WO2014007511A1 - 무선 통신 시스템에서 3차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 3차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals
    • H04L5/0057—Physical resource allocation for CQI

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for reporting channel state information for three-dimensional panforming in a wireless communication system.
  • LTE 3rd Generat ion Partnership Project Long Term Evolution
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • EUTUMS UMTSOJniversal Mobile Telecommunications System
  • LTE LTECLong Term Evolution
  • an E-UMTS is located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B), an access gateway connected to an external network at an end point of an e-UTRAN.
  • a base station can transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20 MHz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, HARQCHybrid Automatic Repeat and reQuest (related information), etc., to which the data is to be transmitted.
  • the base station transmits uplink scheduling information to the terminal for uplink (UL) data and informs the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc.
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a TACTracking Area consisting of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed up 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. Reduced cost per bit, increased service availability, flexible use of frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • the method may further comprise receiving an acknowledgment message regarding the specific antenna port from the base station.
  • the reception period of the first reference signal information is preferably longer than the reception period of the second reference signal information.
  • the information about the specific antenna port and the channel state information in the horizontal direction may be jointly encoded and transmitted to the base station.
  • the information on the specific antenna port is characterized in that it includes information on the vertical beam direction.
  • the channel state information may include at least one of a RKRank Indicator, a PMKPrecoding Matrix Index, and a Channel Quality Indicator (CQI).
  • the base station may correct the CQI received from the terminal by reflecting the information on the beam direction in the vertical direction.
  • the terminal may generate the channel state information by reflecting the information on the beam direction in the vertical direction.
  • the method may further include transmitting, to the base station, a vertical PMK Precoding Matrix Index (limited to tank 1) based on the first reference signal information.
  • a terminal device supporting a large-scale multiple-input multiple-output (MIM0) in a wireless communication system the wireless communication module for transmitting and receiving signals with the base station; And a processor for processing the signal, wherein the processor comprises: first reference signal information for vertical antenna ports received from the base station and second reference signal information for horizontal antenna ports
  • the base station generates information about a specific antenna port among the antenna ports in the vertical direction by using the first reference signal information, and generates channel state information in the horizontal direction by using the second reference signal information. And controlling the wireless communication modules to report.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a UE and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a UE and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a general multi-antenna (MIM0) communication system.
  • MIM0 multi-antenna
  • 8 and 9 illustrate a structure of a downlink reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • Figure 10 illustrates a constant current "down-link uihago DM-RS allocation example in the 3GPP standard document eu
  • FIG. 11 illustrates CSI-RS configuration # 0 in the case of a general CP among downlink CSI-RS configuration defined in the current 3GPP standard document.
  • FIG. 12 illustrates a conceptual diagram of a large scale MIM0 technique.
  • FIG. 13 illustrates a concept of antenna virtualization.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the concept of three-dimensional MIM0 beamforming according to the present invention.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention using an LTE system and an LTE-A system, this is an example and the embodiment of the present invention may be applied to any communication system corresponding to the above definition.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention on the basis of the FDD scheme, but this is an exemplary embodiment of the present invention can be easily modified and applied to the H-FDD scheme or the TDD scheme.
  • a base station may be used as a generic term including a remote radio head (RRH), an eNB, a TPC transmission point (RR), a reception point (RP), a relay, and the like.
  • RRH remote radio head
  • eNB eNode B
  • RR TPC transmission point
  • RP reception point
  • relay eNode B
  • FIG. 2 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, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • 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. Data moves between the physical layer at the transmitting side and the physical layer at the receiving side.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources. Specifically, the physical channel is modulated in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (0FDMA) scheme in the downlink, and modulated in the Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the Medium Access Control (MAC) layer of the second layer It 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 Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer provides unnecessary control for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 over a narrow bandwidth air interface. Perform header compression to reduce information.
  • PDCP 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 the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-conf igurat ion, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RC messages with each other. If there is an RRC connection (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • One cell constituting the base station is set to one of bandwidths of 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz, etc. to provide downlink or uplink transmission services to various terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message. ). Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH). Meanwhile, 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.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Logical channels mapped to a transport channel include a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a multicast control channel (MCCH), and a multiple icast traffic channel (MTCH).
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multiple icast traffic channel
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with a base station when a power is turned on or a new cell is entered.
  • the UE receives a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S—SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell ID. have.
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step to check the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE which has completed the initial cell search receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information carried on the PDCCH.
  • Information can be obtained (S302).
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence as a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303 and S305), and may receive a response message for the preamble through the PDCCH and the Daesung PDSCH. (S304 and S306).
  • PRACH physical random access channel
  • S304 and S306 In case of contention-based RACH, a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure. Physical Uplink Control Channel; PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • 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 CQI (Channel Quality Indicator), a PMKPrecoding Matrix Index (RKRank Indicator), and the like. And the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 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 (15360xT s ).
  • the slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers X 7 (6) 0 FDM symbols.
  • 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 only an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe may be variously changed.
  • 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 0FDM symbols.
  • the first 1 to 3 0FDM symbols are used as the control region and the remaining 13-11 0FDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (RS) or pilot signals for antennas 0 to 3. Indicates.
  • 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 a control region based on a cell ID (cell IDentity).
  • One 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 Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • PHICH is a physical hybrid automatic repeat and request (HARQ) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. 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 scrambled cell-specifically.
  • 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 0FDM symbols of a subframe. N is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH is composed of one or more CCEs.
  • the PDCCH includes information related to resource allocation of a paging channel (PCH) and a DL-SCHCDownl ink-shared channel (DL), uplink scheduling. Uplink Scheduling Grant, HARQ information, etc. are informed to each terminal or terminal group.
  • the PQKPaging channel (DL) and the downlink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through the 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 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.
  • a specific PDCCH is CRC masked with an RNTKRadio Network Temporary Identity of "A”, a radio resource of "B 1 " (eg, a frequency location), and a DCI format of "C", that is, a transmission format information (
  • RNTKRadio Network Temporary Identity of "A” e.g, a frequency location
  • C DCI format of "C”
  • the terminals receive the PDCCH and the PDSCH indicated by "B" and "C" through the received PDCCH information.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • an uplink subframe may be divided into a region to which a PUCOKPhysical Uplink Control CHannel carrying control information is allocated and a region to which a PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both parts of the data area are allocated to the PUCCH in the frequency domain.
  • Control information transmitted on the PUCCH includes an ACK / NACK used for HARQ, a channel quality indicator (CQI) indicating a downlink channel state, a RKRank indicator for MIM0, and a scheduling request (SR), which is an uplink resource allocation request. .
  • MI X Multiple-Input Multiple-Output is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, which can improve data transmission and reception efficiency. 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.
  • MIMO may be referred to as a 'multiple antenna'.
  • the multi-antenna technique does not rely on a single antenna path to receive one entire message. Instead, the multiplex antenna technology completes data by merging data fragments received from multiple antennas together. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data transmission rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while guaranteeing a specific data transmission rate. In addition, this technique can be widely used in mobile communication terminals and repeaters. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.
  • FIG. 1 A schematic diagram of a general multi-antenna (MIM0) communication system is shown in FIG.
  • 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 increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved.
  • the maximum transmission rate when using one antenna is R 0
  • the transmission rate when using multiple antennas is theoretically, the maximum transmission as shown in Equation 1 below.
  • the rate R o may be increased by multiplying the rate increase rate Ri. Where ⁇ is the lesser of N and ⁇ R.
  • the mathematical modeling may be expressed as follows. As shown in FIG. 7, it is assumed that there are N ⁇ transmit antennas and N R receive antennas. First, referring to the transmission signal, when there are ⁇ ⁇ transmit antennas, the maximum transmittable information is ⁇ ⁇ , and thus the transmission information may be represented by a vector shown in Equation 2 below.
  • each transmission information The transmit power can be different, and each transmit power
  • the transmission information of which transmission power is adjusted is represented by a vector as in Equation 3 below.
  • the weighting matrix W 7 is applied to the information vector ⁇ whose transmission power is adjusted.
  • the transmission ⁇ ⁇ of the transmission signal which is let us consider a case in which the configuration.
  • the weight matrix plays a role of properly distributing transmission information to each antenna according to a transmission channel situation.
  • Equation 5 By using the vector it can be expressed as Equation 5 below.
  • ⁇ is the weight between the / th transmit antenna and the th information. It is called W weight matrix or precoding matrix.
  • the physical meaning of the tank of 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 (rank (H)) of the channel matrix H is limited as in Equation 6.
  • each of the different information transmitted using the multi-antenna technique will be defined as a 'stream' or simply 'stream 1.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, not be larger than the tank of the channel, which is the maximum number of different information that can be sent. Therefore, the channel matrix H can be expressed as Equation 7 below.
  • a reference signal which is known to both the transmitting side and the receiving side, is transmitted from the transmitting side to the receiving side together with data for channel measurement.
  • a reference signal informs the modulation technique as well as the channel measurement to play a demodulation process.
  • a reference signal is a dedicated RS (DRS) for a base station and a specific terminal, that is, a UE-specific reference signal and a cell-specific reference signal for all terminals in a cell (co ⁇ on RS or cell specific RS; CRS). ).
  • the cell specific reference signal includes a reference signal for measuring and reporting the CQI / PMI / RI in the terminal to the base station, which is referred to as CSI-RS Channel State Information-RS.
  • FIG. 8 and 9 illustrate the structure of a reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 8 illustrates a case of normal cyclic prefix
  • FIG. 9 illustrates a case of extended cyclic prefix.
  • CRSs cell-specific reference signals
  • the CRS which is the cell specific reference signal, may be transmitted to the terminal not only in the data information region but also in the entire control information region.
  • 'D' described in the grid refers to a downlink DM-RS (DM-RS) which is a UE-specific RS, and the DM-RS supports single antenna port transmission through a data region, that is, a PDSCH.
  • the terminal is signaled through the upper layer whether the DM-RS which is the terminal specific RS is present.
  • 8 and 9 illustrate a DM-RS corresponding to antenna port 5, and in 3GPP standard document 36.211, antenna ports 7 to 14, that is, a total of eight DM-RS for antenna ports is also defined.
  • FIG. 10 shows an example of downlink DM-RS allocation defined in a 3GPP standard document.
  • DM-RSs corresponding to antenna ports ⁇ 7, 8, 11, 13 ⁇ are mapped to DM-RS group 1 using a sequence of antenna ports, and antennas to DM-RS group 2 DM-RSs corresponding to the ports ⁇ 9, 10, 12, 14 ⁇ are similarly mapped using the antenna port-specific sequence.
  • the above-described CSI-RS has been proposed for the purpose of channel measurement for PDSCH separately from the CRS.
  • the CSI-RS is designed to reduce inter-cell interference (ICI) in a multi-cell environment. Up to 32 different CSI-RS configurations can be defined.
  • the CSI-RS configuration is different depending on the number of antenna ports, and configured to transmit CSI-RSs defined by different CSI-RS configurations as much as possible between adjacent cells.
  • CSI-RS supports up to 8 antenna ports, and 3GPP standard documents assign 8 antenna ports as antenna ports for CSI-RS from antenna ports 15 to 22.
  • the CSI-RS configuration defined in the 3GPP standard document is shown. In particular, Table 1 shows the case of Normal CP and Table 2 shows the case of Extended CP.
  • FIG. 11 exemplifies CSI-RS configuration # 0 in the case of a general CP among CSI-RS configuration defined in the current 3GPP standard document.
  • a CSI-RS subframe configuration may be defined, and is composed of a period ( r c SI - RS ) and a subframe offset (ACSI-RS) expressed in units of subframes.
  • Table 3 below,
  • channel state information (CSI) feedback is effectively performed on the uplink and the downlink of a system in which a massive MIMO scheme having multiple input / output antennas and multidimensional antenna structures is applied. Suggest a method for
  • an active antenna system In the next generation wireless communication system, the introduction of an active antenna system (MS) is under consideration. Unlike conventional passive antennas in which an amplifier and an antenna capable of adjusting the phase and magnitude of a signal are separated from each other, an active antenna means that each antenna is configured to include an active element such as an amplifier. Active antenna systems include separate cables, connectors, and other hardware to connect the amplifier to the antenna . It is not necessary and has high efficiency in terms of energy and operating cost. In particular, the active antenna system supports an electronic beam control scheme for each antenna, thereby enabling advanced MIM0 technology such as forming a precise beam pattern or a three-dimensional beam pattern in consideration of the beam direction and beam width. .
  • the introduction of advanced antenna systems is also contemplating massive MIMO structures with multiple input / output antennas and multi-dimensional antenna structures.
  • massive MIMO structures with multiple input / output antennas and multi-dimensional antenna structures.
  • unlike the conventional straight antenna array (or one-dimensional antenna array) when forming a two-dimensional antenna array, it is possible to form a three-dimensional beam pattern by the active antenna of the active antenna system.
  • FIG. 12 illustrates a conceptual diagram of a large scale MIM0 technique.
  • FIG. 12 illustrates a plurality of transmission / reception in which a base station or a terminal can form a 3D beam based on an active antenna system. Schematic of a system with an antenna.
  • the 3D beam pattern when used in view of a transmitting antenna, quasi-static or dynamic beam forming may be performed in the vertical direction as well as the horizontal direction of the beam, and the vertical sector may be formed. You can consider the grandeur.
  • the receiving antenna when the receiving beam is formed using a large receiving antenna, a signal power increase effect according to the antenna array gain can be expected.
  • the base station may receive a signal transmitted from the terminal through a plurality of antennas, and at this time, the terminal sets its transmission power very low in consideration of the gain of the large reception antenna in order to reduce the interference effect.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the concept of antenna virtualization.
  • FIG. 13 shows that the CSI-RS uses S antenna ports and the CRS uses C antenna ports.
  • the antenna virtualization matrix B for the CSI-RS is defined UE-specifically, and the antenna virtualization matrix A for the CRS is identically defined for all UEs.
  • the signal of z h 2 2 It can be represented by y.
  • the transmission signal of the final antenna may be transmitted by applying different time delays to the transmission signal of each antenna as shown in Equation 8 to apply frequency selective antenna virtualization.
  • the antenna virtualization matrix B is the energy of the signal received to the UE It is preferable to set the maximum, and it should be determined depending on the location of the UE for each UE.
  • the SRS may be utilized based on the channel symmetry between uplink and downlink, and the tracking of the optimal antenna virtualization matrix B due to the position change of the UE and the change in the channel environment may be performed as previously reported.
  • CSI feedback information and the like can be used.
  • the present invention describes a CSI feedback method for closed-loop three-dimensional MIM0 beamforming using a panel antenna to implement a massive MIM0 technique such as an active antenna system.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a concept of three-dimensional MIM0 beamforming according to the present invention.
  • an antenna of an eNB includes L antenna ports in a horizontal direction and M antenna ports in a vertical direction. That is, assume an L * M panel antenna structure.
  • the L antenna ports and the M antenna ports may be physical antenna ports or logical antenna ports represented by an antenna virtualization matrix.
  • PAL physical-antenna-layer
  • M M layer
  • a signal transmitted from L antenna ports in a horizontal direction is applied by applying a specific antenna virtualization matrix to the first and second layers of VAL (virtual-antenna-layer). This means that a beam can be gathered into any one of the layers.
  • VAL virtual-antenna-layer
  • the legacy UE is a UE that does not recognize that the antenna of the eNB is the above-described panel antenna structure, and refers to a case where the receiving antenna of the UE also does not have a panel antenna structure.
  • the pre-coding in the vertical direction means that the eNB transmits the L-port CSI—RS in the horizontal direction, as shown in FIG. 14, for each of the L antenna ports. Rather, it means that the CSI-RS sequence of each of the M antennas in the vertical direction is multiplied by a specific factor to form a specific direction in the vertical direction in advance.
  • the beam is formed in a direction close to the vertical, and the beam is formed in the ring-shaped region closest to the eNB when reaching the ground.
  • the L_port CSI-RS precoded in the vertical direction is transmitted to optimize the VAL 1 layer.
  • a beam close to the vertical may actually be concentrated in an area of the first floor of the building.
  • the beam may be concentrated in the high floor area of the building.
  • the term vertical direction refers to a direction in which a kind of tilting angle of the eNB is electrically adjusted to target a specific VAL by applying specific M factors.
  • the eNB For this operation, the eNB generates a total of M L_port CSI-RSs pre-coded in the vertical direction optimized for each of the VAL layers 1, 2, ..., M, for each VAL layer. Can be included in the management set and sent.
  • the legacy UE may use CSI-RS based RSRP (Reference) for each of the total of M L-port CSI-RSs included in the resource management set. Signal Received Power), through which a measurement set can be set. For example, UE 1 performs CSI feedback on the L-port CSI-RS corresponding to the VAL layer 1, and UE 2 performs CSI feedback on the L-port CSI-RS corresponding to the VAL M layer.
  • vertical bump forming for the legacy UE may also form a fine pan in a specific direction.
  • legacy UEs if the location information of the UE is predictable with a high confidence level, a specific L-port CSI-RS optimized for one layer may be set and the 3D beamforming effect may be transmitted to the UE-transparency. You can also provide it transparently. In this case, it is preferable that legacy UEs define all ZP (Zero Power) CSI-RSs for CSI-RSs of other layers, and perform rate matching on PDSCHs.
  • ZP Zero Power
  • the eNB For this operation, the eNB generates a total of M pre-coded L-port CSI-RSs for each VAL layer optimized for each of the VAL 1, 2,-, M layers, and the resource management set. Can be included in the transmission.
  • the UE may report CSI-RS-based RSRP (Reference Signal Received Power) for each of the total M L-port CSI-RSs included in the resource management set, through which a measurement set may be configured. Therefore, L_port CSI-RS of another layer may be configured for each UE, and feedback may be performed for this.
  • CSI-RS-based RSRP Reference Signal Received Power
  • L-port CSI-RSs of multiple VALs are set (maximum M) and optimized across L * M panel antennas, rather than calculating layer-independent CSI at CSI padback for each VAL.
  • CSI such as RI, PMI, CQI, etc. may be calculated and fed back. but, It is necessary to receive the fact that the PDSCH to which the 3D beamforming is applied from the L * M panel antenna through an RRC signal, which is a higher layer signal, in advance.
  • the L-port CSI-RS is transmitted only in one PAL layer without applying the antenna virtualization matrix, and in another PAL layer.
  • L-port of CSI-RS transmission may be implemented in a manner that does not.
  • the optimized CSI feedback itself may be redefined. That is, a single CSI feedback optimized for the L * M panel antenna can be defined. For example, in the case of RI, the size can be defined as 3 bits or more to support L * M as the maximum rank. Further, in the case of PMI, a method of reporting M L-Tx PMIs to each layer or a method of feeding back one horizontal L-Tx PMI and one vertical M-Tx PMI may be considered. In particular, in the latter case, the eNB applies two-dimensional interpolation using one L-Tx PMI and one M-Tx PMI.
  • the M L Ls set by the UE are set. Assuming a vertical M-port CSI-RS defined by selecting one antenna port from each of the -port CSI-RS resources, this means PMI.
  • the CQI may calculate the expected CQI value for transmission through the L * M panel antenna when the optimized RI / PMI is used.
  • subband selection limits the selection of a common subband between layers. Can be.
  • the RI may be limited to set as an RI that is commonly applied between the layers.
  • the subband CSI may be reported only for a specific reference layer, and the subband CSI for another layer may or may not be reported at the same value as the specific reference layer, and alternative methods may be considered.
  • the period and offset of the CSI-RS for each layer may be limited to be within a certain period or more.
  • the signaling overhead of the network can be minimized.
  • the horizontal L-port CSI-RS can be used when CSI measurement is performed by legacy UEs, only one vertical M-port CSI-RS needs to be added.
  • the vertical M-port CSI-RS may be treated as a ZP CSI-RS for legacy UEs.
  • CSI feedback In case of CSI feedback, separate CSI reporting may be performed for each of the horizontal L-port CSI-RS and the vertical M-port.
  • the restriction that the RI and / or subbands are commonly applied to each of them may be applied, and furthermore, a limitation may be provided that the period and offset of the CSI-RS in each direction may be within a certain period or more.
  • the M-Tx PMI of tank 1 may be fed back. That is, by feeding back the vertical direction M ⁇ Tx PMI in the state limited to rank 1, it is possible to apply such PMI in the vertical direction during PDSCH transmission.
  • a single CSI optimized for the L * M panel antenna may be defined.
  • the size may be defined as 3 bits or more to support L * M as the maximum rank.
  • PMI a case in which the UE reports one L-Tx PMI and one M-Tx PMI so that the eNB calculates the final PMI by applying two-dimensional interpolation may be considered.
  • Equation 9 the final PM can be expressed by Equation 9 below.
  • the CQI may calculate the expected CQI value for transmission through the L * M panel antenna when the optimized RI / PMI is used.
  • the UE performs individual CSI reporting on each of the total M layers of the L * M panel antennas.
  • You may.
  • the restriction that the RI and / or subbands are commonly applied to each of them may be applied, and furthermore, a limitation may be provided that the period and offset of the CSI ⁇ RS in each direction may be within a certain period or more.
  • the subband may or may not be reported at the same value as a specific reference layer, and alternative methods may be considered.
  • the vertical random M-port CSI-RS resources (for example, one CSI-RS) randomized in the horizontal direction are set in a long-term period, and thus, an antenna port. It can report M average power value per RSRP or specific type of antenna port. This allows the beam factor determination in the vertical direction to be done semi-statically in a co-team period.
  • horizontal CSI feedback can be used as a short-to-short (unless pre-coded) horizontal L-port CSI-RS resource (for example, one CSI-RS). -term) can be signaled in cycles.
  • the vertical M-port CSI-RS randomized in the horizontal direction is a random horizontal coarse (beam coef f) different for each RB or a specific frequency resource unit such as a precoding resource block group (PRG).
  • icient to randomly select CSI-RS By applying to a sequence, it means randomizing the beam in the horizontal direction.
  • This method has the advantage that the terminal complexity may be lower than that of (2) in that the vertical direction is used only for the purpose of semi-static switching, and then the horizontal CSI feedback is performed as before. have.
  • the UE receiving the randomized vertical M-port CSI-RS in the horizontal direction gathers in one RE for each antenna port in the vertical direction (CSI—Code Division Multiplexing (CDM) to RS Sequence). If this applies, one can choose one vertically energized antenna port by comparing the energy collected at 2RE or more REs.
  • CDM Code Division Multiplexing
  • a total of M vertically transmitted one port CSI-RSs in one layer may be transmitted for each layer, thereby allowing the UE to compare energy collected for each CSI-RS.
  • the black CDM is applied and the 1-port CSI-RS is CDMed to n REs, a total of M randomized vertical 1-port CSI-RSs in each layer are transmitted to the UE. After descrambling the CSI-RS received by CDM in each n REs, the energy gathered for each CSI-RS may be compared.
  • the short-term L-Tx CSI feedback in the horizontal direction may basically operate in the same manner as the conventional L-Tx CSI feedback.
  • eNB receives this CSI feedback, and will apply up to the vertical direction selected semi-statically when transmitting PDSCH to the UE. Therefore, the CQI itself can be corrected at the eNB side.
  • the UE needs to know in advance whether the CQI is corrected by the eNB by an explicit method or an implicit method through RRC signaling or DCI.
  • the UE may over-estimate and select a 3 bit size RI in consideration of the vertical direction selected by the UE and calculate and report the PMI / CQI accordingly. That is, the UE calculates and reports the RI / PMI / CQI considering the vertical beam selected / reported semi-statically.
  • the UE may receive specific confirmation information from the eNB for the vertical beam selected / reported semi-statically, and based on this confirmation information, the actual coverage of the vertical direction may be applied. Can be vertical from a certain point The RI / PMI / CQI can be calculated and reported considering the range of directions.
  • the UE may allow the UE to calculate RI / PMI / CQI in consideration of the RSRP of the selected antenna port. For example, the ratio of the RSRP value of the selected antenna port to the average of RSRP M antennas for each antenna port, P c (ratio of PDSCH EPRE to CSI-RS EPRE), which indicates in the horizontal L_port CSI-RS resource After additional scaling is applied to the value of), the RI / PMI / CQI may be calculated.
  • the antenna port selection result may not be separately reported, but may be reported through a joint encoding with RI or a ⁇ of a continuous team period during the horizontal L ⁇ Tx CSI feedback. Since the antenna port selection result is information of through-term period to be used for vertical beam switching, it has an advantage that resources for separate reporting are not consumed by transmitting through feedback encoding with feedback information of other through-term periods.
  • tank 1 M-Tx PMI may be considered for the vertical M-port CSI-RS. That is, by feeding back the vertical direction M-Tx-PMI in the limited state of tank 1, this PMI can be applied in the vertical direction during PDSCH transmission.
  • the proposed technique of the present invention described above includes another reference signal for CSI measurement for the L * M panel antenna capable of three-dimensional beamforming, for example, CRS, SRS, TRS (tracking RS), DMRS, black may be extended or similarly applied to other types of cell-specific reference signals black or terminal-specific reference signals.
  • CRS CRS
  • SRS SRS
  • TRS tracking RS
  • DMRS DMRS
  • FIG. 15 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication device 1500 includes a processor 1510, a memory 1520, an RF module 1530, a display module 1540, and a user interface module 1550.
  • the communication device 1500 is shown for convenience of description and some modules may be omitted. In addition, the communication device 1500 may further include the necessary modules. In addition, some of the hairs in the communication device 1500 may be divided into more granular hairs.
  • the processor 1510 is configured to perform an operation according to an embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. In detail, the detailed operation of the processor 1510 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 14.
  • the memory 1520 is connected to the processor 1510 and stores an operating system, an application, a program code, data, and the like.
  • the RF modules 1530 are connected to the processor 1510 and perform a function of converting a baseband signal into a radio signal or converting a radio signal into a baseband signal.
  • the RF module 1530 performs analog conversion, amplification, filtering and frequency up-conversion, or a reverse process thereof.
  • Display modules 1540 are connected to the processor 1510 and display various information.
  • the display module 1540 may use well-known elements such as, but not limited to, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and a zero light emitting diode (0LED).
  • the user interface models 1550 are connected to the processor 1510 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 components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • a specific operation described as performed by a base station in this document may be performed by an upper node in some cases. That is, it is apparent that various operations performed for communication with the terminal in a network including a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point, and the like.
  • An embodiment according to the present invention may be applied to various means, for example, hardware, It can be implemented by firmware (fir) are, software or a combination thereof.
  • firmware fir
  • software or a combination thereof.
  • DSPs Capacitive icat ion specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs programmable programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors It may be implemented by such.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs 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 대규모 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)를 지원하기 위한 채널 상태 정보 보고 방법이 개시된다. 상기 방법은, 기지국으로부터 수직 방향의 안테나 포트들에 대응하는 제 1 참조 신호 정보와 수평 방향의 안테나 포트들에 대응하는 제 2 참조 신호 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 참조 신호 정보를 이용하여, 상기 수직 방향의 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트에 관한 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및 상기 제 2 참조 신호 정보를 이용하여 수평 방향의 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선 통신 시스템에서 3차원 범포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치
【기술분야】
[1] 본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서， 보다 상세하게는， 무선 통신 시스템에서 3차원 범포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
[2] 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generat ion Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE' '라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
[3] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다 . E-UMTS( Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTSOJniversal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTECLong Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-U TS의 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.
[4] 도 1을 참조하면， E-UMTS는 단말 (User Equi ment; 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 전송할 수 있다. ᅳ
[5] 한 기지국에는 하나 이상의 샐이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15， 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크 (Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간 /주파수 영역， 부호화， 데이터 크기， HARQCHybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등올 알려준다. 또한， 상향링크 (Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 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 TACTracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
[6] 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 소모 등이 요구된다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[7] 상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 3차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
【기술적 해결방법】
[8] 본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 대규모 MIM0 (Multiple- Input Multiple-Output)를 지원하기 위한 채널 상태 정보 보고 방법은, 기지국으로부터 수직 방향의 안테나 포트들에 대웅하는 제 1 참조 신호 정보와 수평 방향의 안테나 포트들에 대응하는 제 2 참조 신호 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 참조 신호 정보를 이용하여， 상기 수직 방향의 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트에 관한 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및 상기 제 2 참조 신호 정보를 이용하여 수평 방향의 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다 . 상기 방법은， 상기 기지국으로부터 상기 특정 안테나 포트에 관한 확인 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
[9] 여기서， 상기 제 1 참조 신호 정보의 수신 주기는 상기 제 2 참조 신호 정보의 수신 주기에 비하여 긴 것이 바람직하다. 또한， 상기 특정 안테나 포트에 관한 정보와 상기 수평 방향의 채널 상태 정보는 결합 인코딩되어 상기 기지국으로 송신될 수 있다.
[10] 보다 바람직하게는 상기 특정 안테나 포트에 관한 정보는 수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[11] 또한, 상기 채널 상태 정보는 RKRank Indicator), PMKPrecoding Matrix Index) 및 CQI (Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 경우， 상기 기지국은 상기 수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 반영하여 상기 단말로부터 수신한 CQI를 보정할 수 있다. 또는， 단말이 상기 수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 반영하여 상기 채널 상태 정보를 생성할 수도 있다.
[12] 나아가, 상기 방법은， 상기 제 1 참조 신호 정보에 기반하여， 탱크 1로 제한된 수직 방향 PMKPrecoding Matrix Index)를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
[13] 한편， 본 발명의 다른 양상인， 무선 통신 시스템에서 대규모 MIM0 (Multiple-Input Multiple-Output)를 지원하는 단말 장치는， 기지국과 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고， 상기 프로세서는， 상기 기지국으로부터 수신한 수직 방향의 안테나 포트들에 대웅하는 제 1 참조 신호 정보와 수평 방향의 안테나 포트들에 대웅하는 제 2 참조 신호 정보 중, 상기 제 1 참조 신호 정보를 이용하여 상기 수직 방향의 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트에 관한 정보를 생성하고， 상기 제 2 참조 신호 정보를 이용하여 수평 방향의 채널 상태 정보를 생성하여， 상기 기지국으로 보고하도록 상기 무선 통신 모들을 제어하는 것을 특징으로 한다.
【유리한 효과】
[14] 본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 3차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 효율적으로 보고할 수 있다. [15] 본 발명에서 얻올 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】
[16] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
[17] 도 2는 3GPP 무선 접속망 규격올 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면.
[18] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
[19] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면 .
[20] 도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
[21] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
[22] 도 7은 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도.
[23] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
[24] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정'의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다ᅳ
[25] 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 하향링크 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS설정 #0을 예시한다.
[26] 도 12는 대규모 MIM0기술의 개념도를 도시한다.
[27] 도 13은 안테나 가상화의 개념을 도시하는 도면이다.
[28] 도 14는 본 발명에 따른 3차원 MIM0빔포밍의 개념을 예시하는 도면이다.
[29] 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블톡 구성도를 예시한다. 【발명의 실시를 위한 형태】 [30] 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.
[31] 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.
[32] 또한， 본 명세서에서 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head) , eNB, TPCtransmission point) , RP(reception point) , 중계기 (relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다.
[33] 도 2는 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.
[34] 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. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로， 물리채널은 하향링크에서 0FDMA( Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고， 상향링크에서 SC-FDMA(S ingle Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
[35] 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 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
[36] 제 3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-conf igurat ion) 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 R C 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결 (RRC Connected)이 있을 경우， 단말은 RRC 연결 상태 (Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태 (Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리 (Session Management)와 이동성 관리 (Mobility Management ) 등의 기능을 수행한다.
[37] 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.
[38] 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편， 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널 (Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH( Paging Control Channel ) , CCCH( Common Control Channel ) , MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Mult icast Traffic Channel) 등이 있다.
[39] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[40] 단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다 (S301). 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， 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후， 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
[41] 초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널 (Physical Downlink Control Channel； PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다 (S302).
[42] 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 S303 내지 단계 S306). 이를 위해， 단말은 물리 임의 접속 채널 (Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시뭔스를 프리앰블로 전송하고 (S303 및 S305), PDCCH 및 대웅하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 웅답 메시지를 수신할 수 있다 (S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우， 추가적으로 충돌 해결 절차 (Content ion Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
[43] 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 (S307) 및 물리 상향링크 공유 채널 (Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널 (Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송 (S308)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.
[44] 한편， 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크 /상향링크 ACK/NACK 신호， CQI (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.
[45] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
[46] 도 4를 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(15360xTs)의 길이를 가진다. 여기에서， Ts 는 샘플링 시간을 나타내고， Ts=l/(15kHzX2048)=3.2552XKT8 (약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심볼을 포함하고， 주파수 영역에서 복수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파 X 7(6)개의 0FDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 πΐ (Transmission 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 0FDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
[47] 도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
[48] 도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 0FDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 0FDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13-11개의 0FDM 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.
[49] PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심블의 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 ID(Cell 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 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
[50] PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고， 셀 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.
[51] PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 0FDM 심볼에 할당된다. 여기에세 n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다 . PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다, PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL- SCHCDownl ink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보， 상향링크 스케줄링 그랜트 (Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PQKPaging channel) 및 DL—SCH (Down link—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.
[52] 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 "A"라는 RNTKRadio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹 (masking)되어 있고 "B1 '라는 무선자원 (예， 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보 (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 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링 , 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고， 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
[53] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
[54] 도 6을 참조하면， 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCOKPhysical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고， 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI (Channel Quality Indicator), MIM0를 위한 RKRank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Schedul ing Request) 둥이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉， PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑 (frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=l인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
[55] 이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MI XMultiple-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 MIMO를 '다증 안테나 '라 지칭할 수 있다.
[56] 다중 안테나 기술에서는， 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다증 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각 (fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 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.
[57] 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 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 R0라고 한다면， 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는ᅳ 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 는 Ντ와 NR 중 작은 값이다.
[58] 【수학식 1】 Rf =min(NT,N
[59]
[60] 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 향상시키기 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.
[61] 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 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
[62] 다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 Ντ개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, Ντ개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 Ντ개이므로 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 백터로 나타낼 수 있다.
[63] 【수학식 2】
Figure imgf000014_0001
[65] 한편， 각각의 전송 정보
Figure imgf000014_0002
있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며， 이때 각각의 전송 전력을
Figure imgf000014_0003
전송 전력이 조정된 전송 정보를 백터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
[66] 【수학식 3】
Figure imgf000015_0001
[68] 또한, S 를 전송 전력의 대각행렬 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식
4와 같다.
[69] 【수학식 4】
Figure imgf000015_0002
한편， 전송전력이 조정된 정보 백터 ^에 가중치 행렬 W7 적용되어 실제
X
전송되는 Ντ 개의 송신신호 (transmitted signal) 가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서， 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
， X■ X
Figure imgf000015_0003
백터 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
W
여기서 ^는 /번째 송신안테나와 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 가중치 행렬 (Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)이라고 불린다.
[72] 【수학식 5】 X = - Ws = WPs
[73]
Figure imgf000016_0002
[74] 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 H의 탱크 (rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
[75] 【수학식 6】
Figure imgf000016_0001
[77] 또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림 (Stream)' 또는 간단하게 '스트림1 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 탱크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서， 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
[78] 【수학식 7】
[7g] # of streams < rank (ii) < min(Vr， NR )
[80] 여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편， 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
[81] 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.
[82] 이하에서는， 참조 신호에 관하여 보다 상세히 설명한다.
[83] 일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신 측과 수신 측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신 측에서 수신 측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도록 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말을 위한 전용 참조 신호 (dedicated RS; DRS) , 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 셀 특정 참조 신호인 공통 참조 신호 (co誦 on RS 또는 Cell specific RS; CRS)로 구분된다. 또한， 셀 특정 참조 신호는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며, 이를 CSI-RS Channel State Information-RS)라고 지칭한다.
[84] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 8은 일반 (normal) 순환 전치 (Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며， 도 9는 확장 (extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
[85] 도 8 및 도 9를 참조하면, 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Co隱 on Reference Signal)를 의미하며， 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
[86] 또한， 격자에 기재된 'D' 는 단말 특정 RS인 하향링크 DM-RS(Demodulation- RS)를 의미하고, DM-RS는 데이터 영역 즉， PDSCH를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS인 DM-RS의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 8 및 도 9는 안테나 포트 5에 대응하는 DM-RS를 예시하며， 3GPP 표준문서 36.211에서는 안테나 포트 7 내지 14, 즉 총 8개의 안테나 포트에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
[87] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
[88] 도 10을 참조하면， DM-RS 그룹 1에는 안테나 포트 {7, 8, 11， 13}에 해당하는 DM-RS가 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 맵핑되며, DM-RS 그룹 2에는 안테나 포트 {9, 10， 12， 14}에 해당하는 DM-RS가 마찬가지로 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 맵핑된다.
[89] 한편， 상술한 CSI-RS 는 CRS와 별도로 PDSCH에 대한 채널 측정을 목적으로 제안되었으며， CRS와 달리 CSI-RS는 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭 (inter-cell interference; ICI)를 줄이기 위하여 최대 32가지의 서로 다른 CSI-RS 설정 (configuration)으로 정의될 수 있다.
[90] CSI-RS 설정은 안테나 포트 개수에 따라 서로 다르며， 인접 셀 간에는 최대한 다른 CSI-RS 설정으로 정의되는 CSI-RS가 송신되도록 구성된다. CSI-RS는 CRS와 달리 최대 8개의 안테나 포트까지 지원하며， 3GPP 표준문서에서는 안테나 포트 15 내지 22까지 총 8개의 안테나 포트를 CSI-RS를 위한 안테나 포트로 할당한다ᅳ 아래 표 1 및 표 2는 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 설정을 나타내며, 특히， 표 1은 일반 (Normal CP)인 경우를， 표 2는 일반 (Extended CP)인 경우를 나타낸다.
[91] 【표 1】
Figure imgf000018_0001
[92]
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0002
[93] 표 1 및 표 2에서
Figure imgf000020_0001
는 RE 인덱스를 나타내며, k' 는 부반송파 인덱스를， Γ는 OFDM 심볼 인텍스를 나타낸다. 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
[94] 또한， CSI-RS 서브프레임 설정이 정의될 수 있으며， 이는 서브프레임 단위로 표현되는 주기 ( rcSI-RS )와 서브프레임 오프셋 ( ACSI-RS )으로 구성된다. 아래 표 3은,
3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 서브프레임 설정을 나타낸다.
[95] 【표 3】
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[96] 본 발명에서는 다수의 입출력 안테나 및 다차원 안테나 구조를 가질 수 있는 대규모 MIMO (massive MIMO) 기법이 적용된 시스템의 상항링크 및 하향링크에서 효과적으로 채널 상태 정보 (channel state information; CSI) 피드백을 수행하기 위한 방법을 제안한다.
[97] 차세대 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템 (active antenna system; MS)의 도입이 고려되고 있다. 신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나와 달리, 능동 안테나는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 것을 의미한다. 능동 안테나 시스템은 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블， 커넥터, 기타 하드웨어 등이. 필요하지 않고, 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히 능동 안테나 시스템은 각 안테나 별 전자식 빔 제어 (electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIM0 기술을 가능하게 한다.
[98] 이와 같이, 능동 안테나와 같은 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO (massive MIMO) 구조 또한 고려되고 있다. 일례로 기존의 일자형 안테나 배열 (혹은 1 차원 안테나 배열)과 달리 2차원 안테나 배열을 형성할 경우， 능동 안테나 시스템의 능동 안테나에 의해 3차원 빔 패턴을 형성할 수 있다.
[99] 도 12는 대규모 MIM0 기술의 개념도를 도시한다. 특히, 도 12는, 기지국 또는 단말이 능동 안테나 시스템 기반의 3D 빔 형성이 가능한 다수의 송 /수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 도식화한 것이다.
[100] 도 12를 참조하면， 송신 안테나 관점에서 3차원 빔 패턴을 활용할 경우， 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준 -정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며， 수직 방향의 섹터 형성 등의 웅용을 고려할 수 있다. 또한 수신 안테나 관점에서는， 대규모 수신 안테나를 활용하여 수신 빔을 형성할 때， 안테나 배열 이득 (antenna array gain)에 따른 신호 전력 상승 효과를 기대할 수 있다.
[101] 따라서 상향링크의 경우， 기지국이 다수의 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있으며 이때 단말은 간섭 영향을 줄이기 위해 대규모 수신 안테나의 이득을 고려하여 자신의 송신 전력을 매우 낮게 설정할 수 있는 장점이 있다.
[102] 이하， 대규모 MIM0 기술을 적용하기 위한， 안테나 가상화 (antenna virtualization)에 관하여 설명한다.
[103] 도 13은 안테나 가상화의 개념을 도시하는 도면이다. 특히， 도 13은, CSI- RS는 S개의 안테나 포트를 사용하고， CRS는 C개의 안테나 포트를 사용하는 것을 나타내었다. 또한 CSI-RS를 위한 안테나 가상화 행렬 B는 UE특정하게 정의되고, CRS를 위한 안테나 가상화 행렬 A는 모든 UE에게 동일하게 정의되는 것으로 가정한다.
[104] 도 13을 참조하면, CSI-RS가 Χ = [Χ| 2 ·■· xsl 로 주어진 경우， 안테나 가상화 이후의 신호는 z = [Zl Zl "' ^Γ = 'χ로 표현될 수 있다. 또한, CRS가 = ^ … 과' 로 주어진 경우， 안테나 가상화 이후의 신호는 z = h 22
Figure imgf000022_0001
y로 표현될 수 있다.
[105] 또한, 최종 안테나의 전송신호는 주파수 선택적인 안테나 가상화 적용을 위하여 다음 수학식 8과 같이 각각의 안테나의 전송 신호에 각각 다른 시간 지연을 적용하여 전송될 수 있다.
[106] 【수학식 8】
[107] 2 = [^- ) ζ 2(ί— r2) ··· zN(t-TN)J
[108] 여기서 안테나 가상화 행렬 B는 해당 UE에게 수신되는 신호의 에너지가 최대가 되도록 설정하는 것이 바람직하며， UE별로 UE의 위치 등에 의해 좌우되어 결정되어야 한다. 안테나 가상화 행렬 B를 정의하기 위하여， 상향링크와 하향링크 간의 채널 대칭성에 근거하여 SRS를 활용할 수 있으며， UE의 위치 변경 및 채널 환경 변화 등에 의한 최적 안테나 가상화 행렬 B의 추적은 SRS와 이전에 보고된 CSI 피드백 정보 등을 이용할 수 있다.
[109] 본 발명에서는 능동 안테나 시스템과 같은 대규모 (massive) MIM0 기법을 구현하기 위하여, 패널 안테나를 활용하는 폐루프 (closed-loop) 3차원 MIM0 빔포밍을 위한 CSI 피드백 방법에 관하여 설명한다.
[110] 도 14는 본 발명에 따른 3차원 MIM0 빔포밍의 개념을 예시하는 도면이다. 특히， 도 14는 eNB의 안테나가 수평 (Horizontal) 방향으로 L개의 안테나 포트가 존재하고, 수직 (Vertical) 방향으로 M개의 안테나 포트가 존재한다고 가정한다. 즉 L*M 패널 안테나 구조를 가정한다. 여기서， L개의 안테나 포트 및 M개의 안테나 포트는 물리적인 안쩨나 포트일 수 있거나， 안테나 가상화 행렬로 표현되는 논리적인 안테나 포트일 수도 있다.
[111] 다만， 도 14에서는 설명의 편의를 위하여, L=8 및 M=4인 경우를 예시하였다. 즉, 이 경우는 8*4 패널 안테나 구조로서， 총 32개의 안테나 포트로부터 송출되는 신호가 수평 방향 및 수직 방향으로 빔이 형성되어， 3차원 MIM0 전송을 구현할 수 있도록 한다.
[112] 구체적으로， 수평 방향으로 구성된 L개의 안테나 포트가 PAL (physical- antenna- layer) 1층ᅳ 2층， ···, M층에 각각 존재하는 총 N = L*M 안테나 포트로부터 신호를 송출하기 이전에， 도 13에서 예시한 바와 같이 특정한 안테나 가상화 행렬을 적용함으로써 수평 방향의 L개의 안테나 포트로부터 송출되는 신호가 VAL( virtual -antenna- layer) 1층， 2층， ···, M층 중에 어느 특정 하나의 층으로 빔 (beam)이 모일 수 있음을 뜻한다.
[113] 따라서， VAL m=l에서의 L개의 안테나 포트는 VAL 1층을 타겟팅하는 L개의 안테나 포트라고 지칭할 수 있으며, 일반적으로는 VAL IIFM에서의 L개의 안테나 포트를 VAL M층을 타겟팅하는 L개의 안테나 포트라고 칭할 수 있다. 또한, eNB가 L-포트 CSI-RS 설정을 정의한다면， VAL 1층을 타겟팅하는 L—포트 CSI— RS 설정과. VAL M층을 타겟팅하는 L-포트 CSI-RS 설정은 서로 다를 수 있다.
[114]
[115] 1. 도 14과 같은 형태의 3 차원 빔포밍이 가능한 능동 안테나 시스템이 eNB에 구현되었을 때, 레거시 UE들의 동작으로서， 각 VAL마다 최적화된 서로 다른 수직 방향으로 프리코딩된 (혹은 특정 가상화 행렬 B가 적용된) L-포트 CSI-RS를 M개 설정하는 방식을 고려할 수 있다. 여기서, 레거시 UE란 eNB의 안테나가 상술한 패널 안테나 구조라는 점을 인지하지 못하는 UE로서， UE의 수신 안테나 역시 패널 안테나 구조가 아닌 경우를 말한다.
[116] 여기서 수직 방향으로 프리코딩된다는 것은， 도 14에서와 같이 수평 방향으로 L-포트 CSI— RS를 eNB가 송신함에 있어, L 개의 안테나 포트 각각에 대하여 해당 CSI-RS 시뭔스를 그대로 전송하는 것이 아니라， 수직 방향의 M개의 안테나 각각의 CSI-RS 시뭔스에 특정한 인자를 곱하여 수직 방향으로 특정한 방향성을 미리 형성시킨다는 것을 의미한다.
[117] 즉 도 14와 같이, 수직 방향으로 M개의 인자 값들의 구성에 따라， 수직에 가까운 방향의 빔을 형성시켜， 지면에 도달할 시 eNB 주변의 가장 가까운 링 (ring) 형태의 영역에 빔이 집중되도록 한 경우를， VAL 1층에 최적화하기 위하여 수직 방향으로 프리코딩된 Lᅳ포트 CSI-RS를 전송하는 것으로 볼 수 있다.
[118] 혹은, eNB와 가까운 지점에 높은 빌딩 등이 있는 경우 수직에 가까운 빔은 실제 이 빌딩의 1층 높이의 영역에 집중될 수 있다. 또한， 도 14에서 가장 멀리 존재하는 링 영역을 타켓팅하는 범의 경우， 상기 빌딩이 eNB와 가까운 지점에 존재한다면, 실제 이 빌딩의 높은 층 지역에 빔이 집중될 수 있다. 이하에서， 수직 방향이라는 용어는 특정한 M개의 인자를 적용함에 따라 특정 VAL을 타겟팅할 수 있도록 eNB의 일종의 기울임 (tilting) 각도를 전기적으로 (electrical ) 조절한 방향을 의미한다.
[119] 이러한 동작을 위하여， eNB는 VAL 1， 2，···, M층 각각에 최적화된 수직 방향으로 프리코딩된 Lᅳ포트 CSI-RS들을 각 VAL 층 별로 총 M개를 생성하고， 자원 관리 세트에 포함시켜 전송할 수 있다. 또한， 레거시 UE는 자원 관리 세트에 포함된 총 M개의 L-포트 CSI-RS들 각각에 대해 CSI-RS 기반 RSRP (Reference Signal Received Power)를 보고할 수 있으며， 이를 통해 측정 세트가 설정될 수 있다. 예를 들어, UE 1은 VAL 1층에 해당하는 L-포트 CSI-RS에 대해 CSI 피드백을 수행하게 되고， UE 2는 VAL M층에 해당하는 L-포트 CSI-RS에 대해 CSI 피드백을 수행하게 되어， 레거시 UE를 위한 수직 방향 범포밍 역시， 특정 방향의 세밀한 범이 형성될 수 있다.
[120] 또한, 레거시 UE의 경우, UE의 위치 정보가 높은 신뢰 수준으로 예측 가능하다면， 어느 한 층에 최적화된 특정 L-포트 CSI-RS를 설정하여， 3차원 빔포밍 효과를 UE-트랜스패어런트 (transparent)하게 제공할 수도 있다. 이 경우， 레거시 UE들은 다른 층의 CSI-RS에 대해서는 모두 ZP(Zero Power) CSI-RS로 정의하여， PDSCH에 대하여 레이트 매칭을 수행하는 것이 바람직하다.
[121] 혹은, 레거시 UE의 위치 정보에 대하여 신뢰 수준을 보장할 수 없다면， 수직 방향으로는 기존과 같이 특정 방향성이 없는 광범위한 범을 형성하는 추가적인 8- 포트 CSIᅳ RS를 설정하는 방식도 가능하다.
[122]
[123] 2. 다음으로， eNB의 안테나가 상술한 패널 안테나 구조라는 점을 인지하는 UE의 동작에 관하여 기술한다.
[124] (1) 이 경우도 상술한 1.과 마찬가지로， 각 VAL마다 최적화된 서로 다른 수직 방향으로 프리코딩된 (흑은 특정 가상화 행렬 B가 적용된) L-포트 CSI-RS를 M개 설정하는 방식을 고려할 수 있다.
[125] 이러한 동작을 위하여, eNB는 VAL 1， 2,-, M층 각각에 최적화된 수직 방향으로 프리코딩된 L-포트 CSI-RS들을 각 VAL 층 별로 총 M개를 생성하고， 자원 관리 세트에 포함시켜 전송할 수 있다. 또한, UE는 자원 관리 세트에 포함된 총 M개의 L-포트 CSI-RS들 각각에 대해 CSI-RS 기반 RSRP (Reference Signal Received Power)를 보고할 수 있으며, 이를 통해 측정 세트가 설정될 수 있다. 따라서, UE 별로 다른 층의 Lᅳ포트 CSI— RS를 설정하고， 이를 위한 피드백을 수행할 수 있다.
[126] 또는， 다수 VAL의 L-포트 CSI-RS들을 (최대 M개) 설정하고， 각 VAL에 대한 CSI 패드백 시 층 별 독립적인 CSI를 계산하는 것이 아니라 L*M 패널 안테나 전체에 걸쳐 최적화된 RI, PMI, CQI 등의 CSI를 계산하여 피드백할 수 있다. 다만， L*M 패널 안테나로부터 3차원 빔포밍이 적용된 PDSCH를 수신하게 될 것이라는 사실을 상위 계층 신호인 RRC신호 등을 통하여 사전에 전달 받을 필요가 있다.
[127] 이러한 동작을 위하여， eNB가 실제로 각 M개의 L-포트 CSI-RS를 송신하는 경우에는 안테나 가상화 행렬의 적용 없이， 특정 PAL 한 층에서만 L-포트 CSI-RS 송출하고， 다른 PAL 층에서의 L-포트 CSI-RS 송출은 하지 않는 방식으로 구현될 수도 있다.
[128] 나아가， CSI 피드백 자체를 M개의 층 각각에 대해 개별적으로 보고할 수도 있지만， 최적화된 CSI 피드백 자체를 다시 정의할 수 있다. 즉， L*M 패널 안테나에 최적화된 단일 CSI 피드백을 정의할 수 있다. 예를 들어， RI의 경우 그 사이즈를 3 비트 이상으로 정의하여 최대 랭크로서 L*M까지 지원할 수 있다. 나아가, PMI의 경우， L-Tx PMI M개를 각 층에 대해 보고하는 방식 또는 수평 방향 L-Tx PMI 1개와 수직 방향 M-Tx PMI 1개를 피드백하는 방식을 고려할 수 있다. 특히， 후자의 경우， eNB가 L-Tx PMI 1개와 M-Tx PMI 1개를 이용하여 2차원 인터폴레이션 (interpolation)을 적용하는 것으로, 특히, 수직 방향 M-Tx PMI는 UE가 설정 받은 M개의 L-포트 CSI-RS 자원들 각각에서 하나의 안테나 포트를 선택하여 정의한 수직 방향 M-포트 CSI-RS를 가정하고， 이에 대웅하는 PMI를 의미한다. 물론 CQI는 상기 최적화된 RI/PMI가 사용되었을 시에 L*M 패널 안테나를 통한 전송에서 기대되는 CQI 값을 계산할 수 있을 것이다.
[129] 추가적으로, L*M 패널 안테나 전체에 걸쳐 최적화된 RI, PMI, CQI 등의 CSI를 피드백할지라도, 서브밴드 CSI 보고의 경우 서브밴드 선택은 각 층 간에 공통 서브밴드가 선택되도록 제한을 둘 수 있다.
[130] CSI 피드백으로서， M개의 충 각각에 대해 개별적으로 보고할지라도, RI는 각 층간에 공통적으로 적용되는 RI로서 설정하도록 제한을 둘 수도 있다. 또는， 특정 기준 층에 대해서만 서브밴드 CSI를 보고하고 다른 층에 대한 서브밴드 CSI는 상기 특정 기준 층과 동일한 값으로 보고하거나 보고하지 않을 수 있으며， 다른 정보로 대체하는 방법도 고려할 수 있을 것이다. 추가적으로， 각 층에 대웅하는 CSI-RS의 주기 및 오프셋도 일정 구간 이상 이내일 것으로 제한이 부여될 수도 있을 것이다.
[131] (2) 또는, L*M 패널 안테나에 대한 2차원 인터폴레이션을 가정하여 이를 대표할 수 있는 프리코딩되지 않은 (혹은 특정 프리코딩이 적용된) 수평 방향 L- 포트 CSIᅳ RS 자원 (예를 들어， 수평 방향을 대표하는 1개의 CSI-RS)과, 프리코딩되지 않은 (혹은 특정 프리코딩이 적용된) 수직 방향 M-포트 CSI-RS 자원 (예를 들어， 수직 방향을 대표하는 1개의 CSI-RS 자원)을 UE에게 하는 설정하는 방식도 고려할 수 있다.
[132] 이러한 방식에 따르면， 네트워크의 시그널링 오버헤드는 최소화될 수 있다. 구체적으로， 네트워크는 수평 방향 L-포트 CSI-RS은 레거시 UE들도 함께 설정 받아 CSI 측정 시 사용할 수 있으므로， 수직 방향 M-포트 CSI-RS 1개만 추가되면 되기 때문이다. 특히， 수직 방향 M-포트 CSI-RS는 레거시 UE에게는 ZP CSI-RS로 취급될 수 있다.
[133] 물론， 다만， L*M 패널 안테나로부터 3차원 빔포밍이 적용된 PDSCH를 수신하게 될 것이라는 사실을 상위 계층 신호인 R C 신호 등을 통하여 사전에 전달 받을 필요가 있다.
[134] CSI 피드백의 경우에， 수평 방향 L-포트 CSI-RS와 수직 방향 M—포트 각각에 대하여 개별적인 CSI 보고를 수행할 수 있다. 물론， RI 및 /또는 서브밴드는 각각에 대하여 공통적으로 적용한다는 제한이 적용될 수 있고， 나아가 각 방향의 CSI-RS의 주기 및 오프셋도 일정 구간 이상 이내일 것으로 제한이 부여될 수도 있다.
[135] 또는， 수직 방향 M-포트 CSI-RS에 대해서는 탱크 1의 M-Tx PMI만 피드백하도록 제한할 수도 있다. 즉, 랭크 1로 제한된 상태에서 수직 방향 Mᅳ Tx PMI를 피드백함으로써, 이후 PDSCH 전송 시에 수직 방향으로 이러한 PMI를 적용할 수 있다.
[136] 또는， L*M 패널 안테나에 대해서 최적화된 단일 CSI를 정의할 수도 있다. 예를 들어， 예를 들어, RI의 경우 그 사이즈를 3 비트 이상으로 정의하여 최대 랭크로서 L*M까지 지원할 수 있다. 나아가， PMI의 경우， UE가 L-Tx PMI 1개와 M-Tx PMI 1개를 보고하여 eNB로 하여금 2차원 인터폴레이션 (interpolation)을 적용하여 최종 PMI를 산출하도록 하는 경우를 고려할 수 있다.
[137] 2차원 인터폴레이션을 L-Tx PMI 1개 (H-PM)와 M-Tx PMI 1개 (V-PM)를 Kronecker product 연산자 @로 연결시키는 방식을 예시할 수 있다. 구체적으로, H-PM이 탱크 8이고 V-PM이 탱크 2라면, 패널 안테나의 크기가 가로 L=8, 세로
M=4로서 총 32개 안테나가 구축된 것으로 가정할 때 최종 PM은 아래 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
[138] 【수학식 9】
[V-PM] ® [H-PM] 二 [PM] (4x2) (8x8) (32x16)
[139]
[140] 물론， Kronecker product 연산자 또는 다른 방식으로 두 행렬을 2차원 인터폴레이션하는 경우， 이러한 연결 방식은 eNB 및 UE 간에 공유될 필요가 있을 것이다. 물론, CQI는 상기 최적화된 RI/PMI가 사용되었을 시에 L*M 패널 안테나를 통한 전송에서 기대되는 CQI 값을 계산할 수 있을 것이다.
[141] 물론, 수평 방향 L-포트 CSI-RS 자원과 수직 방향 M-포트 CSI-RS 자원이 설정되는 경우에도, 단말은 L*M 패널 안테나의 총 M개 층 각각에 대해 개별 CSI보고를 수행할 수도 있다. 물론, RI 및 /또는 서브밴드는 각각에 대하여 공통적으로 적용한다는 제한이 적용될 수 있고, 나아가 각 방향의 CSIᅳ RS의 주기 및 오프셋도 일정 구간 이상 이내일 것으로 제한이 부여될 수도 있다. 특히， 서브밴드의 경우 특정 기준 층과 동일한 값으로 보고하거나 보고하지 않을 수 있으며， 다른 정보로 대체하는 방법도 고려할 수 있을 것이다.
[142] (3) 마지막으로, 수평 방향으로 랜덤화된 수직 방향 M-포트 CSI-RS 자원 (예를 들어 , 1개의 CSI-RS)을 통-텀 (long-term) 주기로 설정하여 , 안테나 포트 별 RSRP 혹은 특정 형태의 안테나 포트 별 평균 전력 값을 M개 보고할 수 있다. 이를 통해 수직 방향의 빔 인자 결정은 통-팀 주기로 즉， 반 정적으로 이루어지게 할 수 있다. 반면에， 수평 방향의 CSI 피드백은 프리코딩되지 않은 (혹은 특정 프리코딩이 적용된) 수평 방향 L-포트 CSI-RS 자원 (예를 들어， 1개의 CSI-RS)을 기존과 같이 숏―팀 (Short-term) 주기로 시그널링할 수 있다.
[143] 여기서， 수평 방향으로 랜덤화된 수직 방향 M-포트 CSI-RS라는 것은， RB별로 혹은 PRG(Precoding Resource block Group)와 같은 특정 주파수 자원 단위 별로 상이한 임의의 수평 방향 범 인자 (beam coef f icient )를 랜덤하게 선택하여 CSI-RS 시퀀스에 적용함으로써, 수평 방향으로의 빔을 랜덤화한다는 것을 의미한다
[144] 이러한 방식은, 수직 방향은 반 -정적 스위칭의 용도로만 사용되고， 이후에는 기존과 동일하게 수평 방향 CSI 피드백이 이루어진다는 점에서, 상술한 (2)에 비하여 단말 복잡도가 낮을 수 있다는 장점이 있다.
[145] 또한， 수평 방향으로 랜덤화된 수직 방향 M-포트 CSI-RS를 수신한 UE는 수직 방향의 각 안테나 포트 별로 1개의 RE에 모이는 (CSI— RS 시뭔스에 코드 분할 다중화 (CDM) 기법이 적용된다면 2RE 혹은 그 이상의 RE에 모이는) 에너지를 비교하여 에너지가 큰 수직 방향 안테나 포트 하나를 선택할 수 있다. 혹은 CDM이 적용되지 않은 경우 수평 방향으로 랜덤화된 수직 방향 1 포트 CSI-RS를 각 층별로 1개씩 총 M개를 전송하여， UE로 하여금 각 CSI-RS별로 모이는 에너지를 비교하도록 할 수도 있다. 흑은 CDM이 적용되어 1-포트 CSI-RS가 n개의 RE에 CDM되는 경우, 수평 방향으로 랜덤화된 수직 방향 1-포트 CSI-RS를 각 층별로 1개씩 총 M개를 전송하여， UE로 하여금 각 n개의 RE에 CDM되어 수신되는 CSI-RS를 디스크램블링 (descrambling)한 이후에 CSI-RS 별로 모이는 에너지를 비교하도록 할 수도 있다.
[146] 반면에， 수평 방향의 숏-텀 L-Tx CSI 피드백은 기본적으로 기존의 L-Tx CSI 피드백과 동일하게 단말이 동작할 수 있다. 다만 eNB는 이러한 CSI 피드백을 받아， 실제 그 UE에게 PDSCH 전송 시에는 사전에 반 정적으로 선택된 수직 방향 범까지 적용할 것이다. 따라서, CQI 자체는 eNB 측에서 보정할 수 있다. 이와 같은 eNB 측에서의 CQI 보정 여부를 RRC 시그널링 혹은 DCI를 통한 명시적 방법 혹은 묵시적인 방법에 의하여 UE가사전에 인지할 필요가 있다.
[147] 혹은， UE는 자신이 선택했던 수직 방향을 고려하여 3 비트 사이즈의 RI를 과측정 (over-estimate)하여 선택하고 이에 따른 PMI/CQI를 계산하여 보고하는 방식도 가능하다. 즉， UE는 자신이 반-정적으로 선택 /보고한 수직 방향의 빔까지 고려하여 RI/PMI/CQI를 계산하여 보고하는 것이다.
[148] 혹은 UE는 자신이 반-정적으로 선택 /보고한 수직 방향의 빔에 대해 eNB로부터 특정 확인 (confirmation) 정보를 수신할 수 있으며， 이러한 확인 정보에 기반하여 해당 수직 방향의 범올 실제 적용할 수 있는 특정 시점부터 이러한 수직 방향의 범까지 고려하여 RI/PMI/CQI를 계산하여 보고할 수 있다.
[149] 추가적으로， UE가 선택된 안테나 포트의 RSRP를 감안하여 RI/PMI/CQI를 계산하도록 할 수도 있다. 예를 들어， 각 안테나 포트 당 RSRP M개를 평균한 값 대비 선택된 안테나 포트의 RSRP값 간의 비율을， 수평 방향 Lᅳ포트 CSI-RS 자원에서 알려주는 Pc (ratio of PDSCH EPRE to CSI-RS EPRE)값에 적용하여 추가적인 스케일링을 수행한 후， RI/PMI/CQI를 계산하도록 할 수도 있다.
[150] 여기서 안테나 포트 선택 결과는 별도로 보고하지 않고， 수평 방향 Lᅳ Tx CSI 피드백 시에 RI 혹은 통팀 주기의 ΡΜΙ와의 결합 인코딩을 통해 보고할 수 있다. 안테나 포트 선택 결과는 수직 방향 빔 스위칭에 사용할 통―텀 주기의 정보이므로， 다른 통-텀 주기의 피드백 정보들과 결합 인코딩을 통해 전송하도록 함으로써 별도의 보고를 위한 자원이 소비되지 않는다는 장점이 있다.
[151] 물론， 수직 방향 Μ-포트 CSI-RS에 대해서는 탱크 1 M-Tx PMI를 추가적으로 피드백하는 것도 고려할 수 있다. 즉, 탱크 1로 제한된 상태에서 수직 방향 M-Tx - PMI를 피드백 함으로써， 이후 PDSCH 전송 시에 수직 방향으로 이 PMI를 적용할 수 있을 것이다.
[152] 이상에서 설명한 본 발명의 제안 기술은, 3 차원 빔포밍이 가능한 상기 L*M 패널 안테나에 대한 CSI 측정을 목적으로 하는 다른 참조 신호， 예를 들어 CRS, SRS, TRS(tracking RS)， DMRS, 흑은 다른 형태의 셀 특정 참조 신호 흑은 단말 특정 참조 신호에 대해서도 동일하게 혹은 유사하게 확장 적용될 수 있다.
[153] 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
[154] 도 15를 참조하면， 통신 장치 (1500)는 프로세서 (1510), 메모리 (1520), RF 모들 (1530)， 디스플레이 모들 (1540) 및 사용자 인터페이스 모듈 (1550)을 포함한다.
[155] 통신 장치 (1500)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한， 통신 장치 (1500)는 필요한 모들을 더 포함할 수 있다. 또한， 통신 장치 (1500)에서 일부 모들은 보다 세분화된 모들로 구분될 수 있다. 프로세서 (1510)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로， 프로세서 (1510)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 14에 기재된 내용을 참조할 수 있다. [156] 메모리 (1520)는 프로세서 (1510)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템， 어플리케이션， 프로그램 코드， 데이터 등을 저장한다. RF 모들 (1530)은 프로세서 (1510)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해， RF 모듈 (1530)은 아날로그 변환， 증폭， 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모들 (1540)은 프로세서 (1510)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈 (1540)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 (1550)은 프로세서 (1510)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
[157] 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 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
[158] 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수 있다. 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 (fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트 (access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
[159] 본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단， 예를 들어， 하드웨어, 펌웨어 (fir隱 are), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의
ASICsCappl icat ion specific integrated circuits) , DSPs(digital signal processors) , DSPDs(digital signal processing devices) , PLDs (programmable logic devices) , FPGAs(f ield programmable gate arrays) , 프로세서， 콘트를러， 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[160] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 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 받을 수 있다。
[161] 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】
[162] 상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 3차원 범포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 증심으로 설명하였으나， 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

【청구의 범위】 .
【청구항 1】
무선 통신 시스템에서 단말이 대규모 MIMO (Multiple-Input Multiple- Output)를 지원하기 위한 채널 상태 정보 보고 방법에 있어서,
기지국으로부터 수직 방향의 안테나 포트들에 대응하는 제 1 참조 신호 정보와 수평 방향의 안테나 포트들에 대웅하는 제 2 참조 신호 정보를 수신하는 단계;
상기 제 1 참조 신호 정보를 이용하여， 상기 수직 방향의 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트에 관한 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계; 및
상기 제 2 참조 신호 정보를 이용하여 수평 방향의 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 2]
제 1 항에 있어서，
상기 제 1 참조 신호 정보의 수신 주기는，
상기 제 2 참조 신호 정보의 수신 주기에 비하여 긴 것을 특징으로 하는， 채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 3]
제 1 항에 있어서，
상기 기지국으로부터 상기 특정 안테나 포트에 관한 확인 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 4】
제 1 항에 있어서，
상기 특정 안테나 포트에 관한 정보는,
수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 5】 제 1 항에 있어서，
상기 특정 안테나 포트에 관한 정보와 상기 수평 방향의 채널 상태 정보는， 결합 인코딩되어 상기 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 6】
제 4 항에 있어서，
상기 채널 상태 정보는，
RKRank Indicator), PMKPrecoding Matrix Index) 및 CQKChannel Quality Indicator) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 7】
제 6 항에 있어서，
상기 기지국은 상기 수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 반영하여 상기 단말로부터 수신한 CQI를 보정하는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 81
제 4 항에 있어서，
상기 채널 상태 정보는，
상기 수직 방향의 범 방향에 관한 정보가 반영된 정보인 것을 특징으로 하는， 채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 9]
제 1 항에 있어서，
상기 제 1 참조 신호 정보에 기반하여， 탱크 1로 제한된 수직 방향 PMKPrecoding Matrix Index)를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
채널 상태 정보 보고 방법 .
【청구항 10】
무선 통신 시스템에서 대규모 MIM0 (Multiple-Input Multiple-Output)를 지원하는 단말 장치로서，
기지국과 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모들; 및
상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는，
상기 기지국으로부터 수신한 수직 방향의 안테나 포트들에 대웅하는 제 1 참조 신호 정보와 수평 방향의 안테나 포트들에 대응하는 제 2 참조 신호 정보 중, 상기 제 1 참조 신호 정보를 이용하여 상기 수직 방향의 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트에 관한 정보를 생성하고， 상기 제 2 참조 신호 정보를 이용하여 수평 방향의 채널 상태 정보를 생성하여， 상기 기지국으로 보고하도록 상기 무선 통신 모들을 제어하는 것을 특징으로 하는,
단말 장치 .
【청구항 11]
제 10 항에 있어서，
상기 제 1 참조 신호 정보의 수신 주기는，
상기 제 2 참조 신호 정보의 수신 주기에 비하여 긴 것을 특징으로 하는, 단말 장치 .
【청구항 12]
제 10 항에 있어서，
상기 특정 안테나 포트에 관한 정보는,
수직 방향의 빔 방향에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
【청구항 13】
제 10 항에 있어서，
상기 특정 안테나 포트에 관한 정보와 상기 수평 방향의 채널 상태 정보는， 결합 인코딩되어 상기 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는,
단말 장치 .
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