WO2012141384A1 - 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2012141384A1
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    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for suppressing interference of a terminal in a multi-antenna wireless communication system.
  • 3GPP LTE 3rd
  • LTE Generation Partnership Project Long Term Evolution
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS includes a user equipment (UE) and a base station (eNode B); eNB) and an Access Gateway (AG) located at an end of a network (E-UTRAN) and connected to an external network.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • One or more cells exist in one base station.
  • the cell is 1.25 , 2.5, 5 , 10 , 15 ,
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • the base station transmits downlink scheduling information to inform the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • the base station transmits uplink scheduling information to uplink UL data for uplink (UL) data and informs a corresponding time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. which can be used by the corresponding terminal.
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages mobility of the UE in units of a TA Tracking Area including a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Cost-per-bit, increased service availability, flexible frequency bands Usage, simple structure and open interface, and proper power consumption of the terminal are required.
  • a method for processing a signal by a terminal is based on a channel ⁇ with a serving cell, and a recommended transmission beamforming vector for the serving cell.
  • Calculating a Val and a pre-received filtering vector U Applying the pre-received filtering vector ⁇ to a signal from an adjacent cell to calculate an effective channel H b with the adjacent cell; Calculating a constraint beamforming vector 0 for the adjacent cell based on the effective channel blood; Transmitting information regarding the transmit beamforming vector Val and the constraint bump forming vector 0 to the serving cell; Receiving an application response signal of the transmit beamforming vector and the constraint beamforming vector 0 from the serving cell; And transmitting from the serving cell by applying the pre-receive filtering vector “ 1 ”.
  • a terminal device for transmitting and receiving signals with one or more cells; And controlling the wireless communication modules, A processor for processing a signal, said processor having a channel with a serving cell
  • Calculate a filtering vector ⁇ 1 Apply the pre-received filtering vector to a signal from a neighboring cell, calculate an effective channel with the neighboring cell, and based on the effective channel ⁇ , constraint bump forming for the neighboring cell Calculate a vector o, and wherein the wireless communication module is configured to transmit the transmit bumping vector and the constraint bump forming vector
  • Transmits information about V b0 to the serving cell receives an application response signal of the transmitting bump forming vector al and the constraint bump forming vector 0 from the serving cell, and applies the pre-receive filtering vector U ⁇ to the serving cell.
  • Receiving a signal to which the transmission beamforming vector is applied Preferably, the adjacent cell transmits a signal by using a beamforming vector! Orthogonal to the constraint beamforming vector 0 .
  • the application voice response signal may be received from the serving cell through a downlink physical control channel (PDCCH) or through higher layer signaling from the serving cell.
  • the recommended transmission bumping vector is calculated based on the H a V aQ) is characterized in that the singular value is the largest vector.
  • information about the pan forming the zero vector constraint is the constraint may be information about the pan forming with the zero vector perpendicular (orthogonal) pan-forming vector is.
  • the channel H a with the serving cell is U a . a a .V is represented by H, it is an effective channel of the neighboring cell and G b ' ⁇ b. It can be expressed as H.
  • a terminal in a multi-antenna wireless communication system, can effectively suppress interference from an adjacent cell.
  • FIG. 1 schematically illustrates an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 conceptually illustrates a network structure of an Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN).
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • FIG. 3 is a control plane of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard, and FIG. A diagram showing a user plane structure.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a physical channel used in the 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 6 illustrates a resource grid for a downlink slot.
  • 7 illustrates a typical SC-FDMA transmission frame structure.
  • MIM0 multi-antenna
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a mapping relationship between codewords, layers, and antennas for transmitting data in an uplink signal in a multi-antenna wireless communication system.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a general cooperative scheduling / bumping transmission scheme.
  • FIG. 11 is a block diagram of a terminal when general reception filtering is applied.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a cooperative scheduling / bumping transmission scheme according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of a terminal when pre-receive filtering is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention. [Form for implementation of invention]
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • the E-UTRAN consists of cells (eNBs) and the cells are connected via an X2 interface.
  • the cell is connected to the terminal through the air interface, and is connected to the Evolved Packet Core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC includes Mobility Management Entity (MME), Serving-Gateway (S-GW), and PDN-
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving-Gateway
  • PDN-GPRS Packet Dial
  • the MME has access information of the terminal or information on the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint
  • PDN-GW is a gateway having a PDN (Packet Data Network) as an endpoint.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, is higher by using a physical channel. It provides information transfer service to the layer.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources.
  • the physical channel is modulated in the OFDMA COrthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDM) scheme in the downlink, and modulated in the single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDM OFDMA COrthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer performs a header compression function to enjoy unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • IPv4 Packet Data Convergence Protocol
  • the radio resource control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for controlling logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network. for teeth,
  • the RRC layer of the UE and the network exchange RRC messages with each other.
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth of 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz, etc. to provide downlink or uplink transmission service to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCHCBroadcast Channel (PCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • PCH BCHCBroadcast Channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink MOKMulticast Channel.
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • Logical channels which are located above the transport channels and are mapped to transport channels, include Broadcast Control Channel (BCCH), Paging Control Channel (PCCH), Common Control Channel (CCCH), Multicast Control Channel (MCCH), and MTCH (Multicast). Traffic Channel).
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • PCCH Paging Control Channel
  • CCCH Common Control Channel
  • MCCH Multicast Control Channel
  • Traffic Channel Traffic Channel 4 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the UE When the UE is powered on or enters a new cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S401).
  • the terminal is a primary synchronization channel (P-SCH) and A secondary synchronization channel (S-SCH) may be received to synchronize with a base station, and information such as a sal ID may be obtained.
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in the cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After the initial cell search, the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information on the PDCCH. It may be (S402).
  • a physical downlink control channel (PDCCH)
  • a physical downlink control channel (PDSCH)
  • S402 the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information on the PDCCH. It may be (S402).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S403 to S406).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence to the preamble through a physical random access channel (PRACH) (S403), and may receive an acknowledgment message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH (S404). ).
  • PRACH physical random access channel
  • a content ion resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S407) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical Uplink) as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Control Channel (PUCCH) transmission (S408) may be performed.
  • the terminal is a PDCCH Receives downlink control information (DCI) through the.
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a CQK channel quality indicator), a PMKPrecoding Matrix Index, a RKRank Indicator, and the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 XT S ) and consists of 10 equally sized subframes. Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots. Each slot has a length of 0.5 ms (15360> ⁇ 1).
  • the slot includes a plurality of 0FDM symbols or SC-FDMA symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers X7 (6) 0FDM symbols.
  • TTK Transmission Time Interval which is a unit time for transmitting data, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the above-described radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of 0FDM symbols (or SC-FDMA symbols) included in the slots are variously changed. Can be.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a control channel included in a control region of one subframe in a downlink radio frame.
  • a subframe consists of 14 OFDM symbols.
  • the first 1 to 3 OFDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 OFDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (RS) or pilot signals for antennas 0 to 3.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include a Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH), a Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel (PHICH), and a Physical Downlink Control CHannel (PDCCH).
  • PCFICH Physical Control Format Indicator CHannel
  • PHICH Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel
  • PDCCH Physical Downlink Control CHannel
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in the control region based on the cell IDCCell IDentity.
  • REG is composed of four resource elements (REs).
  • RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier and one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by QPS CQuadrature Phase Shift Keying.
  • PHICH is a physical HARQOlybrid-Automatic Repeat and request It is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission as a channel. That is, the PHICH indicates a channel through which DL ACK / NACK information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH consists of one REG and is cell-specific scrambled.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shift keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shift keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group. The number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes.
  • the PHICH (group) is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n OFDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH informs each UE or UE group of information related to resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink-shared channel (DL-SCH), an uplink scheduling grant, and HARQ information.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink-shared channel
  • Paging channel (PCH) and downlink ink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH. Accordingly, the base station and the terminal generally transmit and receive data through the PDSCH except for specific control information or specific service data.
  • Data of the PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted. For example, if a particular PDCCH CRC masked with RNTI (Radio Network Temporary Identity) called " ⁇ ", radio resource (eg "B") and DCI format "C", i.e., transmission format information (eg transport block). It is assumed that information on data transmitted using the size, modulation scheme, coding information, etc.) is transmitted through a specific subframe. In this case, the terminal in the cell monitors the PDCCH using its RNTI information. If there is at least one terminal having an A "RNTI, the terminals receive the PDCCH, and receive the PDSCH indicated by" ⁇ '"and" C "through the information of the received PDCCH.
  • RNTI Radio Network Temporary Identity
  • FIG. 7 shows a structure of an uplink subframe to which SC-FDMA is applied.
  • the basic transmission unit on the time axis is one subframe, and two slots constitute one subframe.
  • the inserted CP Cyclic Prefix
  • the number of symbols constituting one slot is seven, and in the case of an extended CP, six symbols constitute one slot.
  • Each slot also includes at least one reference signal symbol.
  • one SC-FDMA symbol is composed of a plurality of subcarriers.
  • a resource element may be defined as one subcarrier * 1 symbol resource, that is, a subcarrier transmitting one complex symbol.
  • the definition of a resource element may be a subcarrier that transmits one complex symbol defined as a DFT index through the DFT process.
  • SC-FDMA since the DFT size and the number of subcarriers used to transmit data are the same, both have conceptually the same meaning.
  • Multiple-Input Multiple- Output is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and the transmission / reception efficiency of data can be improved by this method. That is, by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system, it is possible to increase capacity and improve performance.
  • MIM0 may be referred to as a “multi-antenna”.
  • multi-antenna technology In multi-antenna technology, it does not rely on a single antenna path to receive one full message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multiple antenna techniques, it is possible to improve the data rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while ensuring a specific rate of data rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limitation in the conventional mobile communication using a single antenna.
  • FIG. 8 is a block diagram of a multiple antenna (MIM0) communication system according to the present invention.
  • Transmitter had a transmitting antenna is installed dog ⁇ ⁇
  • the receiving end has a receiving antenna installed dog N R.
  • N R the receiving antenna installed dog
  • the maximum transmission rate in the case of using one antenna is Ro
  • the transmission rate in the case of using the multiple antennas is, in theory, Likewise, the maximum transmission rate Ro can be increased by multiplying the rate increase rate Ri. Where Ri is the lesser of N and ⁇ ⁇ R.
  • the research trends related to multi-antennas to date include the study of information theory aspects related to the calculation of multi-antenna communication capacity in various channel environments and multi-access environments, the study of wireless channel measurement and model derivation of multi-antenna systems, and the improvement of transmission reliability and transmission rate.
  • Active research is being conducted from various viewpoints, such as research on space-time signal processing technology.
  • the transmission power can be different in each transmission information 15 25 ' ⁇ , and if each transmission power is' '" ', the transmission information is adjusted to the transmission power represented by a vector shown in Equation 3 same.
  • the weighting matrix W 7 Let us consider the case "is applied is an ⁇ ⁇ of the transmission signal (transmitted signal) which is the actual transfer ⁇ configuration, where, according to the weighting matrix for each transmission channel status transmission information Properly distribute to antennas.
  • a transmission signal transmitted signal
  • Equation 5 Equation 5 below using a vector, where y denotes the weight between the ⁇ -th transmission antenna and the information of the second w weight matrix Or precoding matrix (Equation 5)
  • the physical meaning of the tank in the channel matrix is the maximum number of different information that can be sent in a given channel. Therefore, the rank of a channel matrix is defined as the minimum number of independent rows or columns, so that the tank of the matrix is larger than the number of rows or columns. It becomes impossible.
  • the tank of the channel matrix ⁇ may be limited as in Equation 6.
  • each of the different information sent using the multi-antenna technology will be defined as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, be no greater than the rank of the channel, which is the maximum number that can send different information. Therefore, the channel matrix H can be expressed as Equation 7 below.
  • # of st reams represents the number of streams. Meanwhile, it should be noted that one stream may be transmitted through more than one antenna.
  • each channel is The transmission and reception antennas may be distinguished according to their indices. That is, a channel representing a path from the / th transmit antenna to the i th receive antenna is represented by.
  • z 'consisting of a second receive antenna and transmit antennas ⁇ ⁇ channels can be expressed in the vector as shown in Equation 9 below.
  • Equation 9 all channel paths composed of ⁇ R receiving antennas and transmitting antennas may be expressed by Equation 10 below.
  • AWGN Additional White Gaussian Noise
  • the SINR (Signal) of the k th antenna in the MMSE receiver is the SINR (Signal) of the k th antenna in the MMSE receiver
  • the effective channel to which the transmitter's precoding matrix ( w ) is applied is
  • Equation 13 representing the SINR of the k-th antenna may be expressed as Equation 15 below.
  • Equation 16 the effective channel fi based on the precoding matrix and the effective channel ⁇ based on the precoding matrix can be expressed by Equations 17 and 18 below.
  • Equation 19 Equation 19
  • Equation 20 From Equation 20, it can represent the interference and noise portion
  • Equation 21 is shown.
  • Equation 20 may be expressed as Equation 22 below.
  • Equation 24 Equation 24
  • Equation 24 Even when multiplexing to a specific column vector ( ⁇ 2 ⁇ ), it can be seen that there is no effect on the SINR of the ith antenna.
  • FIG. 9 illustrates a mapping relationship between codewords, layers, and antennas for transmitting data in an uplink signal in a multi-antenna wireless communication system. 9, there is a complex mapping relationship between data information and a transmission symbol.
  • the MAC layer is physical
  • the transport blocks are delivered to the layer, and the transport blocks in the physical layer are converted into codewords through channel coding, and perform rate matching such as puncturing or repetition.
  • the channel coding is performed here in a channel coder such as a turbo encoder or tail bit convolutional encoder.
  • N c codewords N c codewords
  • N L layers It is mapped to N L layers. As described above, the number of layers cannot be larger than the tank, which is the maximum number that can send different information.
  • an uplink signal transmitted by Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) method affects inverse fast fourier transform (IFFT) processing.
  • IFFT inverse fast fourier transform
  • a DFT process is performed for each layer. The DFT-converted signal in each layer is multiplied by a precoding matrix and mapped to the Tx transmit antennas, and then transmitted to the base station through an IFFT process.
  • PAPR Peak to Average Power Patio
  • CM Cubic Metric
  • Signals transmitted over multiple carriers have a high CM or PAPR because information symbols overlap to produce a high amplitude signal.
  • the LTE-A system which is a standard of the next generation mobile communication system, is expected to support CoMP (Coordinated Multi Point) transmission method, which was not supported in the existing standard, to improve data rate.
  • the CoMP transmission scheme refers to a transmission scheme in which two or more base stations or cells cooperate with each other to communicate with the terminal in order to improve communication performance between the terminal and the base station (cell or sector) in the shadow area.
  • CoMP transmission method can be classified into cooperative MIM0 type joint processing (CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) and cooperative scheduling / beamforming (CoMP-CS / CB) through data sharing. have.
  • CoMP-Joint Processing CoMP-JP
  • CoMP-CS / CB cooperative scheduling / beamforming
  • the UE may simultaneously receive data from each base station performing the CoMP transmission scheme and combine the received signals from each base station to improve reception performance. Can be.
  • the UE may receive data through one base station instantaneously through the bump forming.
  • each base station may simultaneously receive a PUSCH signal from the terminal.
  • cooperation In Scheduling / Beamforming Scheme (CoMP-CS / CB) only one base station receives the PUSCH, where the decision to use the cooperative scheduling / bumping scheme is determined by the cooperating cells (or base stations).
  • 10 is a diagram for explaining a general cooperative scheduling / beamforming transmission scheme.
  • the UE performs beamforming vector information (eg, a precoding matrix or a vector) recommended by the UE to use the serving cell (Cell A) by measuring a signal channel. Signaling.
  • the interference channel from a neighboring cell (Cell B) is measured to obtain information M about a vector or matrix regarding a sub-space having the greatest interference.
  • the serving cell signals Vb0 to an adjacent cell (Cell B), and
  • Request not to use b 0 That is, a request is made to transmit a signal using a vector b l orthogonal to 60 .
  • DM-RS UE-specific reference signal
  • 11 is a block diagram of a terminal when general reception filtering is applied.
  • channel measurement must be preceded in order to apply equalization or receive filtering of a received signal, which is performed based on a DM-RS, which is a downlink UE specific reference signal.
  • DM-RS which is a downlink UE specific reference signal.
  • the terminal may perform channel measurement based on the downlink terminal specific reference signal DM-RS, and then apply equalization or reception filtering of the received signal based on the channel measurement information.
  • the data to be formed is relatively easy to suppress interference, but in order to solve the problem that interference suppression is relatively difficult with respect to a reference signal, in the present invention, a previously calculated reception filter can be used again. Suggest a method.
  • the UE may receive a reception filter corresponding to the vector or matrix for the subspace. It is proposed to remember and receive the signaling of the availability of the corresponding reception filter from the serving cell and perform pre-receive filtering before channel measurement through the DM-RS.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a cooperative scheduling / bumping transmission scheme according to an embodiment of the present invention.
  • the serving cell transmits downlink control information, whether or not the reception filter signaled by the terminal is signaled to the downlink control information transmitted through the PDCCH, that is, whether the downlink transmission technique indicated by the terminal is applied or not; It is preferable to include information on whether to apply the transmission beamforming vector fed back by the terminal. In addition, it may include whether to accept the feedback signal requested not to use in the adjacent cell.
  • the feedback information of the precoding matrix (or vector) corresponding to the number of layers equal to or similar to the maximum number of layers (ie, transmission tanks) that the terminal can support, the actual terminal interferes using the reception filter.
  • pre-receive filtering may not be performed to perform channel measurement.
  • the UE may not feed back a subspace matrix or vector for suppressing interference from neighbor cells.
  • the operation is performed under the assumption that the corresponding information is always included in a specific transmission mode configured through a higher layer, rather than explicitly included in the control information. It is possible.
  • Equation 25 a channel between the UE, the UE, and the serving cell (cell A) is represented by H a , and this is singular value decomposition (SVD), it can be expressed as Equation 25 below.
  • the channel of the adjacent cell (cell B) that interferes with the terminal is represented by H b _.
  • the terminal quantizes the vector that Sal A requests to use and feeds it back.
  • vector is Is a vector of J
  • the singular value may be the largest vector. At this time, al is optimally Receiving Receive Filter This can be
  • the terminal preferably applies this 1 as a pre-receive filter.
  • the terminal to which the reception filter U al is applied may measure an effective channel between cell B and the terminal, which can be expressed as Equation 26 below. have.
  • Equation 26 This effective channel b may also apply SVD as shown in Equation 27 below.
  • H b U b . b .V b H
  • the UE is a panforming vector having the strongest interference from cell B.
  • sal ⁇ may obtain a subspace M, which is a null space thereof, through the feedback V b0 .
  • UE or cell A is in subspace M It can calculate and feed back itself.
  • cell B can transmit signals in the direction of one.
  • the terminal feeds back and 0 (or 1) to the serving cell, Sal A, and in response to this, it is preferable that the terminal receives information on the availability of the vectors fed back by the terminal.
  • the terminal is initially set to the reception filter
  • pre-receive filtering may be performed on all received signals such as DM-RS for channel measurement.
  • FIG. 13 is a block diagram of a terminal when pre-receive filtering is applied according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal performs pre-receive filtering on the received signal before performing channel measurement to perform channel measurement. Can be done.
  • demodulation and decoding may be performed after additionally applying an equalization process based on the channel measurement result to the result of performing pre-receive filtering.
  • the communication device 1400 includes a processor 1410, a memory 1420, an RF modules 1430, a display modules 1440, and a user interface modules 1450.
  • the communication device 1400 is shown for convenience of description and some models may be omitted.
  • the communication device 1400 may further include necessary modules.
  • some of the hairs in the communication device 1400 may be classified into more granular hairs.
  • the processor 1410 is configured to perform an operation according to the embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. Specifically, the detailed operation of the processor 1410 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 13.
  • the memory 1420 is connected to the processor 1410 and stores an operating system, an application, program code, data, and the like.
  • the RF modules 1430 are connected to the processor 1410 and perform a function of converting a baseband signal into a wireless signal or converting a wireless signal into a baseband signal. To this end, the RF modules 1430 perform analog conversion, amplification, filtering and frequency up conversion or their reverse processes.
  • Display modules 1440 are coupled to the processor 1410 and display various information. Display modules 1440 may use well known elements such as, but not limited to, LCD Liquid Crystal Display (LED), Light Emitting Diode (LED), and 0rganic Light Emitting Diode (0LED).
  • the user interface modules 1450 are connected to the processor 1410 and can be configured with a combination of well known user interfaces such as a keypad, touch screen, and the like.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be used in other embodiments. It may be replaced with a configuration or a feature. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation in the claims or may be incorporated into a new claim by post-application correction.
  • a base station may, in some cases, be performed by an upper node thereof, i.e. in a network consisting of a plurality of network nodes comprising a base station.
  • various operations performed for communication with the terminal may be performed by the base station or network nodes other than the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as fixed station, Node B, eNode B (eNB), access point, and the like.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more ASICs (app 1 i cat ion speci f ic integrated circuits), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), and programmable digital signal processing (PLDs). logic devices), FPGAs (ield programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, functions, etc. that perform the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 처리하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 서빙 셀과의 채널에 기반하여, 상기 서빙 셀에 대한 권장 송신 빔포밍 벡터와 사전 수신 필터링 벡터를 산출하는 단계, 인접 셀로부터의 신호에 상기 사전 수신 필터링 벡터를 적용하여, 상기 인접 셀과의 유효 채널을 계산하는 단계, 상기 유효 채널에 기반하여, 상기 인접 셀에 대한 제약 빔포밍 벡터를 산출하는 단계, 상기 송신 빔포밍 벡터와 상기 제약 빔포밍 벡터에 관한 정보를 상기 서빙 셀로 송신하는 단계, 상기 서빙 셀로부터 상기 송신 빔포밍 벡터와 상기 제약 빔포밍 벡터의 적용 응답 신호를 수신하는 단계, 및 상기 사전 수신 필터링 벡터를 적용하여, 상기 서빙 셀로부터 송신 빔포밍 벡터가 적용된 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치
【기술분야】
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서， 보다 상세하게는， 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd
Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS( Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTSQJniversal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격 (technical specif i cat ion)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면， E-UMTS는 단말 (User Equipment; UE)과 기지국 (eNode B; eNB), 네트워크 (E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이 (Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및 /또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25， 2.5, 5， 10， 15，
20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다ᅳ 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크 (Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간 /주파수 영역, 부호화, 데이터 크기， HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한， 상향 링크 (Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간 /주파수 영역， 부호화， 데이터 크기， HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망 (Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만， 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한， 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소， 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용， 단순구조와 개방형 인터페이스， 단말의 적절한 파워 소모등이 요구된다. 【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 처리하는 방법은， 서빙 샐과의 채널 ^。에 기반하여， 상기 서빙 셀에 대한 권장 송신 빔포밍 백터
Val 과 사전 수신 필터링 백터 U 를 산출하는 단계; 인접 셀로부터의 신호에 상기 사전 수신 필터링 백터 ^를 적용하여， 상기 인접 샐과의 유효 채널 Hb를 계산하는 단계; 상기 유효 채널 피에 기반하여, 상기 인접 샐에 대한 제약 빔포밍 백터 0를 산출하는 단계 ; 상기 송신 빔포밍 백터 Val 와 상기 제약 범포밍 백터 0에 관한 정보를 상기 서빙 셀로 송신하는 단계; 상기 서빙 셀로부터 상기 송신 빔포밍 백터 와 상기 제약 빔포밍 백터 0의 적용 응답 신호를 수신하는 단계; 및 상기 사전 수신 필터링 백터 "1를 적용하여， 상기 서빙 셀로부터 송신
V
빔포밍 백터 al가 적용된 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 발명의 다른 양상인 단말 장치는， 하나 이상의 셀과 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모들; 및 상기 무선 통신 모들을 제어하고， 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고， 상기 프로세서는 서빙 샐과의 채널
V
에 기반하여， 상기 서빙 셀에 대한 권장 송신 범포밍 백터 al과 사전 수신 ττ"
필터링 백터 。1 를 산출하고, 인접 셀로부터의 신호에 상기 사전 수신 필터링 백터 를 적용하여 , 상기 인접 셀과의 유효 채널 를 계산하며， 상기 유효 채널 ^ 에 기반하여 , 상기 인접 샐에 대한 제약 범포밍 백터 o를 산출하고， 상기 무선 통신 모듈은 상기 송신 범포밍 백터 와 상기 제약 범포밍 백터
Vb0에 관한 정보를 상기 서빙 셀로 송신하고， 상기 서빙 샐로부터 상기 송신 범포밍 백터 al 와 상기 제약 범포밍 백터 0의 적용 응답 신호를 수신하며， 상기 사전 수신 필터링 백터 U^를 적용하여 상기 서빙 샐로부터 송신 빔포밍 백터 가 적용된 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는， 상기 인접 샐은 상기 제약 빔포밍 백터 0 와 직교 (orthogonal)되는 빔포밍 백터 ！를 이용하여 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는， 상기 적용 웅답 신호는， 상기 서빙 샐로부터 하향링크 물리 제어 채널 (PDCCH; Physical Downlink Control CHannel)을 통하여 수신하거나， 상기 서빙 샐로부터 상위 계층 시그널링을 통하여 수신하는 것을특징으로 한다. 또한, 상기 권장 송신 범포밍 백터 는 상기 Ha 에 기반하여 산출된
Figure imgf000007_0001
VaQ )에서 고유값 (Singular Value)가 가장 큰 백터인 것을 특징으로 한다. 나아가， 상기 제약 범포밍 백터 0에 관한 정보는 상기 제약 범포밍 백터 0와 직교 (orthogonal)되는 범포밍 백터 에 관한 정보일 수도 있다. 한편, 상기 서빙 셀과의 채널 Ha 는 Ua . a.Va H 로 표현되고， 상기 인접 셀과의 유효 채널 는 Gb'^b. H로 표현될 수 있다.
【유리한 효과】
본 발명의 실시예에 따르면 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 인접 셀로부터의 간섭을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면 .
도 6은 하향링크 슬롯에 대한자원 그리드 (resource grid)를 예시하는 도면. 도 7은 일반적인 SC-FDMA 송신 프레임 구조를 도시하는 도면.
도 8은 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도.
도 9는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 데이터를 상향 링크 신호를 전송하기 위한 코드워드， 레이어 및 안테나의 맵핑관계를 설명하기 위한 도면. 도 10은 일반적인 협력 스케줄링 /범포밍 전송 방식을 설명하기 위한 도면. 도 11은 일반적인 수신 필터링이 적용된 경우의 단말의 블록 구성도.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 협력 스케줄링 /범포밍 전송 방식을 설명하기 위한 도면 .
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 사전 -수신 필터링이 적용된 경우의 단말의 블록 구성도.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다. 【발명의 실시를 위한 형태】
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성， 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다. 본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE— A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한， 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만， 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면이다. 특히 E-UTRAN시스템은 기존 UTRAN시스템에서 진화한 시스템이다. E-UTRAN은 셀 (eNB)들로 구성되며， 셀들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. 셀은 무선 인터페이스를 통해 단말과 연결되며， S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결된다.
EPC에는 MME(Mobility Management Entity), S-GW( Serving-Gateway) 및 PDN-
GWCPacket Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며， 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, PDN-GW는 PDN(Packet Data Network)을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말 (User Equipment； UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터， 예를 들어， 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 제 1계층인 물리계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어 (Medium Access Control) 계층과는 전송채널 (Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMACOrthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제 2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널 (Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제 2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 즐여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
제 3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러 (Radio Bearer； RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널， 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC메시지를 교환한다.
기지국 (eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25， 2.5， 5, 10， 15， 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCHCBroadcast 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 MOKMulticast 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 있으며ᅳ 전송채널에 매핑되는 논리채널 (Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH( Paging Control Channel) , CCCH( Common Control Channel) , MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다. 도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다 (S401). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널 (Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널 (Secondary Synchronization Channel； S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고， 샐 ID등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후， 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel)를 수신하여 샐 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편， 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal； DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다 (S402).
한편， 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정 (Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다 (단계 S403 내지 단계 S406). 이를 위해， 단말은 물리 임의 접속 채널 (Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시뭔스를 프리앰블로 전송하고 (S403), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 옹답 메시지를 수신할 수 있다 (S404). 경쟁 기반 RACH의 경우， 추가적으로 층돌 해결 절차 (Content ion Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 (S407) 및 물리 상향 링크 공유 채널 (Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널 (Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송 (S408)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보 (Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편， 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크 /상향 링크 ACK/NACK 신호, CQK Channel Quality Indicator) , PMKPrecoding Matrix Index) , RKRank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및 /또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 5는 LTE시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다. 도 5를 참조하면， 무선 프레임 (radio frame)은 10ms (327200 XTS)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임 (subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯 (slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms ( 15360 ><1 )의 길이를 가진다. 여기에서， Ts 는 샘플링 시간을 나타내고， Ts=l/(15kHzX2048)=3.2552xl0— 8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함하고， 주파수 영역에서 복수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파 X7(6)개의 0FDM 심블을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTKTransmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고， 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 0FDM심볼 (또는 SC-FDMA심볼)의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 도 5는 하향 링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면， 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호 (Reference Signal (RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH( Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고， 각각의 REG는 셀 IDCCell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파 X하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPS CQuadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQOlybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향 링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고， 샐 특정 (cell-specific)하게 스크램블 (scrambl ing) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며， BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자 (Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및 /또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복 (repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향 링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서， n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보， 상향 링크 스케줄링 그랜트 (Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downl ink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서， 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말 (하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며， 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩 (decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어， 특정 PDCCH가 "Α' '라는 RNTI (Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹 (masking)되어 있고, "B "라는 무선자원 (예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송형식정보 (예， 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우， 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고， "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고， 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "Β' '와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 7은 SC-FDMA가 적용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 7을 참조하면， 시간 축으로의 기본 전송 단위는 1 서브프레임이며， 2개의 슬롯이 1 서브프레임을 구성한다. 또한 삽입되는 CP(Cyclic Prefix)가 일반 (normal) CP인 경우 하나의 슬롯올 구성하는 심볼의 개수는 7개이며, 확장 (extended) CP인 경우 6개의 심볼이 하나의 슬롯을 구성한다. 또한 각 슬롯에는 적어도 하나의 참조 신호 (reference signal) 심볼이 포함된다. 또한 하나의 SC-FDMA심볼은 복수의 부반송파 (subcarrier)로 구성된다.
자원 요소 (Resource Element)는 1 부반송파 * 1 심볼 자원 즉， 하나의 복소 심볼을 전송하는 부반송파로 정의될 수 있다. 또한 DFT 과정이 적용되는 경우라면， 자원 요소의 정의가 DFT 과정을 거쳐 DFT 인덱스로 정의되는 하나의 복소 심볼을 전송하는 부반송파로 될 수 있다. 다만， SC-FDMA에서는 DFT 사이즈와 데이터를 송신하는데 사용되는 부반송파의 개수가 동일하기 때문에 양자는 개념적으로 동일한 의미이다.
이하 MIM0 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple- Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서， 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉， 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIM0를 '다중 안테나 '라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는， 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각 (fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다증 안테나 기술을 사용하면， 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나， 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지 (coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면， 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도가 도 8에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 Ντ개 설치되어 있고， 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는， 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서， 전송 레이트가 향상되고， 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면， 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는， 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최 대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다 . 여기서 Ri는 Ντ와 NR 중 작은 값이다 .
<수학식 ι> ?z = min( Vr, V
예를 들어， 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIM0 통신 시스템에서는， 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다 . 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후， 실질적으로 데이터 전송률을 향상시 키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며， 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구， 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구， 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위 한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다 . 도 8에 도시된 바와 같이 Ντ 개의 송신 안테나와 NR 개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다 . 먼저， 송신 신호에 대해 살펴보면， Ντ 개의 송신 안테나가 있는 경우 최 대 전송 가능한 정보는 Α^Γ 개이므로， 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 백터로 나타낼 수 있다.
<수학식 2>
Figure imgf000019_0001
한편, 각각의 전송 정보 15 25 ' ^에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며， 이때 각각의 전송 전력을 '' "' 라 하면， 전송 전력이 조정된 전송 정보를 백터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
<수학식 3>
Figure imgf000019_0002
또한， s 를 전송 전력의 대각행렬 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식
4와 같다.
<수학식 4>
Figure imgf000019_0003
한편， 전송전력이 조정된 정보 백터 ^에 가중치 행렬 W7|" 적용되어 실제 전송되는 Ντ 개의 송신신호 (transmitted signal) Ντ가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
V
Χι,Χ2,'",ΧΝτ는 백터 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 y는 ζ·번째 송신안테나와 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. w 가중치 행렬 (Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)이라고 불린다 <수학식 5>
X = = Ws = WPs
Figure imgf000020_0003
Figure imgf000020_0001
일반적으로, 채널 행렬의 탱크의 물리적인 의미는， 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크 (rank)는 서로 독립인 (independent) 행 (row) 또는 열 (column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로， 행렬의 탱크는 행 (row) 또는 열 (column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면， 채널 행렬 ^의 탱크 (丽 ) )는 수학식 6과 같이 제한된다.
<수학식 6>
Figure imgf000020_0002
또한， 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림 (Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서， 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 7>
# of streams≤ rankH)≤mm(NT,NR)
여기서 "# of st reams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편， 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대웅시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고， 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 흔합 (Hybrid)된 형태도 가능하다. 한편， 개의 수신 안테나가 사용되는 경우， 각각의 수신 안테나에서의 수신 신호는 아래 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
<수학식 8>
Figure imgf000021_0001
또한， MIM0 시스템에서의 채널 모델링을 수행하는 경우, 각각의 채널들은 송수신 안테나 각각의 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 즉， / 번째 송신 안테나로부터 i 번째 수신 안테나로의 경로를 표현하는 채널은 로 표현한다. 이 경우, z'번째 수신 안테나와 Ντ 개의 송신 안테나로 구성된 채널들은 아래 수학식 9와 같이 백터로 표현될 수 있다.
<수학식 9>
Figure imgf000022_0001
또한， ^R개의 수신 안테나와 개의 송신 안테나로 구성된 모든 채널 경로는 아래 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
<수학식 10>
Figure imgf000022_0002
여기에， 아래 수학식 11과 같이 AWGN(Additive White Gaussian Noise)이 각각의 수신 안테나를 통하여 수신될 수 있으며， 결과적인 수신 신호는 아래 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
<수학식 11>
Figure imgf000023_0001
<수학식 12〉
Figure imgf000023_0002
Figure imgf000023_0004
일반적으로， MMSE 수신기에서 k 번째 안테나의 SINR(Signal
Interference Noise Ration) ^^는 아래 수학식 13과 같이 정의된다.
<수학식 13>
Figure imgf000023_0003
여기서 송신단의 프리코딩 행렬 (w)가 적용된 유효 채널 는 아래 수학식
14와 같이 표현될 수 있다.
<수학식 14〉
Figure imgf000024_0001
따라서， 상기 k 번째 안테나의 SINR을 표현하는 수학식 13은 아래 수학식 15와 같이 표현할 수 있다.
<수학식 15>
Figure imgf000024_0002
이하에서는， 프리코딩 행렬의 변화에 따라 SINR에 미치는 영향을 알아본다 . 우선， 프리코딩 행렬의 열 단위의 퍼뷰테 이션의 효과를 검토할 필요가 있다. 즉， i 번째 열 백터 i 와 j 번째 열 백터 j 를 아래 수학식 16과 같ᄋ 퍼뮤테이션하여 표현할 수 있다 . <수학식 16>
Figure imgf000025_0001
이에 기반하여， 프리코딩 행렬 에 기반한 유효 채널 fi와 프리코딩 행렬 기반한유효 채널 ή는 아래 수학식 17및 수학식 18과 같이 나타낼 수 있다. <수학식 17>
_
Figure imgf000025_0002
<수학식 18>
Figure imgf000026_0001
수학식 17 및 수학식 18을 살펴보면， 2개의 열 백터를 퍼뮤테이션 하였음에도 불구하고， SINR 자체는 일정할 수 있다는 것을 알 수 있다 . 이 경우， 퍼뮤테이션된 유효 채널과 k 번째 안테나의 SINR 각각은 아래 수학식 19 및 수학식 20과 같이 표현할 수 있다.
<수학식 19>
Figure imgf000026_0002
<수학식 20> pk =SINRk k
Figure imgf000027_0001
수학식 20으로부터， 간섭 및 잡음 부분을 표현할 수 있으며,
수학식 21과 같다.
<수학식 21>
Figure imgf000027_0002
따라서， 상기 수학식 20은 아래 수학식 22와 같이 표현될 수 있다.
<수학식 22>
Figure imgf000027_0003
다음으로， 상기 특정 열 백터에 e'je (0≤ 2 ^를 다중화한 경우의 효과를 확인할 필요가 있다. 이하에서는， 설명의 편의를 위하여， 土에 이 가능한 값으로 가정한다. k 번째 열 백터에 e je를 다중화한 경우 프리코딩 행렬 는 아래 수학식 23과 같다.
：수학식 23>
W, = e-jeV/k 이 경우， k 번째 안테나의 SINR은 아래 수학식 24와 같이 표현할 수 있다. <수학식 24>
Figure imgf000028_0001
-j°
수학식 24를 살펴보면 상기 특정 열 백터에 ( ≤θ≤ 2π) 다중화한 경우에도， 번째 안테나의 SINR에는 영향이 없음을 알 수 있다 .
도 9는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 데이터를 상향 링크 신호를 전송하기 위한 코드워드， 레이어 및 안테나의 맵핑 관계를 설명하기 위 한 도면이다. 도 9을 참조하면， 데이터 정보와 전송 심볼 사이에는 복잡한 맵핑 관계가 존재한다. 우선 데이터 정보로서 MAC(Medium Access Control ) 계층은 물리 계층으로 개의 전송 블록을 전달하고， 물리 계층에서 전송 블록들은 채널 코딩 과정을 거쳐 코드워드로 변환되며 펑처링 (Puncturing) 또는 반복 (Repetition) 과정과 같은 레이트 매칭을 수행한다. 여기서 채널 코딩은 터보 인코더 또는 테일 비트 컨볼루션 인코더와 같은 채널 코더에서 수행된다. 채널 코딩 과정과 레이트 매칭 과정을 거친 후， Nc 개의 코드워드는
NL 개의 레이어로 맵핑된다. 상술한 바와 같이， 레이어의 개수는 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 탱크 보다는 클 수 없다.
일반적인 하향 링크 전송 방식인 0FDMA(0rthogonal Frequency Division Multiple Access) 전송과 달리， SC-FDMA( Single Carrier -Frequency Division Multiple Access) 방식으로 전송되는 상향 링크 신호는 IFFT( Inverse Fast Fourier Transform) 처리 영향을 일정 부분 상쇄하여 송신 신호가 단일 반송파 특성을 가지도록 하기 위하여， 각 레이어마다 DFT 과정이 수행된다. 각 레이어에서 DFT 변환된 신호는 프리코딩 행렬이 곱해져 개의 송신 안테나로 맵핑되며， IFFT 과정을 거쳐 기지국으로 송신된다.
한편， PAPR(Peak to Average Power Patio)은 송신 측에서의 전력 증폭기 (power amplifier)가 지원해야 하는 다이나믹 레인지 (dynamic range)와 연관이 되어 있으며， CM(Cubic Metric)값은 PAPR이 나타내는 수치를 대변 가능한 또 다른 수치이다. 일반적으로， SC-FDMA 송신 신호와 같은 단일 반송파 특성을 갖는 신호의 CM 또는 PAPR은 0FDMA과 같은 다중 반송파 신호의 CM 또는 PAPR보다 매우 낮다. 예를 들어， 하나의 정보 심볼이 하나의 부반송파를 통하여 전송된다고 가정하에， 송신 신호 가 정보 심볼 ^만으로 구성된다면, 이러한 송신 신호는 단일 반송파 신호 = 이다. 그러나， 송신 신호가 복수의 정보 심볼 Xl,X2,X3,'",XN 으로 구성된다면， 이러한 송신 신호는 다중 반송파 신호 y = x1 +x2 +x3 +'- + xN 이다. 다중 반송파를 통하여 송신되는 신호는 정보 심볼들이 중첩되어 높은 진폭의 신호를 생성하기 때문에 CM또는 PAPR이 높다.
한편， 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서， CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국 (셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2 개 이상의 기지국 혹은 샐이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIM0 형태의 조인트 프로세싱 (CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링 /범포밍 (CoMP- Coordinated Schedul ing/beamforraing, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
하향링크의 경우 조인트 프로세싱 (CoMP-JP) 방식에서， 단말은 CoMP 전송 방식올 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며， 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 달리， 협력 스케줄링 /빔포밍 방식 (CoMP-CS/CB)에서， 단말은 범포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
상향링크의 경우 조인트 프로세싱 (CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링 /빔포밍 방식 (CoMP-CS/CB)에서， 하나의 기지국만이 PUSCH 를 수신하는데 이때 협력 스케줄링 /범포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀 (혹은 기지국)들에 의해 결정된다. 이하에서는 도면올 참조하여， 협력 스케줄링 /범포밍 방식에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 10 은 일반적인 협력 스케줄링 /빔포밍 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 을 참조하면, CoMP-CS/CB 전송 기법에서는， 단말이 신호 채널을 측정하여 서빙 셀 (Cell A)에게 사용을 권장하는 빔포밍 백터 정보 (예를 들어， 프리코딩 행렬 또는 백터) 과를 시그널링한다. 또한， 서빙 샐이 상기 빔포밍 백터 를 이용하여 신호를 송신한다는 가정하에， 인접 셀 (Cell B)로부터의 간섭 채널을 측정하여 가장 간섭이 큰 서브- 스페이스에 관한 백터 또는 행렬에 관한 정보 M를 상기 서빙 셀 (Cell A)에게 시그널링한다. 마지막으로， 서빙 셀은 Vb0 를 인접 샐 (Cell B)에게 시그널링하고, 상기
V V
b0 를 사용하지 않을 것을 요청한다. 즉， 60 과 직교 (orthogonal)되는 백터 bl를 사용하여 신호를 송신할 것을 요청한다.
다만， 단말이 서빙 샐로 피드백하는 프리코딩 행렬 또는 백터에 관한 정보는 모두 양자화 (quantization) 과정을 거치게 되며, 이러한 양자화된 정보를 이용한 빔포밍은 누설 간섭 (leakage interference)이 추가적으로 존재할 수 있다는 문제점이 있다. 특히， 다른 셀에서 MU-MIM0 전송을 하는 경우， 피드백된 백터 정보를 이용하여 범포밍을 수행하기 때문에， CoMP-CS/CB 전송 기법을 통한 간섭 제거 (nulling)를 최대한 수행한다고 할지라도 이러한 누설 간섭이 발생하는 문제를 막을 수 없다.
또한 단말 특정 참조 신호인 DM-RS(Demodulation Reference Signal)의 간섭 문제도 고려할 필요가 있다. 도면을 참조하여， 보다 상세히 설명한다.
도 11은 일반적인 수신 필터링이 적용된 경우의 단말의 블록 구성도이다. 일반적으로 단말에서는 수신된 신호의 균등화 (equalization) 또는 수신 필터링 (receive filtering) 적용을 위해서는 채널 측정이 선행되어야 하며， 이는 하향링크 단말 특정 참조 신호인 DM-RS에 기반하여 수행된다. 일단 DM-RS를 이용하여 채널 측정을 수행하였다면， 이로부터 간섭 억제를 위한 균등화 또는 수신 필터링을 적용할 수 있다.
도 11을 참조하면, 단말은 하향링크 단말 특정 참조 신호인 DM-RS에 기반하여 채널 측정을 선행하며， 이후 상기 채널 측정 정보에 기반하여 수신된 신호의 균등화 또는 수신 필터링을 적용할 수 있다.
하지만， 처음부터 간섭이 크게 존재한다면， DM-RS를 통하여 채널 측정 자체에 영향을 줄 수 있으며, 이는 단말이 아무리 수신 안테나 체인이 많다고 할지라도， 채널 측정 오류가 발생할 수 위험이 존재하여 성능 열화의 원인이 될 수 있다. 그러므로 DM-RS를 이용한 채널 측정을 위해서는 간섭 자체를 줄일 수 있어야 한다. 그러나， 간섭을 즐이기 위하여 수신 필터링을 수행할 필요가 있고, 이를 위하여 채널 측정이 선행되어야 하지만， 채널 측정이 간섭으로 인하여 원활하게 수행되지 않는 문제가 발생한다.
따라서， 수신 안테나가 복수개 존재할 때에는 범포밍하는 데이터는 간섭 억제가 비교적 용이하지만, 참조 신호에 대하여는 간섭 억제가 상대적으로 난해한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 사전에 계산된 수신 필터를 다시 활용할 수 있는 방법을 제안한다.
구체적으로， 본 발명에서는 인접 샐로부터의 간섭을 억제하기 위하여， 단말이 서브스페이스에 대한 백터 또는 행렬에 관한 정보를 서빙 셀로 피드백하는 경우， 단말은 서브스페이스에 대한 백터 또는 행렬에 대응하는 수신 필터를 기억하고， 서빙 샐로부터 해당 수신 필터의 사용 가부에 관한 시그널링을 받아， DM-RS를 통한 채널 측정 이전에 사전 수신 필터링 (pre-receive filtering)을 수행하는 것을 제안한다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 협력 스케줄링 /범포밍 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 서빙 셀이 하향링크 제어 정보를 전송할 시， PDCCH를 통하여 전송되는 하향링크 제어 정보에 단말이 시그널링한 수신 필터의 사용 가부， 즉 단말이 지시한 하향링크 전송 기법의 적용 가부 또는 단말이 피드백 한 송신 빔포밍 백터의 적용 여부에 관한 정보를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 인접 샐에서 사용하지 않도록 요청한 피드백 신호에 대한 수락 여부도 포함할 수 있다. 한편, 단말이 지원할 수 있는 최대 레이어의 개수 (즉， 전송 탱크)와 동일하거나 유사한 개수의 레이어에 대응하는 프리코딩 행렬 (또는 백터)의 정보를 피드백한 경우， 실제 단말에서는 수신 필터를 이용하여 간섭올 억제할 수 있는 자유도 (즉， receive degree of freedom)가 층분하지 않기 때문에， 이러한 경우에는 채널 측정을 수행하기 위하여 사전 수신 필터링을 수행하지 않을 수 있다. 이러한 경우， 단말은 인접 셀로부터의 간섭을 억제하기 위한 서브스페이스 행렬 또는 백터를 피드백하지 않을 수도 있다.
추가적으로 단말이 시그널링한 수신 필터의 사용 가부에 관한 정보가 명시적으로 제어 정보에 포함되는 것이 아닌, 상위 계층을 통하여 설정되는 특정 전송 모드 (transmission mode)에서는 항상 해당 정보가 포함되어 있다는 가정하에 동작이 가능하다.
이하에서는， 본 발명의 실시예를 구체적인 예를 들어 설명한다. 단말과 UE와 서빙 셀 (셀 A)사이의 채널을 Ha로 표현하고， 이를 고유값 분해 (Singular Value Decomposition; SVD)하면， 아래 수학식 25와 같이 표현할 수 있다.
<수학식 25>
Ha = U 'A - H
a a a Va a 또한， 단말과 간섭을 미치는 인접 셀 (셀 B)의 채널은 Hb _표현한다. 이 경우, 단말은 샐 A가 사용하기를 요청하는 백터 를 양자화하여 피드백한다. 여기서， 백터 는
Figure imgf000034_0001
J 의 일부 백터이며,
V
고유값 (singular value)이 가장 큰 백터일 수 있다. 이 때, al 를 최적으로 수신하기 수신 필터
Figure imgf000035_0001
이 될 수 있다.
H
따라서， 단말은이1를 사전 수신 필터로 적용하는 것이 바람직하다. 수신 필터 Ual 을 적용한 단말은 셀 B로부터의 간섭을 억제하기 위한 백터를 서빙 셀인 셀 A로 피드백하기 위하여， 샐 B와 단말 사이의 유효 채널 측정할 수 있으며， 이를 아래 수학식 26과 같이 표현할수 있다.
<수학식 26>
Figure imgf000035_0002
이러한 유효 채널 b 역시 아래 수학식 27과 같이 SVD를 적용할 수 있다.
<수학식 27>
Hb =Ub . b.Vb H 이 경우, 단말은 셀 B로부터 간섭이 가장 강한 범포밍 백터로서
Figure imgf000035_0003
일부 백터인 서브스페이스 θ 를 서빙 샐인
피드백할 수 있다. 또한， 샐 Β는 피드백된 Vb0 를 통하여 이에 대한 널 공간인 서브스페이스 M 를 구할 수 있다. 혹은 단말 또는 셀 A가 서브스페이스 M 자체를 산출하여 피드백할 수 있다. 따라서， 셀 B는 1의 방향으로 신호 전송을 할 수 있다. 이와 같이 , 단말은 과 0 (또는 1 )을 서빙 셀인 샐 A로 피드백하고, 이에 대한 웅답으로， 상기 단말이 피드백한 백터들의 사용 가부에 관한 정보를 수신하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 단말은 애초에 설정된 수신 필터
Figure imgf000036_0001
이용하여 채널 측정을 위한 DM-RS 등 모든 수신 신호에 대하여 사전 수신 필터링을 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 사전 -수신 필터링이 적용된 경우의 단말의 블록 구성도이다.
도 13을 참조하면， 기지국의 시그널링을 통하여 기 설정된 수신 필터를 적용할 수 있음이 파악된다면， 단말은 채널 측정을 하기 이전에 수신 신호에 사전 수신 필터링 (pre-receive filtering)을 수행하여 채널 측정을 수행할 수 있다. 또한, 사전 수신 필터링을 수행한 결과에 상기 채널 측정 결과에 기반한 균등화 과정을 추가적으로 적용한 후 복조 및 복호를 수행할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다. 도 14 를 참조하면, 통신 장치 (1400)는 프로세서 (1410)， 메모리 (1420)， RF 모들 (1430)， 디스플레이 모들 (1440) 및 사용자 인터페이스 모들 (1450)을 포함한다. 통신 장치 (1400)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모들은 생략될 수 있다. 또한， 통신 장치 (1400)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한， 통신 장치 (1400)에서 일부 모들은 보다 세분화된 모들로 구분될 수 있다. 프로세서 (1410)는 도면올 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로， 프로세서 (1410)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 13에 기재된 내용을 참조할수 있다.
메모리 (1420)는 프로세서 (1410)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템， 어플리케이션， 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모들 (1430)은 프로세서 (1410)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해， RF 모들 (1430)은 아날로그 변환， 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모들 (1440)은 프로세서 (1410)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모들 (1440)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), 0LED(0rganic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모들 (1450)은 프로세서 (1410)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허 청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시 킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시 예들은 주로 릴레이 노드와 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다 . 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수 있다ᅳ 즉， 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들 (network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국 (f ixed stat ion) , Node B, eNode B(eNB) , 억세스 포인트 (access point ) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다 .
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단， 예를 들어 , 하드웨어， 펌 웨어 (f irmware) , 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs ( app 1 i cat ion speci f ic integrated circuits) , DSPs(digital signal processors) , DSPDs(digital signal processing devices) , PLDs (programmable logic devices) , FPGAs(f ield programmable gate arrays) , 프로세서， 콘트를러， 마이크로 콘트를러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌 웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들， 절차， 함수 등의 형 태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여， 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받올 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서， 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고， 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
【산업상 이용가능성】
상술한 바와 같은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말의 간섭 억제 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나， 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 11
무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 처 리하는 방법에 있어서， 서빙 셀과의 채 널 ^。에 기반하여， 상기 서빙 셀에 대한 권장 송신 빔포밍
V Tj"
백터 fll 과 사전 수신 필터 링 백터 α1 를 산출하는 단계 ; 인접 셀로부터의 신호에 상기 사전 수신 필터 링 백터 u 를 적용하여， 상기 인접 셀과의 유효 채널 Hb 를 계산하는 단계 ; 상기 유효 채널 피 에 기반하여， 상기 인접 샐에 대한 제약 범포밍 백터 0를 산출하는 단계 ;
V 〜
상기 송신 빔포밍 백터 al 와 상기 제약 빔포밍 백터 에 관한 정보를 상기 서빙 셀로 송신하는 단계 ;
V
상기 서빙 셀로부터 상기 송신 범포밍 백터 α1 와 상기 제약 범포밍 백터 0 의 적용 응답 신호를 수신하는 단계 ; 및 상기 사전 수신 필터 링 백터 씨 를 적용하여， 상기 서빙 샐로부터 송신
V
빔포밍 백터 fll 가 적용된 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는， 신호 처리 방법 .
【청구항 2】 제 1 항에 있어서， 상기 인접 셀은 상기 제약 범포밍 백터 0와 직교 (orthogonal)되는 빔포밍 백터 ^ 를이용하여 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는,
신호 처리 방법 .
【청구항 3】
제 1 항에 있어서，
상기 적용 웅답 신호는，
상기 서빙 셀로부터 하향링크 물리 제어 채널 (PDCCH; Physical Downlink Control CHannel)을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는，
신호 처리 방법 .
【청구항 4】
제 1 항에 있어서，
상기 적용 응답 신호는，
상기 서빙 셀로부터 상위 계층 시그널링을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는,
신호 처리 방법.
【청구항 5】
제 1 항에 있어서， 상기 권장 송신 범포밍 백터 al는， 상기 ^。 에 기반하여 산출된
Figure imgf000041_0001
) 에서 고유값 (Singular Value)가 가장 큰 백터인 것을 특징으로 하는,
신호 처리 방법.
【청구항 6】
제 1 항에 있어서， 상기 제약 범포밍 백터 0에 관한 정보는， 상기 제약 범포밍 백터 0와 직교 (orthogonal)되는 범포밍 백터 ！에 관한 정보인 것을 특징으로 하는，
신호 처리 방법.
【청구항 7】
제 1 항에 있어서， 상기 서빙 셀과의 채널 ^는
Ua . . H로 표현되고， 상기 인접 셀과의 유효 채널 Sb는, ub . b'vb H로 표현되는 것을 특징으로 하는，
신호 처리 방법 .
【청구항 8】
무선 통신 시스템에서의 단말 장치로서，
하나 이상의 셀과 신호를 송수신하기 위한무선 통신 모들; 및
상기 무선 통신 모들을 제어하고， 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는， 서빙 샐과의 채널 ^。에 기반하여， 상기 서빙 셀에 대한 권장 송신 빔포밍 백터 Γ«ι 과 사전 수신 필터링 백터 U 를 산출하고， 인접 셀로부터의 신호에 상기 사전 수신 필터링 백터 를 적용하여， 상기 인접 셀과의 유효 채널 βb를 계산하며， 상기 유효 채널 피에 기반하여, 상기 인접 셀에 대한 제약 범포밍 백터 0를 산출하고，
상기 무선 통신 모들은， 상기 송신 범포밍 백터 al 와 상기 제약 범포밍 백터 0에 관한 정보를
V
상기 서빙 셀로 송신하고, 상기 서빙 셀로부터 상기 송신 빔포밍 백터 al 와 상기 제약 빔포밍 백터 0의 적용 응답 신호를 수신하며， 상기 사전 수신 필터링 백터 u"1 를 적용하여 상기 서빙 샐로부터 송신 빔포밍 백터 Vai 가 적용된 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 9】
제 8 항에 있어서， 상기 인접 셀은 상기 제약 빔포밍 백터 0와 직교 (orthogonal)되는 범포밍 백터 를 이용하여 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 10]
제 8 항에 있어서，
상기 적용 응답 신호는，
상기 서빙 셀로부터 하향링크 물리 제어 채널 (PDCCH; Physical Downl ink Control CHannel )을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 11】
제 8 항에 있어서，
상기 적용 웅답 신호는，
상기 서빙 셀로부터 상위 계층 시그널링을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 12】
제 8 항에 있어서， 상기 권장 송신 범포밍 백터 는， 상기 ^。 에 기반하여 산출된 oJ ) 에서 고유값 (Singular
Value)가 가장 큰 백터 인 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 13]
제 8 항에 있어서， 상기 제약 범포밍 백터 0에 관한 정보는， 상기 제약 범포밍 백터 0와 직교 (orthogonal)되는 범포밍 백터 에 관한 정보인 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 14]
제 8 항에 있어서， 상기 서빙 셀과의 채널 。는
Ua ' α' Η로 표현되고， 상기 인접 셀과의 유효 채널 b는'
Ub .Λύ 로 표현되는 것을 특징으로 하는，
신호 처리 방법.
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