KR20240008702A - 무선 통신 시스템에서 프리코딩된 pucch 신호 전송 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 프리코딩된 pucch 신호 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 복수의 안테나들이 구비된 전자 장치의 동작 방법은, 프리코딩 정보를 획득하는 단계; 상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 프리 코딩 벡터를 생성하는 단계; PUCCH 신호를 생성하는 단계; 상기 PUCCH 신호에 상기 PUCCH 프리 코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성하는 단계; 및 상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 프리코딩된 PUCCH 신호 전송 방법 및 장치{A METHOD FOR TRANSMITTING PRECODED PUCCH SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 개시의 기술적 사상은 신호를 전송하는 방법 및 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 안테나들을 이용하여 프리코딩된 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 신호를 전송하는 전자 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 기술의 발전으로 다양한 기능을 제공하는 휴대 단말기의 사용이 보편화됨에 따라, 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 5G 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 보다 빠른 데이터 전송 속도를 제공할 수 있도록, 3G 통신 시스템과 LTE(long term evolution) 통신 시스템에서 사용하던 주파수 대역에 추가하여, 더 높은 주파수 대역 (예를 들어, 25~60GHz 대역)에서의 구현이 고려되고 있다.
예를 들어, mmWave 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에 서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO; FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 복수의 안테나들을 이용하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 전송하는 전자 장치 및 이의 동작 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 복수의 안테나들이 구비된 전자 장치의 동작 방법은, 프리코딩 정보를 획득하는 단계; 상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 프리 코딩 벡터를 생성하는 단계; PUCCH 신호를 생성하는 단계; 상기 PUCCH 신호에 상기 PUCCH 프리 코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성하는 단계; 및 상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 전자 장치는, 복수의 안테나들을 포함하고, 프리코딩된 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 신호를 기지국에 송신하거나, 또는 프리코딩 정보를 수신하도록 구성된 통신 회로; 및 상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 제어 회로를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는, 상기 PUCCH 프리코딩 행렬에 PUCCH 신호를 곱하여 생성된 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 기지국에 송신하도록 상기 통신 회로를 제어할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 무선 통신 시스템은, 프리코딩된 PUCCH 신호에 기초하여 상향링크를 제어하도록 구성된 기지국; 및 복수의 안테나들을 포함하고, 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하거나, 또는 프리코딩 정보를 수신하도록 구성된 통신 회로와, 상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 제어 회로를 포함하는 전자 장치를 포함할 수 있고, 상기 제어 회로는, 상기 PUCCH 프리코딩 행렬에 PUCCH 신호를 곱하여 생성된 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 기지국에 송신하도록 상기 통신 회로를 제어할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치 및 이의 동작 방법에 따르면, 복수의 안테나들을 이용하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 전송함으로써, 프리코딩된 PUCCH 신호 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 송신 다이버시티(diversity) 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반한 전송 모드에서 전자 장치의 동작을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반한 전송 모드에서의 신호 교환도이다.
도 6은 도 5의 PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반하지 않는 전송 모드에서 전자 장치의 동작을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반하지 않는 전송 모드에서의 신호 교환도이다.
도 9는 도 8의 PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 9의 고유벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 동작을 상세히 나타내는 순서도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 실시예들이 적용된 IoT 네트워크 시스템을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 노드를 지칭할 수 있다. 노드는 고정될 수 있으며, 이동할 수도 있다. 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 노드를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 상향링크의 경우, 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 하향링크의 경우, 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 예시적 실시예들에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(WCS)은 기지국(120) 및 전자 장치(110)를 포함할 수 있다. 기지국(120)은 일반적으로 전자 장치(110) 및/또는 다른 기지국(미도시)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 지칭할 수 있고, 전자 장치(110) 및/또는 다른 셀(미도시)과 통신함으로써 제어 정보 및 데이터를 교환할 수 있다. 예를 들면, 기지국(120)은 Node B, eNB(evolved-Node B), gNB(Next generation Node B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), AP(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell), 무선 장치(wireless device), 장치 등으로 지칭될 수 있다.
전자 장치(110)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있고, 기지국(120)과 통신하여 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신할 수 있는 임의의 기기들을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(110)는 단말(terminal), 단말 기기(terminal equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선 통신 장치(wireless communication device), 무선 장치, 장치, 휴대 장치(handheld device) 등으로 지칭될 수 있다.
기지국(120)은 자신의 커버리지(100) 내의 전자 장치(110)에 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있다. 일 예로, 기지국(120)은 전체 대역을 제1 내지 제4 대역(B#1~B#4)으로 나누어 제1 내지 제4 대역(B#1~B#4) 중 적어도 하나를 이용하여 전자 장치(110)와 통신할 수 있다. 기지국(120)은 제1 대역(B#1)에서의 통신을 위하여 제1 컴포넌트 캐리어(component carrier)를 이용하고, 제2 대역(B#2)에서의 통신을 위하여 제2 컴포넌트 캐리어를 이용하고, 제3 대역(B#3)에서의 통신을 위하여 제3 컴포넌트 캐리어를 이용하며, 제4 대역(B#4)에서의 통신을 위하여 제4 컴포넌트 캐리어를 이용할 수 있다. 제1 내지 제4 대역(B#1~B#4)은 각각 제1 내지 제4 캐리어 대역폭(CBW#1~CBW#4)을 가질 수 있으며, 제1 내지 제4 캐리어 대역폭(CBW#1~CBW#4)은 동일하거나, 일부 또는 전부 상이할 수 있다. 다만, 도 1에서는 이해를 돕기 위하여 4개의 대역들(B#1~B#4)을 이용한 실시예가 도시되었으나, 이에 국한되지 않고, 더 많거나, 적은 대역들을 이용한 실시예에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 본 명세서에서, 기지국(120)은 대역들을 셀들로서 관리할 수 있으며, 특정 대역을 이용한 통신은 특정 대역에 대응하는 특정 셀을 이용한 통신으로 이해될 수 있다. 즉, 본 명세서에서, 대역은 셀과 동일한 개념으로 지칭될 수 있다.
전자 장치(110)는 제1 내지 제4 캐리어 대역폭 중 어느 하나를 이용하여 기지국(120)으로 프리코딩된 PUCCH 신호와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 신호를 송신할 수 있다. 프리코딩된 PUCCH 신호는 UCI(Uplink Control Information)를 전송하기 위해 사용되는 신호를 의미한다. 예를 들어, 프리코딩된 PUCCH 신호는 전자 장치(110)가 기지국(120)에게 HARQ acknowledgement를 보내는데 사용되어 기지국(120)에 하향링크 전송 블록이 성공적으로 수신되었는지 여부를 알려줄 수 있다. 또한, 프리코딩된 PUCCH 신호는 기지국(120)에 채널 상태 리포트(Channel-State Report)를 보내거나 상향링크 데이터를 전송할 자원들을 요청하기 위해 사용될 수 있다.
PUSCH 신호는 전자 장치(110)가 기지국(120)에 사용자 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 또한, PUSCH 신호는 RRC(Radio Resource Control) 메시지, UCI를 전송하기 위해 사용될 수 있다.
5G NR 규격을 작성하는 3GPP의 TS(Technical Specification) 38.211에 따르면, NR의 PUCCH는 하나의 안테나 포트(안테나 포트 No. 2000)로 전송되어야 한다는 규정만 있을 뿐 다수의 송신 안테나들을 이용하여 PUCCH를 송신하는 방법은 개시되어 있지 않다. 본 개시에서 안테나 포트는 논리적인(logical) 개념으로서, 물리적인(physical) 개념인 안테나와 상이한 의미를 가질 수 있다. 예를 들어, 논리적 개념인 하나의 안테나 포트는 물리적으로 2 이상의 안테나들로 구성될 수 있다.
본 개시는 복수의 안테나들이 구비된 전자 장치(110)에서 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하는 동작 방법을 제안한다. 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(110) 및 이의 동작 방법은 복수의 안테나를 이용하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신함으로써 프리코딩된 PUCCH 신호 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 송신 다이버시티(diversity) 효과를 얻을 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
전자 장치(110)는 제어 회로(210), 통신 회로(220), 및 메모리(230)를 포함할 수 있다.
통신 회로(220)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 또한 통신 회로(220)는 복수의 안테나들을 포함할 수 있고, 제어 회로(210)의 제어에 따라 복수의 안테나들을 이용해 하향링크 신호들을 수신할 수 있고, 상향링크 신호들을 송신할 수 있다.
통신 회로(220)는 하향링크 신호를 수신할 수 있다. 하향링크 신호는 프리코딩 정보, 기준 신호(reference signal, RS), 시스템 정보, 설정 메시지(configuration message), 제어 정보(control information) 또는 하향링크 데이터 등을 포함할 수 있다.
본 개시에서 프리코딩 정보는 전자 장치(110)가 코드북에 기반한 전송 모드일 경우, 코드북 내 프리코딩 행렬 셋(231)에 관한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 프리코딩 정보는 TPMI(Transmission Precoding Matrix Index)일 수 있다. TPMI는 코드북 내 프리코딩 행렬 셋(231)의 색인에 해당하는 것으로서, PUSCH 프리코딩 행렬 선택을 위한 색인을 의미할 수 있다. 다만, 본 개시에서 PUSCH와 PUCCH를 송신하는 채널 특성이 유사하다는 가정하에, TPMI는 PUCCH 프리코딩 행렬 선택을 위한 색인으로 이용될 수 있다.
전자 장치(110)가 코드북에 기반하지 않은 전송 모드일 경우, 프리코딩 정보는 전자 장치(110)가 기지국(120)으로부터 수신한 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal)를 분석하여 얻은 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널에 관한 정보를 의미할 수 있다.
또한, 통신 회로(220)는 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 상향링크 신호는 프리코딩된 PUCCH 신호, PUSCH 신호, 랜덤 액세스 관련 신호 또는 기준 신호(예: SRS(sounding reference signal), DM-RS) 등을 포함할 수 있다.
메모리(230)는 전자 장치(110)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(230)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 전자 장치(110)가 코드북에 기반한 전송 모드일 경우, 메모리(230)는 기지국(120)과 공통된 프리코딩 행렬 셋(231)을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(230)는 제어 회로(210)가 프리코딩 행렬 셋(231)을 요청할 경우, 메모리(230)에 저장된 프리코딩 행렬 셋(231)을 제어 회로(210)로 제공할 수 있다.
제어 회로(210)는 전자 장치(110)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(210)는 통신 회로(220)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 제어 회로(210)는 메모리(230)에 데이터를 기록하고, 읽을 수 있다. 이를 위해, 제어 회로(210)는 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다.
제어 회로(210)는 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다. 또한, 제어 회로(210)는 PUCCH 프리코딩 벡터에 PUCCH 신호를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 제어 회로(210)는 통신 회로(220)가 복수의 안테나들을 이용해 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국(120)에 송신하도록 통신 회로(220)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2를 참조하여 설명될 수 있다. 복수의 안테나들이 구비된 전자 장치의 동작 방법은 단계 S110 내지 단계 S150을 포함할 수 있다.
단계 S110에서 프리코딩 정보를 획득할 수 있다. 전자 장치(110)가 코드북에 기반한 전송 모드일 경우, 프리코딩 정보는 코드북 내 프리코딩 행렬 셋(231)에 관한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 프리코딩 정보는 TPMI일 수 있다. 반면, 전자 장치(110)가 코드북에 기반하지 않은 전송 모드일 경우, 프리코딩 정보는 전자 장치(110)가 기지국(120)으로부터 수신한 CSI-RS를 분석하여 얻은 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널에 관한 정보를 의미할 수 있다.
단계 S120에서 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다. PUCCH 프리코딩 벡터는 전자 장치(110)의 전송 모드에 따라 다른 방식으로 생성될 수 있다. 전자 장치(110)가 코드북에 기반한 전송 모드일 경우 PUCCH 프리코딩 벡터는 기지국(120)과 전자 장치(110)간 공통된 프리코딩 행렬 셋(231) 중에서 선택될 수 있다. 반면, 전자 장치(110)가 코드북에 기반하지 않는 전송 모드일 경우 PUCCH 프리코딩 벡터는 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널에 관한 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 즉, 전자 장치(110)가 코드북에 기반하지 않는 전송 모드일 경우 PUCCH 프리코딩 벡터는 전자 장치(110)가 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널에 적합한 PUCCH 프리코딩 벡터를 계산함으로써 생성될 수 있다.
단계 S130에서 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(110)는 NR 표준에 따라 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. PUCCH 신호는 단계 S140에서 PUCCH 프리코딩 벡터와 곱해져 프리코딩된 PUCCH 신호로 변환될 수 있다. 본 개시에서 PUCCH 신호는 3GPP NR PUCCH 표준에 따라 생성된 신호를 의미할 수 있고, 프리코딩된 PUCCH 신호는 PUCCH 신호에 PUCCH 프리코딩 벡터가 곱해져 프리코딩이 완료된 신호를 의미할 수 있다.
단계 S140에서 PUCCH 신호에 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(110)는 단계 S130에서 생성된 PUCCH 신호에 단계 S120에서 생성된 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다.
단계 S150에서 복수의 안테나들을 이용해 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 전자 장치(110)는 단계 S140에서 생성된 프리코딩된 PUCCH 신호를 도 2의 통신 회로(220)를 참조하는 바와 같이 복수의 안테나들을 이용하여 기지국(120)으로 송신할 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반한 전송 모드에서 전자 장치의 동작을 나타내는 블록도이다.
전자 장치(110a)가 코드북에 기반한 전송 모드일 경우, 전자 장치(110a)와 기지국은 전송 랭크, 안테나 개수에 따라 미리 정해진 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북을 공유할 수 있다. 따라서 전자 장치(110a)와 기지국은 공통된 프리코딩 행렬 셋을 포함할 수 있다. PUCCH 프리코딩 벡터는 전자 장치(110a)와 기지국간 공통된 프리코딩 행렬 셋 중에서 선택될 수 있다.
전자 장치(110a)는 기지국으로부터 프리코딩 행렬 셋에 관한 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 프리코딩 행렬 셋에 관한 정보는 TPMI를 포함할 수 있다. 전자 장치(110a)는 프리코딩 행렬 셋의 색인에 해당하는 TPMI를 수신함으로써 PUCCH 프리코딩 벡터를 선택할 수 있다.
전자 장치(110a)는 프리코딩된 PUCCH 신호 생성을 위해 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. PUCCH 신호는 프리코딩된 PUCCH 신호 생성을 위해 PUCCH 프리코딩 벡터에 곱해지는 신호를 의미할 수 있다. 일부 실시예에서 PUCCH 신호는 NR 표준에 따라 생성될 수 있다.
전자 장치(110a)는 프리코딩 행렬 셋 중에서 선택된 PUCCH 프리코딩 벡터를 PUCCH 신호에 곱함으로써 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(110a)는 복수의 안테나들을 이용해 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하기 위해 PUCCH 신호에 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱할 수 있다.
전자 장치(110a)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 복수의 안테나들을 통해 기지국으로 송신할 수 있다. 상기와 같은 동작 방법을 거침으로써 프리코딩된 PUCCH 신호는 논리적으로 하나의 안테나 포트를 통해 기지국으로 송신될 수 있으나, 물리적으로 복수의 안테나들을 통해 기지국으로 송신될 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반한 전송 모드에서의 신호 교환도이다.
도 5의 신호 교환도는 전자 장치(510)와 기지국(520)간 송수신되는 신호들을 이용하여 설명될 수 있다.
단계 S210에서 전자 장치(510)는 기지국(520)으로 SRS 신호를 송신할 수 있다. SRS 신호는 상향링크에 관한 정보를 전달하기 위해 전자 장치(510)로부터 기지국(520)으로 송신되는 신호를 의미할 수 있다.
단계 S220에서 전자 장치(510)는 기지국(520)으로부터 프리코딩 정보를 수신할 수 있다. 기지국(520)은 단계 S210에서 수신한 SRS에 기초하여 상향링크 정보를 추정할 수 있다. 또한 기지국(520)은 채널 상호성 및 SRS에 기초하여 하향링크 정보를 추정할 수 있다. 기지국(520)은 추정한 상향링크 정보에 대응되는 프리코딩 정보를 전자 장치(510)로 송신할 수 있다. 프리코딩 정보는 기지국(520)이 추정한 상향링크 정보에 대응되는 프리코딩 행렬 셋의 색인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리코딩 정보는 TPMI를 포함할 수 있다.
단계 S230에서 전자 장치(510)는 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다. 전자 장치(510)는 단계 S220에서 수신한 프리코딩 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 셋 중에서 선택한 프리코딩 벡터를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다. 전자 장치(510)는 도 2를 참조하는 바와 같이, 메모리(230)에 저장된 프리코딩 행렬 셋(231) 중에서 프리코딩 정보에 대응되는 프리코딩 벡터를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
단계 S240에서 전자 장치(510)는 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, PUCCH 신호는 3GPP의 NR 표준에 따라 PUCCH 포맷 0 내지 PUCCH 포맷 4의 구조로 생성될 수 있다. PUCCH 포맷에 따라 PUCCH 신호가 갖는 OFDM 심볼의 수는 달라질 수 있다. 예를 들어, PUCCH 포맷 0의 경우 PUCCH 신호는 1개 또는 2개의 OFDM 심볼을 가질 수 있다.
단계 S250에서 전자 장치(510)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(510)는 단계 S240에서 생성한 PUCCH 신호에 단계 S230에서 생성한 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(510)는 복수의 안테나들을 통해 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하기 위해 PUCCH 신호에 프리코딩 벡터를 곱할 수 있다.
단계 S260에서 전자 장치(510)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국(520)으로 송신할 수 있다. 단계 S250에서 생성된 프리코딩된 PUCCH 신호는 도 2의 통신 회로(220)가 갖는 복수의 안테나들을 통해 기지국(520)으로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서 PUCCH는 3GPP의 TS 38.211에 따라 논리적으로 하나의 안테나 포트(안테나 포트 No. 2000)로 전송될 수 있다. 다만, 물리적으로 PUCCH는 복수의 안테나들을 통해 기지국(520)으로 송신될 수 있다.
도 6은 도 5의 PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면 PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작은 단계 S241 내지 단계 S243을 포함할 수 있다.
단계 S241에서 전자 장치(510)는 기지국(520)으로부터 수신한 프리코딩 정보에 기초하여 프리코딩 행렬의 랭크가 1인지 판단할 수 있다. 여기서 프리코딩 행렬은 전자 장치(510)와 기지국(520)간 공통된 프리코딩 행렬 셋 중에서 프리코딩 정보에 대응되는 행렬을 의미할 수 있다. NR 표준에 따를 경우 PUCCH는 하나의 안테나 포트로 전송되어야 하므로, 전자 장치(510)는 프리코딩 행렬의 랭크가 1인지 여부를 판단할 수 있다.
프리코딩 행렬의 랭크가 1일 경우 단계 S242가 수행될 수 있다. 전자 장치(510)는 프리코딩 정보에 대응되는 프리코딩 행렬을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
프리코딩 행렬의 랭크가 1이 아닐 경우 단계 S243이 수행될 수 있다. 전자 장치(510)는 프리코딩 정보에 대응되는 프리코딩 행렬 중 제1열을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다. 예를 들어, 프리코딩 행렬의 랭크가 2일 경우 프리코딩 행렬은 제1열 및 제2열을 포함할 수 있다. 전자 장치(510)는 프리코딩 벡터의 제1열을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다. 다만 이는 예시적으로 나타낸 것일 뿐 일부 실시예에서 전자 장치(510)는 프리코딩 벡터의 제2열을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반하지 않는 전송 모드에서 전자 장치의 동작을 나타내는 블록도이다.
전자 장치(110b)가 코드북에 기반하지 않는 전송 모드일 경우, 전자 장치(110b)와 기지국은 코드북을 공유하지 않을 수 있다. 전자 장치(110b)는 기지국과 코드북을 공유하지 않는 대신 상향링크에 적합한 프리코딩 벡터를 계산할 수 있다.
전자 장치(110b)는 기지국으로부터 하향링크 정보를 얻기 위해 참조 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(110b)는 CSI-RS(Channel Status Information-Reference Signal)를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 전자 장치(110b)는 수신한 CSI-RS 및 채널 상호성에 기초하여 상향링크 정보를 추정할 수 있다. 전자 장치(110b)는 추정한 상향링크 정보에 기초하여 상향링크에 적합한 프리코딩 행렬을 계산할 수 있고, 계산된 프리코딩 행렬을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
전자 장치(110b)는 프리코딩된 PUCCH 신호 생성을 위해 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. PUCCH 신호는 프리코딩된 PUCCH 신호 생성을 위해 PUCCH 프리코딩 벡터에 곱해지는 신호를 의미할 수 있다. 일부 실시예에서 PUCCH 신호는 NR 표준에 따라 생성될 수 있다.
전자 장치(110b)는 프리코딩 행렬 셋 중에서 선택된 PUCCH 프리코딩 벡터를 PUCCH 신호에 곱함으로써 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(110b)는 복수의 안테나들을 이용해 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하기 위해 PUCCH 신호에 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱할 수 있다.
전자 장치(110b)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 복수의 안테나들을 통해 기지국으로 송신할 수 있다. 상기와 같은 동작 방법을 거침으로써 프리코딩된 PUCCH 신호는 논리적으로 하나의 안테나 포트를 통해 기지국으로 송신될 수 있으나, 물리적으로 복수의 안테나들을 통해 기지국으로 송신될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코드북에 기반하지 않는 전송 모드에서의 신호 교환도이다.
도 8의 신호 교환도는 전자 장치(810)와 기지국(820)간 송수신되는 신호들을 이용하여 설명될 수 있다.
단계 S310에서 전자 장치(810)는 기지국(820)으로부터 CSI-RS 신호를 수신할 수 있다. CSI-RS 신호는 하향링크에 관한 정보를 전달하기 위해 기지국(820)으로부터 전자 장치(810)로 송신되는 신호를 의미할 수 있다.
단계 S320에서 전자 장치(810)는 프리코딩 정보를 생성할 수 있다. 코드북에 기반하지 않는 전송 모드에서 프리코딩 정보는 전자 장치(810)와 기지국(820) 간의 채널에 관한 정보를 포함할 수 있다. 전자 장치(810)는 단계 S310에서 수신한 CSI-RS 신호에 기초하여 하향링크에 관한 정보를 얻을 수 있다. 또한 전자 장치(810)는 CSI-RS 신호 및 채널 상호성에 기초하여 상향링크에 관한 정보를 얻을 수 있다. 따라서 전자 장치(810)는 단계 S320에서 전자 장치(810)와 기지국(820) 간의 채널에 관한 정보 즉, 하향링크에 관한 정보 및 상향링크에 관한 정보를 얻을 수 있다.
단계 S330에서 전자 장치(810)는 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다. 전자 장치(810)는 단계 S320에서 얻은 상향링크에 관한 정보에 기초하여 상향링크에 적합한 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성할 수 있다. 코드북에 기반하지 않은 전송 모드에서 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 동작은 도 9를 참조하여 후술되는 것처럼 고유값 분해를 통해 수행될 수 있다. 또한, 도 9에 도시되지는 않았으나 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 동작은 특이값 분해를 통해 수행될 수 있다.
단계 S340에서 전자 장치(810)는 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, PUCCH 신호는 3GPP의 NR 표준에 따라 PUCCH 포맷 0 내지 PUCCH 포맷 4의 구조로 생성될 수 있다. PUCCH 포맷에 따라 PUCCH 신호가 갖는 OFDM 심볼의 수는 달라질 수 있다. 예를 들어, PUCCH 포맷 0의 경우 PUCCH 신호는 1개 또는 2개의 OFDM 심볼을 가질 수 있다.
단계 S350에서 전자 장치(810)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(810)는 단계 S340에서 생성한 PUCCH 신호에 단계 S330에서 생성한 PUCCH 프리코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성할 수 있다. 전자 장치(810)는 복수의 안테나들을 통해 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신하기 위해 PUCCH 신호에 프리코딩 벡터를 곱할 수 있다.
단계 S360에서 전자 장치(810)는 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국(820)으로 송신할 수 있다. 단계 S350에서 생성된 프리코딩된 PUCCH 신호는 도 2의 통신 회로(220)가 갖는 복수의 안테나들을 통해 기지국(820)으로 송신될 수 있다. 일부 실시예에서 PUCCH는 3GPP의 TS 38.211에 따라 논리적으로 하나의 안테나 포트(안테나 포트 No. 2000)로 전송될 수 있다. 다만, 물리적으로 PUCCH는 복수의 안테나들을 통해 기지국(820)으로 송신될 수 있다.
도 9는 도 8의 PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명될 수 있다. 도 9를 참조하면, PUCCH 프리코딩 벡터 생성 동작은 단계 S341 내지 단계 S344를 포함할 수 있다.
단계 S341에서 전자 장치(810)는 수신 채널의 상관계수 행렬을 계산할 수 있다. 전자 장치(810)는 도 8의 단계 S330에서 얻은 하향링크에 관한 정보에 기초하여 하향링크 채널의 상관계수 행렬을 계산할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(810)의 안테나가 2개인 경우, 하향링크 채널의 상관계수 행렬은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
여기서 는 기지국(820)으로부터 수신한 다운링크 채널 행렬을, 및 는 양의 실수를, 와 는 서로 켤레 복소수 관계에 있는 복소수를 의미할 수 있다.
단계 S342에서 전자 장치(810)는 상관계수 행렬의 고유값들을 계산할 수 있다. 상관계수 행렬의 고유값들은 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
단계 S343에서 전자 장치(810)는 상관계수 행렬의 고유 벡터들을 계산할 수 있다. 상관계수 행렬의 고유 벡터들은 아래의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
단계 s344에서 전자 장치(810)는 고유 벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다. 예를 들어 전자 장치(810)는 도 10을 참조하여 후술하는 바와 같이 가장 큰 고유값에 대응되는 고유 벡터를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
도 10은 도 9의 고유 벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 동작의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 9를 참조하여 설명될 수 있다. 도 10을 참조하면, 고유 벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 동작은 단계 S344-1 및 단계 S344-2를 포함할 수 있다.
단계 S344-1에서 전자 장치(810)는 단계 S342에서 생성된 고유값들 중 가장 큰 값을 확인할 수 있다. 예를 들어, 단계 S342에서 생성된 고유값 중에서 이 보다 클 경우 전자 장치(810)는 가장 큰 고유값은 이라는 것을 확인할 수 있다.
단계 S344-2에서 전자 장치(810)는 가장 큰 고유값에 대응되는 고유 벡터를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(810)는 단계 S343에서 생성된 고유 벡터들인 중 가장 큰 고유값에 대응되는 을 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 1을 참조하여 설명될 수 있다. 도 11a 및 도 11b는 전자 장치(110)가 하향링크 또는 상향링크 채널을 완벽히 추정할 수 있으며, 하향링크와 상향링크가 동일하다는 경우를 가정한다. 도 11a 는 송신 안테나 및 수신 안테나의 수가 각각 2개일 때 SNR(Signal to Noise Ratio)에 따른 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 나타낸다. 도 11b 는 송신 안테나 및 수신 안테나의 수가 각각 4개일 때 SNR에 따른 스펙트럼 효율을 나타낸다.
SNR은 신호와 잡음의 비율을 나타낼 수 있다. 구체적으로, SNR이 낮을수록 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널에 노이즈가 많아 채널의 퀄리티가 낮다는 것을 의미할 수 있다. 도 11a 및 도 11b에서 SNR로 나타내었으나, SNR 대신 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio), RSRP(Reference Signals Received Power) 등 다른 메트릭(metric)을 사용하여 설명될 수도 있다.
스펙트럼 효율은 채널의 캐패시티(capacity)를 의미할 수 있다. 스펙트럼 효율이 높을수록 전자 장치(110)와 기지국(120) 간의 채널 상태가 우수할 수 있으며, 전자 장치(110)가 기지국(120)으로 송신한 프리코딩된 PUCCH 신호의 신뢰도가 높다는 것을 의미할 수 있다.
도 11a를 참조하면, TPMI에 기반하여 프리코딩한 경우, 다시 말해 코드북에 기반하여 프리코딩한 경우 SNR 전구간에서 프리코딩을 하지 않은 경우에 비해 스펙트럼 효율이 더 높은 것을 알 수 있다.
또한, 채널에 기초하여 프리코딩한 경우, 다시 말해 코드북에 기반하지 않은 프리코딩을 한 경우에도 SNR 전구간에서 프리코딩을 하지 않은 경우에 비해 스펙트럼 효율이 더 높은 것을 알 수 있다.
따라서 본 개시에서 제안된 프리코딩된 PUCCH 신호 전송 방법에 따르면, 코드북에 기반하여 프리코딩을 한 경우 및 코드북에 기반하지 않은 프리코딩을 한 경우 모두 프리코딩된 PUCCH 신호의 신뢰도가 향상될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 송신 안테나 및 수신 안테나의 수를 모두 4개로 증가시킨 경우에도 본 개시에서 제안된 프리코딩된 PUCCH 신호 전송 방법에 따르면 SNR 전구간에서 프리코딩을 하지 않은 경우에 비해 스펙트럼 효율이 더 높은 것을 알 수 있다.
도 12는 본 개시의 실시예들이 적용된 IoT 네트워크 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 12를 참조하면, IoT 네트워크 시스템(1000)은 복수의 IoT 기기들(1100, 1120, 1140, 1160), 엑세스 포인트(1200), 게이트 웨이(1250), 무선 네트워크(1300), 서버(1400)를 포함할 수 있다. 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)은 유/무선 통신을 이용하는 사물 상호 간의 네트워크를 의미할 수 있다.
각 IoT 기기들(1100, 1120, 1140, 1160)은 각 IoT 기기의 특성에 따라 그룹을 형성할 수 있다. 예를 들면, IoT 기기들은 홈가젯 그룹(1100), 가전제품/가구 그룹(1120), 엔터테인먼트 그룹(1140), 또는 이동수단 그룹(Vehicle; 1160) 등으로 그룹핑 될 수 있다. 복수의 IoT 기기들(1100, 1120, 1140)은 엑세스 포인트(1200)를 통하여 통신망에 연결되거나 다른 IoT 기기에 연결될 수 있다. 엑세스 포인트(1200)는 하나의 IoT 기기에 내장될 수 있다. 게이트 웨이(1250)는 엑세스 포인트(1200)를 외부 무선 네트워크에 접속하도록 프로토콜을 변경할 수 있다. IoT 기기들(1100, 1120, 1140)은 게이트 웨이(1250)를 통하여 외부 통신망에 연결될 수 있다. 무선 네트워크(1300)는 인터넷 및/또는 공중 네트워크(Public network)을 포함할 수 있다. 복수의 IoT 기기들(1100, 1120, 1140, 1160)은 무선 네트워크(1300)를 통해 소정의 서비스를 제공하는 서버(1400)와 연결될 수 있으며, 복수의 IoT 기기들(1100, 1120, 1140, 1160) 중 적어도 하나를 통해 유저는 서비스를 이용할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따라, 복수의 IoT 기기들(1100, 1120, 1140, 1160)은 복수의 안테나들을 이용하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 송신할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시 예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시 예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 안테나들이 구비된 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    프리코딩 정보를 획득하는 단계;
    상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 프리 코딩 벡터를 생성하는 단계;
    PUCCH 신호를 생성하는 단계;
    상기 PUCCH 신호에 상기 PUCCH 프리 코딩 벡터를 곱하여 프리코딩된 PUCCH 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 기지국에 송신하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 기지국과 공통된 프리코딩 행렬 셋을 포함하고,
    상기 프리코딩 정보를 획득하는 단계는,
    SRS(Sounding Reference Signal)를 상기 기지국에 송신하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 상기 프리코딩 행렬 셋에 관한 정보를 포함하는 상기 프리코딩 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬 셋에 관한 정보는,
    상기 프리코딩 행렬 셋의 색인에 해당하는 TPMI(Transmission Precoding Matrix Index)인 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 TPMI에 대응되는 프리코딩 행렬의 랭크가 1인 경우 상기 프리코딩 행렬을 상기 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 TPMI에 대응되는 프리코딩 행렬의 랭크가 1을 초과하는 경우 상기 프리코딩 행렬의 제1열을 상기 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리코딩 정보를 획득하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal)를 수신하는 단계: 및
    상기 CSI-RS에 기초하여 상기 전자 장치와 상기 기지국 간의 채널에 관한 정보를 포함하는 상기 프리코딩 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 단계는,
    수신 채널의 상관계수 행렬(correlation matrix)를 계산하는 단계;
    상기 상관계수 행렬의 고유값(eigen value)들을 계산하는 단계;
    상기 상관계수 행렬의 고유 벡터(eigen vector)들을 계산하는 단계; 및
    상기 고유 벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 고유 벡터들 중 하나를 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 단계는,
    상기 고유값들 중 가장 큰 고유값을 확인하는 단계; 및
    상기 가장 큰 고유값에 대응되는 고유 벡터를 상기 PUCCH 프리코딩 벡터로서 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  9. 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나들을 포함하고, 프리코딩된 PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 신호를 기지국에 송신하거나, 또는 프리코딩 정보를 수신하도록 구성된 통신 회로; 및
    상기 프리코딩 정보에 기초하여 PUCCH 프리코딩 벡터를 생성하는 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 PUCCH 프리코딩 벡터에 PUCCH 신호를 곱하여 생성된 상기 프리코딩된 PUCCH 신호를 상기 복수의 안테나들을 이용해 상기 기지국에 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 기지국과 공통된 프리코딩 행렬 셋을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    SRS(Sounding Reference Signal)를 상기 기지국에 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 프리코딩 행렬 셋에 관한 정보를 포함하는 상기 프리코딩 정보를 수신하도록 상기 통신 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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