신호를 수신하기 위한 구성은 현재까지 알려진 다양한 방법들을 활용할 수 있다. 따라서 본 개시에서 송신 노드(30)가 수신 노드(50)로부터 피드백 신호를 수신하는 구성 및 동작에 대해서는 추가 설명을 생략하기로 한다.
또한 도 4a에서 예시한 각 장치들 중 동일한 기능을 수행하는 2개 이상의 장치들은 하나의 장치에서 내부적으로 처리되도록 구현할 수도 있다. 도 4a의 예시는 이해의 편의를 돕기 위한 구성이며, 반드시 도 4a와 같은 형태로 구현되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 하나의 기저대역 처리장치가 도 4a에 예시한 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리 장치(320b)와 같이 구분된 처리를 수행할 수 있도록 하는 경우 하나의 기저대역 처리장치로 구현할 수 있다. 이는 송신 변환 장치들(331, 332, 333, 334) 및 무선 장치들(340a, 340b)도 동일하게 이해될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 송신 노드의 다중 안테나가 크로스 폴(cross pole) 안테나들로 구성되는 경우를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 하나의 크로스 폴(cross pole) 안테나는 제1 안테나 요소(411) 및 제2 안테나 요소(412)가 서로 직각으로 교차하는 형태를 가질 수 있다. 도 5에 예시한 4X4 크로스 폴 안테나들은 하나의 예시이며, 예시한 개수 보다 많은 수의 크로스 폴 안테나들을 가질 수 있다. 이러한 크로스 폴 안테나는 제1 안테나 요소(411)와 제2 안테나 요소(412) 간의 교차점에서 인접한 크로스 폴 안테나의 교차점 간의 거리는 반송파 파장의 1/2의 값 다시 말해 반송파 파장을 λ라 하면, λ/2의 거리만큼 이격될 수 있다.
또한 크로스 폴 안테나의 각 안테나 요소들은 모두 하나의 안테나로 동작하므로, 도 5에 예시한 안테나 요소의 수(Antenna Element, AE)는 32개의 안테나 요소들로 구성된 경우를 예시하고 있다.
도 5에서는 균일한(uniform) 평면 어레이 안테나의 구성을 예시하였다. 도 5에 예시한 균일한 평면 어레이 안테나는 앞서 도 3에서 예시한 다중 안테나들(41, 42, 61)들 중 어느 하나가 될 수 있다. 예를 들어, 송신 노드(30)에 연결된 제1 어레이 안테나(41)와 제2 어레이 안테나(42)는 모두 도 5에 예시한 바와 동일한 구성을 가질 수 있다. 다른 예로, 송신 노드(30)에 연결된 제1 어레이 안테나(41)와 제2 어레이 안테나(42)는 도 5에 예시한 균일한 평면 어레이 안테나의 확장된 형태 또는 축소된 형태를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 다른 예로, 송신 노드(30)에 연결된 제1 어레이 안테나(41)와 제2 어레이 안테나(42)는 도 5에 예시한 균일한 평면 어레이 안테나의 적어도 일부로 구현될 수도 있다.
이상에서는 송신 노드(30)에 연결된 또는 송신 노드(30)에 구비된 어레이 안테나들(41, 42)에 대해서만 설명하였으나, 수신 노드(50)에 연결된 또는 수신 노드(50)에 구비된 어레이 안테나(61)도 동일한 형태를 가질 수 있다.
그러므로, 이상에서 도 5를 참조하여 설명한 평면 어레이 안테나는 도 3에서 설명한 하나의 어레이 안테나에 대응할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 SSFBC에 기초하여 신호를 수신하기 위한 다중 안테나를 갖는 수신 노드의 주요 구성을 예시한 개념도이다.
다중 안테나(61)는 수신 노드(50)가 SSFBC 신호를 수신하기 위해 필요한 다중 안테나일 수 있다. 다중 안테나(61)는 앞서 도 5에서 설명한 바와 같이 크로스 폴 안테나로 구현할 수도 있다. 만일 다중 안테나(61)가 크로스 폴 안테나로 구현되는 경우 다중 안테나(61)의 안테나 요소의 수는 송신 노드(30)에 포함된 각 다중 안테나 그룹들(41, 42) 각각의 안테나 요소들의 수와 같거나 작은 수로 구현될 수 있다. 예를 들어, 수신 안테나 요소의 수(Nr)가 16 안테나 요소(AE)로 구성되는 경우 도 5에서 설명한 크로스 폴 안테나 요소들 중 2개의 열 또는 2개의 행만으로 구성될 수 있다. 다른 예로 수신 안테나 요소의 수(Nr)가 32 AE로 구성되는 경우 도 5에서 설명한 크로스 폴 안테나 요소들 전체와 동일한 구성을 가질 수 있다.
다음으로 수신 노드(50)에 대하여 살펴보기로 한다. 수신 노드(50)는 무선 수신 장치(510), 제1 수신 변환 장치(521), 제2 수신 변환 장치(522), SFBC 검출 장치(530) 및 복호 장치(540)를 포함할 수 있다.
무선 장치(510)는 다중 안테나(61)로부터 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 무선 장치(510)는 기저대역 신호로 변환된 신호를 RF 체인에 기초하여 제1 수신 변환 장치(521) 및/또는 제2 수신 변환 장치(522)로 출력할 수 있다.
제1 수신 변환 장치(521)와 제2 수신 변환 장치(522)는 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 제1 수신 변환 장치(521)의 구성 및 동작에 대하여만 설명하기로 한다. 제1 수신 변환 장치(521)는 RF 체인에 기초하여 무선 장치(510)로부터 수신된 신호에서 CP를 제거하고, 고속 퓨리에 변환(FFT)하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환할 수 있다. 따라서 OFDM 신호를 시간 영역의 신호로 변환한 후 SFBC 검출 장치(530)로 제공할 수 있다. 따라서 제1 수신 변환 장치(521)와 제2 수신 변환 장치(522)는 각각에 대응하는 RF 체인에 기초한 신호를 입력으로 하여 OFDM 신호를 시간 영역 신호로 변환하여 SFBC 검출 장치(530)로 출력할 수 있다.
SFBC 검출 장치(530)는 송신 노드(30)가 SFBC 방식으로 전송한 신호를 검출하고, 검출된 SFBC 심볼들을 복조하여 로그 우도율(Log Likelihood Ratio, LLR) 값을 출력할 수 있다.
복호 장치(540)는 SFBC 검출 장치(530)에서 출력된 LLR 값을 디스크램블링 및 채널 복호할 수 있다. 디스크램블링은 송신 노드(30)에서 스크램블링이 이루어진 방식에 역에 대응한 방식으로 이루어질 수 있다. 또한 채널 복호는 앞서 도 4a에서 설명한 바와 같이 송신 노드(30)가 FEC 기능을 갖는 부호어를 생성하므로, 디스크램블링된 심볼을 FEC 기능에 기초하여 채널 복호를 수행할 수 있다.
한편, 도 6에 예시한 수신 노드(50)의 구성에서 송신 노드(30)로 피드백하는 신호(또는 정보)를 송신하는 구성에 대해서는 예시하지 않았다. 하지만, 수신 노드(50)는 송신 노드(30)로 피드백하는 신호를 전송하기 위한 구성을 갖는 것은 자명한 것이며, 피드백 신호를 수신하기 위한 구성은 현재까지 알려진 다양한 방법들을 활용할 수 있다. 따라서 본 개시에서 수신 노드(50)가 송신 노드(30)로 피드백 신호를 송신하는 구성 및 동작에 대해서는 추가 설명을 생략하기로 한다.
다만, 본 개시에 따른 수신 노드(50)는 송신 노드(30)가 전송한 신호 예를 들어, 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block, SSB) 또는 전송되는 데이터에 대응하는 참조 신호(Reference Signal, RS) 등을 이용하여 피드백 정보(또는 피드백 신호)를 생성하여 전송할 수 있다.
이상에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 송신 노드(30)의 구성과 동작 및 수신 노드(60)의 구성과 동작에 대하여 살펴보았다. 그러면 본 개시에 따른 송신 노드(30)에서 SSFBC 전송 방식을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4a에서 설명한 내용을 다시 살펴보면, 변조 장치(310)에서 변조된 부호어 비트 스트림(codeword bit stream)을 S(·)라 하자. 변조된 부호어 비트 스트림 S(·)은 제1 기저대역 처리장치(320a) 및/또는 제2 기저대역 처리 장치(320b)에서 기저대역 프리코딩 매트릭스(baseband precoding matrix)에 기초하여 프리코딩될 수 있다. 그리고 M(m=0, 1, 2, …, M-1)개의 빔포밍 그룹(beamforming group)(또는 서브밴드(subband) 주파수 영역)으로 매핑될 수 있다. 이처럼 매핑이 이루어지는 동작은 아래의 수학식 1과 같이 예시할 수 있다.
수학식 1에서 k는 주파수 부반송파 인덱스(subcarrier index)이다. fsub는 주파수 영역의 서브밴드(subband) 길이이며, NRF는 총 RF 체인의 수이다. 예를 들어 도 4a에서 설명한 바와 같이 NRF가 4인 경우 m의 범위는 2개의 빔포밍 그룹(beamforming group)이 된다. 다이버시티 오더(Diversity order)를 증가시키려면, NRF의 수를 크게하여 빔포 및 그룹을 더 많아지도록 할 수 있다. 다만, 총 송신 안테나의 수 Nt가 고정(fixed)된 경우 빔포밍 그룹의 증가는 어레이 이득(array gain)을 잃을 수 있다. 본 개시에 따른 SSFBC는 기저대역 레벨에서 보면 RF 체인과 주파수의 매핑(mapping)이 sparse한 특징이 있다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 기저대역 처리장치들(320a, 320b)은 기저대역 프리코딩 매트릭스를 적용할 때, 수신 노드(50)로부터 피드백(feedback)된 정보에 기초하여 기저대역 프리코딩 매프릭스를 적용할 수 있다.
수신 노드(50)는 송신 노드(30)가 전송한 신호를 아래 수학식 2와 같이 수신할 수 있다.
수학식 2에서 y는 수신 노드(50)에서 수신된 신호이며, H는 송신 안테나 요소(AE)의 수 Nt와 수신 AE의 수 Nr의 수의 곱의 매트릭스(matrix)로, 다시 말해 "Nt X Nr"차원(dimension)을 가지는 매트릭스이다. 또한 FRF는 "Nt X Ns"차원을 가지는 RF 체인과 기저대역을 연결하는 빔포밍 스티어링 벡터(beamforming steering vector)의 조합으로 이루어진 매트릭스이다. 그리고 "Ns X 1" 크기(size)의 벡터 s는 송신 신호이다. 또한 수학식 2에서 FBB는 "Ns x Ns" 차원을 가진 기저대역 프리코딩 매트릭스이며, n은 잡음(noise) 또는 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive white Gaussian noise)가 될 수 있다.
수신 노드(50)는 수학식 2와 같은 수신 신호로부터 상태 번호(condition number, CN)를 측정하고, CN을 최소 값으로 낮출 수 있는 위상(phase) 값 φ0와 φ1 그리고 이진수 γ를 송신기에 피드백(feedback)한다. CN은 수신 노드(50)에서 행렬의 조건이 얼마나 불량한지(ill-conditioned)에 대한 표준 척도이다.
수신 노드(50)는 유효 채널(effective channel) "HFRFFBB"을 아래 수학식 3과 같이 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)할 수 있다. 여기서 FRF는 송신 노드(30)의 제1 무선 장치(340a)와 제2 무선 장치(340b)에서 수행되는 프로세스를 의미할 수 있고, FBB는 제1 기저대역 처리장치(320a)와 제2 기저대역 처리장치(320b)애서 수행되는 프로세스를 의미할 수 있다.
수학식 3에서 U는 수신 노드(50)의 수신 매트릭스이고, VH는 채널 행렬에 대응하는 프리코딩 매트릭스이다.
수학식 3과 같이 특이값 분해된 값에서 대각 행렬(diagonal matrix) 의 최대 값(λmax)과 최소 값(λmin)의 비율로 CN 값이 결정될 수 있다. 다시 말해 CN은 유효 채널을 SVD한 값들 중 대각 행렬의 최대 값과 최소 값의 비율(λmax/λmin)로 결정될 수 있다.
여기서 FBB=[f0 f1]는 프리코딩 벡터 f0와 f1로 구성되어 있고, 각 vector는 아래 수학식 4와 같이 표현된다.
한편, FRF는 각 공간 스트림(spatial stream)에 중복된 2개의 빔 스티어링 칼럼 벡터(beam steering column vector) 로 이루어진 매트릭스이며, 각 균일 평면 어레이 벡터(uniform planar array vector)는 아래 수학식 5와 같다.
한편, 본 개시에서는 URLLC 통신의 신뢰도 향상을 위해 점대점(point to point) 전송 방식의 강건성뿐만 아니라 위해 셀 에지(cell edge)에 위치한 단말의 경우 다중점 전송 방식을 고려할 수 있다.
인터 셀(Inter cell) 상황의 경우 다중점 신호 전송에 적용할 수 있는 전력 할당 방법을 통해 추가적인 성능 향상을 기대할 수 있다. 기존의 분산 송수신점(TRP) 전력 할당 방식들은 하향 전체 채널 상태 정보(full channel state information, CSI) 정보를 알고 있다는 가정하에 최적의(optimal) 전력 할당 방식을 제안하였다. 하지만, 이러한 방식은 큰 오버헤드가 요구된다. 따라서 본 개시에서는 큰 오버헤드가 요구되는 CSI 대신 각 송신점의 송신 각도와 채널 품질 인덱스(index)를 이용하여 전력 할당을 적용하는 방식을 제안한다.
도 7은 본 개시에 따라 셀 경계에 위치한 단말을 위해 분산된 패널 다중점 전송 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 복수의 셀들(710, 7820, 730)을 예시하고 있다. 셀들(710, 720, 730) 각각은 하나 또는 둘 이상의 패널들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀0(710)는 패널0(711)와 패널1(712)를 포함할 수 있고, 셀1(720)은 패널0(721), 패널1(722), 패널2(723)를 포함할 수 있으며, 셀2(730)은 패널1(731)을 포함할 수 있다.
도 7에 예시한 패널들(711, 712, 721, 722, 723, 731)은 도 3에서 예시한 송신 노드(30)에 연결된 하나의 어레이 안테나에 대응할 수 있다. 이를 셀0(710)에 대하여 도 3의 구성을 참조하여 살펴보기로 한다.
셀0(710)은 하나의 송신 노드(30)에 의해 관리되는 또는 송신 노드(30)와 단말 예를 들어 수신 노드가 통신하기 위한 영역일 수 있다. 송신 노드(30)의 구성은 앞서 설명한 도 4a의 구성을 포함할 수 있다. 도 7에서는 송신 노드를 구(30)의 위치를 예시하지 않았음에 유의해야 한다. 또한 셀(710) 내의 패널0(711)과 패널1(712)은 각각 도 3의 송신 어레이 안테나들(41, 42)에 대응할 수 있다. 가령 패널0(711)이 제1 송신 어레이 안테나(41)에 대응하는 경우 패널1(712)은 제2 송신 어레이 안테나(42)에 대응할 수 있다. 또한 패널들(711, 712) 각각은 도 5에서 설명한 바에 기초한 크로스 폴 안테나 구조를 가질 수 있다. 다시 말해, 패널들(711, 712) 각각은 크로스 폴 구조를 갖는 평면 어레이 안테나 형태로 구성될 수 있다.
도 7에서 셀1(720)은 송신 어레이 안테나를 3개 이상 갖는 경우를 예시하였다. 도 7에서는 셀의 일부 구성만을 예시한 경우일 수 있으므로, 송신 어레이 안테나의 수는 도 7에 예시한 바에 한정되지 않는다. 예를 들어 셀2(730)은 패널1(731)만이 예시되어 있다. 다시 말해 셀2(730)의 패널0는 도 7에 예시되어 있지 않았음에 유의해야 한다.
도 7에서 예시한 각 셀들(710, 720, 730)은 하나의 기지국 또는 접속점(Access Point, AP)에 대응할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 셀들(710, 720, 730)을 하나의 기지국으로 가정하여 설명하기로 한다.
기지국은 RF 신호를 송신 및 수신하기 위한 복수의 패널들을 서로 다른 장소에 배치할 수 있다. 다시 말해 복수의 패널들은 이동통신 시스템에서 언급하는 송수신점(TRP)에 대응할 수 있다.
도 7에서 단말(701)은 셀1(720)의 영역에 위치한 경우를 예시하였다. 보다 구체적으로 단말(701)은 셀1(720)의 영역 중에서 패널2(723)의 영역 내에 위치하며, 패널2(723)의 영역 에지에 위치한 경우가 될 수 있다. 따라서 패널2(723)에 의한 영역의 에지에 위치한 단말(701)은 패널2(723)으로부터 수신되는 신호의 세기가 충분하지 않을 수도 있다. 따라서 본 개시에서는 다른 패널들과 협력 통신을 수행하도록 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 셀1(720)의 패널2(723)가 단말(701)로 형성하는 빔(b723)을 예시하고 있다. 또한 단말(701)은 셀1(720)의 패널1(722)의 외각에 인접하고 있다. 따라서 셀1(720)의 패널1(722)는 단말(701)로 빔(b722)을 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 단말(701)은 셀0(710)의 패널1(712)의 외각에 인접하고 있다. 따라서 셀0(710)의 패널1(712)은 단말(701)로 빔(b712)을 형성할 수 있다.
도 7에 예시한 바와 같이 서로 다른 패널들(712, 722, 723) 각각은 단말(701)로 빔들(b712, b722, b723)을 형성하여 협력 통신을 수행하는 경우 단말(701)은 협력 통신에 기초하여 신호들을 결합함으로써 이득을 취할 수 있다. 이때, 각 패널들(712, 722, 723)과 단말(701) 간의 거리에 기초하여 형성하는 빔들(b712, b722, b723)의 송신 전력을 제어할 수도 있다.
그러면, 이상에서 설명한 도 7의 구성에 기초한 송신 노드들인 각 패널들의 동작 방법과 수신 노드인 단말의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
본 개시에 따른 다중점 시스템의 각 송신 TRP 구조는 단일 사용자 DFT 기반 빔포밍을 적용하기 때문에, 가장 큰 어레이 이득을 제공한다. 하지만 이로 인하여 다른 사용자의 다운링크 신호에 간섭을 유발할 수 있다. 셀(cell) 내 다운링크 간섭은 적절한 다중화 및 다운링크/업링크에 대하여 기지국의 스케줄링을 통해 자원 할당을 조절(handling)함으로써 간섭을 처리할 수 있다. 하지만, 기지국의 스케줄링을 통해 자원 할당을 조절하는 방법은 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 높이는 데에는 한계가 있다. 앞서 도 3 내지 도 6에서 설명한 DFT 기반 빔 형성을 위한 송신 노드는 특히 셀 가장자리에 위치한 다른 하향 데이터 신호 수신 사용자에게 큰 셀간 간섭이 발생될 수 있다. 또한 도 7에서 예시한 바와 같이 단말(701)이 셀 간 경계에 위치한 경우 큰 간섭을 겪을 수 있다. 따라서 다른 기지국의 간섭을 받는 환경에서 다른 기지국을 공동 다중점 신호 전송을 통한 협력에 참여시키는 적극적인 전송으로 전환된다면 성능 개선이 이루어질 수 있다.
이러한 셀간 다중점 전송 기술은 3GPP LTE에서 CoMP(Coordinated Multipoint)라는 이름으로 명명된 다지점 협력통신 방식을 통해 실행될 수 있다. 송신에 참여하는 기지국에게 단말은 일반적으로 CSI 또는 CQI를 제공한다.
CoMP에서와 같이 협력 통신에 참여하는 모든 전송점에 대한 CSI가 제공되면 네트워크 합계 용량을 최적화할 수 있다. 도 7에 예시한 바와 같은 분산 기지국 패널들(또는 TRPs)이 사용자 장비(User equipment, UE)로 데이터를 전송하는 방식을 분산 안테나 시스템(distributed antenna system: DAS)으로 간주할 수 있다.
DAS에서 분산 기지국 패널들(또는 TRPs) 각각의 전력 할당은 채널을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. DAS에서 분산 기지국 패널들(또는 TRPs)에 대한 전력 할당으로 제안된 대부분의 방식은 송신 노드가 하향 CSI를 알고 있는(known) 것으로 가정한다. 다시 말해, DAS에서 분산 기지국 패널들(또는 TRPs)의 전력 할당 방법은 정확한 하향 CSI를 알고 있는 것을 가정한다.
하지만, 본 개시에서는 분산 기지국 패널들(또는 TRPs)이 정확한 하향 CSI 대신 각각의 송신 빔 방향, CQI 및 피드백 트래픽을 활용한다. 여기서 송신 빔 방향은 ZoD/AoD(zenith of departure/angle of departure)일 수 있다.
또한 본 개시에서는 분산 기지국 패널들(또는 TRPs)이 낮은 지연으로 빔 각도 및 CQI 기반 전력 할당(ACPA: angle and CQI based power allocation) 방식을 제안한다.
수신 노드인 단말(ex: UE)에 인접한 분산 기지국 패널들 또는 TRP들은 협력 TRP 그룹을 형성할 수 있다. 이하에서 분산 기지국 패널들과 TRP는 동일한 의미로 이해될 수 있으므로, 혼용되어 사용되더라도 도 3 내지 도 5에서 패널들로 이해되어야 함에 유의해야 한다. 멀티 포인트 전송 세트 및/또는 각 기지국의 패널들은 으로 정의되고, 의 bound를 갖는다. 그러면 i번째 TRP의 유틸리티 기능(utility function)은 하기 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.
수학식 6에서 는 협력 전송 집합에서 i를 제외한 다른 기지국의 TRP(패널)의 전력을 나타낸다. N o 은 노이즈 역률이고, α는 i번째 TRP에 의해 다른 TRP의 다운링크 채널에 야기되는 간섭의 페널티를 나타낸다. β는 각 TRP들의 추정 채널 이득을 결정하기 위해 각도 기반 채널 전력과 CQI 레벨 간의 가중치 비율이다. 그리고 q i 는 i번째 TRP의 CQI 수치이다. Ω i 는 추정된 장기 채널 이득 계수이며, 각도에 따른 방사 패턴(radiation pattern)은 3GPP 표준 문서 중 TR 38.901에 기초할 수 있다. 또한 수신 노드는 ZoD/AoD를 추정하고, 추정된 장기 채널 이득 계수 Ω i 를 다음 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
단말은 위와 같은 수학식 7에 기초하여 i번째 TRP를 제외한 TRP들의 ZoD/AoD와 CQI 정보를 획득하고, 이를 i번째 TRP로 전송할 수 있다. 다시 말해 단말은 모든 TRP들의 ZoD/AoD와 CQI 정보를 획득하고, 이를 각 TRP들로 보고할 수 있다. 단말이 i번째 TRP로 보고하는 경우 단말은 i번째 TRP를 제외한 다른 TRP들의 ZoD/AoD와 CQI 정보만을 i번째 TRP로 보고할 수 있다. 이에 따라 모든 협력 전송을 수행하는 TRP들은 자신을 제외한 TRP들의 ZoD/AoD와 CQI 정보를 획득할 수 있다.
각 TRP들은 획득된 정보에 기초하여 자신의 송신 전력을 결정하기 위해 아래 수학식 8의 제한(constraint)을 만족하는 α값을 찾을 수 있다.
그리고 수학식 8의 를 찾기 위해서 을 적용하여 아래의 수학식 9와 같은 해법(solution)을 얻을 수 있다.
만일 계산한 전력 값 이라면 가 된다.
그리고 수학식 6에 기초하여 계산된 P i 는 아래의 수학식 10의 bound를 만족해야 한다.
이상에서 설명한 방식에 기초하여 도 3 내지 도 6의 구성을 갖는 TRP들에 대하여 도 7과 같은 전력 할당 방식의 적용 예를 살펴보기로 한다. 즉, 도 7에서 예시한 상황에서 TRP들 각각은 하나의 패널들에 대응할 수 있고, 패널들로 신호를 송신하기 위한 구성은 도 3 및 도 4a와 도 4b에서 설명한 방식에 기초하여 신호를 송신하는 경우에 각 TRP들의 전력 할당 방식에 대해 설명하기로 한다.
먼저 도 7의 각 패널들이 하나의 TRP에 대응하므로, 대응 관계를 아래와 같이 가정한다. 도 7의 셀0(710)의 패널1(712)로부터 단말(701)로의 송신 빔 방향인 ZoD0/AoD0 = 130o/60o이고, 셀1(720)의 패널1(722)로부터 단말(701)로의 송신 빔 방향인 ZoD1/AoD1 = 100o/10o이고, 셀1(720)의 패널2(723)로부터 단말(701)로의 송신 빔 방향인 ZoD2/AoD2 = 110o/20o인 경우를 가정한다. 그리고 i번째 TRP에 의한 간섭의 페널티인 α=0.618이고, β=0.25이고, CQI q i 가 모두 0.5이고, Pmax=1 이고, Pmin=0.001이라 가정한다.
이상에서 예시한 가정 하에서 각 i번째 TRP의 송신 전력은 수학식 9를 통하여 각 TRP들의 송신 전력은 아래와 같이 계산될 수 있다.
(1) 셀0(710)의 패널1(712)로부터 단말(701)로의 송신 전력 P0=0이고,
(2) 셀1(720)의 패널1(722)로부터 단말(701)로의 송신 전력 P1=0.76이고,
(3) 셀1(720)의 패널2(723)로부터 단말(701)로의 송신 전력 P2=0.24이다.
위와 같은 결과 값들은 수학식 8의 범위(bound)를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 만일 CQI가 제공되지 않는 경우 β=0로 설정하여 송신 전력을 결정할 수 있다.
이상에서는 둘 이상의 셀들에서 다중 패널들이 사용되는 경우를 가정하여 설명하였다. 하지만, 하나의 셀 내에서 다중 패널들을 이용하는 경우에도 이상에서 설명한 방법을 동일하게 적용할 수 있음에 유의해야 한다.
한편, 도 7에 예시한 바와 같이 셀 에지(cell edge)에 있는 단말(701)을 위한 하향 신호를 전송하는 TRP의 그룹핑을 구성하기 위한 방식은 초기 접속(initial access) 단계에서 그룹핑이 이루어질 수도 있고, 통신 중에 이루어질 수도 있고, 핸드오버 또는 빔 검출 실패 등의 다양한 경우에 수행될 수 있다.
다른 한편, 도 3 및 도 4a에서 설명한 송신 노드(30)가 도 7과 같은 방식에 기초하여 동작하기 위해서 도 4a에서 설명된 구성 요소들에 부가적인 구성을 필요로 할 수 있다. 이에 대하여 간략히 살펴보기로 한다.
앞서 설명한 바와 같이 송신 노드(30)는 수신 노드(50)로부터 제공되는 피드백을 수신할 수 있다. 따라서 피드백을 수신하기 위한 피드백 수신 장치를 더 포함할 수 있다. 이때, 피드백 수신 장치는 송신 노드(30)가 전송한 신호에 대응하는 피드백을 수신할 수 있다. 다시 말해, 위에서 설명한 바와 같이 송신 노드(30)의 피드백 수신 장치는 송신 노드(30)가 빔포밍하여 수신 노드(50)로 전송한 신호에 대응하는 채널 품질 정보 및/또는 빔 각도 정보를 피드백 정보(또는 신호)로 수신할 수 있다.
뿐만 아니라 송신 노드(30)는 수신 노드(50)로부터 다른 송신 노드 예를 들어 인접한 다른 TRP들(또는 분산 기지국 패널들 중 신호를 송신한 패널을 제외한 다른 패널들)의 전력 및/또는 빔포밍하여 수신된 빔의 각도 정보 등을 수신할 수 있다. 이러한 정보 중 적어도 일부의 피드백은 수신 장치를 통해 수신할 수 있다. 본 개시에서 언급되는 피드백은 위에서 설명된 수학식들로부터 이해될 수 있다.
또한 송신 노드(30)는 수신된 피드백들에 기초하여 송신 전력을 결정할 수 있다. 도 4a에 예시한 송신 노드(30)는 송신 전력을 결정하기 위한 송신 전력 결정 장치를 더 포함할 수 있다. 그리고 송신 전력 결정 장치는 결정된 송신 전력 값을 도 4a에 예시한 무선 장치들(340a, 340b) 각각으로 제공할 수 있다. 도 4a에 예시한 무선 장치들(340a, 340b)는 전력 결정 장치로부터 제공된 송신 전력 값에 기초하여 OFDM 파형의 신호의 전송 전력을 결정할 수 있다. 이를 위해 무선 장치들(340a, 340b)은 내부에 전력 증폭을 위한 소자 예컨대, 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시에 따르면, 거대한(massive) 송신 안테나를 사용하여 공간 다이버시티를 얻고 전송 신뢰도를 증가시키고자 할 때 사용할 수 있다. 특히 적절한 빔포밍 그룹의 수 조절을 통해 송신 안테나의 개수 만큼 다이버시티 오더(diversity order)를 유지하고, 낮은 복잡도(low complex)의 피드백 요소(feedback component)를 요구하면서 무선 통신 전송의 신뢰도를 극대화할 수 있다. 또한 제한된 피드백(Limited feedback)은 오버헤드(overhead)를 낮추는 효과를 갖기 때문에 상향 링크의 전송량을 줄여 신뢰도 향상에 기여할 수 있다.
또한 본 개시를 사용하면 기저대역에서 희소 주파수 자원 배치를 통해 다중 안테나를 활용한 공간 다이버시티(space diversity) 및 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 획득할 수 있다. 따라서 본 개시는 기존의 3GPP와 같은 표준 규격과 호환성을 쉽게 가질 수 있다. 그리고 본 개시에서 제시된 방식은 성능적인 측면을 구현적인 측면에서도 비교적 쉽게 적용시킬 수 있다. 그리고 무엇보다 차세대 무선 전송의 좋은 요소 기술이 될 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시 예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시 예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 개시의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 송신 노드의 방법에 있어서,
    송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하는 단계;
    상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코드(sparce space-frequency block code, SSFBC)로 부호화함으로써 SSFBC 부호화된 심볼들을 생성하는 단계;
    상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하는 단계; 및
    상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하는 단계;를 포함하는,
    송신 노드의 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브밴드의 수는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 체인의 수에 기초하여 결정되는,
    송신 노드의 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리코딩은 수신 노드로부터 수신된 피드백 정보에 기초하여 결정되며,
    상기 피드백 정보는 상기 수신 노드가 상기 송신 노드로부터 수신된 신호에 기초하여 측정된 상태 번호(condition number, CN)를 최소 값으로 낮추기 위한 위상(phase) 값을 포함하는,
    송신 노드의 방법.
  4. 제1 송신 노드의 방법에 있어서,
    송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하는 단계;
    상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩(sparce space-frequency block code, SSFBC)으로 부호화함으로써 SSFBC 부호화된 심볼을 생성하는 단계;
    상기 제1 송신 노드와 관련된 제1 피드백과 제2 송신 노드와 관련된 제2 피드백에 기초하여 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하는 단계; 및
    상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백에 기초하여 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하는 단계;를 포함하는,
    제1 송신 노드의 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1피드백 및 상기 제2피드백에 기초하여 송신 전력을 결정하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들은 상기 결정된 송신 전력을 사용하여 전송되는,
    제1 송신 노드의 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 피드백 정보는 상기 송신 빔 방향 정보인 출발 정점 및 출발 각도(zenith of departure and angle of departure, ZoD and AoD)를 포함하는,
    제1 송신 노드의 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 송신 노드와 상기 제2 송신 노드 각각은 동일한 수신 노드로 데이터를 전송하는 송수신 점(transmission and reception point, TRP)들인,
    제1 송신 노드의 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백 각각은 다른 협력 전송을 수행하는 다른 송신 노드의 간섭 패널티 정보를 포함하는,
    제1 송신 노드의 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 피드백은 상기 제2 송신 노드의 송신 전력 정보를 포함하는,
    제1 송신 노드의 방법.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 서브밴드의 수는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 체인의 수에 기초하여 결정되는,
    제1 송신 노드의 방법.
  11. 제1 송신 노드에 있어서,
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 제1 송신 노드가,
    송신할 데이터에 대응하는 부호어를 변조하고;
    상기 변조된 부호어를 희소 공간-주파수 블록 코딩(sparce space-frequency block code, SSFBC)으로 부호화함으로써 SSFBC 부호화된 심볼을 생성하고;
    상기 제1 송신 노드와 관련된 제1 피드백과 제2 송신 노드와 관련된 제2 피드백에 기초하여 상기 SSFBC 부호화된 심볼들을 송신 안테나 그룹에 대응하는 서브밴드 별로 프리코딩하고; 및
    상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백에 기초하여 상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들을 둘 이상의 어레이 안테나 그룹들 중 적어도 하나의 어레이 안테나 그룹을 통해 빔포밍하여 송신하도록 야기하는,
    제1 송신 노드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 통신 노드가,
    상기 제1피드백 및 상기 제2피드백에 기초하여 송신 전력을 결정하고; 및
    상기 프리코딩된 SSFBC 부호화된 심볼들은 상기 결정된 송신 전력을 사용하여 전송되도록 더 야기하는,
    제1 송신 노드.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 피드백 정보는 상기 송신 빔 방향 정보인 출발 정점 및 출발 각도(zenith of departure and angle of departure, ZoD and AoD)를 포함하는,
    제1 송신 노드.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 송신 노드와 상기 제2 송신 노드 각각은 동일한 수신 노드로 데이터를 전송하는 송수신 점(transmission and reception point, TRP)들인,
    제1 송신 노드.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 피드백과 상기 제2 피드백 각각은 다른 협력 전송을 수행하는 다른 송신 노드의 간섭 패널티 정보를 포함하는,
    제1 송신 노드.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 피드백은 상기 제2 송신 노드의 송신 전력 정보를 포함하는,
    제1 송신 노드.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 서브밴드의 수는 라디오 주파수(Radio Frequency, RF) 체인의 수에 기초하여 결정되는,
    제1 송신 노드.
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