WO2014142514A1 - 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 보고 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 보고 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014142514A1
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고현수
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엘지전자 주식회사
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    • H04B7/063—Parameters other than those covered in groups H04B7/0623 - H04B7/0634, e.g. channel matrix rank or transmit mode selection

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for reporting channel state information.
  • Multi-Input Multi-Output (MIM0) technology improves the transmission and reception efficiency of data by using multiple transmit antennas and multiple receive antennas, avoiding the use of one transmit antenna and one receive antenna. to be.
  • MIM0 Multi-Input Multi-Output
  • channel status information is fed back from the MIM0 receiver and used by the MIM0 transmitter.
  • the receiver may determine the CSI by performing channel measurement using a predetermined reference signal (RS) from the transmitter.
  • RS reference signal
  • a method for reporting channel state information (CSI) in a terminal of a wireless communication system includes: receiving a reference signal from a base station; And reporting the CSI generated using the reference signal to the base station.
  • the CQI is It can be calculated based on the tilting in the second domain.
  • a method of receiving channel state information (CSI) in a base station of a wireless communication system includes the steps of: transmitting a reference signal to a terminal; And receiving the CSI generated by the terminal from the terminal using the reference signal.
  • the CSI for the two-dimensional antenna structure defined by the first domain and the second domain does not include a precoding matrix indicator for the two-dimensional antenna structure and the channel quality indicator for the two-dimensional antenna structure (CQI). ),
  • the CQI may be calculated based on tilting in the second domain.
  • a terminal device for reporting channel state information (CSI) in a wireless communication system a transmitter; receiving set; And a processor.
  • the processor may be configured to control the receiver to receive a reference signal from a base station, and to control the transmitter to report the CSI generated using the reference signal to the base station.
  • the CSI for the two-dimensional antenna structure defined by the first domain and the second domain does not include a precoding matrix indicator for the two-dimensional antenna structure and the channel quality indicator for the two-dimensional antenna structure (CQI). ),
  • the CQI may be calculated based on tilting in the second domain.
  • a base station apparatus for receiving channel state information (CSI) in a wireless communication system includes: a transmitter; receiving set; And a processor.
  • the processor may be configured to transmit the reference signal to the terminal by controlling the transmitter, and receive the CSI generated by the terminal using the reference signal, and control the receiver to receive from the terminal.
  • the CSI for the two-dimensional antenna structure defined by the first domain and the second domain does not include a precoding matrix indicator for the two-dimensional antenna structure and the channel quality indicator for the two-dimensional antenna structure (CQI). ),
  • the CQI may be calculated based on tilting in the second domain.
  • the reference signal is to be transmitted to the UE for 'applying the tilting in the second domain.
  • a reference signal for applying tilting in the second domain may be a CSI-RSCreference signal.
  • a reference signal for applying tilting in the second domain is a cell-specific reference signal (CRS), and tilting in the second domain may be applied differently for each CRS.
  • CRS cell-specific reference signal
  • the tilting in the second domain may be expressed as a weight vector.
  • the tilting in the second domain may be applied differently for each time unit.
  • Tilting in the second domain that is different in units of each subframe or in units of consecutive subframes may be applied.
  • a subframe to which the first tilting is applied in the second domain and a subframe to which the second tilting is applied in the second domain may be indicated using a bitmap.
  • Tilting in the second domain that is different according to the subframe type may be applied.
  • tilting in the second domain is performed by applying a second domain precoding matrix indicated by a predetermined second domain precoding matrix indicator (PMI). Can be determined assuming a single antenna transmission.
  • PMI predetermined second domain precoding matrix indicator
  • the predetermined second domain PMI may be the lowest index second domain PMI.
  • the first domain may be a horizontal domain, and the second domain may be a vertical domain.
  • a new CSI generation and reporting method capable of correctly and efficiently supporting a two-dimensional antenna structure can be provided.
  • 1 is a diagram for explaining the structure of a radio frame.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid in a downlink slot.
  • 3 shows a structure of a downlink subframe.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a wireless communication system having multiple antennas.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary pattern of CRS and DRS on one RB pair.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a DMRS pattern defined in an LTE-A system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating examples of a CSI-RS pattern defined in an LTE-A system.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a method in which a CSI-RS is periodically transmitted.
  • 11 shows examples of configuring 8 transmission antennas.
  • FIG. 12 illustrates a general structure of an active antenna array system.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a two-dimensional antenna array structure.
  • FIG. 12 illustrates a general structure of an active antenna array system.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a two-dimensional antenna array structure.
  • 15 is a view for explaining the definition of the angular direction.
  • 16 is a diagram illustrating a planar array antenna configuration.
  • C: 17 is a diagram for explaining another definition of the angular direction.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating examples of a bump forming according to a two-dimensional antenna configuration.
  • 19 is a diagram for describing examples of vertical bump forming.
  • CSI channel state information
  • 21 is a diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a base station apparatus and a terminal apparatus according to the present invention.
  • the base station has a meaning as a terminal node of the network that directly communicates with the terminal. Certain operations described as being performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), and an access point (AP).
  • the repeater may be replaced by terms such as relay node (RN) and relay station (RS).
  • RN relay node
  • RS relay station
  • the term 'terminal' may be replaced with terms such as UEC User Equipment (MSC), Mobile Station (MS), Mobile Subscriber Station (MSS), and SSCSubscribing Station (MSS).
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • TDMACTime Division Multiple Access (0DMA)
  • Orthogonal Frequency Division Multiple Access (0FDMA)
  • SC-FDMA S-le Carrier Frequency Division Multiple Access
  • CDMA may be implemented by radio technologies such as UTRMUniversal Terrestrial Radio Access) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in wireless technologies such as Global System for Mobile Communication (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • 0FDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of UMTSCUniversal Mobile Telecommunications System.
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of EU TSC Evolved UMTS (ETS) using E-UTRA and employs 0FDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced
  • WiMAX can be described by the IEEE 802.16e standard (WirelessMAN-OFDMA Reference System) and the advanced IEEE 802.16m standard (WirelessMAN-OFDMA Advanced system). Clarity In the following description, the 3GPP LTE and 3GPP LTE-A system will be described mainly, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • 1 is a diagram for explaining the structure of a radio frame.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in units of subframes, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE standard supports a type 1 radio frame structure applicable to FDE Frequency Division Duplex) and a type 2 radio frame structure applicable to TDDCTime Division Duplex).
  • FIG. 1 (a) is a diagram illustrating a structure of a type 1 radio frame.
  • the downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time it takes for one subframe to be transmitted is called a TTK transmission time interval).
  • one subframe may have a length of 1 ms and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • RBs resource blocks
  • an OFDM symbol represents one symbol period.
  • An OFDM symbol may also be referred to as an SC-FDMA symbol or symbol period.
  • a resource block (RB) is a resource allocation unit and may include a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of 0FDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of CPCCyclic Prefix).
  • CPs include extended CPs and normal CKnormal CPs.
  • the number of 0FDM symbols included in one slot may be seven.
  • the 0FDM symbol is configured by the extended CP, the length of one 0FDM symbol is increased, so that the number of 0FDM symbols included in one slot is smaller than that of the normal CP.
  • the number of 0FDM symbols included in one slot may be six. If the channel state is unstable, such as in the case where the terminal moves at a high speed, an extended CP may be used to further reduce intersymbol interference.
  • one slot When a normal CP is used, one slot includes 7 0FDM symbols, and thus, one subframe includes 14 0FDM symbols.
  • Two or three OFDM symbols may be allocated to a physical downlink control channel (PDCCH) and the remaining OFDM symbols may be allocated to a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • FIG. 1B is a diagram showing the structure of a type 2 radio frame.
  • FIG. Type 2 radio frames consist of two half frames, each of which has five subframes, a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • GP guard period
  • UpPTS uplink pilot time slot
  • One subframe consists of two slots.
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • one subframe consists of two slots regardless of the radio frame type.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid in a downlink slot.
  • one downlink slot includes seven OFDM symbols in the time domain and one resource block (RB) includes 12 subcarriers in the frequency domain, the present invention is not limited thereto.
  • one slot includes 7 OFDM symbols in the case of a general cyclic prefix (CP), but one slot may include 6 OFDM symbols in the case of an extended-CP (CP).
  • Each element on the resource grid is called a resource element.
  • One resource block includes 12 ⁇ 7 resource elements.
  • the number of N DLs of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • 3 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • a maximum of three OFDM symbols in the front of the first slot in one subframe corresponds to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data regions to which a physical downlink shared channel (PDSCH) is allocated.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the downlink control channels used in the 3GPP LTE system include, for example, a physical control format indicator channel (PCFICH), a physical downlink control channel (PDCCH), and physical HARQ indicator channel (Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH).
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and includes information on the number of OFDM symbols used for control channel transmission in the subframe.
  • the PHICH includes a HARQ ACK / NACK signal as a male answer for uplink transmission.
  • Control information transmitted through the PDCCH is referred to as downlink control information (DCI).
  • DCI includes uplink or downlink scheduling information or an uplink transmit power control command for a certain terminal group.
  • the PDCCH is a resource allocation and transmission format of the downlink shared channel (DL-SCH), resource allocation information of the uplink shared channel (UL-SCH), paging information of the paging channel (PCH), system information on the DL-SCH on the PDSCH transmitting a random access is ungdap resource allocation of a higher-layer control message such as (random access Response), a set of transmit power control commands to the individual end-stage "in the any of the terminal groups, the transmission power control information, such as the activation of VolKVoice over IP) It may include.
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region, and the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted in an aggregation of one or more consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH at a coding rate based on the state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the format of the PDCCH and the number of available bits are determined according to the correlation between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • CRC cyclic redundancy check
  • the CRC is masked with an identifier called Radio Network Temporary Identifier (RNTI) according to the owner or purpose of the PDCCH. If the PDCCH is for a specific terminal, the cell-RNTKC-RNTI) identifier of the terminal may be masked to the CRC. Or, if the PDCCH is for a paging message, a paging indicator identifier (P-RNTI) may be masked to the CRC.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the system information identifier and system information RNTKSI-NTI may be masked to the CRC. Random access of terminal Random access-to indicate a random access response, which is the answer to the transmission of the preamble.
  • SIB system information block
  • RNTKRA-RNTI may be masked to the CRC.
  • the uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) including uplink control information is allocated to the control region.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) including user data is allocated.
  • PUCCH for one UE is allocated to an RB pair in a subframe. Resource blocks belonging to a resource block pair occupy different subcarriers for two slots. This is called that the resource block pair allocated to the PUCCH is frequency-hopped at the slot boundary.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a wireless communication system having multiple antennas.
  • a transmission rate four times higher than a single antenna system may be theoretically obtained. Since the theoretical increase in capacity of multi-antenna systems has been demonstrated in the mid-90s, a variety of techniques have been actively studied to bring this to practical data transfer. In addition, some technologies are already being reflected in various wireless communication standards such as 3G mobile communication and next generation WLAN.
  • the transmission information when there are yV r transmission antennas, the maximum information that can be transmitted is ⁇ .
  • the transmission information may be expressed as follows.
  • Each transmission information S ⁇ , S f, S N T may have a different transmission power.
  • Each transmit power ⁇ ⁇ ' ⁇ 2, ⁇ . ' , ⁇ ⁇ ⁇ , the transmission information whose transmission power is adjusted may be expressed as follows.
  • S may be expressed as follows using the diagonal matrix P of the transmission power.
  • ⁇ :, ⁇ ', ⁇ ⁇ can be expressed as follows using vector X.
  • TV ij means a weight between the / th transmit antenna and the _ / th information.
  • W is also called a precoding matrix.
  • the received signal is the N R receive antennas the received signal ⁇ ⁇ ' ⁇ ' for each antenna - '-' ⁇ can be expressed as a vector eu
  • channels may be classified according to transmit / receive antenna indexes.
  • the channel passing from the transmitting antenna / to the receiving antenna / will be denoted by. Note that at k ij, the order of the index is the receive antenna index first, and the index of the transmit antenna is later.
  • FIG. 5 (b) is a diagram illustrating a channel to the receiving antenna / in ⁇ ⁇ transmit antennas.
  • the channels may be bundled and displayed in the form of a vector and a matrix.
  • a channel arriving from a total of ⁇ transmit antennas to a receive antenna / may be represented as follows.
  • the real channel is added with Additive White Gaussian Noise (AWGN) after passing through the channel matrix H.
  • AWGN Additive White Gaussian Noise
  • the white noises n i, n V, n N R added to each of the N R receive antennas may be expressed as follows.
  • the received signal may be expressed as follows.
  • the number of rows and columns of the channel matrix ⁇ representing the channel state is determined by the number of transmit and receive antennas.
  • the number of rows is equal to the number of receive antennas and the number of columns is equal to the number of transmit antennas.
  • the channel matrix H is
  • the rank of a matrix is defined as the minimum number of rows or columns that are independent of each other. Thus, the tank of the matrix cannot be larger than the number of rows or columns.
  • the rank raz (H) of the channel matrix H is limited as follows.
  • tank can be defined as the number of nonzero eigenvalues when the matrix is eigenvalue decomposition.
  • another definition of tank is nonzero when singular value decomposition It can be defined as the number of outliers.
  • the physical meaning of is the maximum number of different information that can be sent on a given channel.
  • 'tank' for MIM0 transmission refers to the number of paths that can independently transmit a signal at a specific time point and a specific frequency resource, and 'number of layers' It represents the number of signal streams transmitted through each path.
  • the transmitting end since the transmitting end transmits a number of layers corresponding to the number of ranks used for signal transmission, unless otherwise specified, a tank has the same meaning as the number of layers.
  • a signal When transmitting a packet in a wireless communication system, a signal may be distorted during the transmission process because the transmitted packet is transmitted through a wireless channel. In order to directly receive the distorted signal at the receiving side, the distortion must be corrected in the received signal using the channel information. In order to find out the channel information, a signal known to both the transmitting side and the receiving side is transmitted, and a method of finding the channel information with a distortion degree when the signal is received through the channel is mainly used. The signal is called a pilot signal or a reference signal.
  • RSs can be classified into two types according to their purpose.
  • One is RS used for channel information acquisition, and the other is RS used for data demodulation. Since the former is an RS for allowing the terminal to acquire downlink channel information, the former should be transmitted over a wide band, and even if the terminal does not receive downlink data in a specific subframe, it should be able to receive and measure the corresponding RS.
  • Such RS is also used for measurement for handover and the like.
  • the latter is an RS that is transmitted together with the corresponding resource when the base station transmits a downlink, and the terminal can estimate the channel by receiving the corresponding RS, thus demodulating data. This RS should be transmitted in the area where data is transmitted.
  • DL RS Downlink RS
  • a common reference signal Co ⁇ on RS
  • DRS Dedicated RS
  • the CRS is used for measurement of channel state information, measurement for handover, and the like, and may be referred to as cell-specific RS.
  • the DRS is used for data demodulation and may be called UE-specific RS.
  • DRS is used only for data demodulation, and CRS may be used for two purposes of channel information acquisition and data demodulation.
  • the CRS is a Sal-specific RS and is transmitted every subframe for a wideband.
  • the CRS may be transmitted for up to four antenna ports according to the number of transmit antennas of the base station. For example, if the number of transmit antennas of the base station is two, CRSs for antenna ports 0 and 1 are transmitted, and if four, CRSs for antenna ports 0 to 3 are transmitted.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary pattern of CRS and DRS on one resource block pair.
  • one resource block pair (12 subcarriers on 14 OFDM symbols X frequencies in time in the case of a general CP) is used.
  • the pattern of CRS and DRS is shown.
  • resource elements RE denoted by 'R0', 'Rl', * R2 ', and' R3 ' indicate positions of CRSs for antenna port indexes 0, 1, 2, and 3, respectively.
  • the resource element denoted as 'D' in FIG. 6 indicates the position of the DRS defined in the LTE system.
  • the LTE-A system of the advanced evolution of the LTE system can support up to eight transmit antennas in downlink. Therefore, RS for up to eight transmit antennas should also be supported. Since the downlink RS in the LTE system is defined for up to four antenna ports only, if the base station has four or more up to eight downlink transmit antennas in the LTE-A system, the RS for these antenna ports must be additionally defined. do. As RS for up to eight transmit antenna ports, both RS for channel measurement and RS for data demodulation should be considered.
  • Backward compatibility means that the existing LTE terminal supports to operate properly in the LTE-A system.
  • the CRS defined in the LTE standard is full band. Up to eight transmit antenna ports in the time-frequency domain transmitted every subframe. If you add RS for, the RS overhead becomes too large. Therefore, in designing RS for up to 8 antenna ports, consideration should be given to reducing RS overhead.
  • RS newly introduced in LTE-A system can be classified into two types. One of them is RS for channel measurement for the selection of transmission tanks, Modulation and Coding Schemes (MCS), Precoding Matrix Index (PMI), etc. State Information RS (CSI-RS), and one is a demodulation-reference signal (DMRS), which is an RS for demodulating data transmitted through up to eight transmit antennas.
  • MCS Modulation and Coding Schemes
  • PMI Precoding Matrix Index
  • CSI-RS State Information RS
  • DMRS demodulation-reference signal
  • the CSI-RS for channel measurement purposes is designed for channel measurement-oriented purposes, whereas CRS in the existing LTE system is used for data demodulation at the same time as channel measurement, handover, etc. There is a characteristic.
  • the CSI-RS may also be used for the purpose of measuring handover. Since the CSI-RS is transmitted only for obtaining the channel state information, unlike the CRS in the existing LTE system, the CSI-RS does not need to be transmitted every subframe. Thus, to reduce the overhead of the CSI-RS, the CSI-RS may be designed to be transmitted intermittently (eg, periodically) on the time axis.
  • a dedicated DMRS is transmitted to a terminal scheduled for data transmission.
  • DMRS may be referred to as UE-specific RS.
  • the DMRS dedicated to a specific terminal may be designed to be transmitted only in a resource region in which the terminal is scheduled, that is, in a time-frequency region in which data for the terminal is transmitted.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a DMRS pattern defined in an LTE-A system.
  • FIG. 7 shows the location of a resource element in which DMRS is transmitted on one resource block pair in which downlink data is transmitted (12 subcarriers on 14 OFDM symbols X frequencies in time in case of a general CP).
  • DMRS may be transmitted for four antenna ports (antenna port indexes 7, 8, 9 and 10) which are additionally defined in the LTE-A system.
  • DMRSs for different antenna ports can be distinguished by being located in different frequency resources (subcarriers) and / or different time resources (OFDM symbols) (ie, can be multiplexed in FDM and / or TDM schemes).
  • OFDM symbols OFDM symbols
  • DMRSs for different antenna ports located on the same time-frequency resource are orthogonal to each other.
  • DMRSs for antenna ports 7 and 8 may be located in resource elements (REs) indicated as DMRS CDM group 1, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • DMRSs for tena ports 9 and 10 may be located in resource elements indicated as DMRS group 2 in the example of FIG. 7, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • the same precoding applied to the data is applied to the DMRS. Therefore, the channel information estimated by the DMRS (or UE-specific RS) in the terminal is precoded channel information.
  • the UE can easily perform data demodulation using the precoded channel information estimated through DMRS.
  • the terminal since the terminal does not know the precoding information applied to the DMRS, the terminal cannot obtain channel information that is not precoded from the DMRS.
  • the terminal may acquire channel information that is not precoded using a separate reference signal other than DMRS, that is, the aforementioned CSI-RS.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating examples of a CSI-RS pattern defined in an LTE-A system.
  • FIGS. 8 (a) to 8 (e) show the location of a resource element on which a CSI-RS is transmitted on one resource block pair in which downlink data is transmitted (12 subcarriers on 14 0FDM symbol X frequencies in time in case of a general CP). .
  • the CSI-RS may be transmitted for eight antenna ports (antenna port indexes 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, and 22) which are additionally defined in the LTE-A system.
  • CSI-RSs for different antenna ports may be distinguished by being located in different frequency resources (subcarriers) and / or different time resources (0 FDM symbols) (ie, may be multiplexed in FDM and / or TDM schemes).
  • CSI-RSs for different antenna ports located on the same time-frequency resource may be distinguished from each other by orthogonal codes (ie, multiplexed in a CDM manner).
  • CSI-RSs for antenna ports 15 and 16 may be located in resource elements (REs) indicated as CSI-RS CDM group 1, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • CSI-RSs for antenna ports 17 and 18 may be located in resource elements indicated as CSI-RS CDM group 2, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • CSI-RSs for antenna ports 19 and 20 may be located in resource elements indicated as CSI-RS CDM group 3, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • CSI-RSs for antenna ports 21 and 22 may be located in resource elements indicated as CSI-RS CDM group 4, which may be multiplexed by an orthogonal code.
  • the same principle described with reference to FIG. 8 (a) may be applied to FIGS. 8 (b) to 8 (e).
  • the RS patterns of FIGS. 6 to 8 are merely exemplary and are not limited to specific RS patterns in applying various embodiments of the present invention. That is, even when RS patterns different from those of FIGS. 6 to 8 are defined and used, various embodiments of the present invention may be equally applied.
  • the base station should transmit CSI-RS for all antenna ports.
  • Transmitting CSI-RS for each subframe for up to 8 transmit antenna ports has a disadvantage in that the overhead is too large. Therefore, CSI-RS is not transmitted every subframe but is transmitted intermittently on the time axis. Can be reduced. Accordingly, the CSI-RS may be periodically transmitted with an integer multiple of one subframe or may be transmitted in a specific transmission pattern.
  • the period or pattern in which the CSI-RS is transmitted may be configured by a network (for example, a base station).
  • a network for example, a base station.
  • the UE In order to perform the measurement based on the CSI-RS, the UE must know the CSI-RS configuration of each CSI-RS antenna port of the cell (or transmission point (TP)) to which it belongs.
  • the CSI-RS configuration includes a downlink subframe index in which the CSI-RS is transmitted and a time-frequency position of the CSI-RS resource element (RE) in the transmission subframe (eg, FIGS. 8A to 8E).
  • CSI-RS pattern a sequence used for CSI-RS use, and pseudo-random according to a predetermined rule based on slot number, cell ID, CP length, etc.
  • CSI-RS sequence a sequence used for CSI-RS use, and pseudo-random according to a predetermined rule based on slot number, cell ID, CP length, etc.
  • a plurality of CSI-RS are set, the number of terminals does not include one or a CSI-RS set to assume (non ⁇ zero) the transmit power of the CSI-RS, or includes non-zero,
  • the terminal may or may not include one or more CSI-RS configuration that assumes a transmission power of zero.
  • each bit of a parameter (for example, 16-bit bitmap Ze / 3 ⁇ 4 r (5 /-/? S parameter) of a CSI-RS configuration of 0 transmission power by a higher layer is set to CSI).
  • -RS configuration (or REs to which the CSI-RS can be allocated according to the CSI-RS configuration) can be spoken, and the UE can perform the CSI-RS RE configuration of the CSI-RS configuration to the bit set to 1 in the corresponding parameter. Can be assumed to be zero.
  • the CSI-RSs for each antenna port need to be distinguished, resources to which CSI-RSs are transmitted for each antenna port should be orthogonal to each other.
  • the CSI-RSs for each antenna port may be multiplexed in FDM, TDM and / or CDM scheme using orthogonal frequency resources, orthogonal time resources, and / or orthogonal code resources. have.
  • the base station informs UEs in a cell of information about CSI-RS (CSI-RS configuration)
  • the time information includes subframe numbers through which CSI-RSs are transmitted, periods during which CSI-RSs are transmitted, subframe offsets through which CSI-RSs are transmitted, and CSI-RS resource elements (RE) of a specific antenna.
  • OFDM symbol numbers to be transmitted may be included.
  • the information about the frequency may include a frequency spacing through which the CSI-RS resource element (RE) of a specific antenna is transmitted, an offset or shift value of the RE on the frequency axis, and the like.
  • FIG. 9 illustrates an example of a method in which a CSI-RS is periodically transmitted.
  • the CSI-RS is periodically transmitted with an integer multiple of one subframe (eg, 5 subframe periods, 10 subframe periods, 20 subframe periods, 40 subframe periods, or 80 subframe periods). Can be.
  • the transmission period of the CSI-RS of the base station is lOtns (that is, 10 subframes), and the CSI-RS transmission offset is 3.
  • the offset value may have a different value for each base station so that CSI-RS of several cells may be evenly distributed in time.
  • the offset value may have a 0 to 9 increment.
  • the offset value when the CSI-RS is transmitted in a period of 5 ms, the offset value may have a value of 0 to 4, and when the CSI-RS is transmitted in a period of 20 ms, the offset value may be one of 0-19. Value, the offset value can be one of 0 to 39 when the CSI-RS is transmitted in a period of 40 ms, and the offset value can be one of 0 to 79 when the CSI-RS is transmitted in a period of 80 ms. It can have a value.
  • This offset value indicates the value of the subframe where the base station transmitting the CSI-RS at a predetermined period starts the CSI-RS transmission.
  • the terminal may receive the CSI-RS of the base station at the corresponding subframe location by using the value.
  • the terminal may measure the channel through the received CSI-RS, and as a result, may report information such as CQI, PMI, and / or Rank Indicator (RI) to the base station. Except where CQI, PMI, and RI are distinguished and described herein, these may be collectively referred to as CQI (or CSI).
  • the information related to the CSI-RS is cell-specific information and may be commonly applied to terminals in a cell.
  • the CSI-RS transmission period and offset may be separately designated for each CSI-RS configuration.
  • a CSI-RS configuration indicating a CSI-RS transmitted with a zero transmission power and a CSI-RS transmitted with a non-zero transmission power as described below.
  • Separate CSI-RS transmission period and offset may be set for the RS configuration.
  • the CSI-RS may be set to be transmitted only in some subframes.
  • the CSI subframe set C CSI , 0 and C csu may be set by the higher layer.
  • the CSI reference resource ie, the predetermined resource region on which the CSI calculation is based
  • the UE may trigger on a CSI reference resource existing in a subframe not belonging to the CSI subframe set increment (or CSI calculation). May not be expected to receive instructions.
  • the CSI reference resource may be configured on a valid downlink subframe.
  • the valid downlink subframe may be configured as a subframe satisfying various requirements. One of the requirements is for the terminal, in the case of periodic CSI reporting, If the CSI subframe set is configured, it will be a subframe belonging to the CSI subframe set linked to the periodic CSI report.
  • the UE may derive the CQI index in consideration of the following assumptions (see 3GPP TS 36.213 for details):
  • DMRS overhead is matched to the most recently reported tank.
  • the DMRS overhead is 12 REs for one resource block pair in case of two or more antenna ports (ie, rank 2 or less) as described in FIG.
  • the CQI index can be calculated assuming a DMRS overhead based on the most recently reported tank value.
  • the PDSCH transmission scheme depends on the transmission mode currently configured for the terminal (may be the default mode)
  • the base station may inform the UE using RRC (Radio Resource Control) signaling. That is, information on the CSI-RS configuration may be provided to each of the terminals in the cell by using dedicated RRC signaling.
  • RRC Radio Resource Control
  • the base station corresponds to the corresponding base station.
  • the UE may be informed of the CSI—RS configuration through RRC signaling.
  • the base station transmits an RRC signaling message for requesting channel state feedback based on CSI—RS measurement
  • the base station may inform the UE of the CSI-RS configuration through the corresponding RRC signaling message.
  • the time position where the CSI-RS exists that is, the cell-specific subframe setting period and the cell-specific subframe offset, can be summarized as shown in Table 1 below, for example.
  • the parameter / CS1 _ RS may be separately configured for the CSI- RS that the UE assumes a non-zero transmission power and the CSI—RS that assumes the transmission power of zero.
  • the subframe including the CSI-RS may be expressed as in Equation 12 (where Equation 12 is a system frame number and ⁇ is a slot number).
  • the CSI-RS—Config Information Element (IE) defined as shown in Table 2 below may be used to specify a CSI-RS configuration.
  • the antenna port count (s / 7e; a / 3 ⁇ 4r si // 2) parameter represents the number of antenna ports (ie, CSI-RS ports) used for CSI—RS transmission. anl corresponds to one, and an2 corresponds to two.
  • the p_C parameter represents a ratio of PDSCH EPRE (EPS) and CSI-RS EPRE to be assumed when the UE derives CSI feedback.
  • the resource setting (reso "rce (; 2 //) parameter is a value for determining the location of the resource element to which the CSI-RS is mapped on the RB pair as shown in FIG. Have
  • the subframe configuration (s "b / ra / 7e by7 /) parameter corresponds to: ⁇ RS in Table 1 above.
  • zeroTxPowerResourceConfigList and zeroTxPowerSubframeConfig ⁇ correspond to resourceConf ig and subframeConf ig for CSI-RS having a transmission power of 0, respectively.
  • CSI-RS configuration IE of Table 2 refer to standard document TS 36.331.
  • the MIM0 method can be divided into an open-loop method and a closed-loop method.
  • the open-loop MIM0 scheme means that the transmitter performs MIM0 transmission without feedback of channel state information from the MIM0 receiver.
  • the closed-loop MIM0 scheme means that the MIM0 transmission is performed by the transmitter by receiving the channel state information from the MIM0 receiver.
  • each of the transmitter and the receiver may perform beamforming based on channel state information in order to obtain a multiplexing gain of the MIM0 transmit antenna.
  • the transmitting end eg, the base station
  • the UE may perform estimation and / or measurement on the downlink channel using CRS and / or CSI-RS.
  • the channel state information (CSI) fed back to the base station by the terminal may include a rank indicator (RI), a precoding matrix index (PMI), and a channel quality indicator (CQI).
  • RI rank indicator
  • PMI precoding matrix index
  • CQI channel quality indicator
  • RI is information about a channel tank.
  • a tank of channels refers to the maximum number of layers (or streams) that can send different information through the same time-frequency resources.
  • the tank value is determined primarily by the long-term fading of the channel, so it is generally better than PMI and CQI . Can be fed back over long periods (ie less frequently).
  • the PMI is information about a precoding matrix used for transmission from a transmitter and is a value reflecting spatial characteristics of a channel.
  • Precoding means mapping a transmission layer to a transmission antenna, and a layer-antenna mapping relationship may be determined by a precoding matrix.
  • the PMI corresponds to a precoding matrix index of a base station preferred by the terminal based on metrics such as signal-to-interference plus noise ratio (SINR).
  • SINR signal-to-interference plus noise ratio
  • a scheme in which the transmitter and the receiver share a codebook including various precoding matrices in advance, and a method of feeding back only an index indicating a specific precoding matrix in the corresponding codebook may be used.
  • the PMI may be determined based on the most recently reported RI.
  • the CQI is information indicating channel quality or channel strength.
  • CQI may be expressed as a predetermined MCS combination. That is, the fed back CQI index indicates a corresponding modulation scheme and code rate.
  • the CQI sets a specific resource region (eg, a region specified by a valid subframe and / or a physical resource block) as a CQI reference resource, and assumes that a PDSCH transmission exists in the corresponding CQI reference resource. It can be calculated assuming that the PDSCH can be received without exceeding the probability (eg, 0.1).
  • the CQI is a value that reflects the received SI R obtained when the base station configures a spatial channel using the PMI.
  • the CQI may be calculated based on the most recently reported RI and / or PMI.
  • an additional multiuser diversity is considered to be obtained by using a multiuser -MIM0 ( ⁇ -MIM0) scheme.
  • ⁇ -MIM0 multiuser -MIM0
  • the MU-MIM0 scheme since interference channels exist between terminals multiplexed in an antenna domain, when a base station performs downlink transmission using channel state information fed back by one terminal among multiple users, the terminal is transmitted to another terminal. It is necessary to prevent interference from occurring. Therefore, in order for the MU-MIM0 operation to be performed correctly, channel state information with higher accuracy than the single user -MIM0 (SU-MIM0) method must be fed back.
  • a new CSI feedback scheme that improves the existing CSI composed of RI, PMI, and CQI may be applied.
  • precoding information fed back by the receiving end may be indicated by a combination of two PMIs (eg, il and i2). Accordingly, more sophisticated PMI can be fed back, and more sophisticated CQI can be calculated and reported based on this sophisticated PMI.
  • the CSI may be periodically transmitted through the PUCCH or aperiodically through the PUSCH. Also, which of RI, first PMI (eg, W1), second PMI (eg, W2), CQI is fed back, whether the fed back PMI and / or CQI is for wideband (WB) or Depending on whether it is for a subband (SB), various reporting modes can be defined.
  • a reference resource A method of configuring / defining a resource (hereinafter, referred to as a reference resource) as a reference for calculating a CQI when a UE reports CSI will be described. First, the definition of CQI will be described in more detail.
  • the CQI reported by the UE corresponds to a specific index value.
  • the CQI index is a value indicating a modulation technique ⁇ code rate corresponding to the channel state, and the like.
  • the CQI indices and their interpretation may be given as in Table 3 below.
  • the UE Based on the observation that is not limited in time and frequency, the UE has the highest CQI that satisfies a predetermined requirement in CQI indexes 1 to 15 of Table 3 for each CQI value reported in uplink subframe n.
  • the index can be determined.
  • the predetermined requirement is a single PDSCH transmission having a combination of modulation scheme (e.g., MCS) and transport block size (TBS) corresponding to the corresponding CQI index and occupying a group of downlink physical resource blocks called CQI reference resources. It can be determined that a block can be received with a transport block error probability that does not exceed 0.1 (ie 10%). if If the CQI index 1 also does not satisfy the above requirement, the UE may determine that the CQI index 0 is zero.
  • MCS modulation scheme
  • TBS transport block size
  • the UE may perform channel measurement for calculating a CQI value reported in uplink subframe n based only on the CSI-RS. have. In case of other transmission modes and corresponding reporting modes, the UE may perform channel measurement for CQI calculation based on the CRS.
  • a combination of modulation scheme and transport block size may correspond to one CQI index.
  • the combination may be signaled for transmission on PDSCH in a CQI reference resource according to the associated transport block size table, a modulation scheme is indicated by the corresponding CQI index, and a combination of transport block size and modulation scheme is referenced to the reference.
  • the requirement is to have an effective channel code rate as close as possible to the code rate indicated by the corresponding CQI index. If two or more combinations of transport block sizes and modulation schemes are close to the same rate as the code rate indicated by the corresponding CQI index, the transport block size may be determined to be the smallest combination.
  • the CQI reference resource is defined as follows. ⁇
  • the CQI reference resource is defined as a group of downlink physical resource blocks corresponding to a band related to the derived CQI value.
  • the CQI reference resource is defined as a single downlink subframe n-nCQI_ref.
  • nCQI_ref is determined to be the smallest value among 4 or more values and the downlink subframe n-nCQI_ref corresponds to a valid downlink subframe.
  • nCQI_ref is a valid downlink corresponding to a CQI request (or a CQI request received) in an uplink DCI format (i.e., a PDCCH DCI format for providing uplink scheduling control information to the UE).
  • the same downlink subframe as the subframe is determined as the CQI reference resource.
  • nCQI_ref is 4 and a downlink subframe n-nCQI_ref corresponds to a valid downlink subframe, where the downlink subframe n-nCQI_ref is a random access response grant. It may be received after a subframe corresponding to a CQI request in (or a CQI request received).
  • a valid downlink subframe means DwPTS is set to downlink subframe for the UE and not MBSFN subframe except transmission mode 9, and the length of DwPTS is 7680 * Ts.
  • the CQI reference resource is defined as any RI and PMI presumed by the CQI.
  • the first 3 OFDM symbols of a downlink subframe are used for control signaling.
  • the redundancy version is zero.
  • CSI-RS is used for channel measurement, the ratio of PDSCH EPRECEnergy Per Resource Element) to CSI-RS EPRE has a predetermined value signaled by a higher layer.
  • PDSCH transmission schemes defined for each transmission mode are currently configured for the UE (may be the default mode).
  • PDSCH EPRE vs. CRS EPRE may be determined according to predetermined requirements. More specific details regarding the definition of CQI can be found in 3GPP TS36.213.
  • the downlink receiving end (for example, the terminal) sets a specific single subframe in the past as a CQI reference resource based on a time point when the current CQI calculation is performed, and the PDSCH is transmitted from the base station in the corresponding CQI reference resource.
  • the CQI value may be calculated.
  • precoding that appropriately distributes transmission information to each antenna may be applied.
  • a set of precoding matrices are determined in advance at a transmitting end and a receiving end, and a receiving end measures channel information from the transmitting end to determine the most suitable precoding matrix (ie, precoding matrix index).
  • precoding matrix index ie, precoding matrix index
  • PMI Precoding Matrix Index
  • Predetermined precoding matrix Since the optimal precoding matrix is selected from the set, the optimal precoding is not always applied, but the feedback overhead can be reduced compared to the explicit feedback of the optimal precoding information to the actual channel information. There is an advantage.
  • 10 is a diagram for explaining a basic concept of codebook based precoding.
  • the transmitter and the receiver share codebook information including a predetermined number of precoder matrices predetermined according to a transmission tank, the number of antennas, and the like. That is, when the feedback information is finite, the precoding-based codebook method may be used.
  • the receiving end may measure the channel state through the received signal, and feed back a finite number of preferred precoding matrix information (that is, an index of the corresponding precoding matrix) to the transmitting end based on the above-described codebook information.
  • the receiver may select an optimal precoding matrix by measuring the received signal in a MUMaximum Likelihood (MU) or Minimum Mean Square Error (SE) method.
  • MU MUMaximum Likelihood
  • SE Minimum Mean Square Error
  • the transmitter receiving feedback information from the receiver may select a specific precoding matrix from the codebook based on the received information.
  • the transmitter that selects the precoding matrix performs precoding by multiplying the number of layer signals of the transmission tank by the selected precoding matrix, and transmits the precoded transmission signal through a plurality of antennas.
  • the number of rows in the precoding matrix is equal to the number of antennas, and the number of columns is equal to the rank value. Since the rank value is equal to the number of layers, the number of columns is equal to the number of layers. For example, when the number of transmit antennas is 4 and the number of transport layers is 2, the precoding matrix may be configured as a 4 ⁇ 2 matrix. Information transmitted through each layer may be mapped to each antenna through a precoding matrix.
  • the receiving end receiving the signal precoded and transmitted by the transmitting end may restore the received signal by performing reverse processing of the precoding performed by the transmitting end.
  • the inverse processing of the above-described precoding is a Hermit of the precoding matrix (P) used for precoding of the transmitting end. (Hermit) matrix (P H ) can be made by multiplying the received signal.
  • the codebook for two transmitting antennas has a total of seven precoding vectors / matrix, where a single matrix is for an open-loop system, There are a total of six precoding vectors / matrixes for precoding loop systems.
  • the codebook for four transmission antennas as shown in Table 5 has a total of 64 precoding vectors / matrixes.
  • CSI-RS antenna ports may be represented by antenna port indexes 15 to 22. Tables 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 13 of 'each of the 1-layer using the antenna ports 15 to 22, the 2-layer, 3-layer, 4-layer, 5-layer, 6 eu An example of codebooks for layer, gray and 8-layer CSI reporting is shown.
  • ⁇ ⁇ and, may be given as in Equation 13.
  • 11 shows examples of configuring 8 transmission antennas.
  • FIG. 11 (a) shows a case in which N antennas form channels independent from each other without grouping, and is generally called a ULAOJniform Linear Array.
  • FIG. 11 (b) a paired ULA antenna structure (paired ULA) is shown.
  • two pairs of antennas may have an associated channel and may have a channel independent of another pair of antennas.
  • a ULA antenna configuration such as FIGS. 11A and 1Kb may not be suitable.
  • it may be considered to apply a dual-pole (or cross-pole) antenna configuration as shown in FIG. 11 (c).
  • the transmission antenna is configured in this way, even if the distance between the antennas is relatively short, the antenna correlation can be reduced to form an independent channel, thereby enabling high yield data transmission.
  • antenna 2 may be configured to have polarities orthogonal to each other.
  • Antennas in antenna group 1 may have the same polarity (eg vertical polarization) and antennas in antenna group 2 may have another same polarity (eg horizontal polarization).
  • the two antenna groups are also co-located.
  • antennas 1 and ⁇ ⁇ / 2 + 1, antenna 2 and ⁇ ⁇ / 2 + 2, antenna 3 and ⁇ ⁇ / 2 + 3 antenna ⁇ ⁇ / 2 and ⁇ ⁇ may be disposed at the same position.
  • the antennas in one antenna group have the same polarity as the ULA Jniform Linear Array, and the correlation between the antennas in one antenna group has a linear phase increment characteristic.
  • the correlation between antenna groups has a phase rotated characteristic.
  • the one-dimensional antenna arrangement may include a ULA or cross-polar antenna array configuration as shown in FIG. 11.
  • the above-described reference signal transmission and CSI feedback schemes are applied. That is, for the purpose of estimating the channel between the transmitting end and the receiving end (or the base station and the terminal) in downlink transmission, the transmitting end transmits a reference signal (for example, CRS or CSI-RS) to the receiving end.
  • the channel state can be estimated from the reference signal.
  • the receiver may calculate a tank, a precoding weight, and a CQI based thereon that are expected to be suitable for downlink data transmission based on channel information obtained through the reference signal.
  • Precoding information is required for MIM0 transmission such as precoded spatial multiplexing, and the precoding weight may be configured in the form of a codebook.
  • CSI feedback for precoded spatial multiplexing (SM) using CRS in a MIM0 system using four transmission antennas may be described as follows.
  • SM spatial multiplexing
  • 4Tx transmission antennas
  • H may be expressed as a matrix (or vector) of Nr X Nt size. Where Nr is the number of receive antennas and Nt is the number of transmit antennas.
  • the terminal may assume that the base station transmits data using the precoding weight matrix (or vector) W n (k).
  • the terminal may calculate the equivalent channel 1.
  • the UE may select a rank and a precoding weight suitable for downlink transmission based on the equivalent channel H eq .
  • the UE can calculate the expected CQI when applying the selected rank and precoding additive value.
  • CSI feedback for precoded spatial multiplexing (SM) using CSI-RS in a MIM0 system using eight transmit antennas may be described as follows.
  • 8Tx eight transmit antennas
  • an antenna port ( ⁇ ) mapped to each RS is transmitted. If the index is called AP15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, .22, the MS estimates the AP15, 16,, the channel from the 17, 18, 19, 20, 21, 22 using a CSI-RS can do.
  • H [Ha Hi2 Hi3 Hi4 H15 H16 Hn His; H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28; ; Nr2 H H H Nr3 Nr4 Nr5 H H H Nr6 Nr7 Nr8 H] can be expressed as (where, Nr is the number of receive antennas).
  • W n (k) [W n W 12 W 13 ... W lra ; W21 w 22 w 23 ... w 2m ; w 31 w 32 w 33 ... w Description ; ... W 81 W 82 W 83 ... W 8m ].
  • the UE is 3 ⁇ 4 chunk and precoding weight suitable for downlink transmission. And select the expected CQI when applying the selected rank and precoding weight.
  • the base station may determine a tank, precoding weight, modulation, and coding scheme suitable for downlink transmission in consideration of the CSI reported by the terminal.
  • a range formed by a one-dimensional antenna structure such as a conventional ULA is specified only in the azimuth angle direction (eg, the horizontal domain), and is perpendicular to the elevation angle direction (eg, perpendicular to the example). Domain), only two-dimensional beamforming is supported.
  • a one-dimensional antenna structure e.g., ULA or cross-polar array configuration
  • the category formed by the two-dimensional antenna structure is Since the direction can be specified in the azimuth direction and the elevation direction, three-dimensional beamforming is possible.
  • the function of specifying the azimuth and elevation angles to form the warp is based on the sector-specific elevation bump forming (e.g., by the vertical pattern beamwidth and / or downtilt). Voice control), improved colorization in the vertical domain, and new beamforming such as user (or UE) -specific high and low beamforming.
  • Vertical sectorization can increase the average system performance through the gain of the vertical sector pattern and generally does not require additional standard technical support.
  • UE-specific high and low bumping may improve SINR for the corresponding UE by designating a vertical antenna pattern in the direction of the UE.
  • UE-specific high and low bump forming requires additional standard technical support. For example, in order to correctly support a two-dimensional port structure, a UE's CSI measurement and feedback method for UE-specific high beamforming is required.
  • the downlink MIM0 improvement scheme may include, for example, improving the CSI feedback scheme of the UE (eg, supporting new codebook design, codebook selection / update / modification, minimizing increase of CSI payload size, etc.), UE- Changes in CSI-RS configuration for specific high beamforming, definition of additional antenna ports for UE-specific high beamforming, and improved downlink control operation to support UE-specific high beamforming (e.g., antenna ports
  • the channel may include aspects such as common channel coverage and / or a method for securing RRM (reliability).
  • a base station (eNB) antenna calibration error phase and time error
  • an estimated imat ion error downlink overhead
  • complexity Many factors can be considered: complexity, feedback overhead, backward compatibility, actual UE implementation, reuse of existing feedback frameworks, and subband-to-bandwidth feedback.
  • TXRUA Transceiver Unit Array
  • RDN Radio Distribution Network
  • AA Antenna Array
  • TXRUs may interface with the eNodeB and provide a receive input for baseband processing of the eNB, or may be provided with a transmit output from baseband processing of the eNB.
  • the TXRUA may include a plurality of transmitting units and a plurality of receiving units.
  • the transmitting unit may receive a baseband input from the MS base station and provide a radio frequency (RF) transmit power, which may be distributed to M via the RDN.
  • the receiving unit may provide an RF receive input distributed from M through RDN as an output for baseband processing.
  • RF radio frequency
  • AAS may be defined as a base station system that combines AA and active TXRUA.
  • the MS may also include an RDN, which is a passive network that physically separates the active TXRUA from M, and defines the mapping between TXRUA and M.
  • the RDN may convert K transmit outputs from TXRUA into L outputs to AA.
  • the RDN may convert L receive inputs from M into K inputs to TXRUA.
  • the transmitter unit and the receiver unit may be separated from each other, and the mapping to the antenna elements may be performed with the transmitter unit. It can be defined differently from each other in the receiver unit.
  • a base station system including such an MS may be assumed to support transmit diversity, beamforming, spatial multiplexing, or any combination thereof.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a two-dimensional antenna array structure.
  • FIG. 13 (a) shows an MxN antenna array, and each antenna element may be assigned an index from (0, 0) to (M-1, N-1).
  • each column or one row may be configured as ULA.
  • FIG. 13 (b) shows an Mx (N / 2) antenna array, and each antenna element may be given an index from (0, 0) to (Ml, N / 2-1).
  • Antenna of Fig. 13 (b) One column or one row in the array can be viewed as being composed of a pair of cross-polar arrays.
  • a three-dimensional space (ie, X, y, and z axes) is used to describe an array factor having a plurality of columns formed by a URA Jniform Rectangular Array antenna structure. Space to be defined).
  • N H antenna elements in the horizontal direction (or in the y axis direction) on the y Z plane and N v antenna elements in the vertical direction (or in the z axis direction).
  • the spacing between antenna elements in the horizontal direction is defined as d H
  • the spacing between antenna elements in the vertical direction is defined as d v .
  • the direction of the signal acting on the antenna array element is represented by u.
  • the elevation angle of the signal direction is represented by ⁇ , and the azimuth angle of the signal direction is represented by.
  • 15 is a view for explaining the definition of the angular direction.
  • the elevation angle ⁇ is defined as a value between 90 ° and -90 °, and the closer to 90 ° , the lower the angle (or surface) is, and the closer to -90 ° ,
  • the upward direction angle is shown, and 0 ° is a value indicating a direction perpendicular to the antenna array element.
  • the azimuth angle p may be defined as a value between 0 ° and 180 ° .
  • the elevation angle in the signal direction is defined as a value between 0 ° and 180 ° , in which case the closer to 0 ° , the angle toward the bottom (or surface) is 180 The angle toward upward is close to °, and 90 ° is a value indicating a direction perpendicular to the antenna array element.
  • the azimuth angle p may also be defined as a value between -180 ° and 180 ° .
  • the RDN can control the side lobe levels and the tilt angle by assigning complex weights to signals from each port and distributing them to sub-arrays.
  • Complex weighting may include amplitude weighting and phase shift.
  • the complex weights w a , n for the antenna elements (m, n) can be given by Equation 14 below.
  • S p is a set of antenna elements of the sub-array associated with antenna port p. It is the amplitude weight given to the antenna element (m, n).
  • ⁇ means wavelength on free-space.
  • ⁇ istIs an element position vector and is defined as in Equation 15 below.
  • I a unit direction vector, and is defined as in Equation 16 below.
  • Equation (15) the meaning of can be referred to as the distance from the origin of the antenna element (m, n).
  • Equation 16 a vertical steering angle or elevation angle is applied, and ( P escan ⁇ horizontal steering angle or azimuth angle), that is, Equation 16 is a three-dimensional space.
  • beamforming equally compensates for the difference in phase experienced by each antenna, thereby adjusting the direction of the range formed from the antenna array to a specific angle. It can be said.
  • the antenna pattern A p which means a radiation pattern for the antenna port p, may be given by Equation 17 below.
  • the radiation pattern may be referred to as a shape of a beam formed by the antenna port p.
  • the shape of the bum may be a thin shape concentrated toward a certain position, or may be a thick shape facing a certain range.
  • ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ in the equation (17) may follow the bar is meant a complex array element pattern (composite array element pattern) having the units of dB, and defined in the element pattern of Table 14 below (Table 14
  • the values of the parameters e.g. the number of radiating elements per column, the number of columns, the maximum array gain in one column, etc.) necessary for applying the element pattern of are given in, for example, the Technical Report (TR) 37.840 document. Reference).
  • Equation 17 v w , Equation 18 below.
  • Equation 18 ⁇ is given by Equation 19 below.
  • the maximum antenna gain of the MS should be defined as the sum of the passive maximum antenna gain and the losses of the cable network.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a planar array antenna configuration
  • FIG. 17 is a diagram for describing another definition of an angular direction.
  • the two-dimensional arrangement of the antenna elements On and n is considered, but the example of FIG. 16 is described assuming the two-dimensional arrangement of the antenna elements (n and m).
  • the elevation angle ⁇ is defined as a value between -90 ° and 90 ° (in this case, 0 ° is a value indicating a direction perpendicular to the antenna array element), and the azimuth angle ⁇ is 0 °.
  • the angle of the signal direction may be defined by changing a reference value.
  • the elevation angle ⁇ is defined as a value between ⁇ 90 ° and 90 °, and indicates an angle toward the bottom (or the ground surface) closer to ⁇ 90 °.
  • the azimuth angle may be defined as a value between ⁇ 90 ° and 90 °.
  • Figure 18 is a view showing 'the example of beam-forming according to the two-dimensional antenna configuration.
  • FIG. 18 (a) shows vertical sectorization by three-dimensional bump forming
  • FIG. 18 (b) shows vertical bump forming by three-dimensional beamforming.
  • FIG. 18 (a) when bump forming is possible at an elevation angle, sectorization of the vertical domain is enabled, and horizontal beamforming may be performed according to an azimuth angle in each vertical sector. have.
  • FIG. 18B when using elevation beamforming, high quality signals can be transmitted to users located higher than the antenna of the base station.
  • 19 is a diagram for describing examples of vertical beamforming.
  • the base station antenna is located on the roof of a building, and the height of the building where the antenna is located may be lower than or higher than the surrounding building.
  • 19 (a) is an example of bumpforming considering neighboring buildings higher than the height of the base station antenna.
  • a tall building near the base station antenna and the base station Since there are no obstacles in between, a spatial channel with a strong line of sight (LOS) component can be created.
  • LOS line of sight
  • the red-and-white bump forming by the height of the building may be more important than the adaptive beamforming in the horizontal direction in the building.
  • 19 (b) is an example of bumpforming considering neighboring buildings lower than the height of an antenna of a base station.
  • the signal transmitted from the base station antenna may be refracted by the roof of the building, or reflected by another building or the ground surface to generate a spatial channel including a large number of non-line of sight (NL0S) components.
  • N0S non-line of sight
  • the present invention proposes a precoding codebook design scheme for correctly and efficiently supporting UE-specific high beamforming, vertical sectorization, and the like, which is enabled by a two-dimensional antenna structure.
  • the beam direction is fixed vertically (ie, the beam cannot be selected or adjusted vertically), and beamforming can be performed only in the horizontal direction.
  • the base station instructs the CSI-RS configuration (CSI-RS conf igurat ion) and reports the CSI including the PMI from the UE to determine the most suitable horizontal beamforming, and the CSI- according to the CSI-RS configuration.
  • RS can be transmitted.
  • Indicating the CSI-RS configuration includes at least one of information (for example, CSI-RS port, CSI-RS transmission timing, CSI-RS transmission E location, etc.) included in the CSI-RS-Config IE in Table 2 above. Means to provide.
  • 3D beamforming requires vertical bumpforming (or vertical bump selection) in addition to the existing horizontal beamforming, and specific methods for this are not yet defined.
  • a two-dimensional URA (or UPA) is defined as a ULA of a first domain (eg, a horizontal domain) and a ULA of a second domain (eg, a vertical domain). It can be assumed in a combined form. For example, by determining the elevation angle in the vertical domain and then determining the azimuth angle in the horizontal domain, or horizontal After determining the azimuth angle in the domain, determine the elevation angle in the vertical domain.
  • Three-dimensional beams can be formed.
  • selecting the ULA for any one of the first and second domains in the two-dimensional antenna structure may be referred to as regional selection or domain selection.
  • vertical beamforming or elevation beamforming
  • horizontal bumpforming or azimuth beamforming
  • the precoding codebook designed for beamforming in the horizontal direction may be designed such that the azimuth of the azimuth is divided at equal intervals or an arbitrary beam direction is formed.
  • a codebook designed on the basis of a Discrete Fourier Transform (DFT) has a phase determined in the form ⁇ ) 2 ⁇ " ⁇ , where 2 ⁇ / ⁇ can be understood as meaning that the phase is divided into rounded intervals.
  • the beam direction of the codebook is determined in a form having an arbitrary phase value
  • one of the element (s) included in the predetermined codebook may be applied to a specific precoding matrix or a specific pan direction.
  • the UE may report the preferred direction of the UE to the base station by feeding back information (for example, ⁇ ) indicating the specific element in the codebook to the base station.
  • ⁇ for vertical bumpforming should be able to report to the base station, and for this purpose, it is necessary to design a codebook that can be used for vertical beamforming.
  • the codebook design for vertical bump forming it is not efficient to apply the method of dividing the azimuth angle into equal intervals as in the conventional codebook design. This is because, as illustrated in FIG. 18 and FIG. 19, the bump forming in the vertical direction is often formed in a direction in a lower position than the antenna, and thus is widely used in the pan direction which can be used most in the design of a codebook. It is efficient to ensure that many elements are included in the codeword.
  • the present invention proposes a codebook design method that can solve this problem.
  • the definition of the angular direction in the various embodiments proposed in the present invention should be understood to follow the definition of the angular direction described in FIG. 15.
  • the scope of the present invention is not limited thereto, and it is apparent that the principles proposed by the present invention may be equally applied to other definitions of the angular direction by replacing the numerical values of the angles.
  • Embodiment 1 in the feedback codebook configuration for precoding, a precoding matrix (or precoding vector) supporting precise and efficient three-dimensional beamforming in consideration of the relationship between vertical bump forming and horizontal beam forming It is about how to configure.
  • a method of configuring a codebook to form a range of a specific angular range in an elevation angle is proposed, and for example, expressing a vertical beamforming weight based on a direction of arrival (DoA).
  • DoA direction of arrival
  • this principle may be applied to the case of expressing the vertical beamforming additive value on the basis of the DFT.
  • the principle may be applied to the weight vector for horizontal bump forming.
  • the codebook for vertical bump forming may include a weight vector capable of forming a beam in the angle of elevation —90 ° to 90 ° .
  • a weight vector for vertical bump forming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 20 below based on DoA.
  • Wv denotes a weight vector for vertical bump forming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • dv is vertical Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ is the wavelength and ⁇ is the elevation angle.
  • a weight vector for horizontal bump forming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 21 based on DoA.
  • Wh means a weight vector for horizontal bump forming.
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh denotes the horizontal Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ is the wavelength
  • ⁇ is the elevation angle
  • ⁇ is the azimuth angle.
  • the range of the variable ⁇ of the weighted vector is -180 ° ⁇ ⁇ 180 ° (or-90). ° ⁇ ⁇ 90 ° ), so sin (ii has a value in the range -1 ⁇ sin (ii ⁇ l).
  • the weight vector for vertical beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 22 below based on the DFT.
  • Wv means a weight vector for vertical beamforming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • K represents the number of beams in the vertical domain
  • k represents the beam number (or beam index) in the vertical domain.
  • the elevation angle ranges from -90 ° to 90 °
  • 2k / K has a value of 0 to 1.
  • the range of the 2k / K value is the same as the range of the sin (e) value (that is, 0 ⁇ sin (e) ⁇ l) when the elevation angle ⁇ has a range of 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 °.
  • the range of the 2k / K value is the same as the range of the sin (e) value when the elevation angle ⁇ has a range of -90 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0 ° (that is, ⁇ l ⁇ sin (e) ⁇ 0). .
  • setting the elevation angle ⁇ to 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° in the DoA-based method may correspond to setting the pan-index k to a value in the range of 0 to K / 2 in the DFT-based method.
  • the elevation angle ⁇ is set to —90 ° ⁇ ⁇ 0 ° in the DoA based method
  • the beam index k may be set to a value ranging from K / 2 to K in the DFT based method.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 23 below based on the DFT.
  • Wh means a weight vector for horizontal bump forming.
  • N represents the number of antennas in the horizontal domain, and n represents the antenna number (or antenna index) in the horizontal domain.
  • H represents the number of beams in the horizontal domain, and h represents the beam number (or beam index) in the horizontal domain.
  • c is a value determined according to a pan index for vertical bump forming.
  • the azimuth angle is a value in the range of -180 ° to 180 ° (or a value in the range of -90 ° to 90 °).
  • c may be set to have a value between 0 and 1.
  • the variable k of the weight vector for vertical bump forming is between 0 and K. It can have a value of.
  • the weight vector for horizontal bump forming there is a value (that is, c) determined according to the selected pan index in vertical bump forming, and the value may be defined as in Equation 24 below.
  • an appropriate angle ⁇ may be selected in the horizontal domain.
  • azimuth is selected by considering only the horizontal domain separately (or irrespective or independently) of the selected elevation angle in the vertical domain, the original selected azimuth direction may ensure optimal performance when the elevation elevation is actually applied. In most cases there will be no. Accordingly, to enable more accurate panforming, it is desirable to select an appropriate angle ⁇ in the horizontal domain according to the angle ⁇ selected in the vertical domain (or considering ⁇ , or dependent on ⁇ ).
  • the present invention by designing a precoding codebook including weight vector (s) using a c value, CSI feedback including more accurate and efficient precoding information becomes possible for the UE, and e NB in this perspective view, the (foaming or penalized) accurate and efficient pre-coding it can be performed.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 25 below based on DoA.
  • W h ⁇ ) ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ (1 ( ⁇ ⁇ 5 ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ ⁇
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh is horizontal Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ represents a wavelength and ⁇ represents an azimuth.
  • the range of the variable ⁇ of the weight vector is -180 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 ° (or ⁇ 90 ° ⁇ ⁇ 90 °), whereby sin () has a value in the range of ⁇ 1 ⁇ sin (ii ⁇ l.
  • the azimuth angle is selected without considering the elevation angle (or assuming the elevation angle is 0 ° ), thereby reducing the complexity of the UE calculation, even if the accuracy of the actual beam direction is somewhat reduced. This is an effective way.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 26 below based on the DFT.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal beamforming.
  • N represents the number of antennas in the horizontal domain, and n represents the antenna number (or antenna index) in the horizontal domain.
  • H represents the number of beams in the horizontal domain, and h represents the beam number (or beam index) in the horizontal domain.
  • Example 1-6 has the same meaning as assuming that the c value is 1 in Example 1-4. In this respect, the present example does not consider the elevation angle (or the elevation angle is 0 °) . Assuming that the azimuth angle is selected, it can be said to be an effective method in terms of reducing the complexity of the UE calculation even if the accuracy of the actual beam direction is somewhat reduced.
  • the codebook for vertical bump forming may include an augmentation vector capable of forming a range of elevation angles of 0 ° to 90 °.
  • the weight vector for vertical beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 27 below based on DoA.
  • Wv denotes an incremental vector for vertical beamforming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • dv in the vertical domain Indicates the distance between antennas.
  • ⁇ represents a wavelength and ⁇ represents an elevation angle.
  • a weight vector for horizontal beamforming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 28 below based on DoA.
  • Equation 28 Wh denotes a weight vector for horizontal beamforming.
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh denotes the horizontal Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ is the wavelength
  • ⁇ is the elevation angle
  • ⁇ is the azimuth angle.
  • the range of the variable ⁇ of the weight vector is 0 ° ⁇ ⁇ 90 ° , whereby cos (e) is 0 ⁇ cos (9) ⁇ It will have a value in the range.
  • the weight vector for vertical beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 29 below based on the DFT.
  • Wv refers to a weight vector for vertical beamforming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • K represents the number of beams in the vertical domain
  • Wv exp (jx ⁇ XmXsin (e)) / sqrt (M).
  • 0 ° ⁇ 90 ° 0 ⁇ sin (e) ⁇ l.
  • 2k / K has a value ranging from 0 to 2 according to the pan index k in Equation 29 of the present embodiment 2-3 based on the DFT, the range of the elevation angle ⁇ in the DoA-based method, In the DFT-based scheme, a relationship with a pan index k may be set.
  • K 0, 1,...
  • K / 2, 2k / K has a value from 0 to 1.
  • the range of the 2k / K value is the same as the range of the sin (e) value (that is, 0 ⁇ sin (e) ⁇ l) when the elevation angle ⁇ has a range of 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° .
  • setting the elevation angle ⁇ to 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° in the DoA-based method may correspond to setting the pan-index k to a value in the range of 0 to K / 2 in the DFT-based method.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 30 below based on the DFT.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal beamforming.
  • N is the number of antennas in the horizontal domain
  • n is the antennas in the horizontal domain
  • H represents the number of ranges of the horizontal domain
  • h represents the beam number (or beam index) in the horizontal domain.
  • c is a value determined according to a beam index for vertical beamforming.
  • c may be set to have a value between 0 and 1.
  • the variable k of the weight vector for vertical beamforming is 0 to K / 2. It can have a value between A weight vector for horizontal beamforming has a value (ie, c) determined according to a beam index selected in vertical bumpforming, and the value may be defined as in Equation 31 below.
  • the c value is a coefficient or variable such that an appropriate angle ⁇ is selected in the horizontal domain according to the selected angle ⁇ in the vertical domain (or considering ⁇ or dependent on ⁇ ). As meaning.
  • a weight vector for horizontal beamforming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 32 below based on DoA.
  • Wh means a weight vector for horizontal bump forming.
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh denotes the antennas in the horizontal domain
  • ⁇ represents the wavelength
  • ⁇ represents the azimuth.
  • the azimuth has a value in the range -180 ° to 180 ° (or a value in the range -90 ° to 90 °)
  • the range of the variable ⁇ of the weight vector is -180 ° ⁇ ⁇ 180 ° (or-90).
  • ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° ) has a value in the range of ⁇ 1 ⁇ sin ( V ) ⁇ l.
  • the weight vector for horizontal nightforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 33 below based on the DFT.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal beamforming.
  • N represents the number of antennas in the horizontal domain, and n represents the antenna number (or antenna index) in the horizontal domain.
  • H represents the number of ranges in the horizontal domain, and h represents the range number (or beam index) in the horizontal domain.
  • Example 2-6 has the same meaning as assuming that c value is 1 in Example 2-4.
  • the present embodiment can be described as a method of selecting an azimuth angle without considering the elevation angle (or assuming the elevation angle is 0 ° ), so that the accuracy of the calculation of the UE is reduced even if the accuracy of the actual cross direction is somewhat reduced. This is an effective way to reduce complexity.
  • the codebook for vertical beamforming may include a weight vector capable of forming a beam having an elevation angle of ⁇ 90 ° to 0 °.
  • Example 3-1 The weight vector for vertical bump forming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 34 below based on DoA.
  • Wv denotes a weight vector for vertical beamforming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • ⁇ is vertical Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ represents a wavelength and ⁇ represents an elevation angle.
  • a weight vector for horizontal bump forming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 35 below based on DoA.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal bump forming.
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh denotes the horizontal Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ is the wavelength
  • ⁇ is the elevation angle
  • ⁇ is the azimuth angle.
  • the range of the variable ⁇ in the weight vector is -180 ° ⁇ ⁇ 180 ° (or-90 °).
  • sin (ix) has a value in the range of _1 ⁇ sin (3 ⁇ 4 ⁇ l).
  • Equation 36 An incremental vector for vertical bump forming on a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 36 below based on a DFT. [386] [Equation 36]
  • Wv denotes a weight vector for vertical bump forming.
  • M represents the number of antennas in the vertical domain
  • K represents the number of pans in the vertical domain
  • k represents the beam number (or pan index) in the vertical domain.
  • the elevation angle ranges from 0 ° to 90 °
  • the range of 2k / K values is equal to the range of sin (e) values (ie, -l ⁇ s in (e) ⁇ 0) when the elevation angle ⁇ has a range of -90 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0 ° .
  • the elevation angle ⁇ is set to -90 ° ⁇ ⁇ ⁇ 0 ° in the DoA-based method, which can be attributed to the fact that the pan-index k is set to a value ranging from K / 2 to K in the DFT-based method.
  • a weight vector for horizontal beamforming for a two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 37 below based on the DFT.
  • Wh refers to a weight vector for horizontal beamforming.
  • N represents the number of antennas in the horizontal domain, and n represents the antennas in the horizontal domain Indicates a number (or antenna index).
  • H denotes the number of beams in the horizontal domain, and h denotes the beam number (or pan-index) in the horizontal domain.
  • c is a value determined according to a beam index for vertical beamforming.
  • c may be set to have a value between 1 and 0.
  • the variable k of the weight vector for vertical beamforming is K / 2 to K. It can have a value between In the augmentation vector for horizontal beamforming, there is a value (ie, c) determined according to the beam index selected in the vertical beamforming, and the value may be defined as in Equation 38 below.
  • the value of c is a coefficient or variable such that an appropriate angle ⁇ is selected in the horizontal domain according to the selected angle ⁇ in the vertical domain (or considering ⁇ , or dependent on ⁇ ). As meaning.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 39 below based on DoA.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal bump forming.
  • N denotes the number of antennas in the horizontal domain
  • dh denotes the horizontal Indicates the distance between antennas in the domain.
  • ⁇ represents a wavelength and ⁇ represents an azimuth.
  • the azimuth angle has a value in the range -180 ° to 180 ° (or a value in the range -90 ° to 90 °)
  • the range of the variable ⁇ of the weight vector is -180 ° ⁇ ⁇ 180 ° (or-90 ° ⁇ ⁇ 90 ° )
  • sin (xi has a value in the range of ⁇ 1 ⁇ sin () ⁇ l.
  • the weight vector for horizontal beamforming for the two-dimensional antenna array may be expressed as Equation 40 below based on the DFT.
  • Wh denotes a weight vector for horizontal beamforming.
  • N represents the number of antennas in the horizontal domain, and n represents the antenna number (or antenna index) in the horizontal domain.
  • H represents the number of ranges in the horizontal domain, and h represents the beam number (or range index) in the horizontal domain.
  • Examples 3 to 6 have the same meanings as in the example 3-4, assuming that the c value is 1.
  • the present embodiment can be described as a method of selecting an azimuth angle without considering the elevation angle (or assuming that the elevation angle is 0 ° ), and thus, even if the accuracy of the actual beam direction is somewhat reduced, This is an effective way to reduce complexity.
  • the resolution of the vertical beamforming may be set differently according to the elevation angle (or the range of the elevation angle).
  • the antenna array position is disposed higher than the target position of signal transmission / reception (for example, in FIG. 19 (b)), and vice versa ( For example, it is expected to be larger than in the case of FIG. 19 (a).
  • the antenna array position is disposed higher than the target position of the signal transmission / reception (for example, in case of FIG. In consideration of the refraction, reflection, and the like, it is required to adjust the direction more precisely than in the reverse case (for example, in the case of FIG.
  • the elevation angle is 0 ° when said value indicating the direction perpendicular to the antenna array.
  • the elevation angle is 90 The closer to ° (ie, the downward direction in the antenna array) the vertical beamforming has more dense resolution, and the closer the elevation angle is to the opposite direction (—90 ° or 0 ° ), the more vertical bump forming It is possible to design a predose precoding codebook with more sparse resolution.
  • the in the precoding codebook including a precoding weight vector / matrix for vertical pan-forming, precoding weight resolution of the vector / matrix for vertical pan-forming is that a 90 ° angle of elevation if the elevation angle is close to 0 ° It can be said that it is configured lower than the close case. Also, within the precoding codebook, the number of precoding matrices (or precoding vectors) that lie near 90 degrees of elevation, and the precoding matrices (or precoding vectors) where elevations lie around -90 ° (or 0 ° ) May be greater than).
  • the resolution of the horizontal beamforming may be set differently according to the elevation angle (or elevation range). For the same reason as described above, it is advantageous that the closer the angle of elevation is to 90 °, the finer the pan direction can be set. Therefore, the closer the angle of elevation is to 90 ° (i.e., the downward direction in the antenna array), the more horizontal the horizontal forming is With the resolution, the precoding codebook can be designed so that the horizontal bump forming has a finer resolution as the elevation is closer to the opposite direction (-90 ° or 0 ° ).
  • the resolution of the precoding weight vector / matrix for horizontal beamforming is when the elevation angle has a value ranging from 0 ° to 90 °. It can be said that the angle of elevation is configured higher than when the angle of elevation has a value in the range of -90 ° to 0 °.
  • the resolution of the horizontal beamforming for the case where the elevation angle ranges from 0 ° to 90 ° More densely, the resolution of the horizontal beamforming for the case where the elevation angle is in the range of -90 ° to 0 ° can be made more delicate.
  • Embodiment 2 relates to a method of configuring a codebook set including a precoding weight vector for horizontal beamforming and a precoding weight vector for vertical beamforming.
  • This embodiment proposes a codebook construction method for vertical-horizontal beamforming.
  • a precoding weight vector (or precoding weight matrix) for three-dimensional beamforming may be determined or indicated by a combination of two indicators (or two PMIs). Two indicators may be called, for example, and 1 2 . h and 1 2 may be reported at the same time, and may be reported at different time points to reduce feedback overhead. Where is reported as a long-term and can be applied to wideband.
  • Each of the one or more elements constituting the codebook may be designed to include both weighted vectors / matrices for vertical beamforming and augmented vectors / matrices for horizontal bumpforming.
  • the precoder set indicated by the first indicator is one of the weight vector / matrix for vertical beamforming and one or more candidate weight vector / matrix for horizontal beamforming.
  • the different vertical bump forming augmentation vector / matrix is determined by different first indicators ( ⁇ ) and the same horizontal beamforming augmentation vector / matrix can be substituted for different first indicators (1). have.
  • a precoder vector / matrix for three-dimensional bump forming may be configured by the first indicators 1 and 2 as shown in Table 15 below.
  • Wv (0) which is one weight vector / matrix for vertical beamforming
  • Wh four candidate weight vector / matrix for horizontal bump forming
  • any one of the four horizontal bump forming weight vector / matrix candidates may be specified according to a value of 1 2 .
  • one of the weight vector / matrix for vertical beamforming may be indicated, and one of the weight vector / matrix for horizontal bumpforming may be indicated in combination with 1 2 .
  • the precoder set indicated by the first indicator may be a portion of one or more candidate weighting vectors / matrix for vertical bump forming and all of the one or more candidate weighting vectors / matrix for horizontal beamforming. It includes.
  • the vertical beamforming weight vector / matrix subtracting to the first value of the first indicator may be partially overlapped with the vertical bumpforming weight vector / matrix to subtracting the second value. For different first indicators ( ⁇ The same horizontal beamforming weight vector / matrix can be treated.
  • a precoder vector / matrix for three-dimensional beamforming may be specified by the first indicator () and the second indicator (1 2 ) as shown in Table 16 below.
  • an incremental vector / matrix for two (candidate) vertical bumps for vertical bump forming is determined, and in combination with 1 2 the weight vector / matrix for one vertical beamforming all finally. This may be indicated, and also one of the weighted vectors / matrix for horizontal beamforming.
  • the first indicator (e.g., the precoder set indicated by 1 may be a portion of one or more candidate weighting vectors / matrix for vertical beamforming and one or more candidate augmentation vector / matrix for horizontal bump forming. All other vertical beamforming weight vectors / matrixes are not overlapped by the different first indicators ( ⁇ ), and different vertical beamforming weight vectors / matrixes are determined. A bump forming weight vector / matrix can be treated.
  • this may be the precoder vector / matrix for a three-dimensional forming penalized by the first indicator (10 and a second indicator (12) as specified in Table 17 below.
  • the first indicator (e.g., the precoder set indicated by ⁇ may be a portion of one or more candidate augmentation vector / matrix for vertical bump forming and one or more candidate weight vector / matrix for horizontal bump forming
  • the vertical beamforming weight vector / matrix subtracting the first value of the first indicator () may overlap some or all of the vertical beamforming weight vector / matrix subtracting the second value.
  • the horizontal beamforming weight vector / matrix is not overlapped by the first indicator Ii, and horizontal horizontal forming weight vector / matrix is determined.
  • the precoder vector / matrix for three-dimensional beamforming may be specified by the first indicator (I!) And a second indicator (12) as shown in Table 18 below.
  • Wv (0) which is one weight vector / matrix for vertical bump forming
  • Wh which is four candidate weight vector / matrix for horizontal beamforming.
  • (0), Wh (l), Wh (2) and Wh (3) are indicated.
  • one of the four horizontal beamforming weight vector / matrix candidates may be specified according to a value of 1 2 .
  • Vertical bumping is similarly done for other ⁇ values.
  • One of the weight vector / matrix for the horizontal vector may be indicated, and one of the weight vector / matrix for the horizontal bump forming may be indicated by a combination with 1 2 .
  • a DoA-based or DFT-based precoding weight vector / matrix may be configured according to the method described in Embodiment 1 above.
  • the codebook may be designed such that the size of the codebook in the horizontal domain is changed according to the value of the PMI of the vertical domain. For example, a large size codebook is designed such that seven horizontal domain PMIs of Wh (0) to Wh (7) are treated for Wv (0), and Wh (0) and Wh (for Wv (3). Only two horizontal domain PMIs in l) can be designed to design a smaller codebook.
  • codebooks of different sizes may be designed according to the value (or range) of the elevation angle in the vertical direction. For example, for elevation range 0 ° to 45 °, include a greater number of vertical and / or horizontal precoding weight matrices / vectors (i.e. support tighter bumpforming), and elevation angle range 45 ° to 90 °
  • the codebook can be designed to include fewer vertical and / or horizontal precoding weight matrices / vectors (ie, to support finer beamforming).
  • the codebook may be designed to include a smaller number of .vertical and / or horizontal precoding weight matrices / vectors (ie, to support finer beamforming).
  • Embodiments described below relate to a method of dividing a codebook set for horizontal beamforming and a codebook set for vertical beamforming.
  • the present embodiment relates to a method of constructing a codebook (hereinafter, referred to as a vertical bump forming codebook) including precoding weight vector / matrix (s) for vertical bump forming.
  • a codebook hereinafter, referred to as a vertical bump forming codebook
  • one specific precoding vector / matrix of the vertical bump forming codebook may be determined or indicated by a combination of two indicators (or two PMIs). Two indicators may be referred to, for example, V- and VI 2 . V-Ii and V- I 2 may be reported at the same time, or may be reported at different times to reduce feedback overhead. Where PMI (e.g., V- and / or V-) for vertical
  • the PMI for vertical bump forming may be reported as a co-team compared to V-Ir VI 2 and may be applied to broadband.
  • the precoding weight vector / matrix for vertical bump forming is indicated by two indicators
  • the precoding weight vector / matrix for three-dimensional beamforming is finally one ( Or by a further combination of a plurality of) precoding vectors / matrix.
  • the precoding weight vector / matrix for three-dimensional panforming may be indicated by a combination of two V-PMIs and one H-PMI.
  • V-PMI (eg, V- and / or VI 2 ) is a vertical beamforming codebook to indicate a precoding weight vector / matrix configured based on DoA or DFT according to the method described in Embodiment 1 above. This can be configured.
  • the size or length of the V-PMK (eg, Vh and / or VI 2 ) is determined according to the number of antenna ports in the vertical domain.
  • the vertical beamforming weight vector / matrix subtracting from the first value may overlap some or all of the vertical beamforming weight vector / matrix subtracting from the second value.
  • the precoding vector / matrix for vertical beamforming may be specified by Vh and VI 2 as shown in Table 19 below.
  • the reporting period may be set as follows.
  • VI 2 may be more frequently reported V-Ii (or,
  • the reporting period in VI 2 may be shorter than the reporting period).
  • VI 2 is a relationship between the H-PMI, VI 2 may be more frequently reported H-PMI (or, reporting cycle of the VI 2 may be given shorter than a reporting cycle of the H-PMI). Alternatively, V-1 2 may be reported at the same time point as the H-PMI.
  • H-PMI consists of two indicators (eg, H— h and H ⁇ 1 2 ), it may be reported at the same time point as V— 1 2 . Or, it may be reported at the same time as the RI. Alternatively, H-Ir may not be reported simultaneously with other ⁇ or other CSI, but may be reported alone. Alternatively, ⁇ - ⁇ 2 may be reported at the same time.
  • This embodiment relates to another method of constructing a codebook (hereinafter, referred to as a vertical beamforming codebook) including precoding incremental vector / matrix (s) for vertical beamforming.
  • a vertical beamforming codebook including precoding incremental vector / matrix (s) for vertical beamforming.
  • one particular precoding vector / matrix of the vertical bump forming codebook may be determined or indicated by one indicator (or one ⁇ ).
  • One such indicator may be referred to, for example, V-I.
  • ⁇ eg, V-I
  • V-I for vertical beamforming is reported as a long-term and can be applied to wideband.
  • the precoding weight vector / matrix for vertical beamforming is indicated by one indicator (eg, VI)
  • the precoding weight vector / matrix for three-dimensional beamforming is finally horizontal. It can be specified by an additional combination of one (or a plurality of) precoding vectors / matrix for beamforming.
  • the precoding weight vector / matrix for 3-dimensional beamforming may be indicated by a combination of one VI and one or more H-PMIs (eg, HI, or H-Ii and HI 2 ). have.
  • the VI is a vertical bump forming codebook indicating a precoding weight vector / matrix configured based on DoA or DFT according to the method described in Embodiment 1. Can be configured.
  • the size or length of the V-I is determined according to the number of antenna ports in the vertical domain.
  • V-I may indicate a particular vertically-formed precoding weight vector / matrix.
  • V—I may be reported at a different time point than H-PMK, eg, HI, or H-Ii and HI 2 ).
  • the VI may be reported more frequently than the H-PMI (or the reporting period of the VI may be shorter than the reporting period of the H-PMI).
  • a vertical bump forming weight vector / matrix and a horizontal bump forming weight vector / matrix are synthesized to simultaneously perform (ie, vertical beamforming and horizontal beamforming for three-dimensional beamforming).
  • Weight vector / matrix For example, a codebook may be configured such that one PMI points to one precoding vector / matrix applied to both the vertical and horizontal domains. By combination, one particular three-dimensional precoding vector / matrix can be indicated.
  • Embodiment 3 relates to a method of defining a PUCCH report type. Specifically, when performing UE-specific vertical beamforming and horizontal beamforming in a MIM0 system having an MS-based two-dimensional array antenna configuration, the precoder indexes for the vertical beamforming and the precoder for the horizontal beamforming We propose a method for reporting an index.
  • a PUCCH resource is designed to transmit a maximum of 11 bits and a maximum of 13 bits.
  • a transmission of rank -2 or higher may support two transport blocks (or two codewords), and the two transport blocks are mapped one-to-one to two codewords.
  • CQI is measured and reported for each transport block (or codeword).
  • the CQI of the first transport block (or codeword) is represented by 4 bits
  • the CQI for the second transport block (or codeword) is represented by 3 bits.
  • a total of 7 bits are required to report the CQI.
  • a maximum of 11 bits may be used to simultaneously report precoding and CQI.
  • the existing 3GPP LTE system supports only horizontal beamforming, and defines a reporting method when PUCCH is used to report CSI for the following.
  • the codebook for 8Tx transmission is designed based on two indicators (first indicator () and second indicator (i 2 )).
  • first indicator and the second indicator are three different ways. Can report.
  • the first method is to report the first indicator (h) and then simultaneously report the second indicator (i 2 ) and the CQI.
  • the second method is a method of simultaneously reporting a first indicator (), a second indicator (i 2 ), and a CQI.
  • the third method is to define a specific indicator (eg, decoding type indicator (PTI)) on whether to report the first indicator (h), and apply a different reporting method accordingly. If the specific indicator indicates that the first indicator () is reported, the first indicator () is reported at a predetermined time, and then the second indicator (i 2 ) and the CQI are simultaneously reported. If the specific indicator indicates that the first indicator (h) is not reported, the second indicator (i 2 ) and the CQI are simultaneously reported at a predetermined time (in this case, without the first indicator (h)). Since a specific precoding vector / matrix cannot be determined only by the second indicator (i 2 ), it may be assumed or used to determine or indicate a specific precoding vector / matrix).
  • a specific indicator eg, decoding type indicator (PTI)
  • V-PMI V-PMI Reporting Type Indicator
  • the V-PMI RTI may be included in the CSI transmitted by the UE through the PUCCH. Also, depending on the value of the V-PMI RTI, the UE may or may not perform the V-PMI report (or, depending on whether the UE performs or does not perform the V-PMI report, the value of the V-PMI RTI is Can also be determined).
  • the V-PMI RTI is set to a first value (or a value indicating On)
  • the V-PMI may be reported after the V-PMI RTI is reported.
  • H-PMI may be reported.
  • the V-PMI and the H-PMI may be reported at the same time.
  • a portion of the H-PMI along with the V-PMI may be reported at the same time point, and then the remaining portion of the H-PMI may be reported (eg, simultaneously reported for both V-PMI and H-PMI ⁇ l).
  • H-PMI 2 and CQI may be reported simultaneously).
  • V—PMI RTI is set to a second value (or a value indicating Off)
  • V—PMI RTI is set to a second value (or a value indicating Off)
  • the precoder for vertical beamforming assumes that the precoder indicated by the V-PMI most recently reported (e.g., last reported before the V-PMI RTI's report) is used as is. can do.
  • the precoder for vertical beamforming may use a precoder indicated by a specific V-PMI set as a default.
  • the default V-PMI may be the V-PMI with the lowest number (or index).
  • the V-PMI RTI may be reported in conjunction with the RI.
  • V-PMI is assumed to be selected / determined based on rank-1, and the reported RI may be used to indicate a rank value upon which the selection / decision of H-PMI is based (e.g., V Regardless of whether the value of the PMI RTI indicates On or Off, the RI may indicate the transmission tank value associated with the H-PMI reported thereafter).
  • the reported RI may be a precoding vector / matrix indicated by a combination of V-PMI and H-PMI (or a precoding vector / matrix indicated by V-PMI and a precoding vector indicated by H-PMI). Indicates the rank value of the matrix combination (e.g. precoding vector / matrix resulting from the Kronecker product). May be used.
  • the V-PMI RTI may be reported before the RI.
  • the V-PMI is assumed to be selected / determined based on tank -1, and the reported RI indicates the rank value that is the basis for the selection / decision of the H-PMI (ie, the tank value associated with the H-PMI).
  • the reporting period of the V-PMI RTI may be determined by an integer multiple of the reporting period of the RI, and the fact that the V-PMI RTI is reported before the RI is offset based on a predetermined reporting time (for example, the RI reporting time). It can be indicated as an (offset) value.
  • Embodiment 4 relates to a scheme for supporting legacy MIM0 operation when vertical beamforming is applied.
  • Legacy MIM0 operation refers to MIM0 transmission techniques that were defined in a system before vertical beamforming was introduced (eg, a system supporting only horizontal bumpforming).
  • MIM0 transmission schemes include single antenna port transmission technique, transmit diversity technique, spatial multiplexing technique, closed-loop MIM0 technique, single layer beamforming technique, double layer layer bumping technique, and multi-layer beamforming. Techniques are defined.
  • the basic transmission method is a single antenna port transmission technique and a transmission diversity technique.
  • a single antenna port transmission scheme is used when one CRS port is used
  • SFBCX Space- Frequency Block Code (SFBCX) scheme is used when two CRS ports are used, and four CRS ports are used.
  • the Frequency Switched Transmit Diversity technique can be used as a basic transmission method.
  • the CRS may be used for RSR Reference Signal Received Power (RSR) / Reference Signal Received Quality (RSRQ) measurement for cell selection, or may be used for measuring CQI as information for link adaptation. In this case, it can be used for PMI selection as information for precoding-based transmission schemes.
  • RSR Reference Signal Received Power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality
  • They may be used for tank selection to support high tanks, or for demodulation of data and control channels.
  • variable bump forming is possible for the vertical domain.
  • different vertical beamforming may be applied to RSCCRS, CSI-RS, DMRS (or UE-specific RS, etc.), synchronization signal, control channel, data channel, and the like.
  • the legacy technique does not take into account the application of vertical beamforming itself, the application of vertical bump forming may cause ambiguity (eg, UE, eNB, etc.) to the operation of legacy entities (UE, eNB, etc.). This may cause problems such as causing ambiguity.
  • the present invention and various examples according to the introduction of the vertical beamforming will be described below.
  • This embodiment describes a CQI calculation scheme that assumes transmission diversity based on multiple vertical bump forming (or vertical electric tilting, or simply vertical tilting).
  • CSI feedback for DMRS-based data transmission is divided into a case of reporting a PMI and a case of not reporting a PMI.
  • PMI and CQI based thereon may be reported.
  • CQI may be reported without PMI.
  • the base station measures the precoding weight through an uplink reference signal
  • the UE measures the CQI without the PMI. Can be reported.
  • the terminal does not report the PMI, the CQI may be measured and reported assuming an open-loop spatial multiplexing technique or a transmit diversity scheme.
  • the SNR is improved by a predetermined level (for example, 3 dB). Can be used by correcting the CQI reported by the UE.
  • SR signal-to-noise ratio
  • the SNR may have a significant difference (eg, OdB to 6dB). That is, the beam in the fixed direction may be measured to have a high SNR due to the aggregated signal strength at some locations, but may be measured to have a low SNR since the signal strength is low at other locations. Accordingly, when fixed bump forming is applied in the vertical domain, the CQI calculation value is greatly different according to the user position.
  • the SNR may be calculated according to the vertical beamforming direction (or vertical tilting).
  • vertical beamforming (or vertical tilting) information may be delivered to the UE through higher layer (eg, RRC) signaling.
  • RRC Radio Resource Control
  • a special reference signal (RS) for calculating the CQI in consideration of vertical bump forming (or vertical tilting) may be set to the UE.
  • a CSI-RS may be used, or a CRS for measurement purposes different from the previously defined CRS may be used.
  • vertical bump forming may be expressed as a weighted vector for vertical domain beamforming.
  • vertical bump forming is recognized as being CRS from a different cell (also CRS applied with different vertical beamforming (or vertical tilting)) from the viewpoint of the UE by applying vertical tilting differently for each CRS. You can also try again.
  • the UE can calculate / select the CSI for the vertical domain color vector for each CSI-RS configuration.
  • a new transmission mode may be defined for vertical bump forming.
  • This new transmission mode may be composed of a precoding technique for performing vertical beamforming and horizontal beamforming, and a fallback technique capable of operating without feedback information.
  • the fallback technique is a basic operation that can be performed without special configuration when there is a problem in communication.
  • the fallback technique may be defined by using a precoding vector / matrix for vertical beamforming corresponding to the case where the V-PMI index is 0 and applying a single antenna transmission.
  • the fallback scheme may be applied as a transmission scheme based on vertical domain sectorization using open-loop transmission.
  • a fixed precoding weight may be used as the vertical domain.
  • a weight vector for a vertical domain for a legacy MIM0 scheme You can configure a specific (or default) antenna port using a specific (or default) precoding weight vector / matrix of the / matrix. If a weight vector / matrix is defined in the form of a codebook, a particular element (e.g., a precoding weight vector / matrix for the lowest index) is added to the specific (or default) precoding weight vector in the codebook. / Can be used as a matrix.
  • Equation 41 For example, assume a two-dimensional antenna array in which four antenna elements exist in the vertical domain and four antenna elements exist in the horizontal domain.
  • four antenna ports of the horizontal domain may be configured by applying a specific (or default) weight vector of the vertical domain.
  • H ap is a spatial channel vector / matrix formed by 3 ⁇ 4. Is the spatial channel for k and k is the antenna port index.
  • Ha is a spatial channel vector / matrix composed by H mn .
  • H mn is the spatial channel for antenna elements (in, n)
  • m is the antenna element index in the vertical domain
  • n is the antenna element index in the horizontal domain.
  • W v is a specific (or default) weight vector / matrix for vertical domain bump forming.
  • vertical sectorization may be applied in the time domain. For example, if a time unit to which resources are allocated is called a subframe, different vertical bump forming (or vertical tilting) may be applied for each subframe.
  • different vertical beamforming may be applied in each subframe unit.
  • the bitmap may be used to distinguish subframe (s) to which the first vertical beamforming (or vertical tilting) is applied and subframe (s) to which the second vertical bump forming (or vertical tilting) is applied.
  • different vertical beamforming (or vertical tilting) may be applied according to a subframe type (eg, a normal subframe and an MBSFN subframe).
  • carrier-based vertical sectorization is possible. It can be understood that different vertical beamforming (or vertical tilting) is applied to different carriers (or cells) from each other.
  • CSI channel state information
  • the base station may transmit a reference signal (for example, CSI-RS) that can be used to generate CSI for the 2-dimensional antenna structure to the terminal.
  • a reference signal for example, CSI-RS
  • step S20 the UE may generate CSI for the two-dimensional antenna structure by using the reference signal received from the base station.
  • the terminal may report the generated CSI to the base station.
  • various examples proposed by the present invention for example, precoding for expressing vertical / horizontal bump forming suitable for a two-dimensional antenna structure.
  • One or more combinations of matrix construction schemes, codebook design schemes, precoding matrix indicator construction schemes, precoding matrix indicator reporting schemes, and methods for supporting entities in legacy systems may be applied.
  • FIG. 20 The example method described in FIG. 20 is represented by a series of operations for simplicity of description, but is not intended to limit the order in which the steps are performed, and where necessary, each step may be simultaneously or in a different order. It may also be performed. In addition, not all the steps illustrated in FIG. 20 are necessary to implement the method proposed by the present invention.
  • 21 is a diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a terminal apparatus and a base station apparatus according to the present invention.
  • the base station apparatus 10 may include a transmitter 11, a receiver 12, a processor 13, a memory 14, and a plurality of antennas 15. .
  • the transmitter 11 may transmit various signals, data, and information to an external device (eg, a terminal).
  • the receiver 12 may receive various signals, data, and information from an external device (eg, a terminal).
  • the processor 13 may control the operation of the base station apparatus 10 as a whole.
  • the plurality of antennas 15 may be configured according to the two-dimensional antenna structure.
  • the processor 13 of the base station apparatus 10 controls the transmitter 11 to transmit a reference signal to the terminal, and uses the reference signal to generate the CSI generated by the terminal.
  • the receiver 12 may be configured to control and receive from the terminal.
  • various examples proposed by the present invention with respect to CSI generation and / or reporting for the two-dimensional antenna structure for example, in the two-dimensional antenna structure.
  • One or more combinations of precoding matrix construction schemes, codebook design schemes, precoding matrix indicator construction schemes, precoding matrix indicator reporting schemes, and support for entities in legacy systems, etc. to represent suitable vertical and horizontal beamforming. This can be applied.
  • the processor 13 of the base station apparatus 10 performs a function of arithmetic processing of information received by the base station apparatus 10, information to be transmitted by mistake, and the like.
  • the computed information may be stored for a predetermined time, and may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • the terminal device 20 may include a transmitter 21, a receiver 22, a processor 23, a memory 24, and a plurality of antennas 25.
  • the plurality of antennas 25 refers to a terminal device that supports MIM0 transmission and reception.
  • the transmitter 21 can transmit various signals, data, and information to an external device (eg, a base station).
  • Receiver 22 may receive various signals, data, and information from an external device (eg, base station).
  • the processor 23 may control operations of the entire terminal device 20.
  • the processor 23 of the terminal device 20 controls the receiver 22 to receive a reference signal from a base station, and transmits the CSI generated using the reference signal to the transmitter. Control 21 to report to the base station.
  • various examples proposed by the present invention for CSI generation and / or reporting for the two-dimensional antenna structure for example, suitable for the two-dimensional antenna structure
  • One or more combinations of precoding matrix construction schemes, codebook design schemes, precoding matrix indicator construction schemes, precoding matrix indicator reporting schemes, and support for entities in legacy systems, etc. to represent vertical and horizontal beamforming. Can be applied.
  • Processor 23 of terminal device 20 performs the function of the addition to the terminal device 20, the information processing operation i to information and the like sent to the external receiver, the memory 24 is an arithmetic processing information Etc. may be stored for a predetermined time, and may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • a downlink transmission entity or an uplink reception entity has been described mainly using an example of a base station, and a downlink reception entity or an uplink transmission entity mainly uses a terminal.
  • the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the description of the base station is a cell, an antenna port, an antenna port group , an RRH, a transmission point, a reception point, an access point, a repeater, or the like.
  • the repeater becomes a downlink transmission subject to the terminal or receives an uplink from the terminal
  • the principles of the present invention described through various embodiments of the present invention may be equally applied.
  • embodiments of the present invention may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware (fir are are), software or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and PLDs (Programmable). Logic Devices), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable.
  • Logic Devices Field Programmable Gate Arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, or functions for performing 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.
  • Embodiments of the present invention as described above may be applied to various mobile communication systems.

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 단말에서 채널상태정보(CSI)를 보고하는 방법은, 기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계; 및 상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가, 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자(CQI)를 포함하는 경우, 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅(tilting)에 기초하여 계산될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 보고 방법 및 장치
【기술분야】
[1] 이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로 보다 상세하게는 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
【배경기술】
[2] 다중 입출력 (Multi-Input Multi-Output; MIM0) 기술은 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 기술이다. 단일 안테나를 사용하면 수신단은 데이터를 단일 안테나 경로 (path)를 통해 수신하지만 다중 안테나를 사용하면 수신단은 여러 경로를 통해 데이터를 수신한다. 따라서, 데이터 전송 속도와 전송량을 향상시킬 수 있고， 커버리지 (coverage)를 증대시킬 수 있다.
[3] MIM0 동작의 다중화 이득을 높이기 위해서 MIM0 수신단으로부터 채널상태정보 (Channel Status Information; CSI)를 피드백 받아 MIM0 송신단에서 이용할 수 있다. 수신단에서는 송신단으로부터의 소정의 참조신호 (Reference Signal; RS)를 이용하여 채널 측정을 수행함으로써 CSI를 결정할 수 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[4] 본 발명에서는 2-차원 안테나 구조를 올바르고 효율적으로 지원하기 위한 CSI 생성 및 보고 방안 등을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
[5] 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【기술적 해결방법】
[6] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 단말에서 채널상태정보 (CSI)를 보고하는 방법은, 기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계; 및 상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 도메인 및 제 2도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가, 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산될 수 있다.
[7] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 기지국에서 채널상태정보 (CSI)를 수신하는 방법은， 단말에게 참조신호를 전송하는 단계; 및 상기 참조신호를 이용하여 상기 단말에서 생성된 CSI를， 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가， 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산될 수 있다.
[8] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널상태정보 (CSI)를 보고하는 단말 장치는， 송신기; 수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는， 상기 수신기를 제어하여 기지국으로부터 참조신호를 수신하고, 상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를, 상기 송신기를 제어하여 상기 기지국으로 보고하도록 구성될 수 있다. 제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가, 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우, 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산될 수 있다.
[9] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하예본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널상태정보 (CSI)를 수신하는 기지국 장치는， 송신기; 수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는， 상기 송신기를 제어하여 단말에게 참조신호를 전송하고， 상기 참조신호를 이용하여 상기 단말에서 생성된 CSI를， 상기 수신기를 제어하여 상기 단말로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가， 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산될 수 있다. [10] 상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항들 중의 하나 이상이 적용될 수 있다.
[11] 상기 제 2 도메인에서의 틸팅에 대한 정보는 상위 계층 시그널링을 통해서 상기 단말에게 지시될 수 있다.
[12] 상기 CQI 계산에 이용되는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅에 대한 정보는 상기 단말에 의해서 상기 기지국으로 보고될 수 있다.
[13] 상기 제 2 도메인에서의 복수개의 상이한 틸팅에 대한 정보가 주어질 수 있다.
[14] '상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호가 상기 단말에게 전송될 수 있다.
[15] 상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호는, CSI- RSCreference signal)일 수 있다.
[16] 상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호는 셀—특정 참조신호 (CRS)이며， 상기 CRS 별로 상기 제 2 도메인에서의 틸팅이 상이하게 적용될 수 있다.
[17] 상기 제 2 도메인에서의 틸팅은 가중치 백터로서 표현될 수 있다.
[18] 상기 제 2 도메인에서의 틸팅은 시간 단위 별로 상이하게 적용될 수 있다.
[19] 각각의 서브프레임의 단위로 또는 연속되는 서브프레임들의 단위로 상이한 상기 제 2 도메인에서의 틸팅이 적용될 수 있다.
[20] 상기 제 2 도메인에서의 제 1 틸팅이 적용되는 서브프레임과 상기 제 2 도메인에서의 제 2 틸팅이 적용되는 서브프레임이 비트맵을 이용하여 지시될 수 있다.
[21] 서브프레임 타입에 따라 상이한 상기 제 2 도메인에서의 틸팅이 적용될 수 있다.
[22] 상기 단말이 폴백 (fallback) 동작을 수행하는 경우, 상기 제 2 도메인에서의 틸팅은， 소정의 제 2 도메인 프리코딩 행렬 지시자 (PMI)에 의해 지시되는 제 2 도메인 프리코딩 행렬이 적용되는， 단일 안테나 전송을 가정하여 결정될 수 있다.
[23] 상기 소정의 제 2 도메인 PMI는， 가장 낮은 인덱스의 제 2 도메인 PMI일 수 있다. [24] 상기 제 1 도메인은 수평 (horizontal) 도메인이고, 상기 제 2 도메인은 수직 (vertical) 도메인일 수 있다.
[25] 본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
【유리한 효과】
[26] 본 발명에 따르면 2-차원 안테나 구조를 기법을 올바르고 효율적으로 지원할 수 있는 새로운 CSI 생성 및 보고 방안이 제공될 수 있다.
[27] 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】
[28] 본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
[29] 도 1은 무선 프레임의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
[30] 도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드 (resource grid)를 나타내는 도면이다.
[31] 도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
[32] 도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
[33] 도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
[34] 도 6은 하나의 자원블록 쌍 상에서의 CRS 및 DRS의 예시적인 패턴을 나타내는 도면이다.
[35] 도 7은 LTE-A 시스템에서 정의되는 DMRS 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
[36] 도 8은 LTE-A 시스템에서 정의되는 CSI-RS 패턴의 예시들을 나타내는 도면이다.
[37] 도 9는 CSI-RS가 주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[38] 도 10은 코드북 기반 프리코딩의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
[39] 도 11은 8 전송안테나를 구성하는 예시들을 나타낸 것이다.
[40] 도 12는 액티브 안테나 어레이 시스템의 일반적인 구조를 설명하기 위한 도면이다. [41] 도 13은 2-차원 안테나 어레이 구조를 설명하기 위한 도면이다.
[42] 도 14는 MS의 기하학적인 설명을 위한 도면이다.
[43] 도 15는 각도 방향의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
[44] 도 16은 평면 어레이 안테나 구성을 나타내는 도면이다.
[45] ᄃ: 17은 각도 방향의 다른 정의를 설명하기 위한 도면이다.
[46] 도 18은 2-차원 안테나 구성에 따른 범포밍의 예시들을 나타내는 도면이다
[47] 도 19는 수직 범포밍의 예시들을 설명하기 위한 도면이다.
[48] 도 20은 본 발명에 따른 채널상태정보 (CSI) 송수신 방법을 설명하기 위한 도면ᅳ이다.
[49] 도 21은 본 발명에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
[50] 이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다ᅳ 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한， 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.
[51] 본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서， 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 (terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
[52] 죽, 기지국을 포함하는 다수의 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. '기지국 (BS: Base Station)'은 고정국 (fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트 (AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한， '단말 (Terminal)'은 UECUser Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SSCSubscr iber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
[53] 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며， 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
[54] 몇몇 경우 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 증심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
[55] 본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
[56] 이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA( Frequency Division Multiple Access) , TDMACTime Division Multiple Access) , 0FDMA( Orthogonal Frequency Division Multiple Access) , SC-FDMA(S in le Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRMUniversal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communi cat ions) /GPRS (General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 0FDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA( Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTSCUniversal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE (long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-U TSC Evolved UMTS)의 일부로써， 하향링크에서 0FDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A( Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격 (WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격 (WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
[57] 도 1은 무선 프레임의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
[58] 셀를라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서， 상 /하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며， 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDE Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임 (radio frame) 구조와 TDDCTime Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
[59] 도 1(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하향링크 무선 프레임 (radio frame)은 10개의 서브프레임 (subframe)으로 구성되고， 하나의 서브프레임은 시간 영역 (time domain)에서 2개의 슬롯 (slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTK transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고， 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 0FDMA를 사용하므로， OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록 (Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파 (subcarrier)를 포함할 수 있다.
[60] 하나의 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 CPCCyclic Prefix)의 구성 (configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CKnormal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우， 하나의 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. 0FDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우에는 하나의 0FDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 하나의 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에， 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 둥의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우， 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가사용될 수 있다.
[61] 일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 0FDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 0FDM 심볼을 포함한다. 이때 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고， 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
[62] 도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임 (half frame)으로 구성되며， 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간 (Guard Period; GP) , UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며， 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다증경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.
[63] 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고， 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
[64] 도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드 (resource grid)를 나타내는 도면이다.
[65] 하나의 하향링크 술롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록 (RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어， 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만， 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소 (resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12X7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
[66] 도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
[67] 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널 (Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. P T/KR2014/002001
[68] 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널 (Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH) , 물리하향링크제어채널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) , 물리 HARQ지시자채널 (Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 웅답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통한여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보 (Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널 (DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷， 상향링크공유채널 (UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널 (PCH)의 페이징 정보， DL-SCH 상의 시스템 정보 PDSCH 상으로 전송되는 임의접속웅답 (Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단'말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트， 전송 전력 제어 정보, VolKVoice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있고, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다.
[69] PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소 (Control Channel Element; CCE)의 조합 (aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다.
[70] 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사 (Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자 (Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면， 단말의 cell-RNTKC-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면， 페이징 지시자 식별자 (Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보 (보다 구체적으로, 시스템 정보 블톡 (SIB))에 대한 것이면， 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTKSI- NTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 웅답인 임의접속웅답을 나타내기 위해， 임의접속-
RNTKRA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
[71] 도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
[72] 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널 (Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널 (Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블톡 쌍 (RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 -호핑 (frequency-hopped)된다고 한다.
[73] 다중안테나 (MIM0) 시스템의 모델링
[74] 도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
[75] 도 5(a)에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 ^개로， 수신 안테나의 수를 ^ 개로 늘리면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서， 전송 레이트를 향상시키고 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량이 증가함에 따라， 전송 레이트는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 전송 레이트 ?0)에 레이트 증가율 )이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.
[76] 【수학식 1】
Figure imgf000011_0001
[77] 예를 들어， 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIM0 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송를 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있다. 또한， 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
[78] 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, 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발히 연구가 진행되고 있다.
[79] 다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 ^개의 송신 안테나와 ^개의 수신 안테나가 존재한다고 가정한다.
[80] 송신 신호를 살펴보면, yVr개의 송신 안테나가 있는 경우 전송 가능한 최대 정보는 ^개이다. 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[81] 【수학식 2】
I 5 , 52 , · · · , SNT J I7，
[82] 각각의 전송 정보 S\,Sf,SNT 는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을 Ρ\'Ρ2,· .',ΡΝΤ 라고 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[83] 【수학식 3】
S = [>?이... ,■$ J' =
Figure imgf000012_0001
P^T sNT
[84] 또한, S 는 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.
[85] 【수학식 4】
Figure imgf000012_0002
[86] 전송전력이 조정된 정보 백터 S 에 가중치 행렬 W가 적용되어 실제 전송되는 yVr개의 송신신호 x\,x7 ' ',XNT 가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬 W는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다. , Χ: ,·· ',ΧΝΤ는 백터 X 를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.
[87] 【수학식 5】
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0004
[88] 여기에서 , TVij는 /번째 송신 안테나와 _/번째 정보간의 가중치를 의미한다.
W는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.
[89] 수신신호는 NR 개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호 ^ΐ'^'-'-'^ 은 백터로 다음과 같이 표현될 수 있다ᅳ
[90] 【수학식 6】
Figure imgf000013_0002
[91] 다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우， 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 /로부터 수신 안테나 /를 거치는 채널을 로 표시하기로 한다. kij 에서, 인텍스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.
[92] 한편, 도 5(b)은 Ντ 개의 송신 안테나에서 수신 안테나 /로의 채널을 도시한 도면이다. 상기 채널을 묶어서 백터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 5(b)에서， 총 ^ 개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 /로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[93] 【수학식 7】 ᅳ
Figure imgf000013_0003
[94] 따라서, ^개의 송신 안테나로부터 ^개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.
[95] 【수학식 8】
Figure imgf000014_0001
[96] 실제 채널에는 채널 행렬 H 를 거친 후에 백색잡음 (AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. NR 개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음 ni,nV,nNR은 다음과 같이 표현될 수 있다.
[97] 【수학식 9】 η = [η1,«2,···,¾]Γ
[98] 상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[99] 【수학식 10】
Figure imgf000014_0002
[100] 한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬 Η의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬 Η에서 행의 수는 수신 안테나의 수 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 같다. 즉, 채널 행렬 H는 행렬이
A^x Vz된다.
[101] 행렬의 랭크 (rank)는 서로 독립인 (independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 탱크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬 H의 랭크 (raz (H))는 다음과 같이 제한된다.
[102] 【수학식 11】
rank H)≤ min (NT,NR)
[103] 탱크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해 (Eigen value decomposition) 하였을 때， 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게， 탱크의 또 다른 정의는 특이치 분해 (singular value decomposition) 하였을 때， 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서， 채널 행렬에서 탱크. 의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.
[104] 본 문서의 설명에 있어서, MIM0 전송에 대한 '탱크 (Rank)' 는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어 (layer)의 개수' 는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대웅하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 탱크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.
[105] 참조 신호 (Reference Signal; RS)
[106] 무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때， 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 을바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서， 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여， 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호 (Pilot Signal) 또는 참조 신호 (Reference Signal)라고 한다.
[107] 다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서， 각 송신 안테나 별로 별도의 참조 신호가 존재하여야 한다.
[108] 이동 통신 시스템에서 참조신호 (RS)는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 하나는 채널 정보 획득을 위해 사용되는 RS이고， 다른 하나는 데이터 복조를 위해 사용되는 RS이다. 전자는 단말이 하향 링크 채널 정보를 획득하도록 하기 위한 RS이므로 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브프레임에서 하향링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 해당 RS를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 이러한 RS는 핸드 오버 등을 위한 측정 등을 위해서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 자원에 함께 보내는 RS로서, 단말은 해당 RS를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이러한 RS는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.
[109] 기존의 3GPP LTE (예를 들어， 3GPP LTE 릴리즈 -8) 시스템에서는 유니캐스트 (unicast) 서비스를 위해서 2 가지 종류의 하향링크 RS 를 정의한다. 그 중 하나는 공용 참조신호 (Co隱 on RS; CRS)이고, 다른 하나는 전용 참조신호 (Dedicated RS; DRS) 이다. CRS 는 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등을 위한 측정 등을 위해서 사용되고， 셀 -특정 (cell— specific) RS 라고 칭할 수도 있다. DRS 는 데이터 복조를 위해 사용되고, 단말 -특정 (UE-specific) RS 라고 칭할 수도 있다. 기존의 3GPP LTE 시스템에서 DRS 는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다사용될 수 있다.
[110] CRS는 샐-특정으로 전송되는 RS 이며， 광대역 (wideband)에 대해서 매 서브프레임마다 전송된다. CRS는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 대해서 전송될 수 있다. 예를 들어 기지국의 송신 안테나의 개수가 두 개일 경우， 0번과 1번 안테나 포트에 대한 CRS가 전송되고， 네 개인 경우 0~3 번 안테나 포트에 대한 CRS가 각각 송된다.
[111] 도 6은 하나의 자원블록 쌍 상에서의 CRS 및 DRS의 예시적인 패턴을 나타내는 도면이다.
[112] 도 6의 참조신호 패턴의 예시에서는， 기지국이 4 개의 전송 안테나를 지원하는 시스템에서 하나의 자원블록 쌍 (일반 CP 의 경우, 시간 상으로 14 개의 OFDM 심볼 X 주파수 상으로 12 부반송파) 상에서 CRS 및 DRS의 패턴을 나타낸다. 도 6에서 'R0', 'Rl' , *R2' 및 'R3' 로 표시된 자원 요소 (RE)는, 각각 안테나 포트 인덱스 0， 1， 2 및 3에 대한 CRS의 위치를 나타낸다. 한편， 도 6에서 'D'로 표시된 자원 요소는 LTE 시스템에서 정의되는 DRS의 위치를 나타낸다.
[113] LTE 시스템의 진화 발전된 형태의 LTE-A 시스템에서는, 하향링크에서 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있다. 따라서， 최대 8개 송신 안테나에 대한 RS 역시 지원되어야 한다. LTE 시스템에서의 하향링크 RS는 최대 4개의 안테나 포트에 대해서만 정의되어 있으므로， LTE-A 시스템에서 기지국이 4개 이상 최대 8개의 하향 링크 송신 안테나를 가질 경우 이들 안테나 포트들에 대한 RS가 추가적으로 정의되어야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS로서, 채널 측정을 위한 RS와 데이터 복조를 위한 RS 두 가지가 모두 고려되어야 한다.
[114] LTE-A 시스템을 설계함에 있어서 중요한 고려 사항 중 하나는 역방향 호환성 (backward compatibility)이다. 역방향 호환성이란, 기존의 LTE 단말이 LTE-A 시스템에서도 을바르게 동작하도록 지원하는 것을 의미한다. RS 전송 관점에서 보았을 때, LTE 표준에서 정의되어 있는 CRS가 전 대역으로. 매 서브프레임마다 전송되는 시간-주파수 영역에 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS를 추가하는 경우, RS 오버헤드가 지나치게 커지게 된다. 따라서， 최대 8 안테나 포트에 대한 RS를 새롭게 설계함에 있어서 RS 오버헤드를 줄이는 것이 고려되어야 한다.
[115] LTE-A 시스템에서 새롭게 도입되는 RS는 크게 2 가지로 분류할 수 있다. 그 중 하나는 전송 탱크, 변조및코딩기법 (Modulation and Coding Scheme; MCS), 프리코딩행렬인덱스 (Precoding Matrix Index; PMI) 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 RS인 채널상태정보-참조신호 (Channel State Information RS; CSI-RS)이고, 다론 하나는 최대 8 개의 전송 안테나를 통해 전송되는 데이터를 복조하기 위한 목적의 RS 인 복조-참조신호 (DeModulation RS; DMRS)이다.
[116] 채널 측정 목적의 CSI-RS는, 기존의 LTE 시스템에서의 CRS가 채널 축정, 핸드오버 등의 측정 등의 목적과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리, 채널 측정 위주의 목적을 위해서 설계되는 특징이 있다. 물론 CSI-RS 역시 핸드오버 등의 측정 등의 목적으로도 사용될 수도 있다. CSI-RS가 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로， 기존의 LTE 시스템에서의 CRS와 달리, 매 서브프레임마다 전송되지 않아도 된다. 따라서, CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 CSI-RS는 시간 축 상에서 간헐적으로 (예를 들어, 주기적으로) 전송되도록 설계될 수 있다.
[117] 만약 어떤 하향링크 서브프레임 상에서 데이터가 전송되는 경우에는, 데이터 전송이 스케줄링된 단말에게 전용으로 (dedicated) DMRS가 전송된다. 즉, DMRS는 단말 -특정 (UE-specific) RS라고 칭할 수도 있다. 특정 단말 전용의 DMRS는, 해당 단말이 스케줄링된 자원영역， 즉 해당 단말에 대한 데이터가 전송되는 시간- 주파수 영역에서만 전송되도록 설계될 수 있다.
[118] 도 7은 LTE-A 시스템에서 정의되는 DMRS 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
[119] 도 7에서는 하향링크 데이터가 전송되는 하나의 자원블록 쌍 (일반 CP 의 경우, 시간 상으로 14 개의 OFDM 심볼 X 주파수 상으로 12 부반송파) 상에서 DMRS가 전송되는 자원요소의 위치를 나타낸다. DMRS는 LTE-A 시스템에서 추가적으로 정의되는 4 개의 안테나 포트 (안테나 포트 인덱스 7， 8， 9 및 10)에 대하여 전송될 수 있다. 서로 다른 안테나 포트에 대한 DMRS는 상이한 주파수 자원 (부반송파) 및 /또는 상이한 시간 자원 (OFDM 심볼)에 위치하는 것으로 구분될 수 있다 (즉， FDM 및 /또는 TDM 방식으로 다중화될 수 있다). 또한, 동일한 시간- 주파수 자원 상에 위치하는 서로 다른 안테나 포트에 대한 DMRS들은 서로 직교 코드 (orthogonal code)에 의해서 구분될 수 있다 (즉， CDM 방식으로 다중화될 수 있다). 도 7 의 예시에서 DMRS CDM 그룹 1 로 표시된 자원요소 (RE) 들에는 안테나 포트 7 및 8 에 대한 DMRS들이 위치할 수 있고, 이들은 직교 코드에 의해 다중화될 수 있다. 마찬가지로， 도 7 의 예시에서 DMRS 그룹 2 로 표시된 자원요소들에는 테나 포트 9 및 10 에 대한 DMRS들이 위치할 수 있고, 이들은 직교 코드에 의해 다증화될 수 있다.
[120] 기지국에서 DMRS를 전송함에 있어서, 데이터에 대해서 적용되는 프리코딩과 동일한 프리코딩이 DMRS에 적용된다. 따라서, 단말에서 DMRS (또는 단말 -특정 RS)를 이용하여 추정되는 채널 정보는 프리코딩된 채널 정보이다. 단말은 DMRS를 통하여 추정한 프리코딩된 채널 정보를 이용하여, 데이터 복조를 용이하게 수행할 수 있다. 그러나, 단말은 DMRS에 적용된 프리코딩 정보를 알 수 없으므로， DMRS로부터는 프리코딩되지 않은 채널 정보를 획득할 수 없다. 단말은， DMRS 이외의 별도의 참조신호, 즉, 전술한 CSI-RS를 이용하여 프리코딩되지 않은 채널 정보를 획득할 수 있다.
[121] 도 8은 LTE-A 시스템에서 정의되는 CSI-RS 패턴의 예시들을 나타내는 도면이다.
[122] 도 8에서는 하향링크 데이터가 전송되는 하나의 자원블록 쌍 (일반 CP 의 경우， 시간 상으로 14 개의 0FDM 심볼 X 주파수 상으로 12 부반송파) 상에서 CSI-RS 가 전송되는 자원요소의 위치를 나타낸다. 어떤 하향링크 서브프레임에서 도 8(a) 내지 8(e) 중 하나의 CSI-RS 패턴이 이용될 수 있다. CSI-RS 는 LTE-A 시스템에서 추가적으로 정의되는 8 개의 안테나 포트 (안테나 포트 인덱스 15, 16, 17， 18， 19, 20， 21 및 22) 에 대하여 전송될 수 있다. 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS 는 상이한 주파수 자원 (부반송파) 및 /또는 상이한 시간 자원 (0FDM 심볼)에 위치하는 것으로 구분될 수 있다 (즉， FDM 및 /또는 TDM 방식으로 다중화될 수 있다). 또한, 동일한 시간-주파수 자원 상에 위치하는 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS 들은 서로 직교 코드 (orthogonal code)에 의해서 구분될 수 있다 (즉, CDM 방식으로 다중화될 수 있다). 도 8(a) 의 예시에서 CSI-RS CDM 그룹 1 로 표시된 자원요소 (RE) 들에는 안테나 포트 15 및 16 에 대한 CSI-RS 들이 위치할 수 있고， 이들은 직교 코드에 의해 다증화될 수 있다. 도 8(a) 의 예시에서 CSI-RS CDM 그룹 2 로 표시된 자원요소들에는 안테나 포트 17 및 18 에 대한 CSI-RS 들이 위치할 수 있고， 이들은 직교 코드에 의해 다중화될 수 있다. 도 8(a) 의 예시에서 CSI-RS CDM그룹 3으로 표시된 자원요소들에는 안테나 포트 19 및 20 에 대한 CSI-RS 들이 위치할 수 있고， 이들은 직교 코드에 의해 다중화될 수 있다. 도 8(a) 의 예시에서 CSI-RS CDM 그룹 4 로 표시된 자원요소들에는 안테나 포트 21 및 22 에 대한 CSI-RS 들이 위치할 수 있고， 이들은 직교 코드에 의해 다중화될 수 있다. 도 8(a)를 기준으로 설명한 동일한 원리가 도 8(b) 내지 8(e)에 적용될 수 있다.
[123] 도 6 내지 8 의 RS 패턴들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 다양한 실시예들을 적용함에 있어서 특정 RS 패턴에 한정되는 것이 아니다. 즉ᅳ 도 6 내지 8 과 다른 RS 패턴이 정의 및 사용되는 경우에도 본 발명의 다양한 실시예들은 동일하게 적용될 수 있다.
[124] CSI-RS설정 (configuration)
[125] 전술한 바와 같이， 하향링크에서 최대 8 개의 전송 안테나를 지원하는 LTE-A 시스템에서 기지국은 모든 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송해야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 매 서브프레임마다 전송하는 것은 오버헤드가 너무 큰 단점이 있으므로, CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되지 않고 시간 축에서 간헐적으로 전송되어야 그 오버헤드를 줄일 수 있다. 이에 따라， CSI-RS는 한 서브프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 전송되거나， 특정 전송 패턴으로 전송될 수 있다.
[126] 이 때 CSI-RS가 전송되는 주기나 패턴은 네트워크 (예를 들어, 기지국)가 설정 (configure) 할 수 있다. CSI-RS에 기초한 측정을 수행하기 위해서 단말은 반드시 자신이 속한 샐 (또는 송신 포인트 (TP))의 각각의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 CSI-RS 설정 (configuration)을 알고 있어야 한다. CSI-RS 설정에는， CSI- RS가 전송되는 하향링크 서브프레임 인덱스, 전송 서브프레임 내에서 CSI-RS 자원요소 (RE)의 시간-주파수 위치 (예를 들어, 도 8(a) 내지 8(e)와 같은 CSI-RS 패턴), 그리고 CSI-RS 시뭔스 (CSI-RS용도로 사용되는 시퀀스로서， 슬롯 번호, 셀 ID, CP 길이 등에 기초하여 소정의 규칙에 따라 유사 -랜덤 (pseudo-random)하게 생성됨) 등이 포함될 수 있다. 즉, 임의의 (given) 기지국에서 복수개의 CSI-RS 설정 (configuration)이 사용될 수 있고， 기지국은 복수개의 CSI-RS 설정 중에서 셀 내의 단말 (들)에 대해 사용될 CSI— RS설정을 알려줄 수 있다.
[127] 복수개의 CSI-RS 설정들은， 단말이 CSI-RS의 전송 전력이 0이 아닌 (non¬ zero) 것으로 가정하는 CSI-RS설정을 하나를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고， 또한, 단말이 0의 전송 전력으로 가정하는 CSI-RS 설정을 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
[128] 또한, 상위 계층에 의해서 0의 전송전력의 CSI-RS 설정에 대한 파라미터 (예를 들어， 16-비트 비트맵 Ze/ ¾ r(5/-/?S파라미터)의 각각의 비트는 CSI-RS 설정 (또는 CSI-RS 설정에 따라 CSI-RS가 할당될 수 있는 RE들)에 대웅할 수 있고， 단말은 해당 파라미터에서 1로 설정되는 비트에 대웅하는 CSI-RS설정의 CSI-RS RE들에서의 전송 전력이 0인 것으로 가정할 수 있다.
[129] 또한， 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 는 구별될 필요가 있으므로， 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 가 전송되는 자원은 서로 직교 (orthogonal)해야 한다. 도 8 과 관련하여 설명한 바와 같이, 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS 들은 직교하는 주파수 자원， 직교하는 시간 자원 및 /또는 직교하는 코드 자원을 이용하여 FDM, TDM 및 /또는 CDM 방식으로 다중화될 수 있다.
[130] CSI-RS에 관한 정보 (CSI-RS 설정 (configuration))를 기지국이 셀 내의 단말들에게 알려즐 때, 먼저 각 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 매핑되는 시간- 주파수에 대한 정보를 알려줘야 한다. 구체적으로, 시간에 대한 정보에는， CSI- RS가 전송되는 서브프레임 번호들, CSI-RS 가 전송되는 주기， CSI-RS가 전송되는 서브프레임 오프셋， 특정 안테나의 CSI-RS 자원요소 (RE)가 전송되는 OFDM 심볼 번호 등이 포함될 수 있다. 주파수에 대한 정보에는 특정 안테나의 CSI-RS 자원요소 (RE)가 전송되는 주파수 간격 (spacing), 주파수 축에서의 RE의 오프셋 또는 시프트 값 등이 포함될 수 있다.
[131] 도 9는 CSI-RS가 주기적으로 전송되는 방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[132] CSI-RS는 한 서브프레임의 정수 배의 주기 (예를 들어, 5 서브프레임 주기, 10 서브프레임 주기， 20 서브프레임 주기, 40 서브프레임 주기 또는 80 서브프레임 주기)를 가지고 주기적으로 전송될 수 있다.
[133] 도 9에서는 하나의 무선 프레임이 10 개의 서브프레임 (서브프레임 번호 0 내지 9)로 구성되는 것을 도시한다. 도 9 에서는, 예를 들어, 기지국의 CSI-RS의 전송 주기가 lOtns (즉， 10서브프레임) 이고， CSI-RS 전송 오프셋 (Offset)은 3 인 경우를 도시한다. 여러 셀들의 CSI-RS가 시간 상에서 고르게 분포할 수 있도록 상기 오프셋 값은 기지국마다 각각 다른 값을 가질 수 있다. 10ms의 주기로 CSI- RS가 전송되는 경우, 오프셋 값은 0 내지 9 증 하나를 가질 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어 5ms의 주기로 CSI-RS가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~4 중 하나의 값을 가질 수 있고, 20ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0-19 중 하나의 값을 가질 수 있고, 40ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~39 중 하나의 값을 가질 수 있으며， 80ms의 주기로 CSI-RS 가 전송되는 경우 오프셋 값은 0~79 중 하나의 값을 가질 수 있다. 이 오프셋 값은, 소정의 주기로 CSI-RS 를 전송하는 기지국이 CSI-RS 전송을 시작하는 서브프레임의 값을 나타낸다. 기지국이 CSI— RS의 전송 주기와 오프셋 값을 알려주면， 단말은 그 값을 이용하여 해당 서브프레임 위치에서 기지국의 CSI-RS를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 CSI-RS를 통해 채널을 측정하고 그 결과로서 CQI, PMI 및 /또는 RI(Rank Indicator) 와 같은 정보를 기지국에게 보고할 수 있다. 본 문서에서 CQI, PMI 및 RI 를 구별하여 설명하는 경우를 제외하고， 이들을 통칭하여 CQI (또는 CSI) 라 칭할 수 있다. 또한, CSI-RS 에 관련된 상기 정보들은 셀 -특정 정보로서, 셀 내의 단말들에게 공통으로 적용될 수 있다. 또한, CSI-RS 전송 주기 및 오프셋은 CSI-RS 설정 (configuration) 별로 별도로 지정될 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이 0의 전송 전력으로 전송되는 CSI-RS 를 나타내는 CSI-RS 설정 (configuration) 및 0이 아닌 (non-zero) 전송 전력으로 전송되는 CSI-RS를 나타.내는 CSI-RS설정 (configuration) 에 대해서 별도의 CSI- RS 전송 주기 및 오프셋이 설정될 수 있다.
[134] PDSCH가 전송될 수 있는 모든 서브프레임에서 전송되는 CRS와 달리， CSI- RS는 일부 서브프레임에서만 전송되는 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어. 상위 계층에 의해서 CSI 서브프레임 세트 CCSI,0 및 Ccsu 이 설정될 수 있다. CSI 레퍼런스 자원 (즉， CSI 계산의 기준이 되는 소정의 자원 영역)은 CCS1,0 또는 Ccsu 중 하나에 속할 수 있고， CCSI,0 및 CCS 의 모두에 동시에 속하지는 않을 수 있다. 이에 따라， CSI 서브프레임 세트 CCSI,0 및 Ccsu 이 상위 계층에 의해서 설정되는 경우에， 단말은 CSI 서브프레임 세트 증 어디에도 속하지 않는 서브프레임에 존재하는 CSI 레퍼런스 자원에 대한 트리거 (또는 CSI 계산에 대한 지시)를 받을 것으로 기대하지 않을 수 있다.
[135] 또한, CSI 레퍼런스 자원은 유효한 하향링크 서브프레임 상에서 설정될 수 있다. 유효한 하향링크 서브프레임은 다양한 요건을 만족하는 서브프레임으로서 설정될 수 있다. 그 요건들 중 하나는， 주기적 CSI 보고의 경우에, 단말에 대해서 CSI 서브프레임 세트가 설정된다면 주기적 CSI 보고에 연결 (link)되는 CSI 서브프레임 세트에 속하는 서브프레임일 것이다.
[136] 또한, CSI 레퍼런스 자원에서， 단말은 다음과 같은 가정들을 고려하여 CQI 인덱스를 도출할 수 있다 (자세한 사항은 3GPP TS 36.213을 참조한다):
[137] - 한 서브프레임의 처음 3 개의 OFDM 심볼들은 제어 시그널링에 의해 점유됨
[138] - 주 동기신호 (primary synchronization signal ) , 부 (secondary) 동기 신호 또는 물리방송채널 (PBCH)에 의해 사용되는 자원요소는 없음
[139] - 비 -MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임의 CP길이
[140] - 리던던시 버전 (Redundancy Vers ion)은 0 임
[141] - 채널 측정을 위해 CSI-RS가 사용되는 경우， PDSCH EPRE( Energy Per
Resource Element) 대 CSI-RS EPRE의 비 (ratio)는 소정의 규칙에 따름
[142] - 전송모드 9(즉， 최대 8 레이어 전송을 지원하는 모드)에서의 CSI 보고의 경우에 > 단말에 대해 PMI/RI 보고가 설정되면 , DMRS 오버헤드는 가장 최근에 보고된 탱크에 일치하는 것으로 가정함 (예를 들어， DMRS 오버헤드는 도 7에서 설명한 바와 같이 2개 이상의 안테나 포트 (즉, 랭크 2 이하)의 경우에는 하나의 자원블록 쌍 상에서의 DMRS오버헤드가 12 RE이지만， 3개 이상의 안테나 포트 (즉, 탱크 3 이상)의 경우에는 24 RE이므로, 가장 최근에 보고된 탱크 값에 대웅하는 DMRS오버헤드를 가정하여 CQI 인텍스를 계산할 수 있다.)
[143] - CSI-RS 및 0-전력 CSI-RS에 대해서 RE가 할당되지 않음
[144] - PRSCPositioning RS)에 대해서는 RE가 할당되지 않음
[145] - PDSCH 전송 기법은 단말에 대해 현재 설정된 전송 모드 (디폴트 모드일 수 있음)에 따름
[146] - PDSCH EPRE 대 샐 -특정 참조신호 EPRE의 비 (ratio)는 소정의 규칙에 따름
[147] 이러한 CSI-RS 설정은， 예를 들어， RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 이용하여 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 즉, 전용 (dedicated) RRC 시그널링을 사용하여 CSI-RS 설정에 대한 정보가 셀 내의 단말들 각각에게 제공될 수 있다. 예를 들어， 단말이 초기 액세스 또는 핸드오버를 통해서 기지국과 연결 (connect ion)을 확립 (establish)하는 과정에서, 기지국이 해당 단말에게 RRC 시그널링을 통해 CSI— RS 설정 (configuration)을 알려 주도록 할 수 있다. 또는 기지국이 단말에게 CSI— RS 측정에 기반한 채널 상태 피드백을 요구하는 RRC 시그널링 메시지를 전송할 때에 , 해당 RRC 시그널링 메시지를 통해 CSI-RS설정 (configuration)을 해당 단말에게 알려 주도록 할 수도 있다.
[148] 한편， CSI-RS가 존재하는 시간 위치, 즉， 셀 -특정 서브프레임 설정 주기 및 셀 -특정 서브프레임 오프셋은， 예를 들어， 다음의 표 1과 같이 정리할 수 있다.
[149] 【표 1】
Figure imgf000023_0001
[150] 전술한 바와 같이 , 파라미터 /CS1_RS는 단말이 0이 아닌 전송 전력으로 가정하는 CSI-RS와 0의 전송 전력으로 가정하는 CSI— RS에 대해서 별도로 (separately) 설정될 수 있다. CSI-RS를 포함하는 서브프레임은 다음의 수학식 12와 같이 표현할 수 있다 (수학식 12에서 는 시스템 프레임 번호이고, ^는 슬롯 번호임).
[151] 【수학식 12]
(10"f +k/2J- Acsi-RS)modrcsi_RS =0
[152] 아래의 표 2와 같이 정의되는 CSI-RS— Config 정보요소 (IE)는 CSI-RS 설정을 특정하기 위해서 사용될 수 있다.
[153] 【표 2] CSI-RS-Config information elements
― ASN1START
CSI-RS-Config-rlO SEQUENCE {
csi-RS-rlO CHOICE {
release NULL,
setup SEQUENCE {
ant ennaPor t sCount-r 10 ENUMERATED {anl, an2, an4, an8} resourceConf ig-rlO INTEGER (0..31),
subframeConf ig-rlO INTEGER (0..154),
p-C-rlO INTEGER (-8..15)
}
} OPTIONAL ᅳ Need ON zeroTxPowerCSI-RS-rlO CHOICE {
release NULL,
setup SEQUENCE {
z e r oTxPowe r esourceConf igList- BIT STRING (SIZE (16)) zeroTxPowerSubf r ameConf ig-rlO INTEGER (0..154)
}
} OPTIONAL ― Need ON
― ASN1ST0P
[154] 상기 표 2에서 안테나포트카운트 (s/7 e; a/¾r s i//2 ) 파라미터는 CSI— RS의 전송을 위해서 사용되는 안테나 포트 (즉， CSI-RS 포트)의 개수를 나타내며, anl은 1개에 해당하고， an2는 2개에 해당한다.
[155] 상기 표 2에서 p_C파라미터는, UE가 CSI 피드백을 유도 (derive)할 때에 가정하는 PDSCH EPRE( Energy Per Resource Element)와 CSI-RS EPRE의 비율을 나타낸다.
[156] 상기 표 2에서 자원설정 (reso"rce( ;2// ) 파라미터는， 예를 들어， 상기 도 8에서와 같은 RB 쌍 상에서 CSI-RS가 매핑되는 자원요소의 위치를 결정하는 값을 가진다.
[157] 상기 표 2에서 서브프레임설정 (s"b/ra/7e by7/ ) 파라미터는, 상기 표 1에서의 :^RS에 해당한다.
[158] 상기 표 2에서 zeroTxPowerResourceConfigList 및 zeroTxPowerSubframeConfig≥ 각각 0의 전송전력의 CSI-RS에 대한 resourceConf ig 및 subframeConf ig 해당한다. [159] 상기 표 2의 CSI-RS 설정 IE에 대한 보다 구체적인 사항은 표준문서 TS 36.331을 참조할 수 있다.
[160] 채널상태정보 (CSI)
[161] MIM0 방식은 개 -루프 (open— loop) 방식과 폐 -루프 (closed-loop) 방식으로 구분될 수 있다. 개 -루프 MIM0 방식은 MIM0 수신단으로부터의 채널상태정보의 피드백이 없이 송신단에서 MIM0 전송을 수행하는 것을 의미한다. 폐 -루프 MIM0 방식은 MIM0 수신단으로부터의 채널상태정보를 피드백 받아 송신단에서 MIM0 전송을 수행하는 것을 의미한다. 폐 -루프 MIM0 방식에서는 MIM0 송신 안테나의 다중화 이득 (multiplexing gain)을 얻기 위해서 송신단과 수신단의 각각이 채널 상태정보를 바탕으로 빔포밍을 수행할 수 있다. 수신단 (예를 들어, 단말)이 채널상태정보를 피드백할 수 있도록 송신단 (예를 들어， 기지국)은 수신단 (예를 들어， 단말)에게 상향링크 제어 채널 또는 상향링크 공유 채널을 할당할 수 있다.
[162] 단말은 CRS 및 /또는 CSI-RS를 이용하여 하향링크 채널에 대한 추정 및 /또는 측정을 수행할 수 있다. 단말에 의해서 기지국으로 피드백되는 채널상태정보 (CSI)는 랭크 지시자 (RI), 프리코딩 행렬 인덱스 (PMI) 및 채널품질지시자 (CQI)를 포함할 수 있다.
[163] RI는 채널 탱크에 대한 정보이다. 채널의 탱크는 동일한 시간-주파수 자원을 통해서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 레이어 (또는 스트림)의 최대 개수를 의미한다. 탱크 값은 채널의 통-팀 (long-term) 페이딩에 의해서 주로 결정되므로， PMI 및 CQI 에 비하여 일반적으로 더 .긴 주기에 따라 (즉， 덜 빈번하게) 피드백될 수 있다.
[164] PMI는 송신단으로부터의 전송에 이용되는 프리코딩 행렬에 대한 정보이며， 채널의 공간 특성을 반영하는 값이다. 프리코딩이란 전송 레이어를 송신 안테나에 매핑시키는 것을 의미하며， 프리코딩 행렬에 의해 레이어-안테나 매핑 관계가 결정될 수 있다. PMI 는 신호대잡음및간섭비 (Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR) 등의 측정값 (metric)을 기준으로 단말이 선호하는 (preferred) 기지국의 프리코딩 행렬 인덱스에 해당한다. 프리코딩 정보의 피드백 오버헤드를 줄이기 위해서 , 송신단과 수신단이 여러 가지 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북을 미리 공유하고 있고， 해당 코드북에서 특정 프리코딩 행렬을 지시하는 인덱스만을 피드백하는 방식이 사용될 수 있다. 예를 들에 PMI는 가장 최근에 보고된 RI에 기초하여 결정될 수 있다. [165] CQI는 채널 품질 또는 채널 세기를 나타내는 정보이다. CQI는 미리 결정된 MCS 조합으로서 표현될 수 있다. 즉, 피드백되는 CQI 인덱스는 해당하는 변조기법 (modulation scheme) 및 코드 레이트 (code rate)를 나타낸다. CQI는 특정 자원 영역 (예를 들어, 유효한 서브프레임 및 /또는 물리자원블록에 의해 특정되는 영역)을 CQI 레퍼런스 자원으로 설정하고， 해당 CQI 레퍼런스 자원에서 PDSCH 전송이 존재하는 것으로 가정하여, 소정의 에러확률 (예를 들어， 0.1)올 넘지 않고 PDSCH가 수신될 수 있는 경우를 가정하여 계산될 수 있다. 일반적으로， CQI 는 기지국이 PMI 를 이용하여 공간 채널을 구성하는 경우에 얻을 수 있는 수신 SI R 을 반영하는 값이 된다. 예를 들어， CQI는 가장 최근에 보고된 RI 및 /또는 PMI에 기초하여 계산될 수 있다.
[166] 확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템 (예를 들어, LTE-A 시스템)에서는 다중사용자 -MIM0 (薦 -MIM0) 방식을 이용하여 추가적인 다중사용자 다이버시티를 획득하는 것을 고려하고 있다. MU-MIM0 방식에서는 안테나 영역 (domain)에서 다중화되는 단말들 간의 간섭 채널이 존재하므로， 다중사용자 중 하나의 단말이 피드백하는 채널상태정보를 기지국에서 이용하여 하향링크 전송을 수행하는 경우에 다른 단말에 대해서 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 필요하다. 따라서， MU-MIM0 동작이 올바르게 수행되기 위해서는 단일사용자 -MIM0 (SU-MIM0) 방식에 비하여 보다 높은 정확도의 채널상태정보가 피드백되어야 한다.
[167] 이와 같이 보다 정확한 채널상태정보를 측정 및 보고할 수 있도록， 기존의 RI, PMI 및 CQI 로 구성되는 CSI 를 개선한 새로운 CSI 피드백 방안이 적용될 수 있다. 예를 들어， 수신단이 피드백하는 프리코딩 정보가 2 개의 PMI (예를 들어, il 및 i2)의 조합에 의해서 지시될 수 있다. 이에 따라 보다 정교한 PMI가 피드백될 수 있으며， 이러한 정교한 PMI에 기초하여 보다 정교한 CQI가 계산 및 보고될 수 있다.
[168] 한편， CSI는 주기적으로 PUCCH를 통하여 전송되거나， 비주기적으로 PUSCH를 통하여 전송될 수 있다. 또한， RI, 제 1 PMI (예를 들어， W1), 제 2 PMI (예를 들어, W2), CQI 중에서 어느 것이 피드백되는지와， 피드백되는 PMI 및 /또는 CQI가 광대역 (WB)에 대한 것인지 또는 서브대역 (SB)에 대한 것인지에 따라, 다양한 보고 모드가 정의될 수 있다.
[169] CQI 계산 [170] 이하에서는 하향링크 수신단이 단말인 경우를 가정하여 CQI 계산에 대하여 구체적으로 설명한다. 그러나， 본 발명에서 설명하는 내용은 하향링크 수신 주체로서의 중계기에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
[171] 단말이 CSI를 보고할 때 CQI를 계산하는 기준이 되는 자원 (이하에서는, 레퍼런스 자원 (reference resource)라 칭함)올 설정 /정의하는 방안에 대하여 설명한다. 먼저， CQI의 정의에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
[172] 단말이 보고하는 CQI는 특정 인텍스 값에 해당한다. CQI 인덱스는 채널 상태에 해당하는 변조기법ᅳ 코드 레이트， 등을 나타내는 값이다. 예를 들어， CQI 인덱스들 및 그 해석은 다음의 표 3과 같이 주어질 수 있다.
[173] 【표 3】
Figure imgf000027_0001
[174] 시간 및 주파수에서 제한되지 않는 관찰에 기초하여, 단말은 상향링크 서브프레임 n에서 보고되는 각각의 CQI 값에 대해서 상기 표 3의 CQI 인덱스 1 내지 15중에서 소정의 요건을 만족하는 가장 높은 CQI 인덱스를 결정할 수 있다. 소정의 요건은, 해당 CQI 인텍스에 해당하는 변조 기법 (예를 들어， MCS) 및 전송 블록 크기 (TBS)의 조합을 가지고， CQI 레퍼런스 자원이라고 칭하여지는 하향링크 물리 자원 블록들의 그룹을 차지하는 단일 PDSCH 전송 블록이 0.1(즉， 10%)을 넘지 않는 전송 블록 에러 확률로 수신될 수 있는 것으로 정해질 수 있다. 만약 CQI 인텍스 1도 상기 요건을 만족하지 않는 경우에는 단말은 CQI 인텍스 0으로 결정할 수 있다.
[175] 전송 모드 9(최대 8 레이어 전송에 해당함) 및 피드백 보고 모드의 경우에, 단말은 CSI-RS에만 기초해서 상향링크 서브프레임 n에서 보고되는 CQI 값을 계산하기 위한 채널 측정을 수행할 수 있다. 다른 전송 모드 및 해당하는 보고 모드들의 경우에 단말은 CRS에 기초하여 CQI 계산을 위한 채널 측정을 수행할 수 있다.
[176] 아래의 요건이 모두 만족하는 경우에, 변조 기법 및 전송 블록 크기의 조합은 하나의 CQI 인덱스에 해당할 수 있다. 관련된 전송 블록 크기 테이불에 따라서 CQI 레퍼런스 자원에서의 PDSCH 상에서의 전송에 대해서 상기 조합이 시그널링될 수 있고, 변조 기법이 해당 CQI 인덱스에 의해서 지시되고， 그리고, 전송 블록 크기 및 변조 기법의 조합이 상기 레퍼런스 자원에 적용되는 경우에, 해당 CQI 인덱스에 의해 지시되는 코드 레이트에 최대한 가까운 유효 채널 코드 레이트를 가지는 것이 위 요건에 해당한다. 만약 전송 블록 크기 및 변조 기법의 조합의 2 개 이상이 해당 CQI 인덱스에 의해 지시되는 코드 레이트에 동일한 정도로 가까운 경우에는， 전송 블록 크기가 최소인 조합으로 결정될 수 있다.
[177] CQI 레퍼런스 자원은 다음과 같이 정의된다. ■
[178] 주파수 영역에서 CQI 레퍼런스 자원은， 도출된 CQI 값이 관련된 대역에 해당하는 하향링크 물리 자원 블록들의 그룹으로 정의된다.
[179] 시간 영역에서 CQI 레퍼런스 자원은, 단일 하향링크 서브프레임 n- nCQI_ref 로 정의된다. 여기서， 주기적 CQI 보고의 경우에는， nCQI_ref 는 4 이상의 값 중에서 가장 작은 값이면서， 하향링크 서브프레임 n-nCQI_ref 가 유효한 하향링크 서브프레임에 해당하는 값으로 결정된다. 비주기적 CQI 보고의 경우에는, nCQI_ref 는 상향링크 DCI 포맷 (즉， 상향링크 스케줄링 제어 정보를 단말에게 제공하기 위한 PDCCH DCI 포맷)에서의 CQI 요청에 해당하는 (또는 CQI 요청이 수신된) 유효한 하향링크 서브프레임과 동일한 하향링크 서브프레임이 CQI 레퍼런스 자원으로 결정된다. 또한， 비주기적 CQI 보고의 경우에, nCQI_ref 는 4이고 하향링크 서브프레임 n-nCQI_ref 는 유효한 하향링크 서브프레임에 해당하며， 여기서 하향링크 서브프레임 n-nCQI_ref 는 임의접속웅답그랜트 (random access response grant)에서의 CQI 요청에 해당하는 (또는 CQI 요청이 수신된) 서브프레임 이후에 수신될 수 있다. 여기서， 유효한 하향링크 서브프레임이란, 해당 UE에 대해서 하향링크 서브프레임으로 설정되고， 전송 모드 9를 제외하고는 MBSFN 서브프레임이 아니고, DwPTS의 길이가 7680*Ts
(Ts=l/(15000X2048)초)이하인 경우에 DwPTS 필드를 포함하지 않으며, 그리고, 해당 UE에 대해서 설정된 측정 갭에 속하지 않는 하향링크 서브프레임을 의미한다. 만약 CQI 레퍼런스 자원을 위한 유효한 하향링크 서브프레임이 없는 경우에는， 상향링크 서브프레임 n에서 CQI 보고는 생략될 수 있다.
[180] 레이어 영역에서 CQI 레퍼런스 자원은, CQI가 전제로 하는 임의의 RI 및 PMI로 정의된다.
[181] CQI 레퍼런스 자원에서 단말이 CQI 인덱스를 유도하기 위해서 다음의 사항들을 가정할 수 있다: (1) 하향링크 서브프레임의 처음 3 OFDM 심볼은 제어 시그널링의 용도로 사용된다. (2) 주동기신호， 부동기신호 또는 물리방송채널에 의해서 사용되는 자원 요소는 없다. (3) 비 -MBSFN 서브프레임의 CP 길이를 가진다. (4) 리던던시 버전은 0이다. (5) 채널 측정을 위해서 CSI-RS가 사용되는 경우, PDSCH EPRECEnergy Per Resource Element) 대 CSI-RS EPRE의 비율은 상위 계층에 의해 시그널링되는 소정의 값을 가진다. (6) 전송 모드 별로 정의된 PDSCH 전송 기법 (단일 안테나 포트 전송， 전송 다이버시티 , 공간 다중화, MU-MIM0 등)이 해당 UE에 대해서 현재 설정되어 있다 (디폴트 모드일 수 있음 ). (7) 채널 측정을 위해서 CRS가 사용되는 경우에 PDSCH EPRE 대 CRS EPRE는 소정의 요건에 따라서 결정될 수 있다. CQI 정의에 관련된 보다 구체작인 사항은 3GPP TS36.213을 참조할수 있다.
[182] 요컨대， 하향링크 수신단 (예를 들어， 단말)은 현재 CQI 계산을 수행하는 시점을 기준으로 과거의 특정한 단일 서브프레임을 CQI 레퍼런스 자원으로 설정하고 해당 CQI 레퍼런스 자원에서 기지국으로부터 PDSCH가 전송되었을 때 그 에러 확률이 1 를 넘지 않을 조건을 만족하도록 CQI 값을 계산할 수 있다.
[183] 코드북 기반 프리코딩 기법
[184] 다중 안테나 전송을 지원하기 위하여 전송 정보를 각각의 안테나에 채널 상황 등에 따라 적절하게 분배해주는 프리코딩 (precoding)을 적용할 수 있다. 코드북 (Codebook) 기반의 프리코딩 기법은， 송신단과 수신단에서 프리코딩 행렬의 집합을 미리 정하여 두고, 수신단이 송신단으로부터의 채널정보를 측정하여 가장 알맞은 프리코딩 행렬이 무엇인지 (즉， 프리코딩 행렬 인덱스 (Precoding Matrix Index; PMI)를 송신단에게 피드백하여 주고, 송신단은 PMI에 기초하여 적절한 프리코딩을 신호 전송에 적용하는 기법올 말한다. 미리 정해둔 프리코딩 행렬. 집합 중에서 적절한 프리코딩 행렬을 선택하는 방식이므로, 항상 최적의 프리코딩이 적용되는 것은 아니지만, 실제 채널 정보에 최적의 프리코딩 정보를 명시적으로 (explicitly) 피드백하는 것에 비하여 피드백 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다.
[185] 도 10은 코드북 기반 프리코딩의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
[186] 코드북 기반 프리코딩 방식에 따를 경우, 송신단과 수신단은 전송 탱크， 안테나 개수 등에 따라 미리 정해진 소정 개수의 프리코당 행렬들을 포함하는 코드북 정보를 공유하게 된다. 즉, 피드백 정보가 유한한 (finite) 경우에 프리코딩 기반 코드북 방식이 사용될 수 있다. 수신단은 수신 신호를 통해 채널 상태를 측정하여, 상술한 코드북 정보를 기반으로 유한한 개수의 선호하는 프리코딩 행렬 정보 (즉, 해당 프리코딩 행렬의 인덱스)를 송신단에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 수신단에서는 MUMaximum Likelihood) 또는 應 SE(Minimum Mean Square Error) 방식으로 수신 신호를 측정하여 최적의 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 도 10에서는 수신단이 송신단에 프리코딩 행렬 정보를 코드워드별로 전송하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
[187] 수신단으로부터 피드백 정보를 수신한 송신단은 수신된 정보에 기반하여 코드북으로부터 특정 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 프리코딩 행렬을 선택한 송신단은 전송 탱크에 대웅하는 개수의 레이어 신호에 선택된 프리코딩 행렬을 곱하는 방식으로 프리코딩을 수행하며， 프리코딩이 수행된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송할 수 있다. 프리코딩 행렬에서 행 (row)의 개수는 안테나의 개수와 동일하며， 열 (column)의 개수는 랭크 값과 동일하다. 랭크 값은 레이어의 개수와 동일하므로， 열 (column)의 개수는 레이어 개수와 동일하다. 예를 들어， 전송 안테나의 개수가 4 이고 전송 레이어의 개수가 2 인 경우에는 프리코딩 행렬이 4X2 행렬로 구성될 수 있다. 프리코딩 행렬을 통하여 각각의 레이어를 통해 전송되는 정보가 각각의 안테나에 매핑될 수 있다.
[188] 송신단에서 프리코딩되어 전송된 신호를 수신한 수신단은 송신단에서 이루어진 프리코딩의 역처리를 수행하여 수신 신호를 복원할 수 있다. 일반적으로 프리코딩 행렬은 U*UH = I와 같은 유니터리 행렬 (U) 조건을 만족하는바, 상술한 프리코딩의 역처리는 송신단의 프리코딩에 이용된 프리코딩 행렬 (P)의 에르미트 (Hermit) 행렬 (PH)을 수신 신호에 곱하는 방식으로 이루어질 수 있다. [189] 예를 들어 , 다음의 표 4는 3GPP LTE 릴리즈 -8/9 에서 2 전송 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나'타내는 것 이고 , 표 5는 3GPP LTE 릴리즈 -8/9 에서 4 전송 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나타내는 것 이다 .
[190] 【표 4】
Figure imgf000031_0001
[191] 【표 5】
Figure imgf000031_0002
[192] 상기 표 5에 Wn x} 는 Wn = I- 2unun H /u' un 와 같이 표현되는 수학식으로부터 구성되는 세트 W로 얻어진다. 이 때， I는 4X4 단일행렬을 나타내고 Wn는 표 5에서 주어지는 값이다.
[193] 상기 표 4 에서 나타내는 바와 같이, 2 개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 7개의 프리코딩 백터 /행렬을 가지고 있으며 여기서, 단일 행렬은 개- 루프 (open-loop) 시스템을 위한 것이므로， 폐 -루프 (loop) 시스템의 프리코딩을 위한 프리코딩 백터 /행렬은 총 6개가 된다. 또한, 상기 표 5 와 같은 4개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 64개의 프리코딩 백터 /행렬을 가지고 있다.
[194] 추가적으로, 확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템 (예를 들어， 3GPP LTE 릴리즈 -10 또는 후속 시스템)에서는， 예를 들어 8 개의 전송 안테나를 이용한 MIM0 전송이 수행될 수 있으며, 이를 지원하기 위한 코드북 설계가 요구된다.
[195] 8 개의 안테나 포트를 통하여 전송되는 채널에 대한 CSI 보고를 위해서, 아래의 표 6 내지 13과 같은 코드북을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 8 개의 CSI-RS 안테나 포트는, 안테나 포트 인덱스 15 내지 22로 표현할 수 있다. 표 6, 7, 8， 9, 10， 11, 12 및 13의' 각각은, 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 1- 레이어, 2-레이어, 3-레이어， 4-레이어, 5-레이어， 6ᅳ레이어， 그레이어 및 8- 레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례를 나타낸다.
[196] 표 6 내지 13에 있어서 , φη 및 ,은 수학식 13과 같이 주어질 수 있다.
[197] 【수학식 13】
베
φη 二 ^
Figure imgf000032_0001
[198] 【표 6】
Figure imgf000032_0002
[199] 【표 7】 【【】8벼002
Figure imgf000033_0003
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000033_0001
【〕】 【16버02
Figure imgf000034_0002
[202] 【표 10】
Figure imgf000034_0003
[203] 【표 11】
Figure imgf000034_0004
- [204]
Figure imgf000034_0001
[205] 【표 13】
Figure imgf000034_0005
[206] 다중 안테나 배치
[207] 도 11은 8 전송안테나를 구성하는 예시들을 나타낸 것이다.
[208] 도 11(a) 는 N 개의 안테나가 그룹화 없이 서로 독립적인 채널을 구성하는 경우를 도시한 것이며, 일반적으로 ULAOJniform Linear Array)라고 칭한다. [209] 도 11(b)에서는 2 개의 안테나가 쌍을 이루는 ULA 방식의 안테나 구성 (Paired ULA)을 나타낸다. 이러한 경우 쌍을 이루는 2 개의 안테나 사이에는 연관된 채널을 가지고， 다른 쌍의 안테나와는 독립적인 채널을 가질 수 있다.
[210] 부족한 공간에 많은 개수의 송신안테나를 설치해야 하는 경우에는 도 11(a) 및 도 1Kb) 와 같은 ULA 안테나 구성은 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 도 11(c) 와 같이 이중 -극성 (dual-pole) (또는 크로스 -극성 (cross-pole)) 안테나 구성을 적용하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같이 전송 안테나를 구성하는 경우에는， 안테나간의 거리 0가 상대적으로 짧더라도 안테나 상관도를 낮춰 독립적인 채널을 구성할 수 있으므로 높은 수율의 데이터 전송이 가능해진다.
[211] 도 11(c)의 예시에서는 총 Ντ개의 송신 안테나를 배치함에 있어서， 인덱스
1, 2 Ντ/2 까지의 그룹 1과, 인덱스 Ντ/2+l, Νχ/2+2 Ντ 까지의 그룹
2는 서로 직교하는 극성을 가지도톡 구성될 수 있다. 안테나 그룹 1의 안테나들은 동일한 극성 (예를 들어 수직 극성 (vertical polarization))을 가지고 안테나 그룹 2의 안테나들은 또 다른 동일한 극성 (예를 들어 수평 극성 (horizontal polarization))을 가질 수 있다. 또한 두 안테나 그룹은 동일한 위치에 위치한다 (co-located). 예를 들어， 안테나 1과 Ντ/2+1, 안테나 2와 Ντ/2+2, 안테나 3과 Ντ/2+3 안테나 Ντ/2와 Ντ는 동일한 위치에 배치될 수 있다. 달리 표현하자면， 하나의 안테나 그룹 내의 안테나들은 ULA Jniform Linear Array)와 같이 동일한 극성을 가지고, 하나의 안테나 그룹 내의 안테나 간의 상관 (correlation)은 선형 위상 증가 (linear phase increment) 특성을 가진다. 또한, 안테나 그룹 간의 상관은 위상 회전 (phase rotation)된 특성을 갖는다.
[212] 1-차원 안테나 구조
[213] 1-차원 안테나 배치는 도 11과 같은 ULA 또는 크로스 -극성 안테나 어레이 구성을 포함할 수 있다. 이러한 1—차원 안테나 배치가 적용되는 경우， 전술한 、 바와 같은 참조신호 전송 및 CSI 피드백 방안이 적용된다. 즉， 하향링크 전송에 있어서의 송신단과 수신단 (또는 기지국과 단말) 사이의 채널을 추정하기 위한 목적으로, 송신단은 참조신호 (예를 들어, CRS 또는 CSI-RS)를 수신단으로 전송하고， 수신단은 참조신호로부터 채널 상태를 추정할 수 있다. 수신단은 참조신호를 통해 획득된 채널 정보를 바탕으로 하향링크 데이터 전송에 적절할 것으로 예상되는 탱크， 프리코딩 가중치, 및 이에 기초한 CQI를 산출할 수 있다. [214] 프리코딩된 공간 다중화 (Precoded Spatial Multiplexing)와 같은 MIM0 전송을 위해서는 프리코딩 정보가 요구되는데， 프리코딩 가중치는 코드북 형태로 구성될 수 있다.
[215] 예를 들어， 4 개의 전송 안테나 (이하에서는， 4Tx로 표현함)를 이용하는 MIM0 시스템에서 CRS를 이용한 프리코딩된 공간 다중화 (SM)를 위한 CSI 피드백은 다음과 같이 설명할 수 있다. 4 개의 송신 안테나를 갖는 기지국에서 CRS를 전송할 때, 각각의 RS에 매핑되는 안테나 포트 (ΑΡ)의 인덱스를 APO, 1, 2, 3이라고 하면， 단말은 CRS를 이용하여 APO, 1, 2, 3으로부터의 채널을 추정할 수 있다.
[216] 이 경우, 단말에 의해서 추정된 채널을 표현하는 행렬 (또는 백터)를 Η라고 하면, Η = [Ηπ Η12 Η13 Η14; Η2ι Η22 Η23 Η24; ...； HNrl HNr2 HNr3 HNr4] 라고 나타낼 수 있다. 즉， H는 Nr X Nt 크기의 행렬 (또는 백터)로 표현될 수 있다. 여기서, Nr은 수신 안테나의 개수이고, Nt는 송신 안테나의 개수이다.
[217] 또한, 단말은 기지국이 프리코딩 가중치 행렬 (또는 백터) Wn(k)를 사용하여 데이터를 전송한다고 가정할 수 있다. Wm(k)에서, m은 전송 탱크를 의미하고, k는 Rank-m을 위해 정의된 프리코딩 가중치 행렬 (또는 백터)의 인텍스를 의미한다. (k) = [Wn W12 W13 ... Wlm; W21 W22 W23 ... W2m； W3i W32 W33ᅳ.. W3m; ...； 41 W42 W43 -.. W4J 으로 나타낼 수 있다. 즉， Wra(k)는 Nt X m 크기의 행렬 (또^ 백터)로 표현될 수 있다.
[218] 또한, 단말은 등가채널 1 을 산출할 수 있다. 등가채널 Heq는， 추정된 채널 H와 프리코딩 가중치 (k)의 합성 (즉， Heq = HWn(k))에 의해서 계산되거나, 추정된 채널의 공분산 행렬 (Covariance Matrix) R과 리코딩 가중치 Wn(k)의 합성 (즉， Heq = R (k))에 의해서 계산될 수 있다. 등가채널 Heq에 기초하여 단말은 하향링크 전송에 적합한 랭크 및 프리코딩 가중치를 선택할 수 있다. 또한， 단말은 선택된 랭크 및 프리코딩 가증치를 적용하였을 때의 예상되는 CQI를 계산할 수 있다.
[219] 다론 예시로서, 8 개의 전송 안테나 (이하에서는， 8Tx로 표현함)를 이용하는 MIM0 시스템에서 CSI-RS를 이용한 프리코딩된 공간 다중화 (SM)를 위한 CSI 피드백은 다음과 같이 설명할 수 있다. 8 개의 송신 안테나를 갖는 기지국에서 CSI-RS를 전송할 때， 각각의 RS에 매핑되는 안테나 포트 (ΑΡ)의 인덱스를 AP15, 16, 17, 18, 19, 20， 21, .22라고 하면， 단말은 CSI-RS를 이용하여 AP15, 16,, 17, 18, 19， 20, 21, 22으로부터의 채널을 추정할 수 있다.
[220] 이 경우， 단말에 의해서 추정된 채널을 표현하는 행렬 (또는 백터)를 H라고 하면， H = [Ha Hi2 Hi3 Hi4 H15 H16 Hn His; H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28; ； HNr2 HNr3 HNr4 HNr5 HNr6 HNr7 HNr8] (여기서， Nr은 수신 안테나의 개수) 라고 나타낼 수 있다.
[221] 또한, 단말은 기지국이 프리코딩 가중치 행렬 (또는 백터) Wn(k)를 사용하여 데이터를 전송한다고 가정할 수 있으며， Wra(k) = [Wn W12 W13 ... Wlra; W21 w22 w23 ... w2m; w31 w32 w33 ... w3m; ...； W81 W82 W83 ... W8m] 으로 나타낼 수 있다.
[222] 또한, 등가채널 Heq (여기서， Heq = HWm(k) 또는 Heq = RWm(k) 에 의해서 계산됨)에 기초하여 단말은 하향링크 전송에 적합한 ¾크 및 프리코딩 가중치를 선택하고， 선택된 랭크 및 프리코딩 가중치를 적용하였을 때의 예상되는 CQI를 계산할 수 있다.
[223] 이에 따라， Nt개의 전송 안'테나를 지원하는 MIM0 시스템에서, 단말은 위와 같이 CRS 또는 CSI-RS를 이용하여 선택 /계산된 CSI (예를 들어， RI, PMI, CQI)를 기지국으로 피드백할 수 있다. 기지국은 단말이 보고하는 CSI를 고려하여 하향링크 전송에 적합한 탱크, 프리코딩 가중치， 변조및코딩기법 둥을 결정할 수 있다.
[224] 2-차원 안테나 구조
[225] 기존의 ULA와 같은 1-차원 안테나 구조에 의해서 형성되는 범은 방위각 (azimuth angle) 방향 (예를 들어, 수평 도메인) 으로만 특정되고， 앙각 (elevation angle) 방향 (예를 들에 수직 도메인) 으로는 특정될 수 없으므로， 2-차원 빔포밍만이 지원된다. 이러한 1-차원 안테나 구조 (예를 들어， ULA 또는 크로스 -극성 어레이 구성)는 방위각 방향의 적웅적 범포밍 또는 공간 다중화를 지원할 수 있고， 기존의 무선 통신 시스템 (예를 들어， 3GPP LTE 릴리즈- 8， 9, 10， 11에 따르는 시스템)에서는 이를 위한 MIM0 송수신 기법만이 설계되어 있다.
[226] 한편， 시스템 성능의 향상을 목적으로 하는 2-차원 안테나 구조 기반의 MIM0 송수신 기법을 지원하는 경우， 2-차원 안테나 구조에 의해서 형성되는 범은 방위각 방향 및 앙각 방향으로의 방향 특정이 가능하므로， 3-차원 빔포밍이 가능해진다.
[227] 이와 같이 방위각 및 앙각을 특정하여 범을 형성하는 기능에.의하면, 섹터 특정 고저 (elevation) 범포밍 (예를 들어 , 수직 패턴 빔폭 (beamwidth) 및 /또는 다운틸트 (downtilt)에 의한 적웅적 제어), 수직 도메인에서의 개선된 색터화, 사용자 (또는 UE)-특정 고저 빔포밍 등의 새로운 빔포밍을 지원할 수 있게 된다.
[228] 수직 섹터화 (Vertical Sector izat ion)는 수직 섹터 패턴의 이득을 통해 평균 시스템 성능을 높일 수 있으며， 일반적으로 추가적인 표준기술 지원이 요구되지 않는다.
[229] UE-특정 고저 범포밍은， UE 방향으로 수직 안테나 패턴을 지정함으로써, 해당 UE에 대한 SINR을 향상 시킬 수 있다. 반면, 수직 섹터화 또는 섹터 -특정 수직 빔포밍과 달리, UE-특정 고저 범포밍은 추가적인 표준기술 지원이 요구된다. 예를 들어, 2-차원 포트 구조를 을바르게 지원하기 위해서는 UE-특정 고저 빔포밍을 위한 UE의 CSI 측정과 피드백 방법이 요구된다.
[230] UE-특정 고저 빔포밍을 지원하기 위해서는 하향링크 MIM0 개선 방안이 요구된다. 하향링크 MIM0 개선 방안은, 예를 들어, UE의 CSI 피드백 방식의 개선 (예를 들어, 새로운 코드북 설계， 코드북 선택 /업데이트 /변형을 지원하는 방안, CSI 페이로드 크기 증가의 최소화 등)， UE-특정 고저 빔포밍을 위한 CSI-RS 설정의 변경， UE-특정 고저 빔포밍을 위한 추가적인 안테나 포트의 정의, UE-특정 고저 빔포밍을 지원하기 위한 하향링크 제어 동작의 개선 (예를 들어， 안테나 포트의 개수가 증가하는 경우에 공통 채널 커버리지 및 /또는 RRM(Radio Resource Management) 축정 신뢰도 (rel iabi 1 ity)를 확보하기 위한 방안 등) 등의 측면을 포함할 수 있다.
[231] 또한， 개선된 하향링크 MIM0동작을 설계함에 있어서， 기지국 (eNB) 안테나 교정 (calibration) 에러 (위상 및 시간 상의 에러)， 추정 (est imat ion) 에러, 하향링크 오버헤드、， 복잡도 (complexity), 피드백 오버헤드, 역방향 호환성 (backward compatibility), 실제 UE 구현, 기존의 피드백 프레임워크의 재사용， 서브대역 대 광대역 피드백 등의 다양한 요소를 고려할 수 있다.
[232] 도 12는 액티브 안테나 어레이 시스템의 일반적인 구조를 설명하기 위한 도면이다ᅳ [233] 액티브 안테나 어레이 시스템 (Active Antenna Array System; AAS)의 구조는 논리적으로 3 개의 주요 기능 블록들로 표현될 수 있다. 이들은 송수신기 유닛 어레이 (Transceiver Unit Array; TXRUA) , 무선 분배 네트워크 (Radio Distribution Network; RDN), 및 안테나 어레이 (Antenna Array; AA)라고 칭할 수 있다. TXRU들은 eNodeB와 인터페이스되며， eNB의 기저 대역 (base band) 프로세싱올 위한 수신 입력을 제공하거나， eNB의 기저 대역 프로세싱으로부터 송신 출력을 제공받을 수 있다.
[234] 구체적으로， TXRUA는 복수개의 송신 유닛들과 복수개의 수신 유닛들을 포함할 수 있다. 송신 유닛은 MS 기지국으로부터 기저 대역 입력을 받아서 RF(Radio Frequency) 송신 출력을 제공할 수 있으며, RF 송신 출력은 RDN을 통해서 M에 분배될 수 있다. 수신 유닛은 M로부터 RDN을 통해서 분배된 RF 수신 입력을 기저 대역 프로세싱을 위한 출력으로 제공할 수 있다.
[235] 즉, AAS는 AA와 액티브 TXRUA를 조합 (combine)하는 기지국 시스템으로 정의될 수 있다. 또한， MS는 RDN을 포함할 수 있고， 이는 액티브 TXRUA를 M로부터 물리적으로 분리 (physically separate)시키는 패시브 (passive) 네트워크이며, TXRUA와 M 간의 매핑을 정의한다. 예를 들어, RDN은 TXRUA로부터의 K개의 송신 출력을， AA로의 L개의 출력으로 변환할 수 있다. 또는, RDN은 M로부터의 L개의 수신 입력을 TXRUA로의 K개의 입력으로 변환할 수 있다, [236] 또한, 송신기 유닛과 수신기 유닛은 서로 분리될 수 있고, 안테나 요소들에 대한 매핑은 송신기 유닛과 수신기 유닛에서 서로 상이하게 정의될 수 있다.
[237] 이러한 MS를 포함하는 기지국 시스템은， 전송 다이버시티， 빔포밍， 공간 다중화， 또는 이들의 어떤 조합이라도 지원하는 것으로 가정할 수 있다.
[238] 도 13은 2-차원 안테나 어레이 구조를 설명하기 위한 도면이다.
[239] 도 13(a)는 MxN 안테나 어레이를 나타내며， 각각의 안테나 요소에는 (0， 0) 부터 (M-l, N-1) 까지의 인덱스가 부여될 수 있다. 도 13(a)의 안테나 어레이에서 하나의 열 (column) 또는 하나의 행 (row)은 ULA로 구성된 것으로 볼 수 있다.
[240] 도 13(b)는 Mx(N/2) 안테나 어레이를 나타내며， 각각의 안테나 요소는 (0, 0) 부터 (M-l, N/2-1) 까지의 인텍스가 부여될 수 있다. 도 13(b)의 안테나 어레이에서 하나의 열 또는 하나의 행은 크로스 -극성 어레이의 쌍 (pair)로 구성된 것으로 볼 수 있다.
[241] 도 14는 MS의 기하학적인 설명을 위한 도면이다.
[242] 도 14에서는 URA Jniform Rectangular Array) 안테나 구조에 의해서 형성되는 복수개의 열 (column)을 가지는 어레이 팩터 (array factor)를 설명하기 위한 3-차원 공간 (즉, X， y, z 축에 의해 정의되는 공간)을 나타낸다. 여기서, yZ 평면 상에서 수평 방향으로 (또는 y 축 방향으로) NH개의 안테나 요소가 존재하고 수직 방향으로 (또는 z 축 방향으로) Nv 개의 안테나 요소가 존재하는 것으로 가정한다. 또한， 수평 방향의 안테나 요소들 간의 간격은 dH로 정의되고， 수직 방향의 안테나 요소들 간의 간격은 dv로 정의된다.
[243] 안테나 어레이 요소에 작용하는 신호의 방향은 u로 표현된다. 이러한 신호 방향의 앙각 (elevation angle)은 Θ 로 표현되며， 신호 방향의 방위각 (azimuth angle)은 로 표현된다.
[244] 도 15는 각도 방향의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
[245] 도 15(a)에서 나타내는 바와 같이, 앙각 ^ 는 90° 와 -90° 사이의 값으로 정의되고 90° 에 가까울수록 아래쪽 (또는 지표면)으로 향하는 각도를 나타내고, -90° 에 가까울수록 위쪽으로 향하는 각도를 나타내고, 0° 는 안테나 어레이 요소에 직각 (perpendicular) 방향을 나타내는 값이 된다. 또한， 도 15(b)에서 나타내는 바와 같이， 방위각 p는 0° 와 180° 사이의 값으로 정의될 수도 있다.
[246] 또는, 기준 값을 무엇으로 하느냐에 따라서는， 신호 방향의 앙각 는 0° 와 180° 사이의 값으로 정의되고, 이 경우에는 0° 에 가까울수록 아래쪽 (또는 지표면)으로 향하는 각도를 나타내고 180° 에 가까울수톡 위쪽으로 향하는 각도를 나타내고, 90° 는 안테나 어레이 요소에 직각 방향을 나타내는 값이 된다. 또한， 방위각 p는 —180° 와 180° 사이의 값으로 정의될 수도 있다.
[247] RDN은 각각의 포트로부터의 신호에 대해서 복소 가중치 (complex weight)를 부여하고 서브-어레이에 분산하여， 사이드 로브 레벨 (side lobe levels) 및 틸트 각 (tilt angle)을 제어할 수 있다. 복소 가중치 부여는 진폭 (ampl itude) 가중치 부여 및 위상 시프트 (phase shift)를 포함할 수 있다. 안테나 요소 (m, n)에 대한 복소 가중치 wa,n는 아래의 수학식 14와 같이 주어질 수 있다.
[248] 【수학식 14】 W 201
Figure imgf000041_0001
[249] 상기 수학식 14에서 m=0, 1， ···, NH 또는 m=l, 2, ···, NH 이고, n=0, 1, … Nv 또는 n=l, 2， ···, Nv 이다. Sp 는 안테나 포트 p에 연관된 서브-어레이의 안테나 요소들의 세트이다.
Figure imgf000041_0002
안테나 요소 (m, n)에 부여되는 진폭 가중치이다. λο 는 자유 -공간 상에서의 파장 (wavelength)을 의미한다. ^，„ 는 요소 위치 백터이며, 아래의 수학식 15 와 같이 정의된다. 는 단위 방향 백터이며， 아래의 수학식 16과 같이 정의된다.
[250] 【수학식 15】 m,n = [° n'dH ^'^ V
[251] 상기 수학식 15에서 알 수 있는 바와 같이 , 의 의미는 안테나 요소 (m, n)의 원점으로부터의 거리라고 할 수 있다.
[252] 【수학식 16】
Φβ,η = [cos eetilt cos 顯 cos eetiU sin (p ■ eescan δ1Π ^elilt
[253] 상기 수학식 16에서 는 수직 스티어링 각도 (vertical steering angle) 또는 앙각에 대웅하고, (Pescan^ 수평 스티어링 각도 (horizontal steering angle) 또는 방위각에 대웅한다. 즉, 수학식 16은 3차원 공간 상에서의 빔 방향을 각도로서 표현하는 것이라고 할 수 있다. 이러한 관점에서， 빔포밍은 각각의 안테나가 경험하는 위상의 차이를 동일하게 보상해 줌으로써, 안테나 어레이로부터 형성되는 범의 방향을 특정 각도로 조정하는 것이라고 할 수 있다.
[254] 안테나 포트 p에 대한 방사 (radiation) 패턴을 의미하는 안테나 패턴 Ap는 아래의 수학식 17과 같이 주어질 수 있다. 방사 패턴이란, 안테나 포트 p에 의해서 형성되는 빔의 모양이라고 할 수 있다. 예를 들어, 범의 모양은 어떤 위치를 향하여 집중되는 얇은 형태일 수도 있고， 어떤 범위를 향하는굵은 형태일 수도 있다.
[255] 【수학식 17】
Figure imgf000042_0001
[256] 상기 수학식 17에서 ΑΕ φ,θ) 는 dB 단위를 가지는 복합 어레이 요소 패턴 (composite array element pattern)을 의미하며， 아래의 표 14의 요소 패턴에서 정의되는 바에 따를 수 있다 (표 14의 요소 패턴을 적용함에 있어서 필요한 파라미터들 (예를 들어 열 당 방사 요소의 개수, 열의 개수， 하나의 열에서의 최대 어레이 이득 등)의 값은， 예를 들어, Technical Report (TR) 37.840 문서를 참조할 수 있다).
[257] 【표 14】
Figure imgf000042_0002
[258] 상기 수학식 17에서 v w,„ 은 어레이 배치 (placement)로 인한 위상 시프트 팩터이며, 아래의 수학식 18과 같이 주어진다.
[259] 【수학식 18】 ," = exp (ᅳ /2 1 (φ · Fm n j,(m,n)e Sp
[260] 상기 수학식 18에서 ^는 아래의 수학식 19와 같이 주어진다.
[261] 【수학식 19】
^ = [cos^cos^ cos^sin sin^]r
[262] 또한， MS의 최대 안테나 이득 (gain)은, 패시브 최대 안테나 이득과 케이블 네트워크의 손실 (losses)을 합한 값으로 정의되어야 한다. [263] 다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여 평면 어레이 안테나 (또는 URA) 구성에 대해서 설명한다.
[264] 도 16은 평면 어레이 안테나 구성을 나타내는 도면이고， 도 17은 각도 방향의 다른 정의를 설명하기 위한 도면이다.
[265] 상기 도 14의 예시에서는 안테나 요소 On, n)의 2-차원 배치를 고려하였지만, 도 16의 예시는 안테나 요소 (n, m)의 2-차원 배치를 가정하여 설명한다.
[266] 또한， 도 15의 예시에서는 앙각 Θ 는 -90° 와 90° 사이의 값으로 정의되고 (이 경우에 0° 는 안테나 어레이 요소에 직각 방향을 나타내는 값이 된다), 방위각 φ는 0° 와 180° 사이의 값으로 정의하였지만， 도 17의 예시에서는 기준 값을 달리하여 신호 방향의 각도를 정의할 수 있다.
[267] 예를 들어, 도 17(a)에서 나타내는 바와 같이, 앙각 Θ 는 -90° 와 90° 사이의 값으로 정의되고， -90° 에 가까을수록 아래쪽 (또는 지표면)으로 향하는 각도를 나타내고, 90° 에 가까울수록 위쪽으로 향하는 각도를 나타내고， 0° 는 안테나 어레이 요소에 직각 방향을 나타내는 값이 된다. 또한， 도 17(b)에서 나타내는 바와 같이, 방위각 는 -90° 와 90° 사이의 값으로 정의될 수도 있다.
[268] 도 18은 2-차원 안테나 구성에 따른 빔포밍의 예시들을'나타내는 도면이다.
[269] 도 18(a)에서는 3-차원 범포밍에 의한 수직 섹터화 (sectorization)를 나타내고, 도 18(b)에서는 3—차원 빔포밍에 의한 수직 범포밍을 나타낸다. 구체적으로, 도 18(a)에서 나타내는 바와 같이, 앙각으로 범포밍이 가능한 경우에는 수직 도메인의 섹터화 (sectorization)가 가능하게 되고, 각각의 수직 섹터 내에서 방위각에 따라서 수평 빔포밍이 수행될 수 있다. 나아가, 도 18(b)에서 나타내는 바와 같이, 앙각 빔포밍을 사용하는 경우 기지국의 안테나보다 높은 곳에 위치한 사용자들에게도 고품질의 신호를 전송할 수 있다.
[270] 도 19는 수직 빔포밍의 예시들을 설명하기 위한 도면이다.
[271] 도심지역의 경우 높이가 다양한 빌딩들이 분포한다. 일반적으로 기지국 안테나는 건물 옥상에 위치하는데, 안테나가 위치한 건물의 높이가 주변 건물보다 낮을 수도 있고, 높을 수도 있다.
[272] 도 19(a)는 기지국 안테나의 높이보다 높은 주변 건물들을 고려한 범포밍의 예시이다. 이러한 경우, 기지국 안테나와 기지국 주변의 높은 건물 사이에는 장애물들이 없기 때문에， L0S(Line of Sight) 성분이 강한 공간 채널이 생성될 수 있다. 또한， 높은 건물을 지향하는 빔포밍의 경우 건물의 높낮이에 의한 적웅적 범포밍이， 건물 내에서 수평방향의 적응적 빔포밍보다 중요한 요소가 될 수 있다.
[273] 도 19(b)는 기지국의 안테나의 높이보다 낮은 주변 건물들을 고려한 범포밍의 예시이다. 이러한 경우， 기지국 안테나로부터 전송된 신호가 건물 옥상에 의해 굴절되거나， 다른 건물 또는 지표면 등에 의해서 반사되어 NL0S(non- line of sight) 성분이 다수 포함된 공간 채널이 생성될 수 있다. 따라서, 기지국에서 아래쪽 (또는 지표면)을 향하는 수직 빔포밍올 이용하여 사용자에게 신호를 전송할 때, 특정 공간 (특히 건물에 의해 가려진 위치)에서는 앙각 및 방위각에 의해 표현될 수 있는 다양한 경로를 갖는 공간채널이 생성될 수 있다.
[274] 2-차원 안테나 구조를 지원하기 위한 프리코딩 코드북 설계 방안
[275] 본 발명에서는 2-차원 안테나 구조에 의해서 가능해지는 UE-특정 고저 빔포밍, 수직 섹터화 등의 기법을 을바르고 효율적으로 지원하기 위한 프리코딩 코드북 설계 방안에 대해서 제안한다.
[276] 기존의 시스템에서는 수직으로는 빔의 방향이 고정되고 (즉， 빔의 수직 방향을 선택 /조정할 수 없고)， 수평 방향으로만 빔포밍이 수행될 수 있었다. 기지국은 가장 적절한 수평 빔포밍을 결정하기 위해서 UE로부터의 PMI 등을 포함하는 CSI를 보고 받기 위해서， UE에게 CSI-RS 설정 (CSI-RS conf igurat ion)을 지시하고 CSI-RS 설정에 따른 CSI-RS를 전송할 수 있다. CSI-RS 설정을 지시한다는 것은, 상기 표 2의 CSI-RS-Config IE에 포함되는 정보 (예를 들어, CSI-RS 포트, CSI-RS 전송 타이밍, CSI-RS 전송 E 위치 등) 중에서 하나 이상을 제공한다는 의미이다.
[277] 3-차원 빔포밍을 위해서는 기존에 마련되어 있는 수평 빔포밍에 추가적으로 수직 범포밍 (또는， 수직 범의 선택)이 필요하며 , 이를 위한 구체적인 방안은 아직까지 정의되어 있지 않다.
[278] 본 발명의 기본적인 원리를 설명하기 위해서， 2-차원 URA (또는 UPA)를 제 1 도메인 (예를 들어, 수평 도메인)의 ULA와 제 2 도메인 (예를 들어， 수직 도메인)의 ULA가 조합된 형태로 가정할 수 있다. 예를 들어， 수직 도메인에서의 앙각을 결정한 후에 수평 도메인에서의 방위각을 결정하는 방식으로, 또는 수평 도메인에서의 방위각을 결정한 후에 수직 도메인에서의 앙각을 결정하는 방식으로
3-차원 빔이 형성될 수 있다. 이와 같이 2-차원 안테나 구조에서 제 1 및 제 2 도메인의 어느 하나에 대한 ULA를 선택하는 것을 영역 선택 (regional selection) 또는 도메인 선택이라고 칭할 수 있다. 이와 같이， 2-차원 안테나 구조에서는 수평 범포밍 (또는 방위각 방향 빔포밍 )과 함께 수직 빔포밍 (또는 앙각 방향 빔포밍)이 수행될 수 있다.
[279] 기존의 시스템에서는 수평 방향의 빔포밍을 위해서 설계된 프리코딩 코드북은， 방위각의 전방위를 등간격으로 나누거나, 임의의 빔 방향이 형성되도록 설계할 수 있다. 예를 들어, DFT(Discrete Fourier Transform) 기반으로 설계된 코드북은 β)2πηΙ"Ν 의 형태로 위상이 결정되는데, 여기서 2π/Ν 은 위상이 둥간격으로 나누어진다는 의미로서 이해될 수 있다. 또는 임의의 빔 방향은 임의의 위상 값을 가지는 형태로 코드북이 결정된다는 것으로 이해될 수 있다. 이와 같이, 미리 결정되어 있는 코드북에 포함된 요소 (들) 중의 하나는 특정 프리코딩 행렬 또는 특정 범 방향에 대웅되고， UE는 코드북 증에서 특정 요소를 지시하는 정보 (예를 들어, ΡΜΙ)를 기지국에게 피드백함으로써， UE가 선호하는 범 방향을 기지국에게 보고할 수 있다.
[280] 2-차원 안테나 전송을 효율적으로 지원하기 위해서는， 수직 범포밍에 대한 ΡΜΙ도 UE가 기지국에게 보고할 수 있어야 하며, 이를 위하여 수직 빔포밍에 이용될 수 있는 코드북을 설계하는 것이 필요하다. 수직 범포밍을 위한 코드북 설계에 있어서， 기존의 코드북 설계와 같이 방위각을 등간격으로 나누는 방식을 그대로 적용하는 것은 효율적이지 않다. 왜냐하면, 도 18 또는 도 19 등에서 예시하는 바와 같이 수직 방향으로의 범포밍은 안테나보다 낮은 위치의 방향으로의 범이 형성될 경우가 많기 때문에， 코드북의 설계에 있어서도 가장 많이 사용될 수 있는 범 방향에 대웅하는 요소들이 코드워드에 많이 포함되도록 하는 것이 효율적이다. 만약 수직 범포밍에 이용되는 코드북 설계에 있어서도 앙각을 등간격으로 나누는 방식이 적용된다면， 코드북에 의해 표현될 수 있는 범 방향의 개수는 제한적인데 비하여, 사용될 가능성이 낮은 범포밍 가중치가 코드북 요소에 포함될 수 있으므로, 그러한 코드북 내에서 적절한 빔포밍 가중치를 계산할 때에 불필요한 계산이 증가되거나， UE가 선호하는 실제 빔 방향을 표현하지 못하는 부적절한 코드북 요소가 선택 /결정될 수도 있다. 따라서， 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 코드북 설계 방안에 대해서 제안한다. [281] 또한， 본 발명에서 제안하는 다양한 실시예들에서 각도 방향의 정의는 도 15에서 설명한 각도 방향의 정의를 따르는 것으로 이해되어야 한다. 다만， 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니고， 다른 각도 방향의 정의에 대해서도 본 발명에서 제안하는 원리가 각도의 수치를 대체함으로써 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
[282] 실시형태 1
[283] 본 실시형태 1은 프리코딩을 위한 피드백 코드북 구성에 있어서, 수직 범포밍과 수평 빔포밍의 관계를 고려하여 정밀하고 효율적인 3-차원 빔포밍을 지원하는 프리코딩 행렬 (또는 프리코딩 백터)를 구성하는 방안에 대한 것이다. 또한， 본 실시형태 1에 따르면 앙각 방향에서는 특정 각도 범위의 범이 형성되도록 코드북을 구성하는 방안에 대해서도 제안하며， 예를 들어， 도착방향 (Direction of Arrival; DoA) 기반으로 수직 빔포밍 가중치를 표현하는 경우, DFT 기반으로 수직 빔포밍 가증치를 표현하는 경우 등에 이러한 원리가 적용될 수 있다, 나아가 수평 범포밍을 위한 가중치 백터에도 이러한 원리가 적용될 수도 있다.
[284] 실시예 1
[285] 앙각 0° 가 안테나 어레이에 대한 직각 방향을 나타내는 값이라고 하면 , 수직 범포밍을 위한 코드북은ᅳ 앙각 —90° 내지 90° 범위의 빔을 형성할 수 있는 가중치 백터를 포함할 수 있다.
[286] 실시예 1-1
[287] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 범포밍을 위한 가중치 백터는, DoA 기반으로 아래의 수학식 20과 같이 표현될 수 있다ᅳ
[288] 【수학식 20】
Wv = e j'2Tt,m-d 'sin(e) /
[289] 상기 수학식 20에서 Wv는 수직 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인텍스)를 나타내며 (예를 들어, m=0, 1， ···, M-1), dv는 수직 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을， Θ는 앙각을 나타낸다.
[290] 앙각이 -90° 내지 90° 범위의 값올 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 Θ의 범위는 -90°. < Θ < 90° 이 되고， 이에 따라， sin(e)는 -l<sin(9)<l 범위의 값을 가지게 된다.
[291] 실시예 1-2
[292] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 범포밍을 위한 가중치 백터는, DoA 기반으로 다음의 수학식 21과 같이 표현될 수 있다.
[293] 【수학식 21】
Wh = ej'27I'ndh'C0S(e)'sin (ψ) λ
[294] 상기 수학식 21에서, Wh는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다.
N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어， n=0, 1， ···, N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을， Θ는 앙각을, ψ는 방위각을 나타낸다. _
[295] 앙각이 -90° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면, 가증치 백터의 변수 Θ의 범위는 -90° < Θ < 90° 이 되고， 이에 따라, cos(e)는 0<cos(e)<l 범위의 값을 가지게 된다.
[296] 방위각이 —180° 내지 180° 범위의 값 (또는 —90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 ψ의 범위는 -180° < ψ < 180° (또는 - 90° < ψ < 90° )이 되고, 이에 따라， sin(ii 는 -1< sin(ii <l 범위의 값을 가지게 된다.
[297] 실시예 1-3
[298] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DFT 기반으로 아래의 수학식 22와 같이 표현될 수 있다.
[299] 【수학식 22】
Wv = ej'2lT'm'k/K/VM
[300] 상기 수학식 22에서 Wv는 수직 빔포밍을 위한 가중치 벡터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다 (예를 들어, ni=0, 1, …， M-1). K는 수직 도메인의 빔의 개수를 나타내고， k는 수직 도메인에서의 빔 번호 (또는 빔 인텍스)를 나타낸다. 앙각이 -90° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면, k는 0 내지 K사이의 값 (예를 들어, k=0, 1, ···, K-1)을 가질 수 있다.
[301] 상기 DoA 기반의 실시예 1-1의 수학식 20에서 dv = λ/2 라고 하면， Wv = exp(j X π XmXsin(e))/sqrt(M)으로 표현할 수 있다. 여기서， -90° < Θ < 90° 이면 -l≤sin(e)≤l이다. 한편, DFT 기반의 본 실시예 1-3의 상기 수학식 22에서 범 인덱스 k에 따라서 2k/K가 0 내지 2 범위의 값을 가지게 되는 것을 고려하면 , DoA 기반 방식에서의 앙각 Θ의 범위와, DFT 기반 방식에서의 범 인덱스 k와의 관계를 설정할 수 있다.
[302] DFT 기반 방식에서 k = 0, 1, ···, K/2 인 경우에, 2k/K 는 0 내지 1 의 값을 가진다. 여기서， 2k/K 값의 범위는， 앙각 Θ가 0° ≤ Θ ≤ 90° 의 범위를 가지는 경우의 sin(e)값의 범위 (즉, 0≤sin(e)≤l)와 동일하다.
[303] 나아가， k = K/2, K/2+1, ···, Κ 인 경우에， 2k/K 는 1 내지 2 의 값을 가진다. 여기서， A = π 2k/K 라고 가정하면, A 값의 범위는 π 내지 2π가 된다. 또한, exp(jA)의 관점에서는， A 값의 범위가 π 내지 2π인 경우의 exp(jA) 값은, A 값의 범위가 -π 내지 0인 경우의 exp(jA) 값과 동일하다. 이는, 2k/K 의 값이 -1 내지 0의 값을 가지는 것과 동일하게 볼 수 있다. 여기서, 2k/K 값의 범위는， 앙각 Θ가 -90° ≤ Θ ≤ 0° 의 범위를 가지는 경우의 sin(e) 값의 범위 (즉, ᅳ l≤sin(e)≤0)와 동일하다.
[304] 요컨대, DoA 기반 방식에서 앙각 Θ가 0° ≤ Θ ≤ 90° 로 설정되는 것은, DFT 기반 방식에서 범 인덱스 k가 0 내지 K/2 범위의 값으로 설정되는 것에 대웅할 수 있다.
[305] 또한 DoA 기반 방식에서 앙각 Θ가 —90° < Θ < 0° 로 설정되는 것은， DFT 기반 방식에서 빔 인덱스 k가 K/2 내지 K 범위의 값으로 설정되는 것에 대웅할 수 있다.
[306] 실시예 1-4
[307] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는, DFT 기반으로 아래의 수학식 23과 같이 표현될 수 있다.
[308] 【수학식 23】
Wh = e j'2nnc-h/H/ N
[309] 상기 수학식 23에서 Wh는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 빔의 개수를 나타내고， h는 수평 도메인에서의 빔 번호 (또는 빔 인덱스)를 나타낸다. c는 수직 범포밍을 위한 범 인텍스에 따라서 결정되는 값이다.
[310] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면, n은 0 내지 N사이의 값 (예를 들어, n=0, 1, ···, N-1)을 가질 수 있다.
[311] 수직 빔 인텍스 k가 0 내지 K 사이의 값을 가지는 경우에， c는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 설정될 수 있다.
[312] 구체적으로， 상기 실시예 1-3에서와 같이, 앙각이 Θ가 -90° ≤ Θ ≤ 90° 범위의 값을 가지는 경우, 수직 범포밍을 위한 가중치 백터의 변수 k는 0 내지 K 사이의 값을 가질 수 있다. 수평 범포밍을 위한 가중치 백터에는, 수직 범포밍에서 선택된 범 인덱스에 따라서 결정되는 값 (즉, c)가 존재하며, 그 값은 아래의 수학식 24와 같이 정의될 수 있다.
[313] 【수학식 24】
c = l - (2k/K - I)2
[314] 상기 수학식 24에서 나타내는 바와 같이， 본 발명에서의 c 값은 sin2(e) + cos2(6) = 1 을 맞추기 위한 계수 또는 변수로서의 의미를 가질 수 있으며, 이러한 관점에서， sin(Q)는 k에 대웅하고, cos(e)는 c에 대웅한다.
[315] 이에 따라， 수직 도메인에서 선택된 각도 Θ에 따라서， 수평 도메인에서 적절한 각도 ψ가 선택될 수 있다. 수직 도메인에서 선택된 앙각에 별도로 (또는 무관하게， 또는 독립적으로) 수평 도메인만을 고려하여 방위각을 선택하는 경우, 실제로 앙각 방향의 범포밍이 적용되는 경우에는 원래 선택된 방위각 방향이 최적의 성능을 보장할 수 없는 경우가 대부분일 것이다. 이에 따라, 좀더 정확한 범포밍을 가능하게 하기 위해서는， 수직 도메인에서 선택된 각도 Θ에 따라서 (또는 Θ를 고려하여， 또는 Θ에 종속적으로) 수평 도메인에서 적절한 각도 ψ를 선택하는 것이 바람직하다.
[316] 따라서, 본 발명에 따르면 c 값을 사용하는 가중치 백터 (들)을 포함하는 프리코딩 코드북을 설계함으로써, UE 입장에서는 보다 정확하고 효율적인 프리코딩 정보를 포함하는 CSI 피드백이 가능해지고, eNB 입장에서는 보'다 정확하고 효율적인 프리코딩 (또는 범포밍 )이 가능해진다.
[317] 실시예 1-5
[318] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DoA 기반으로 아래의 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
[319] 【수학식 25】
Wh = β)·2π·η (1(ι·5ίη(φ) λ^ ^ [320] 상기 수학식 25에서, 는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인텍스)를 나타내며 (예를 들어, n=0, 1， ·'·, N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을, ψ는 방위각을 나타낸다.
[321] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 ψ의 범위는 -180° < Ψ < 180° (또는 ᅳ 90° < ψ < 90° )이 되고， 이에 따라， sin( )는 -1≤ sin(ii ≤l 범위의 값을 가지게 된다.
[322] 본 실시예 1-5는 상기 실시예 1-2에서 θ=0° 로 가정한 경우에 해당한다. 이러한 관점에서， 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고 할 수 있으며 , 이에 따라 실제 빔 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도, UE의 계산의 복잡도를 줄이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[323] 실시예 1-6
[324] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DFT 기반으로 아래의 수학식 26과 같이 표현될 수 있다.
[325] 【수학식 26】
Wh = ej"2lt-n'h/H/VN
[326] 상기 수학식 26에서 Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 빔의 개수를 나타내고, h는 수평 도메인에서의 빔 번호 (또는 빔 인덱스)를 나타낸다.
[327] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， n은 0 내지 N사이의 값 (예를 들어， n=0, 1， ···, N-1)을 가질 수 있다.
[328] 본 실시예 1-6은 상기 실시예 1-4에서 c 값이 1이라고 가정한 것과 동일한 의미이다ᅳ 이러한 관점에서， 본 실시예는 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고 할 수 있으며 , 이에 따라 실제 빔 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도, UE의 계산의 복잡도를 줄이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[329] 실시예 2 [330] 앙각 0° 가 안테나 어레이에 대한 직각 방향을 나타내는 값이라고 하면， 수직 범포밍을 위한 코드북은， 앙각 0° 내지 90° 범위의 범을 형성할 수 있는 가증치 백터를 포함할 수 있다.
[331] 실시예 2-1
[332] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터는, DoA 기반으로 아래의 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.
[333] 【수학식 27】
Wv = ej-2 m'dvsin(6)/X卜^
[334] 상기 수학식 27에서 Wv는 수직 빔포밍을 위한 가증치 백터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어 m=0, 1， ···, M-l), dv는 수직 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을, Θ는 앙각을 나타낸다.
[335] 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 Θ의 범위는 0° ≤ Θ ≤ 90° 이 되고, 이에 따라， sin(e)는 0≤sin(e)≤l 범위의 값을 가지게 된다.
[336] 실시예 2-2
[337] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한.가중치 백터는, DoA 기반으로 다음의 수학식 28과 같이 표현될 수 있다.
[338] 【수학식 28】
h = ej'2ltn'dh'cos(e)'sin (<ρ) λ /VN
[339] 상기 수학식 28에서, Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다.
N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어, n=0, 1， ···, N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을, Θ는 앙각을, ψ는 방위각을 나타낸다.
[340] 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면, 가중치 백터의 변수 Θ의 범위는 0° < Θ ≤ 90° 이 되고， 이에 따라, cos(e)는 0≤cos(9)≤l 범위의 값을 가지게 된다.
[341] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면, 가중치 백터의 변수 ψ의 범위는 -180° < ψ < 180° (또는 - 90° < ψ < 90° )이 되고， 이에 따라 sin(¾ 는 ᅳ1< δίη(ψ)<1 범위의 값을 가지게 된다.
[342] 실시예 2-3
[343] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DFT 기반으로 아래의 수학식 29와 같이 표현될 수 있다.
[344] 【수학식 29】
Wv = e j'2ltmk/K/VM
[345] '상기 수학식 29에서 Wv는 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다 (예를 들어, m=0, 1ᅳ M-1). K는 수직 도메인의 빔의 개수를 나타내고， k는 수직 도메인에서의 범 번호 (또는 빔 인덱스)를 나타낸다. 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면, k는 0 내지 K/2 사이의 값 (예를 들어， k=0, 1, ···, K/2-1)을 가질 수 있다.
[346] 상기 DoA 기반의 실시예 2-1의 수학식 27에서 dv = λ/2 라고 하면, Wv = exp(jx π XmXsin(e))/sqrt(M)으로 표현할 수 있다. 여기서, 0° < Θ 90° 이면 0<sin(e)≤l 이다. 한편, DFT 기반의 본 실시예 2-3의 상기 수학식 29에서 범 인덱스 k에 따라서 2k/K가 0 내지 2 범위의 값을 가지게 되는 것을 고려하면， DoA 기반 방식에서의 앙각 Θ의 범위와, DFT 기반 방식에서의 범 인덱스 k와의 관계를 설정할 수 있다.
[347] DFT 기반 방식에서 k = 0, 1, …, K/2 인 경우에, 2k/K 는 0 내지 1 의 값을 가진다. 여기서， 2k/K 값의 범위는， 앙각 Θ가 0° ≤ Θ ≤ 90° 의 범위를 가지는 경우의 sin(e) 값의 범위 (즉, 0≤sin(e)≤l)와 동일하다.
[348] 이에 따라， DoA 기반 방식에서 앙각 Θ가 0° ≤ Θ ≤ 90° 로 설정되는 것은， DFT 기반 방식에서 범 인덱스 k가 0 내지 K/2 범위의 값으로 설정되는 것에 대응할 수 있다.
[349] 실시예 2-4
[350] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는, DFT 기반으로 아래의 수학식 30과 같이 표현될 수 있다.
[351] 【수학식 30】
Wh = e j-2Tt-nc'h/H/ N
[352] 상기 수학식 30에서 Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 범의 개수를 나타내고， h는 수평 도메인에서의 빔 번호 (또는 빔 인덱스)를 나타낸다. c는 수직 빔포밍을 위한 빔 인덱스에 따라서 결정되는 값이다.
[353] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， n은 0 내지 N 사이의 값 (예를 들어， n=0, 1, ···, N-1)을 가질 수 있다.
[354] 수직 빔 인덱스 k가 0 내지 K/2 사이의 값을 가지는 경우에， c는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 설정될 수 있다.
[355] 구체적으로, 상기 실시예 2-3에서와 같이， 앙각이 Θ가 0° ≤ Θ < 90° 범위의 값을 가지는 경우， 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터의 변수 k는 0 내지 K/2 사이의 값을 가질 수 있다. 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터에는 수직 범포밍에서 선택된 빔 인덱스에 따라서 결정되는 값 (즉， c)가 존재하며， 그 값은 아래의 수학식 31과 같이 정의될 수 있다.
[356] . 【수학식 313
c = V1 - (2k/K - I)2
[357] 상기 수학식 31에서 나타내는 바와 같이, c 값은 수직 도메인에서 선택된 각도 Θ에 따라서 (또는 Θ를 고려하여, 또는 Θ에 종속적으로)， 수평 도메인에서 적절한 각도 Ψ가 선택되도록 하는 계수 또는 변수로서 의미를 가진다.
[358] 한편， 본 실시형태에서와 같이 앙각이 제한되는 경우 (예를 들어， 0° ≤ Θ ≤ 90° )라면, c 값을 단순히 1로 설정 (또는， 앙각 θ=0° 으로 가정)함으로써
UE의 계산의 복잡성을 줄일 수도 있다. 이하에서는 이러한 예시들에 대해서 설명한다.
[359] 실시예 2-5
[360] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DoA 기반으로 아래의 수학식 32와 같이 표현될 수 있다.
[361] 【수학식 32】
Figure imgf000053_0001
[362] 상기 수학식 32에서, Wh는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어， n=0, 1， N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을， ψ는 방위각을 나타낸다. [363] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면, 가중치 백터의 변수 ψ의 범위는 -180° < ψ < 180° (또는 - 90° ≤ ψ < 90° )이 되고， 이에 따라, sin(¥)는 -1≤ sin(V)<l 범위의 값을 가지게 된다.
[364] 본 실시예 2-5는 상기 실시예 2-2에서 θ=0° 로 가정한 경우에 해당한다. 이러한 관점에서, 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고.할 수 있으며 , 이에 따라 실제 범 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도， UE의 계산의 복잡도를 줄이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[365] 실시예 2-6
[366] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 밤포밍을 위한 가중치 백터는, DFT 기반으로 아래의 수학식 33과 같이 표현될 수 있다.
[367] 【수학식 33】
Wh = ej.2lT.n'h/H/V
[368] 상기 수학식 33에서 Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 범의 개수를 나타내고, h는 수평 도메인에서의 범 번호 (또는 빔 인덱스)를 나타낸다.
[369] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면, n은 0 내지 N 사이의 값 (예를 들어， n=0, 1， ···, N-1)을 가질 수 있다.
[370] 본 실시예 2-6은 상기 실시예 2-4에서 c 값이 1이라고 가정한 것과 동일한 의미이다. 이러한 관점에서， 본 실시예는 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고 할 수 있으며, 이에 따라 실제 범 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도, UE의 계산의 복잡도를 줄이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[371] 실시예 3
[372] 앙각 0° 가 안테나 어레이에 대한 직각 방향을 나타내는 값이라고 하면， 수직 빔포밍을 위한 코드북은, 앙각 -90° 내지 0° 범위의 빔을 형성할 수 있는 가중치 백터를 포함할 수 있다.
[373] 실시예 3-1 [374] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 범포밍을 위한 가중치 백터는， DoA 기반으로 아래의 수학식 34와 같이 표현될 수 있다.
[375] 【수학식 34】
Wv = ej 2 -mdvsin(9)A卜^
[376] 상기 수학식 34에서 Wv는 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어， m=0, 1， ···, M-1)ᅳ dv는 수직 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을, Θ는 앙각을 나타낸다.
[377] 앙각이 -90° 내지 0° 범위의 값을 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 Θ의 범위는 —90° < Θ < 0° 이 되고, 이에 따라， sin(e)는 -l<sin(e)<0 범위의 값을 가지게 된다.
[378] 실시예 3-2
[379] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 범포밍을 위한 가중치 백터는， DoA 기반으로 다음의 수학식 35와 같이 표현될 수 있다.
[380] 【수학식 35】
Wh = ej-2 n-dh-cos(6)-sin (φ)/λ
[381] 상기 수학식 35에서, Wh는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어, n=0, 1， ···, N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을， Θ는 앙각을, ψ는 방위각을 나타낸다.
[382] 앙각이 -90° 내지 0° 범위의 값을 가진다고 하면, 가중치 백터의 변수 Θ의 범위는 -90° < Θ < 0° 이 되고， 이에 따라， cos(e)는 0<cos(e)<l 범위의 값을 가지게 된다.
[383] 방위각이 180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면, 가중치 백터의 변수 Ψ의 범위는 -180° < ψ < 180。 (또는 - 90° < ψ < 90° ：)이 되고, 이에 따라, sin( ix)는 _1< sin(¾ <l 범위의 값을 가지게 된다.
[384] 실시예 3-3
[385] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수직 범포밍을 위한 가증치 백터는， DFT 기반으로 아래의 수학식 36과 같이 표현될 수 있다. [386] 【수학식 36】
Wv = ej-2Tt'm"k/K/ M
[387] 상기 수학식 36에서 Wv는 수직 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. M은 수직 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， m은 수직 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인텍스)를 나타낸다 (예를 들어， m=0, 1， ·■·, M-1). K는 수직 도메인의 범의 개수를 나타내고， k는 수직 도메인에서의 빔 번호 (또는 범 인덱스)를 나타낸다. 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가진다고 하면, k는 K/2 내지 K사이의 값 (예를 들어, k=K/2, K/2+1, ···, Kᅳ 1)올 가질 수 있다.
[388] 상기 DoA 기반의 실시예 3-1의 수학식 34에서 dv = λ/2 라고 하면, Wv = exp(j X π XmXsin(e))/sqrt(M)으로 표현할 수 있다. 여기서， -90° < Θ < 0° 이면 —L≤sin(e)≤0 이다. 한편, DFT 기반의 본 실시예 3-3의 상기 수학식 36에서 빔 인덱스 k에 따라서 2k/K가 1 내지 2 범위의 값을 가지게 되는 것을 고려하면, DoA 기반 방식에서의 앙각 Θ의 범위와, DFT 기반 방식에서의 빔 인덱스 k와의 관계를 설정할 수 있다.
[389] DFT 기반 방식에서 k = K/2, K/2+1, …， K 인 경우에， 2k/K 는 1 내지 2 의 값을 가진다. 여기서 , A = π X2k/K 라고 가정하면 A 값의 범위는 π 내지 2π가 된다. 또한， exp(jA)의 관점에서는, A 값의 범위가 π 내지 2π인 경우의 exp(jA) 값은， A 값의 범위가 -π 내지 0인 경우의 exp(jA) 값과 동일하다. 이는， 2k/K 의 값이 -1 내지 0의 값을 가지는 것과 동일하게 볼 수 있다. 여기서, 2k/K 값의 범위는， 앙각 Θ가 -90° ≤ Θ < 0° 의 범위를 가지는 경우의 sin(e) 값의 범위 (즉， -l<sin(e)<0)와 동일하다.
[390] 요컨대， DoA 기반 방식에서 앙각 Θ가 -90° ≤ Θ ≤ 0° 로 설정되는 것은, DFT 기반 방식에서 범 인덱스 k가 K/2 내지 K 범위의 값으로 설정되는 것에 대웅할 수 있다.
[391] 실시예 3-4
[392] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는, DFT 기반으로 아래의 수학식 37과 같이 표현될 수 있다ᅳ
[393] 【수학식 37】
Wh = e j,27T'n-c'h/H/ N
[394] 상기 수학식 37에서 Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 빔의 개수를 나타내고, h는 수평 도메인에서의 빔 번호 (또는 범 인덱스)를 나타낸다. c는 수직 빔포밍을 위한 빔 인덱스에 따라서 결정되는 값이다.
[395] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， n은 0 내지 N 사이의 값 (예를 들어， n=0, 1, ···, N-1)을 가질 수 있다.
[396] 수직 범 인텍스 k가 K/2 내지 K사이의 값을 가지는 경우에， c는 1 내지 0 사이의 값을 가지도록 설정될 수 있다.
[397] 구체적으로, 상기 실시예 3-3에서와 같이 앙각이 Θ가 -90° < Θ < 0° 범위의 값을 가지는 경우， 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터의 변수 k는 K/2 내지 K 사이의 값을 가질 수 있다. 수평 빔포밍을 위한 가증치 백터에는, 수직 빔포밍에서 선택된 빔 인덱스에 따라서 결정되는 값 (즉, c)가 존재하며， 그 값은 아래의 수학식 38과 같이 정의될 수 있다.
[398] 【수학식 38】
Figure imgf000057_0001
[399] 상기 수학식 38에서 나타내는 바와 같이， c 값은 수직 도메인에서 선택된 각도 Θ에 따라서 (또는 Θ를 고려하여 , 또는 Θ에 종속적으로)， 수평 도메인에서 적절한 각도 ψ가 선택되도록 하는 계수 또는 변수로서 의미를 가진다.
[400] 한편, 본 실시형태에서와 같이 앙각이 제한되는 경우 (예를 들어, -90° < Θ ≤ 0° )라면， c 값을 단순히 1로 설정 (또는, 앙각 θ=0° 으로 가정)함으로써
UE의 계산의 복잡성을 줄일 수도 있다. 이하에서는 이러한 예시들에 대해서 설명한다.
[401] 실시예 3-5
[402] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 벡터는, DoA 기반으로 아래의 수학식 39와 같이 표현될 수 있다.
[403] 【수학식 39】
Wh = ej'2Trn'dh'sin(cp)A ^
[404] 상기 수학식 39에서, Wh는 수평 범포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고， n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인덱스)를 나타내며 (예를 들어， n=0, 1， ···, N-1), dh는 수평 도메인에서의 안테나간 거리를 나타낸다. λ는 파장을, ψ는 방위각을 나타낸다. [405] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， 가중치 백터의 변수 Ψ의 범위는 -180° < ψ < 180° (또는 - 90° < ψ < 90° )이 되고， 이에 따라, sin(xi 는 -1≤ sin( )<l 범위의 값을 가지게 된다.
[406] 본 실시예 3-5는 상기 실시예 3-2에서 θ=0° 로 가정한 경우에 해당한다. 이러한 관점에서, 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고 할 수 있으며 , 이에 따라 실제 빔 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도, UE의 계산의 복잡도를 즐이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[407] 실시예 3-6
[408] 2-차원 안테나 어레이에 대한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터는， DFT 기반으로 아래의 수학식 40과 같이 표현될 수 있다.
[409] 【수학식 40】
Wh = ei'2lT'n-h/H/ N
[410] 상기 수학식 40에서 Wh는 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터를 의미한다. N은 수평 도메인에서의 안테나의 개수를 나타내고, n은 수평 도메인에서의 안테나 번호 (또는 안테나 인텍스)를 나타낸다. H는 수평 도메인의 범의 개수를 나타내고, h는 수평 도메인에서의 빔 번호 (또는 범 인덱스)를 나타낸다.
[411] 방위각이 -180° 내지 180° 범위의 값 (또는 -90° 내지 90° 범위의 값)을 가진다고 하면， n은 0 내지 N 사이의 값 (예를 들어, n=0, 1, …， N-1)올 가질 수 있다.
[412] 본 실시예 3— 6은 상기 실시예 3-4에서 c 값이 1이라고 가정한 것과 동일한 의미이다. 이러한 관점에서, 본 실시예는 앙각을 고려하지 않고 (또는 앙각이 0° 인 것으로 가정하고) 방위각을 선택하는 방식이라고 할 수 있으며， 이에 따라 실제 빔 방향의 정확도가 다소 떨어지더라도, UE의 계산의 복잡도를 줄이는 측면에서 효과적인 방식이라고 할 수 있다.
[413] 위와 같은 본 발명에서 제안하는 프리코딩 코드북 구성 방안에 있어서, 아래의 사항들을 추가적으로 고려할 수 있다.
[414] 프리코딩 코드북에 포함되는 프리코딩 행렬 (또는 프리코딩 백터)를 구성함에 있어서， 앙각의 값 (또는 앙각의 범위)에 따라서 수직 빔포밍의 해상도 (resolution)를 상이하게 설정할 수 있다. 실제로 물리적인 안테나 W 201
어레이가 배치되는 공간이 높은 건물의 옥상인 점을 고려하면， 안테나 어레이 위치가 신호 송수신의 대상 위치보다 높이 배치되는 경우 (예를 들어, 도 19(b)의 경우)가， 그 반대의 경우 (예를 들어, 도 19(a)의 경우)보다 많을 것으로 예상된다 또한ᅳ 안테나 어레이 위치가 신호 송수신의 대상 위치보다 높이 배치되는 경우 (예를 들어， 도 19(b)의 경우)에서 다양한 장애물로 인한 굴절, 반사 등을 고려하면, 그 반대의 경우 (예를 들어, 도 19(a)의 경우)에 비하여 범 방향을 보다 세밀하게 조정하는 것이 요구된다.
[415] 이러한 점을 고려하면， 앙각 0° 가 안테나 어레이에 대한 직각 방향을 나타내는 값이라고 하면， .앙각의 —90° 내지 90° (또는 0° 내지 90° ) 범위인 경우에, 앙각이 90° 에 가까을수록 (즉， 안테나 어레이에서 아래 방향을 향할수톡) 수직 빔포밍이 보다 촘촘한 (dense) 해상도를 가지고， 앙각이 그 반대 방향 (—90° 또는 0° )에 가까을수록 수직 범포밍이 보다 듬성한 (sparse) 해상도를 가지도톡 프리코딩 코드북을 설계할 수 있다. 즉, 수직 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 포함하는 프리코딩 코드북 내에서, 수직 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬의 해상도는, 앙각이 0° 에 가까운 경우가 앙각이 90° 에 가까운 경우에 비하여 낮게 구성된다고 할 수 있다. 또한, 프리코딩 코드북 내에서, 앙각 90° 근처에 대웅하는 프리코딩 행렬 (또는 프리코딩 백터)의 개수가， 앙각이 -90° (또는 0° ) 근처에 대웅하는 프리코딩 행렬 (또는 프리코딩 백터)의 개수보다 많을 수 있다.
[416] 나아가， 프리코딩 코드북에 포함되는 프리코딩 행렬 (또는 프리코딩 백터)을 구성함에 있어서, 앙각의 값 (또는 앙각의 범위)에 따라서 수평 빔포밍의 해상도를 상이하게 설정할 수 있다. 전술한 바와 마찬가지의 이유로 앙각이 90° 에 가까울수록 보다 세밀한 범 방향의 설정이 가능한 것이 유리하므로, 앙각이 90° 에 가까을수록 (즉 안테나 어레이에서 아래 방향을 향할수록) 수평 범포밍이 보다 춤촘한 해상도를 가지고， 앙각이 그 반대 방향 (-90° 또는 0° )에 가까울수록 수평 범포밍이 보다 듬성한 해상도를 가지도록 프리코딩 코드북을 설계할 수 있다. 즉， 수평 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 포함하는 프리코딩 코드북 내에서， 수평 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬의 해상도는， 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가지는 경우가 앙각이 -90° 내지 0° 범위의 값을 가지는 경우에 비하여 높게 구성된다고 할 수 있다. 예를 들어, 앙각이 0° 내지 90° 범위의 값을 가지는 경우에 대한 수평 빔포밍의 해상도를 보다 촘촘하게 하고, 앙각이 -90° 내지 0° 범위의 값을 가지는 경우에 대한 수평 빔포밍의 해상도는 보다 듬성하게 할 수 있다.
[417] 실시형태 2
[418] 본 실시형태 2는 수평 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터와 수직 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터를 포함하는 코드북 세트를 구성하는 방안에 대한 것이다.
[419] 실시예 1
[420] 본 실시예에서는 수직 -수평 빔포밍을 위한 코드북 구성 방안에 대해서 제안한다.
[421] 3-차원 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 (또는 프리코딩 가중치 행렬)는 2 개의 지시자 (또는 2 개의 PMI)의 조합에 의해 결정 또는 지시될 수 있다. 2 개의 지시자는， 예를 들어, 및 12라고 칭할 수 있다. h 및 12는 동시에 보고될 수도 있고, 피드백 오버헤드의 감소를 위해서 상이한 시점에 보고될 수도 있다. 여기서 , 은 통-팀 (long-term)으로 보고되고, 광대역 (wideband)에 적용될 수 있다.
[422] 실시예 1-1
[423] 코드북을 구성하는 하나 이상의 요소의 각각은, 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 및 수평 범포밍을 위한 가증치 백터 /행렬을 모두 포함하도록 설계될 수 있다.
[424] 실시예 1-2
[425] 제 1 지시자 (예를 들어， ：！에 의해서 지시되는 프리코더 세트는， 수직 빔포밍을 위한 하나의 가중치 백터 /행렬 및 수평 빔포밍을 위한 하나 이상의 후보 (candidate) 가중치 백터 /행렬의 전부를 포함한다. 서로 다른 제 1 지시자 (^에 의해서 서로 다른 수직 범포밍 가증치 백터 /행렬이 결정되며， 서로 다른 제 1 지시자 (1 에 대해서 동일한 수평 빔포밍 가증치 백터 /행렬이 대웅될 수 있다.
[426] 예를 들어 , 아래의 표 15와 같이 제 1 지시자 (1 및 제 2 지시자 (12)에 의해서 3-차원 범포밍을 위한 프리코더 백터 /행렬이 구성될 수 있다.
[427] 【표 15】
Figure imgf000060_0001
Figure imgf000061_0001
[428] 상기 표 15의 예시에서 1^0인 경우， 수직 빔포밍을 위한 하나의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0)가 지시되고, 수평 범포밍을 위한 4 개의 후보 가중치 백터 /행렬인 Wh(0), Wh(l), Wh(2) 및 Wh(3)이 지시된다. 이에 추가적으로， 12의 값에 따라서 상기 4 개의 수평 범포밍 가중치 백터 /행렬 후보들 중에서 어느 하나가 특정될 수 있다. 다른 값에 대해서도 유사한 방식으로 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시되고， 12와의 조합에 의해 수평 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시될 수 있다.
[429] 실시예 1-3
[430] 제 1 지시자 (예를 돌어， )에 의해서 지시되는 프리코더 세트는, 수직 범포밍을 위한 하나 이상의 후보 가중치 백터 /행렬의 일부 및 수평 빔포밍을 위한 하나 이상의 후보 가중치 백터 /행렬의 전부를 포함한다. 제 1 지시자 (^의 제 1값에 대웅하는 수직 빔포밍 가중치 백터 /행렬은 제 2 값에 대웅하는 수직 범포밍 가중치 백터 /행렬과 일부가 중복될 수도 있다. 서로 다른 제 1 지시자 (^에 대해서 동일한 수평 빔포밍 가중치 백터 /행렬이 대웅될 수 있다.
[431] 예를 들어, 아래의 표 16과 같이 제 1 지시자 ( ) 및 제 2 지시자 (12)에 의해서 3-차원 빔포밍을 위한 프리코더 백터 /행렬이 특정될 수 있다.
[432] 【표 16】
Figure imgf000061_0002
[433] 상기 표 16의 예시에서 1^0인 경우, 수직 빔포밍을 위한 2 개의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0) 또는 Wv(l)가 지시되고, 수평 빔포밍을 위한 4 개의 후보 가중치 백터 /행렬인 Wh(0), Wh(l), Wh(2) 및 Wh(3)이 지시된다. 이에 추가적으로， 12의 값에 따라서 상기 수직 범포밍을 위한 2 개의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0) 또는 Wv(l) 증에서 어느 하나가 특정되고 또한 상기 4 개의 수평 범포밍 가중치 백터 /행렬 후보들 중에서 어느 하나가 특정될 수 있다. 다른 값에 대해서도 유사한 방식으로 수직 범포밍을 위한 2 개의 (후보) 수직 범포밍을 위한 가증치 백터 /행렬이 결정되고， 12와의 조합에 의해 최종적으로 하나의 수직 빔포밍올 위한 가중치 백터 /행렬이 지시되고， 또한 수평 빔포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시될 수 있다.
[434] 실시예 j-
[435] 제 1 지시자 (예를 들어, 1 에 의해서 지시되는 프리코더 세트는, 수직 빔포밍을 위한 하나 이상의 후보 가중치 백터 /행렬의 일부 및 수평 범포밍을 위한 하나 이상의 후보 가증치 백터 /행렬의 전부를 포함한다. 서로 다른 제 1 지시자 (^에 의해서 수직 범포밍 가중치 백터 /행렬은 중복되지 않으며, 서로 다른 수직 빔포밍 가중치 백터 /행렬이 결정된다. 서로 다론 제 1 지시자 ( )에 대해서 동일한 수평 범포밍 가중치 백터 /행렬이 대웅될 수 있다.
[436] 예를 들어, 아래의 표 17과 같이 제 1 지시자 (10 및 제 2 지시자 (12)에 의해서 3-차원 범포밍을 위한 프리코더 백터 /행렬이 특정될 수 있다.
[437] 【표 17】
Figure imgf000062_0001
[438] 상기 표 17의 예시에서 11=0인 경우, 수직 빔포밍을 위한 2 개의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0) 또는 Wv(l)가 .지시되고， 수평 범포밍을 위한 4 개의 후보 가중치 벡터 /행렬인 Wh(0), Wh(l), Wh(2) 및 Wh(3)이 지시된다. 이에 추가적으로, I2의 값에 따라서 상기 수직 빔포밍을 위한 2 개의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0) 또는 Wv(l) 중에서 어느 하나가 특정되고, 또한 상기 4 개의 수평 빔포밍 가중치 백터 /행렬 후보들 중에서 어느 하나가 특정될 수 있다. 다른 값에 대해서도 유사한 방식으로 수직 범포밍을 위한 2 개의 (후보) 수직 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬이 결정되고， 12와의 조합에 의해 최종적으로 하나의 수직 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬이 지시되고， 또한 수평 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시될 수 있다.
[439] 실시예 1-5 ,
[440] 제 1 지시자 (예를 들어, ^에 의해서 지시되는 프리코더 세트는, 수직 범포밍을 위한 하나 이상의 후보 가증치 백터 /행렬의 일부 및 수평 범포밍을 위한 하나 이상의 후보 가중치 백터 /행렬의 일부를 포함한다. 제 1 지시자 ( )의 제 1 값에 대웅하는 수직 빔포밍 가중치 백터 /행렬은 제 2 값에 대웅하는 수직 빔포밍 가중치 백터 /행렬과 일부 또는 전부가 중복될 수도 있다. 서로 다른 제 1 지시자 (Ii)에 의해서 수평 빔포밍 가중치 백터 /행렬은 중복되지 않으며， 서로 다론 수평 범포밍 가중치 백터 /행렬이 결정된다.
[441] 예를 들어， 아래의 표 18과 같이 제 1 지시자 (I!) 및 제 2 지시자 (12)에 의해서 3—차원 빔포밍을 위한 프리코더 백터 /행렬이 특정될 수 있다.
[442] 【표 18】
Figure imgf000063_0001
[443] 상기 표 18의 예시에서 11=0인 경우, 수직 범포밍을 위한 하나의 가중치 백터 /행렬인 Wv(0)가 지시되고, 수평 빔포밍을 위한 4 개의 후보 가중치 백터 /행렬인 Wh(0), Wh(l), Wh(2) 및 Wh(3)이 지시된다. 이에 추가적으로， 12의 값에 따라서 상기 4 개의 수평 빔포밍 가중치 백터 /행렬 후보들 중에서 어느 하나가 특정될 수 있다. 다른 ^ 값에 대해서도 유사한 방식으로 수직 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시되고, 12와의 조합에 의해 수평 범포밍을 위한 가중치 백터 /행렬 중의 하나가 지시될 수 있다.
[444] 또한， 전술한 다양한 예시들에 대해서， 상기 실시형태 1에서 설명했던 방식에 따라서 DoA 기반 또는 DFT 기반의 프리코딩 가중치 백터 /행렬이 구성될 수도 있다.
[445] 또한, 수직 도메인의 PMI의 값에 따라서 수평 도메인의 코드북의 크기가 적웅적으로 변경되도록 코드북을 설계할 수도 있다. 예를 들어 , Wv(0)에 대해서는 Wh(0) 내지 Wh(7)의 7개의 수평 도메인 PMI가 대웅되도록 하여 큰 크기의 코드북을 설계하고, Wv(3)에 대해서는 Wh(0) 및 Wh(l)의 2 개의 수평 도메인 PMI 만이 대웅되도록 하여 보다 작은 크기의 코드북으로 설계할 수도 있다.
[446] 또한， 수직 방향에서의 앙각의 값 (또는 범위)에 따라서 상이한 크기의 코드북이 설계될 수도 있다. 예를 들어, 앙각 0° 내지 45° 범위에 대해서는 보다 많은 개수의 수직 및 /또는 수평 프리코딩 가중치 행렬 /백터를 포함하고 (즉, 보다 촘촘한 범포밍을 지원하고)， 앙각 45° 내지 90° 범위에 대해서는 보다 적은 개수의 수직 및 /또는 수평 프리코딩 가중치 행렬 /백터를 포함하도록 (즉, 보다 듬성한 빔포밍을 지원하도록) 코드북을 설계할 수 있다. 추가적인 예시로서, 앙각 0° 내지 -45° 범위에 대해서는 보다 많은 개수의 수직 및 /또는 수평 프리코딩 가중치 행렬 /백터를 포함하고 (즉， 보다 촘촘한 빔포밍을 지원하고)， 앙각 0° 내지 90° 범위에 대해서는 보다 적은 개수의 .수직 및 /또는 수평 프리코딩 가중치 행렬 /백터를 포함하도록 (즉， 보다 듬성한 빔포밍을 지원하도록) 코드북을 설계할 수도 있다. 이와 유사하게， 특정 앙각 범위에 대해서는 수직 /수평 프리코딩 가중치 행렬 /백터가 촘촘하게 또는 듬성하게 정의되도톡 코드북을 설계할 수 있다.
[447] 이하에서 설명하는 실시예들은 수평 빔포밍을 위한 코드북 세트와 수직 빔포밍을 위한 코드북 세트를 구분하여 구성하는 방안에 대한 것이다.
[448] 실시예 2
[449] 본 실시예는 수직 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬 (들)을 포함하는 코드북 (이하, 수직 범포밍 코드북)을 구성하는 방안에 대한 것이다.
[450] 본 실시예에 따르면， 수직 범포밍 코드북의 특정 하나의 프리코딩 백터 /행렬은 2 개의 지시자 (또는 2 개의 PMI)의 조합에 의해 결정 또는 지시될 수 있다. 2 개의 지시자는， 예를 들어， V- 및 V-I2라고 칭할 수 있다. V-Ii 및 V- I2는 동시에 보고될 수도 있고， 피드백 오버헤드의 감소를 위해서 상이한 시점에 보고될 수도 있다. 여기서, 수직 범포밍을 위한 PMI (예를 들어, V- 및 /또는 V-
12)는 통-팀 (long-term)으로 보고되고 광대역 (wideband)에 적용될 수 있다. 또는 수직 범포밍을 위한 PMI 중에서 V-Ir V-I2에 비하여 통-팀으로 보고되고， 광대역에 적용될 수 있다.
[451] 이와 같이 수직 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬이 2 개의 지시자에 의해서 지시되는 경우， 최종적으로 3-차원 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬은 수평 범포밍을 위한 하나의 (또는 복수개의) 프리코딩 백터 /행렬의 추가적인 조합에 .의해서 특정될 수 있다. 예를 들어， 3-차원 범포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬은， 2 개의 V-PMI와 1 개의 H-PMI의 조합에 의해서 지시될 수 있다.
[452] V-PMI (예를 들어, V- 및 /또는 V-I2)는 상기 실시형태 1에서 설명했던 방식에 따라서 DoA 기반 또는 DFT 기반으로 구성된 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 지시하도록 수직 빔포밍 코드북이 구성될 수 있다.
[453] 또한， 수직 도메인에서의 안테나 포트의 개수에 따라서 V-PMK예를 들어, V-h 및 /또는 V-I2)의 크기 또는 길이가 결정된다.
[454] 또한，
Figure imgf000065_0001
제 1 값에 대웅하는 수직 빔포밍 가중치 백터 /행렬은 제 2 값에 대웅하는 수직 범포밍 가중치 백터 /행렬과 일부 또는 전부가 중복될 수도 있다. 예를 들에 아래의 표 19과 같이 V-h 및 V-I2에 의해서 수직 빔포밍을 위한 프리코딩 백터 /행렬이 특정될 수 있다.
[455] 【표 19]
Figure imgf000065_0002
[456] 상기 표 19의 예시에서 V-I O인 경우， 수직 빔포밍을 위한 2 개의 후보 가중치 백터 /행렬인 Wv(0) 및 Wv(l)이 지시되며, 그 중에서 어느 하나는 V-I2의 값에 따라서 결정된다. V-I l인 경우， 수직 범포밍을 위한 2 개의 후보 가중치 백터 /행렬인 Wv(l) 및 Wv(2)이 지시되며， 그 중에서 어느 하나는 V-I2의 값에 따라서 결정된다. 다른 V- 값에 대해서도 유사한 방식으로 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터 /행렬의 후보군이 지시되고, V-I2와의 조합에 의해 그 중에서 하나의 수직 빔포밍을 위한 가중치 백터 /행렬이 지시될 수 있다.
[457] V-I2이 상이한 시점에 보고되는 경우에， 보고 주기는 다음과 같이 설정될 수 있다.
[458] V-I2의 관계에서는, V-I2은 V-Ii 보다 자주 보고 될 수 있다 (또는,
V-I2의 보고 주기는 보고 주기보다 짧게 주어질 수 있다).
[459] V-I2은 H-PMI의 관계에서는, V-I2은 H-PMI 보다 자주 보고 될 수 있다 (또 는， V-I2의 보고 주기는 H-PMI의 보고 주기보다 짧게 주어질 수 있다). 또는, V- 12은 H-PMI과 동일한 시점에서 보고될 수 있다.
[460] 만약, H-PMI가 2 개의 지시자 (예를 들어, H— h 및 Hᅳ 12)로 구성되는 경우, V— 12와 동일한 시점에서 보고될 수 있다. 또는， RI와 동일한 시점에 서 보고될 수 있다. 또는, H-Ir 다른 ΡΜΙ 또는 다른 CSI와 동시에 보고되지 않 고， 단독으로 보고될 수도 있다. 또는， Η-Ι2는 동일한 시점에서 보고될 수 있다.
[461] 실시예 3 .
[462] 본 실시예는 수직 빔포밍을 위한 프리코딩 가증치 백터 /행렬 (들)을 포함하는 코드북 (이하, 수직 빔포밍 코드북)을 구성하는 또 다른 방안에 대한 것이다.
[463] 본 실시예에 따르면, 수직 범포밍 코드북의 특정 하나의 프리코딩 백터 /행렬은 하나의 지시자 (또는 하나의 ΡΜΙ)에 의해서 결정 또는 지시될 수 있다. 이러한 하나의 지시자를, 예를 들어, V-I라고 칭할 수 있다. 여기서, 수직 빔포밍을 위한 ΡΜΙ (예를 들어 , V-I)는 통-팀 (long-term)으로 보고되고, 광대역 (wideband)에 적용될 수 있다.
[464] 이와 같이 수직 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬이 하나의 지시자 (예를 들어, V-I)에 의해서 지시되는 경우， 최종적으로 3-차원 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬은 수평 빔포밍을 위한 하나의 (또는 복수개의) 프리코딩 백터 /행렬의 추가적인 조합에 의해서 특정될 수 있다. 예를 들어, 3- 차원 빔포밍을 위한 프리코딩 가중치 백터 /행렬은， 1 개의 V-I와 하나 이상의 H- PMI (예를 들어, H-I, 또는 H-Ii 및 H-I2)의 조합에 의해서 지시될 수 있다.
[465] V-I는 상기 실시형태 1에서 설명했던 방식에 따라서 DoA 기반 또는 DFT 기반으로 구성된 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 지시하도톡 수직 범포밍 코드북이 구성될 수 있다.
[466] 또한， 수직 도메인에서의 안테나 포트의 개수에 따라서 V-I의 크기 또는 길이가 결정된다.
[467] 예를 들에 표 20에서 나타내는 바와 같이, V-I는 특정 하나의 수직 범포밍 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 지시할 수 있다.
[468] 【표 20】
Figure imgf000067_0001
[469] 한편, V— I는 H-PMK예를 들어， H-I, 또는 H-Ii 및 H-I2)와 상이한 시점에 보고될 수 있다. 이 경우， V-I는 H-PMI 보다 자주 보고 될 수 있다 (또는， V-I의 보고 주기는 H-PMI의 보고 주기보다 짧게 주어질 수 있다).
[470] 전술한 실시예들의 변형예로서ᅳ 수직 범포밍 가중치 백터 /행렬과 수평 범포밍 가중치 백터 /행렬을 합성하여, 3-차원 빔포밍을 위한 (즉, 수직 빔포밍 및 수평 빔포밍을 동시에 결정하는) 가중치 백터 /행렬을 구성할 수도 있다. 예를 들어 , 하나의 PMI가 수직 도메인과 수평 도메인에 대해 모두 적용되는 하나의 프리코딩 백터 /행렬을 지시하도록 코드북을 구성할 수도 있다.. 이러한 코드북을 구성하고， 하나의 PMI 또는 복수개의 PMI들의 조합에 의해서 특정 하나의 3-차원 프리코딩 백터 /행렬이 지시될 수 있다.
[471] 실시형태 3
[472] 본 실시형태 3은 PUCCH 보고 타입을 정의하는 방안에 대한 것이다. 구체적으로， MS기반의 2-차원 어레이 안테나 구성을 가지는 MIM0시스템에서 UE- 특정 수직 빔포밍 및 수평 빔포밍을 수행할 때， 수직 빔포밍을 위한 프리코더의 인텍스 및 수평 빔포밍을 위한 프리코더의 인덱스를 보고하는 방안에 대해서 제안한다.
[473] 기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어 3GPP LTE 릴리즈 -8， 9， 10, 11)에서 PUCCH 자원은 최대 11 비트 내지 최대 13 비트를 전송할 수 있도톡 설계되었다. 또한， 랭크 -2 이상의 전송에서는 2 개의 전송 블록 (또는 2 개의 코드워드)를 지원할 수 있으며， 2 개의 전송 블록은 2 개의 코드워드에 일-대 -일로 매핑된다. 또한， CQI는 각각의 전송 블록 (또는 코드워드)에 대해서 측정 및 보고된다. 이 경우， 제 1 전송 블톡 (또는 코드워드)의 CQI는 4 비트로, 제 2 전송 블록 (또는 코드워드)에 대한 CQI는 3 비트로 표현되며, 이에 따라 2 전송 블록 (또는 2 코드워드) 전송에 대한 CQI를 보고하기 위해서 총 7 비트가 요구된다. 또한, 프리코딩이 적용되는 시스템에서 PMI를 보고하기 위해서 4 비트가 필요하다면， 프리코딩 및 CQI를 동시에 보고하기 위해서 최대 11 비트가 사용될 수 있다.
[474] 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 수평 빔포밍만을 지원하며, 이를 위한 CSI의 보고를 위해서 PUCCH가 이용되는 경우의 보고 방식을 다음과 같이 정의하고 있다. 특히 , 8Tx 전송을 위한 코드북은 2개의 지시자 (제 1 지시자 ( ) 및 제 2 지시자 (i2))를 기반으로 설계가 되었는데, 이를 위해서 PUCCH 보고 모드에서는 3 가지 방식으로 제 1 지시자 및 제 2 지시자를 보고할 수 있다.
[475] 첫 번째 방식은， 제 1 지시자 (h)를 보고한 후， 제 2 지시자 (i2)와 CQI를 동시에 보고하는 방식이다.
[476] 두 번째 방식은, 제 1 지시자 ( ), 제 2 지시자 (i2) 및 CQI를 동시에 보고하는 방식이다.
[477] 세 번째 방식은, 제 1 지시자 (h) 보고 여부에 대한 특정 지시자 (예를 들어， decoding Type Indicator; PTI)를 정의하고， 이에 따라 상이한 보고 방식을 적용하는 것이다. 만약 상기 특정 지시자가 제 1 지시자 ( )가 보고된다는 것을 나타내는 경우라면, 소정의 시간에 제 1 지시자 ( )를 보고한 후, 제 2 지시자 (i2)와 CQI를 동시에 보고한다. 만약 상기 특정 지시자가 제 1 지시자 (h)가 보고되지 않는다는 것을 나타내는 경우라면， 소정의 시간에 제 2 지시자 (i2) 및 CQI를 동시에 보고하게 된다 (이 경우， 제 1 지시자 (h)가 없이 제 2 지시자 (i2)만으로 특정 프리코딩 백터 /행렬을 결정할 수 없으므로， 이전에 보고되었던 제 1 지시자 ( )를 사용한다고 가정하여 특정 프리코딩 백터 /행렬을 결정 또는 지시할 수 있다).
[478] 발전된 3GPP LTE 시스템 (예를 들어， 3GPP LTE 릴리즈 -11 이후)에서는 MS 기반의 2-차원 어레이 안테나 구성을 가정한 MIM0 시스템에 대한 잠재적인 이득을 최대화하기 위한 논의가 진행중이다. AAS 기반의 2-차원 어레이 안테나 구성에서는， 수직 도메인 빔포밍을 가변적으로 및 /또는 UE-특정으로 수행할 수 있다는 점이 기존의 시스템과 구분되는 특징이다. 이러한 수직 범포밍을 적용함에 있어서, 기존의 시스템과 구분되는 점은 UE가 자신에게 가장 적합한 (또는 선호하는) 수직 도메인 빔 방향을 선택하여 기지국에게 보고한다는 것이다. 이하에서는， 수직 빔포밍과 수평 범포밍을 위한 PMI를 보고할 때에 추가적으로 고려해야 하는 UE 동작에 대해서 제안한다.
[479] 본 발명에서는, PUCCH를 통한 CSI 보고의 경우 수직 빔포밍을 위한 PMI(V- PMI)의 보고 여부를 알려주는 특정 지시자 (또는 플래그 지시자)를 정의한다. 이러한 특정 지시자를 V-PMI 보고 타입 지시자 (Reporting Type Indicator; RTI)라고 칭한다. V-PMI RTI는 UE가 PUCCH를 통하여 전송하는 CSI에 포함될 수 있다. 또한, V-PMI RTI의 값에 따라서 UE는 V-PMI 보고를 수행하거나 수행하지 않을 수 있다 (또는， UE는 V-PMI 보고를 수행하거나 수행하지 않는지 여부에 따라서, V-PMI RTI의 값이 결정된다고도 표현할 수 있다).
[480] 만약, V-PMI RTI가 제 1 값 (또는 On을 나타내는 값)으로 설정되는 경우, V-PMI RTI의 보고 후에 V-PMI가 보고될 수 있다. 이러한 경우, V-PMI 보고 후에, H-PMI가 보고될 수 있다. 또는 , V-PMI와 H-PMI가 동일한 시점에서 보고될 수도 있다. 또는, V-PMI와 함께 H-PMI의 일부가 동일한 시점에서 보고되고, 그 후에 H- PMI의 나머지 일부가 보고될 수도 있다 (예를 들어, V-PMI 및 H-PMI^l 동시에 보고된 후, H-PMI2와 CQI가 동시에 보고될 수 있다).
[481] 만약, V— PMI RTI가 제 2 값 (또는 Off를 나타내는 값)으로 설정되는 경우， V-PMI RTI의 보고 후에 V-PMI가 보고되지 않고 H— PMI 만이 보고될 수 있다. 이러 한 경우， 수직 빔포밍을 위한 프리코더는 가장 최근에 보고된 (예를 들어, V-PMI RTI의 보고 이전에 가장 마지막으로 보고된) V-PMI에 의해서 지시되는 프리코더가 그대로 사용된다고 가정할 수 있다. 또는, 수직 빔포밍을 위한 프리코더는 디폴트 (default)로 설정되어 있는 특정 V-PMI에 의해서 지시되는 프리코더가 사용될 수 도 있다. 디폴트 V-PMI는 가장 낮은 번호 (또는 인덱스)를 가지는 V-PMI일 수 있다.
[482] V-PMI RTI는 RI와 결합되어 보고될 수도 있다. 이 경우, V-PMI는 랭크 -1에 기초하여 선택 /결정된 것으로 가정하고， 보고되는 RI는 H-PMI의 선택 /결정의 기초 가 되는 랭크 값을 지시하는 것으로 사용될 수 있다 (예를 들어, V-PMI RTI의 값 이 On을 지시하는지 Off를 지시하는지에 무관하게 RI는 그 후에 보고되는 H-PMI 에 연관된 전송 탱크 값을 지시할 수 있다). 또는, 보고되는 RI는 V-PMI와 H-PMI 의 조합에 의해서 지시되는 프리코딩 백터 /행렬 (또는 V-PMI에 의해 지시되는 프리 코딩 백터 /행렬과 H-PMI에 의해 지시되는 프리코딩 백터 /행렬의 결합 (예를 들어, Kronecker product)의 결과로 얻어지는 프리코딩 백터 /행렬)의 랭크 값을 지시하 는 것으로 사용될 수도 있다.
[483] 또는, V-PMI RTI는 RI 보다 앞서서 보고될 수도 있다. 이 경우, V-PMI는 탱크 -1에 기초하여 선택 /결정된 것으로 가정하고, 보고되는 RI는 H-PMI의 선택 /결 정의 기초가 되는 랭크 값 (즉, H-PMI에 연관된 탱크 값)을 지시하는 것으로 사용 될 수 있다. 또한， V-PMI RTI의 보고 주기는 RI의 보고 주기의 정수배로 결정될 수 있으며， RI 보다 앞서서 V-PMI RTI가 보고된다는 것은 소정의 보고 시점 (예를 들어， RI 보고 시점)을 기준으로 하는 오프셋 (offset) 값으로서 지시될 수 있다.
[484] 실시형태 4
[485] 본 실시형태 4는 수직 빔포밍이 적용되는 경우에， 레거시 (legacy) MIM0 동 작을 지원하는 방안에 대한 것이다. 레거시 MIM0 동작이란, 수직 빔포밍이 도입되 기 전의 시스템 (예를 들어, 수평 범포밍만을 지원하는 시스템)에서 정의되었던 MIM0 전송 기법들을 의미한다.
[486] 기존의 3GPP LTE 시스템 (예를 들어， 3GPP LTE 릴리즈 -8, 9， 10， 11)에서는 패시브 안테나 기반의 수직 틸팅 (vertical tilting)을 가정하여, 수직 도메인 범 포밍은 고정된 패턴이 사용되고 (또는 아무런 수직 도메인 빔포밍이 적용되지 않 는 것이라고도 표현할 수 있음)ᅳ 수평 도메인의 1-차원 어레이 기반의 MIM0 전송 동작이 정의되어 있다. MIM0 전송 기법 (scheme)으로는， 단일 안테나 포트 전송 기 법, 전송 다이버시티 기법, 공간 다중화 기법， 폐 -루프 MIM0 기법， 단일ᅳ레이어 빔포밍 기법， 이중ᅳ레이어 범포밍 기법， 다중-레이어 빔포밍 기법 등이 정의되어 있다.
[487] 기본적인 전송 방법은 단일 안테나 포트 전송 기법 및 전송 다이버시티 기 법이다. CRS 안테나 포트의 개수에 따라서, 1 개의 CRS 포트가 사용되면 단일 안 테나 포트 전송 기법이 사용되고， 2 개의 CRS 포트가 사용되면 SFBCXSpace- Frequency Block Code) 기법이 사용되고， 4 개의 CRS 포트가 사용되는 SFBO FSTD( Frequency Switched Transmit Diversity) 기법이 기본적인 전송 방법으로서 사용될 수 있다.
[488] CRS는, 셀 선택을 위한 RSR Reference Signal Received Power)/ RSRQ(Reference Signal Received Quality) 측정을 위해서 사용될 수도 있고, 링크 적웅 (link adaptation)을 위한 정보로서의 CQI를 측정하기 위해서 사용될 수도 있 고, 프리코딩 기반의 전송 기법을 위한 정보로서의 PMI 선택을 위해서 사용될 수 W
도 있고， 높은 탱크를 지원하기 위한 탱크 선택을 위해서 사용될 수도 있으며, 데 이터 및 제어 채널의 복조를 위해서 사용될 수도 있다.
[489] 패시브 안테나가 사용되는 경우에는 단일 수직 범포밍이 적용되며， CRS, CSI-RS, DMRS (또는 UE-특정 RS), 동기 신호， 제어 채널, 데이터 채널 등의 모두에 대해서 동일한 수직 범포밍이 적용되기 때문에 (또는 아무런 수직 빔포밍의 적용 이 없다고도 표현할 수 있음), 수직 도메인에서는 동일한 커버리지를 가진다.
[490] 한편， MS 기반의 2-차원 안테나 어레이에 대해서 수직 범포밍이 적용되는 경우, 수직 도메인에 대해서 가변적인 범포밍이 가능하게 된다. 이에 따라， RSCCRS, CSI-RS, DMRS (또는 UE-특정 RS) 등)， 동기 신호， 제어 채널, 데이터 채널 등에 서로 상이한 수직 빔포밍이 적용될 수도 있다. 이러한 경우， 측정 부정합 (measurement mismatch)의 문제가 발생할 수도 있고， 레거시 기법에서는 수직 빔 포밍의 적용 자체를 고려하지 않기 때문에 수직 범포밍의 적용이 레거시 개체 (UE, eNB 등)의 동작에 블명료성 (ambiguity)을 야기하는 등이 문제가 발생할 수도 있다. 이를 해결하기 위해서， 이하에서는 수직 빔포밍의 도입에 따른 본 발명와 다양한 예시들에 설명한다.
[491] 실시예 1
[492] 본 실시예에서는 다중의 수직 범포밍 (또는 수직 전기적 틸팅 (vertical electric tilting), 또는 단순히 수직 틸팅) 기반 전송 다이버시티를 가정하는 CQI 계산 방안에 대해서 설명한다.
[493] DMRS 기반의 데이터 전송을 위한 CSI 피드백은， PMI를 보고하는 경우와， PMI를 보고하지 않는 경우로 구분된다. 예를 들어, CSI-RS 기반으로 CSI를 생성 및 보고하는 경우에 PMI 및 이에 기반한 CQI가 보고될 수 있다. 한편ᅳ TDD 시스템 에서 CRS 기반으로 CSI를 생성 및 보고하는 경우에는 PMI 없이 CQI가 보고될 수도 있으며， 이 경우에는 기지국이 상향링크 참조신호를 통해 프리코딩 가중치를 측정 하고, 단말은 PMI 없이 CQI를 기지국으로 보고할 수 있다. 여기서 , 단말이 PMI를 보고하지는 않지만， 개 -루프 공간 다중화 기법 또는 전송 다이버시티 기법을 가정 하고 CQI를 측정 및 보고할 수 있다. 개 -루프 MIM0 전송을 가정하고 측정된 S R(Signal-to-Noise Ratio)에 비하여， 프리코딩이 적용되는 경우에는 소정의 수 준 (예를 들어， 3dB)만큼 SNR이 향상되는 것을 고려하여， 기지국은 단말이 보고한 CQI를 보정하여 사용할 수 있다.
[494] 한편， 폐 -루프 프리코딩 및 고정 빔포밍이 적용되는 경우에는 사용자의 위 . 치에 따라서 SNR이 상당한 차이 (예를 들어, OdB 내지 6dB)를 가질 수 있다. 즉， 고정된 방향으로의 빔은 어떤 위치에서는 집증된 신호 세기로 인하여 SNR이 높은 것으로 측정될 것이지만, 다른 위치에서는 신호 세기가 낮게 측정되므로 SNR이 낮 은 것으로 측정될 수 있다. 이에 따라, 수직 도메인에서 고정 범포밍이 적용되는 경우에 사용자 위치에 따라 CQI 계산 값이 크게 차이나게 된다.
[495] 기존의 패시브 안테나는 수직 도메인으로 고정 빔 패턴을 사용하는 것이라 고 간주할 수 있다. 한편, AAS의 경우에는， CRS는 (레거시 시스템과 마찬가지로) 고정 범 패턴으로 전송되고， DMRS 기반 데이터 전송에는 가변적인 수직 범포밍이 적용되는 것으로 가정한다. 이 경우， PMI가 보고되지 않는 경우에 CRS 기반으로 CQI를 계산하는 경우， 수직 도메인에서 고정 빔포밍의 적용으로 인해서 사용자의 위치에 따라 SNR이 크게 차이나는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 다음과 같은 방안들을 제안한다.
[496] PMI가 보고되지 않는 경우에는 SNR을 수직 빔포밍 방향 (또는 수직 틸팅)에 따라서 계산하도톡 할 수 있다. 또한, 3GPP LTE 전송 모드 2 TM2) (즉， 전송 다이 버시티)를 위해서는 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅) 정보를 상위 계층 (예를 들어, RRC) 시그널링을 통해서 단말에게 전달할 수 있다. 또한, 기존의 시스템에 따라서 PMI를 보고하지 않는 경우라고 하더라도， 이는 수평 도메인에서의 프리코딩 정보 를 보고하지 않는 것이라고 정의되는 것이므로, 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅) 정 보를 단말이 보고하도록 하는 추가적인 동작을 정의할 수도 있다.
[497] 또한, 수직 범포밍 (또는 수직 틸팅)을 고려하여 CQI를 계산하도록 하기 위 한 특별한 참조신호 (RS)를 단말에게 설정하여 줄 수도 있다. 상기 특별한 RS로는 CSI-RS가 사용될 수도 있고， 또는 기존에 정의된 CRS와는 상이한 측정 목적의 CRS 가사용될 수도 있다.
[498] 여기서， 수직 범포밍 (또는 수직 틸팅)은， 수직 도메인 빔포밍을 위한 가중 치 백터로서 표현될 수 있다. 또한， 수직 범포밍 (또는 수직 틸팅 )은, CRS 별로 수 직 틸팅을 상이하게 적용함으로써 단말의 입장에서는 상이한 셀로부터의 CRS (또 한 상이한 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅 )이 적용된 CRS)인 것으로 인식되도톡 할 수도 있다. 또한, 복수개의 수직 섹터화된 CSI-RS 설정을 단말에게 알려줌으로써, 단말이 각각의 CSI-RS 설정에 대웅하는 수직 도메인 색터에 대한 CSI를 계산 /선택 하도록 할 수 있다.
[499] 실시예 2 [500] 수직 범포밍을 위해서 새로운 전송 모드가 정의될 수 있다. 이러한 새로운 전송 모드는 수직 빔포밍 및 수평 빔포밍을 수행하는 프리코딩 기법과， 피드백 정 보 없이도 동작할 수 있는 폴백 (fallback) 기법으로 구성될 수 있다. 폴백 기법은 통신 상에 문제가 있을 때에 특별한 설정 없이도 수행가능한 기본적인 동작이라고 할 수 있다.
[501] 예를 들어， 상기 폴백 기법은, V-PMI 인덱스가 0인 경우에 해당하는 수직 빔포밍을 위한 프리코딩 백터 /행렬을 사용하고 단일 안테나 전송.기법을 적용하는 것으로 정의될 수 있다. 또는, 상기 폴백 기법은, 개 -루프 전송을 적용한 수직 도 메인 섹터화에 기반한 전송 기법으로 적용될 수 있다.
[502] 폴백 기법 등을 지원하기 위해서， 디폴트 수직 범포밍 (또는 디폴트 프리코 딩 가중치)를 이용하는 방안에 대해서 이하에서 설명한다.
[503] 레거시 MIM0 기법을 적용하기 위해서, 수직 도메인으로는 고정된 프리코딩 가중치를 사용하도록 할 수 있다.
[504] AAS 기반 2-차원 어레이 안테나 구성이 적용되는 MIM0 시스템에서 수직 도 메인 빔포밍을 위해서 안테나 요소에 빔포밍 가중치 백터 /행렬이 적용된다고 할 때， 레거시 MIM0 기법을 위해서 수직 도메인을 위한 가중치 백터 /행렬 중에서 특 정 (또는 디폴트) 프리코딩 가중치 백터 /행렬을 사용하여 특정 (또는 디폴트) 안 테나 포트를 구성할 수 있다. 만약 코드북 형태로 가중치 백터 /행렬이 정의되어 있는 경우라면, 코드북 내에서 특정 요소 (예를 들어， 가장 낮은 인덱스에 대웅하 는 프리코딩 가중치 백터 /행렬)가상기 특정 (또는 디폴트) 프리코딩 가중치 백터 / 행렬로서 사용될 수 있다.
[505] 예를 들어， 수직 도메인에 4 개의 안테나 요소가 존재하고, 수평 도메인에 4 개의 안테나 요소가 존재하는 2—차원 안테나 어레이를 가정한다. 이 경우， 아래 의 수학식 41과 같이， 수직 도메인의 특정 (또는 디폴트) 가중치 벡터를 적용하여 수평 도메인의 4 개의 안테나 포트를 구성할 수 있다.
[506] 【수학식 41】
Hap
= [Ho Hj H2 H3]
= Hae · Wv
= [Hoo Hoi ¾2 H03! Ηπ H12 H^; H20 ^21 H22 H23; H30 H31 H32 H33] ·
[W0; Wx; W2; W3]
= [ (Hoo W0+ H10 Wi+ H20 W2+ H30 W3) (Hoi W0+ Hn Wx+ H21 W2+ H31 W3)
(H02 W0+ H12 Wi+ H22 W2+ H32 W3) (H03 W0+ H13 W,+ H23 W2+ H33 W3) ] [507] 상기 수학식 41에서 Hap 는 ¾ 에 의해서 구성되는 공간 채널 백터 /행렬이 다. 는 k에 대한 공간 채널이며, k는 안테나 포트 인덱스이다. Hae 는 Hmn 에 의해서 구성되는 공간 채널 백터 /행렬이다. Hmn 은 안테나 요소 (in, n)에 대한 공 간 채널이며， m은 수직 도메인에서의 안테나 요소 인텍스이고, n은 수평 도메인에 서의 안테나 요소 인덱스이다. Wv 는 수직 도메인 범포밍을 위한 특정 (또는 디폴 트) 가중치 백터 /행렬이다.
[508] 실시예 3
[509] 본 발명에 따르면， 시간 도메인에서 수직 섹터화를 적용할 수 있다. 예를 들어 , 자원이 할당되는 시간 단위를 서브프레임이라고 하면， 서브프레임 별로 상 이한 수직 범포밍 (또는 수직 틸팅)을 적용하도록 할 수 있다.
[510] 예를 들어， 각각의 서브프레임 단위로 상이한 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅) 이 적용될 수 있다. 또는, 연속되는 N (예를 들어, N=2, 5, 10) 개의 서브프레임 단위로 상이한 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅 )이 적용될 수도 있다. 또는， 비트맵올 사용하여 제 1 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅 )이 적용되는 서브프레임 (들)과 제 2 수직 범포밍 (또는 수직 틸팅 )이 적용되는 서브프레임 (들)을 구분하여 지시할 수도 있다. 또는, 서브프레임 타입 (예를 들어, 일반 (normal) 서브프레임과 MBSFN 서브 프레임 )에 따라 서로 상이한 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅 )이 적용되도록 설정할 수도 있다.
[511] 또한， 반송파 기반 수직 섹터화도 가능하다. 이는 서로 상이한 반송파 (또 는 셀)에 대해서 상이한 수직 빔포밍 (또는 수직 틸팅)이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.
[512] 도 20은 본 발명에 따른 채널상태정보 (CSI) 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[513] 단계 S10에서 기지국은 단말로 2-차원 안테나 구조에 대한 CSI 생성에 이용될 수 있는 참조신호 (예를 들어， CSI— RS)를 전송할 수 있다.
[514] 단계 S20에서 단말은 기지국으로부터 수신된 참조신호를 이용하여 2-차원 안테나 구조에 대한 CSI를 생성할 수 있다.
[515] 단계 S30에서 단말은 생성된 CSI를 기지국으로 보고할 수 있다. [516] 2-차원 안테나 구조에 대한 CSI 생성 및 /또는 보고에 있어서, 본 발명에서 제안하는 다양한 예시들 (예를 들어， 2-차원 안테나 구조에 적합한 수직 /수평 범포밍을 표현하기 위한 프리코딩 행렬 구성 방안, 코드북 설계 방안, 프리코딩 행렬 지시자 구성 방안， 프리코딩 행렬 지시자 보고 방안, 레거시 시스템의 개체를 지원하는 방안 등)의 하나 또는 둘 이상의 조합이 적용될 수 있다.
[517] 도 20에서 설명하는 예시적인 방법은 설명의 간명함을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만， 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 방법을 구현하기 위해서 도 20에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.
[518] 도 21은 본 발명에 따른 단말 장치 및 기지국 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
[519] 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치 (10)는, 송신기 (11), 수신기 (12), 프로세서 (13), 메모리 (14) 및 복수개의 안테나 (15)를 포함할 수 있다. 송신기 (11)는 외부 장치 (예를 들어 , 단말)로의 각종 신호， 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 수신기 (12)는 외부 장치 (예를 들어, 단말)로부터의 각종 신호， 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 프로세서 (13)는 기지국 장치 (10) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 복수개의 안테나 (15)는 2ᅳ차원 안테나 구조에 따라서 구성될 수 있다.
[520] 본 발명의 일례에 따른 기지국 장치 (10)의 프로세서 (13)는， 송신기 (11)를 제어하여 단말에게 참조신호를 전송하고, 상기 참조신호를 이용하여 상기 단말에서 생성된 CSI를， 상기 수신기 (12)를 제어하여 상기 단말로부터 수신하도록 구성될 수 있다.
[521] 위와 같은 기지국 장치 (10)의 구체적인 구성에 있어서， 2-차원 안테나 구조에 대한 CSI 생성 및 /또는 보고에 대해서 본 발명에서 제안하는 다양한 예시들 (예를 들어， 2-차원 안테나 구조에 적합한 수직 /수평 빔포밍을 표현하기 위한 프리코딩 행렬 구성 방안, 코드북 설계 방안， 프리코딩 행렬 지시자 구성 방안， 프리코딩 행렬 지시자 보고 방안ᅳ 레거시 시스템의 개체를 지원하는 방안 등)의 하나 또는 둘 이상의 조합이 적용될 수 있다.
[522] 기지국 장치 (10)의 프로세서 (13)는 그 외에도 기지국 장치 (10)가 수신한 정보， 의부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리 (14).는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며， 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
[523] 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치 (20)는， 송신기 (21), 수신기 (22)， 프로세서 (23), 메모리 (24) 및 복수개의 안테나 (25)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나 (25)는 MIM0 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 송신기 (21)는 외부 장치 (예를 들어， 기지국)로의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 수신기 (22)는 외부 장치 (예를 들어， 기지국)로부터의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 프로세서 (23)는 단말 장치 (20) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
[524] 본 발명의 일례에 따른 단말 장치 (20)의 프로세서 (23)는, 수신기 (22)를 제어하여 기지국으로부터 참조신호를 수신하고, 상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를， 상기 송신기 (21)를 제어하여 상기 기지국으로 보고하도록 구성될 수 있다.
[525] 위와 같은 단말 장치 (20)의 구체적인 구성에 있어서， 2-차원 안테나 구조에 대한 CSI 생성 및 /또는 보고에 대해서 본 발명에서 제안하는 다양한 예시들 (예를 들어 2-차원 안테나 구조에 적합한 수직 /수평 빔포밍을 표현하기 위한 프리코딩 행렬 구성 방안， 코드북 설계 방안, 프리코딩 행렬 지시자 구성 방안， 프리코딩 행렬 지시자 보고 방안， 레거시 시스템의 개체를 지원하는 방안 등)의 하나 또는 둘 이상의 조합이 적용될 수 있다.
[526] 단말 장치 (20)의 프로세서 (23)는 그 외에도 단말 장치 (20)가 수신한 정보， 외부로 전송할 정보 등을 연산ᅵ 처리하는 기능을 수행하며， 메모리 (24)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며 , 버퍼 (미도시 ) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
[527] 또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 하향링크 전송 주체 (entity) 또는 상향링크 수신 주체는 주로 기지국을 예로 들어 설명하였고, 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체는 주로 단말을 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어， 상기 기지국에 대한 설명은 셀, 안테나 포트， 안테나 포트 그룹, RRH, 전송 포인트, 수신 포인트, 액세스 포인트， 중계기 등이 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우에 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 중계기가 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우， 또는 중계기가 기지국으로의 상향링크 전송 주체가 되거나 기지국으로부터의 하향링크 수신 주체가 되는 경우에도 본 발명의 다양한 실시예를 통하여 설명한 본 발명의 원리가 동일하게 적용될 수도 있다.
[528] 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어， 펌웨어 (fir隱 are), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
[529] 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors) , DSPDs(Digital Signal Processing Devices) , PLDs (Programmable Logic Devices) , FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) , 프로세서， 컨트를러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[530] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우,ᅳ 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들, 절차 또는 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 받올 수 있다.
[531] 상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만， 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
[532] 본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하^ 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
【산업상 이용가능성】
[533] 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
무선 통신 시스템의 단말에서 채널상태정보 (CSI)를 보고하는 방법에 있어서,
기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계 ; 및
상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고하는 단계를 포함하고,
제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가, 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2—차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를' 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산되는 CSI 보고 방법 .
【청구항 2】
제 1 항에 있어서，
상기 제 2 도메인에서의 틸팅에 대한 정보는 상위 계층 시그널링을 통해서 상기 단말에게 지시되는， CSI 보고 방법.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서，
상기 CQI 계산에 이용되는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅에 대한 정보는 상기 단말에 의해서 상기 기지국으로 보고되는， CSI 보고 방법.
【청구항 4】
제 1 항에 있어세
상기 제 2 도메인에서의 복수개의 상이한 틸팅에 대한 정보가 주어지는， CSI 보고 방법 .
【청구항 5】
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호가 상기 단말에게 전송되는， CSI 보고 방법 .
【청구항 6]
제 5항에 있어서， 상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호는, CSI- RS( reference signal)인， CSI 보고 방법.
【청구항 7】
제 5 항에 있어서，
상기 제 2 도메인에서의 틸팅을 적용하기 위한 참조신호는 셀 -특정 참조신호 (CRS)이며， 상기 CRS 별로 상기 제 2 도메인에서의 틸팅이 상이하게 적용되는, CSI 보고 방법 .
【청구항 8】
제 1 항에 있어서，
상기 제 2 도메인에서의 틸팅은 가중치 백터로서 표현되는， CSI 보고 방법.
【청구항 9】
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 도메인에서의 틸팅은 시간 단위 별로 상이하게 적용되는, CSI 보고 방법 .
【청구항 10】 - 제 9항에 있어서, '
각각의 서브프레임의 단위로 또는 연속되는 서브프레임들의 단위로 상이한 상기 제 2도메인에서의 틸팅이 적용되는, CSI 보고 방법 .
【청구항 11】
제 9항에 있어서，
상기 제 2 도메인에서의 제 1 틸팅이 적용되는 서브프레임과 상기 제 2 도메인에서의 제 2 틸팅이 적용되는 서브프레임이 비트맵을 이용하여 지시되는, CSI 보고 방법 .
【청구항 12】
제 9항에 있어서,
서브프레임 타입에 따라 상이한 상기 제 2 도메인에서의 틸팅이 적용되는， CSI 보고 방법 .
【청구항 13]
제 1 항에 있어서,
상기 단말이 폴백 (fallback) 동작을 수행하는 경우， 상기 제 2 도메인에서의 틸팅은 소정의 제 2 도메인 프리코딩 행렬 지시자 (PMI)에 의해 지시되는 제 2 도메인 프리코딩 행렬이 적용되는, 단일 안테나 전송을 가정하여 결정되는, CSI 보고 방법.
【청구항 14】
제 13 항에 있어서,
상기 소정의 제 2 도메인 PMI는， 가장 낮은 인텍스의 제 2 도메인 PMI인,
CSI 보고 방법 .
【청구항 15】
제 1 항에 있어서，
상기 제 1 도메인은 수평 (horizontal) 도메인이고,
상기 제 2 도메인은 수직 (vertical) 도메인인， CSI 보고 방법.
【청구항 16】
무선 통신 시스템의 기지국에서 채널상태정보 (CSI)를 수신하는 방법에 있어서，
단말에게 참조신호를 전송하는 단계; 및
상기 참조신호를 이용하여 상기 단말에서 생성된 CSI를, 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고，
제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가， 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산되는， CSI 수신 방법.
【청구항 17]
무선 통신 시스템에서 채널상태정보 (CSI)를 보고하는 단말 장치에 있어서， 송신기; '
수신기; 및
프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는, 상기 수신기를 제어하여 기지국으로부터 참조신호를 수신하고， 상기 참조신호를 이용하여 생성된 상기 CSI를, 상기 송신기를 제어하여 상기 기지국으로 보고하도록 구성되며,
제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가， 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산되는， CSI 보고 단말 장치 .
【청구항 18】 '
무선 통신 시스템에서 채널상태정보 (CSI)를 수신하는 기지국 장치에 있어서,
송신기;
수신기; 및
프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는， 상기 송신기를 제어하여 단말에게 참조신호를 전송하고, 상기 참조신호를 이용하여 상기 단말에서 생성된 CSI를, 상기 수신기를 제어하여 상기 단말로부터 수신하도톡 구성되며，
제 1 도메인 및 제 2 도메인에 의해 정의되는 2-차원 안테나 구조에 대한 상기 CSI가, 2-차원 안테나 구조에 대한 프리코딩 행렬 지시자를 포함하지 않고 상기 2-차원 안테나 구조에 대한 채널품질지시자 (CQI)를 포함하는 경우， 상기 CQI는 상기 제 2 도메인에서의 틸팅 (tilting)에 기초하여 계산되는， CSI 수신 기지국 장치.
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