WO2015060681A1 - 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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

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WO2015060681A1
WO2015060681A1 PCT/KR2014/010063 KR2014010063W WO2015060681A1 WO 2015060681 A1 WO2015060681 A1 WO 2015060681A1 KR 2014010063 W KR2014010063 W KR 2014010063W WO 2015060681 A1 WO2015060681 A1 WO 2015060681A1
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subset
base station
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김윤수
성원진
성지훈
강호식
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엘지전자 주식회사
서강대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for reporting channel state information in a wireless communication system.
  • LTE 3rd Generat ion Partnership Project Long Term Evolut ion
  • the Evolved Universal Mobility Telecommunications System (UMTS) system is an evolution of the existing UMTSCUniversal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) system, which is currently undergoing basic standardization in 3GPP.
  • UMTS UMTSCUniversal Mobile Telecommunications Systems
  • the E-UMTS may be referred to as an LTECLong Term Evolut ion system.
  • LTECLong Term Evolut ion system For details of the technical specifications of UMTS and E-UMTS, see Release 7 and Release 8 of the "3rd Generat ion Partnership Project; Technical Speci- ficat ion Group Radio Access Network", respectively.
  • an E-UMTS is an access gateway located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B), an eNB, and an network (E-UTRAN) and connected to an external network; AG)
  • a base station can transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service multicast service and / or unicast service.
  • Sal is set to one of the bandwidth of 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz, etc. to provide downlink or uplink total service to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • the base station transmits downlink scheduling information, such as time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information to transmit data to the corresponding UE. Inform.
  • the base station transmits uplink scheduling information to the corresponding terminal for uplink (UL) data.
  • DL downlink
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a TACTracking Area consisting of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed up to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, flexible use of frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • the LTE-A system aims to support broadband of up to 100 MHz, and to this end, it uses a carrier aggregation (CA) technology that achieves broadband using a plurality of frequency blocks.
  • CA uses a plurality of frequency blocks as one large logical frequency band to use a wider frequency band.
  • the bandwidth of each frequency block may be defined based on the bandwidth of the system block used in the LTE system.
  • Each frequency block may be referred to as a component carrier (CC) or a cell (Cel l).
  • the multi-input multi-input (MIMO) technology is different from the one transmitting antenna and one receiving antenna, and the transmission and reception efficiency of data using the multiple transmitting antenna and the multiple receiving antenna Is a technique to improve.
  • the receiving end receives data through a single antenna path, but when using multiple antennas, the receiving end receives data through multiple paths. Therefore, the data transmission speed and the transmission amount can be improved, and the coverage can be increased.
  • channel status information is fed back from the MIM0 receiver and used by the MIMO transmitter.
  • a plurality of MIM0 transmitters may be used as a result of increased size of the user equipment, technological developments, and cost reduction. Expanded developments in the MIM0 system, such as the provision of an antenna (or an increased number of antennas compared to the past), are 'predicted. If the number of antenna ports of the transmitter and / or receiver increases, the time and frequency resources required for CSI reporting increase significantly, which may cause a significant decrease in transmission efficiency.
  • a method for a terminal to report channel state information includes: a first reference signal transmitted from antenna ports of a first subset of a plurality of antenna ports of a base station; Measuring; Measuring a second reference signal transmitted from antenna ports of a second subset of the plurality of antenna ports; And reporting CSI to the base station based on at least one of the measurement of the first reference signal and the measurement of the second reference signal, wherein at least one antenna port of the plurality of antenna ports comprises: It can be included in both the first subset and the second subset.
  • a terminal for reporting channel state information (CSI) in a wireless communication system includes: a first reference signal transmitted from antenna ports of a first subset of a plurality of antenna ports of a base station; A receiver for receiving a second reference signal transmitted from antenna ports of a second subset of the plurality of antenna ports; And a processor measuring each of the received first reference signal and the second reference signal and reporting CSI to the base station based on at least one of the measurement of the first reference signal and the measurement of the second reference signal. And increasing the plurality of antenna ports. At least one antenna port is included in both the first subset and the second subset.
  • a base station provides a channel.
  • a method of receiving status information comprises: transmitting a first reference signal through antenna ports of a first subset of a plurality of antenna ports of the base station; Transmitting a second reference signal through antenna ports of a second subset of the plurality of antenna ports; And receiving CSI from the terminal based on at least one of the measurement of the first reference signal and the measurement of the second reference signal by the terminal, wherein at least one antenna of the plurality of antenna ports is received. Ports are included in both the first subset and the second subset.
  • a base station receiving channel state information (CSI) in a wireless communication system may receive a first reference signal through antenna ports of a first subset of a plurality of antenna ports of the base station.
  • a processor controlling the transmitter and the receiver, wherein at least one antenna port of the plurality of antenna ports is included in both the first subset and the second subset.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a general multiple antenna (MIM0) communication system.
  • 8 and 9 illustrate a structure of a downlink reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of downlink DM-RS allocation defined in a 3GPP standard document.
  • FIG. 11 exemplifies CSI-RS configuration # 0 when a general CP is used among downlink CSI-RS configuration defined in the current 3GPP standard document.
  • Figure 12 shows a conceptual diagram of a large scale MIM0 technology.
  • Figure 13 shows the pattern of the pattern of the antenna port for transmitting the RS in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows a CSI feedback method according to an embodiment of the present invention.
  • 22 and 23 illustrate a CSI feedback method according to another embodiment of the present invention.
  • 32 is a diagram illustrating mapping of an antenna port -TXRU-antenna element according to an embodiment of the present invention.
  • 33 is a diagram illustrating transmission of a CSI-RS according to an embodiment of the present invention.
  • 35 illustrates a 2D-MS antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 illustrates an EB / FD-MIM0 environment according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 illustrates multiple CSI-RS configurations according to an embodiment of the present invention.
  • 39 illustrates an RS transmission and a CSI feedback method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 illustrates an RS transmission and a CSI feedback method according to another embodiment of the present invention.
  • 41 is a diagram illustrating the structure of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention using an LTE system and an LTE-A system, but this is an example and the embodiment of the present invention can be applied to any communication system corresponding to the above definition.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention on the basis of the FDD scheme, but the embodiment of the present invention as an example may be easily modified and applied to the H ⁇ FDD scheme or the TDD scheme.
  • a base station may be used as a generic term including a remote radio head (RRH), an eNB, a transmision point ( ⁇ ), a receptor ion point (RP), a relay, and the like.
  • RRH remote radio head
  • eNB eNode B
  • ⁇ transmision point
  • RP receptor ion point
  • relay e.g., a relay
  • CC component carrier
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an Informat ion Transfer Service to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer at the transmitting side and the physical layer at the receiving side.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources.
  • the physical channel is modulated by a 0rthogonal frequency division multiple access (0FDMA) scheme in downlink, and modulated by a SC-FDMACS ingle carrier frequency division multiple access (uplink) scheme in uplink.
  • 0FDMA 0rthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMACS carrier frequency division multiple access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RIX layer of the second tradeoff supports reliable data transfer.
  • the functionality of the RIX layer may be implemented specifically within the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer performs a header compression function to reduce unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 and IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • a radio resource control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration of radio bearers (Conf igurat ion), reconfiguration (Re-conf igurat ion), and release (Release).
  • the radio bearer refers to a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other.
  • RRC connected RRC Connected
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • One cell constituting the base station is set to one of bandwidths of 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz, etc. to provide downlink or uplink transmission services to various terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a UE is a BQKBroadcast Channel for transmitting system information, a PCH (paging channel) for transmitting a paging message, There is a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages. Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH). Meanwhile, the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • the logical channel mapped to the transport channel which is mapped to the transport channel, includes the Broadcast Control Channel (BCCH), the Paging Control Channel (PCCH), the Common Control Channel (CCCH), the MCCHC Multicast Control Channel (MTCH), and the MTCH (Mult icast Traffic). Channel).
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • PCCH Paging Control Channel
  • CCCH Common Control Channel
  • MTCH MCCHC Multicast Control Channel
  • MTCH Modult icast Traffic
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the terminal If the terminal is powered on or newly enters a cell, the terminal performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S301). To this end, the UE receives a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell ID. have. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell. On the other hand, the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE which has completed initial cell discovery receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information carried on the PDCCH.
  • Information can be obtained (S302).
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence to the preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303 and S305), and may receive a response message for the preamble through the PDCCH and the Daesung PDSCH ( S304 and S306).
  • PRACH physical random access channel
  • a content ion resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • a physical uplink ink control channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station is a downlink / uplink ACK / NACK signal, CQI (Channel Qual i Indicator, PMK Precoding Matrix Index), RKRank Indicators).
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 XT S ) and consists of 10 equally sized subframes. Each subframe has a length of 1ms and consists of two slots. Each slot has a length of 0.334 (15360> ⁇ 1).
  • the slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain. In the LTE system, one resource block includes 12 subcarriers X 7 (6) 0 FDM symbols.
  • Transmission time interval ( ⁇ ), which is a unit time at which data is transmitted, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the above-described radio frame is only an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of 0FDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a control channel included in a control region of one subframe in a downlink radio frame.
  • a subframe consists of 14 0FDM symbols.
  • the first 1 to 3 0FDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 0FDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (Reference Signal (RS) or Pi lot Signal) for antennas 0 to 3. Indicates.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include PCFIClK Physical Control Format Indicator CHannel), Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel (PHICH), and Physical Downl Ink Control CHannel (PDCCH).
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in the control region based on the cell IEKCel l IDent i ty.
  • One REG consists of four REXResource Elements.
  • RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier and one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by quadrature phase shift keying (QPSK).
  • QPSK quadrature phase shift keying
  • PHICH is a physical HARQ hybrid-automat ic repeat and request) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. That is, the PHICH indicates a channel through which DL ACK / NACK information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH is composed of one REG and is scrambled to cel l-specific.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shi ft keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shi ft keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group.
  • the number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes.
  • the PHICH (group) is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n 0FDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH includes information related to resource allocation of a transport channel (P KPaging channel) and DL-SCH (Down l ink-shared channel), uplink scheduling grant, HARQ information, and the like. Inform Paging channel (PCH) and down 1 ink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH. Therefore, the base station and the terminal is generally the control information or Except for specific service data, data is transmitted and received through the PDSCH.
  • Data of PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is CRC masked with RNTKRadio Network Temporary Identity of "A”, radio resource (for example, frequency location) of "B” and DCI format of "C”, that is, transmission format information. It is assumed that information about data transmitted using (eg, transmission block size, modulation scheme coding information, etc.) is transmitted through a specific subframe.
  • the PDSCH indicated by "B" and "C” is received through the information of one PDCCH.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • an uplink subframe may be divided into an area to which a PUCClK Physical Upl Ink Control CHannel () carrying control information is allocated and a region to which a Physical Upl Ink Shared CHannel (PUSCH) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both parts of the data area are allocated to the PUCCH in the frequency domain.
  • the control information transmitted on the PUCCH includes AC / NAC used for HARQ, CQKChannel Quality Indicator indicating downlink channel status, RKRank Indicator for MIM0), SR (Scheduling Request), which is an uplink resource allocation request. .
  • the PUCCH for one UE uses one resource block that occupies a different frequency in each slot in a subframe. That is, two resource blocks allocated to the PUCCH are frequency hoped at the slot boundary.
  • MIM0 System iple-Input Mult i-Output
  • MULTO is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve data transmission / reception efficiency. That is, the capacity is increased by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system. It can improve performance.
  • MIM0 may be referred to as a “multi-antenna”.
  • multi-antenna technique it does not rely on a single antenna path to receive one entire message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data transmission rate within a specified sal area, or to increase system coverage while guaranteeing a specific data transmission rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.
  • FIG. 1 A configuration diagram of a general multi-antenna (MIM0) communication system is shown in FIG.
  • Transmitter had a transmitting antenna is installed dog ⁇ ⁇
  • the receiving end has a receiving antenna installed dog N R.
  • N R the receiving antenna installed dog
  • the increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved.
  • the maximum transmission rate when using one antenna is R 0
  • the transmission rate when using multiple antennas is theoretically the maximum transmission as shown in Equation 1 below.
  • the rate R o may be increased by multiplying the rate increase rate Ri. Where Ri is the lesser of N and ⁇ ⁇ R.
  • a transmission rate four times higher than a single antenna system may be theoretically obtained. Since the theoretical capacity increase of the multi-antenna system was proved in the mid-90s, various techniques for substantially improving the data rate have been actively studied to date, and some of these techniques have already been developed for 3G mobile communication and next generation WLAN. It is reflected in Dung's various wireless communication standards.
  • Equation 2 Equation 2
  • each transmission information ⁇ can be different, and if each transmission power is 2 "' ⁇ , if the transmission information is adjusted to the vector represented by the equation 3 and same.
  • the weight matrix ⁇ is applied to the information vector s whose transmission power is adjusted.
  • the weight matrix plays a role of properly distributing transmission information to each antenna according to a transmission channel situation.
  • r can be expressed as Equation 5 below using a vector.
  • W means a weight between the th transmit antenna and the th information.
  • W is called a weight matrix (ix weight ix) or a precoding matrix (precoding matrix).
  • the physical meaning of the tank of the channel matrix is the maximum number that can transmit different information in a given channel. Therefore, the rank of the channel matrix is defined as the minimum number of independent rows or columns, so that the tanks of the matrix are larger than the number of rows or columns. It becomes impossible.
  • the tank (rank (H)) of the channel matrix H is limited as in Equation 6.
  • each of the different information sent using the multi-antenna technique will be defined as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, be no greater than the rank of the channel, which is the maximum number that can send different information. Therefore, the channel matrix H can be expressed by Equation 7 below.
  • a reference signal which is known to both the transmitting side and the receiving side, is transmitted from the transmitting side to the receiving side together with data for channel measurement.
  • a reference signal informs the modulation technique as well as the channel measurement to play a demodulation process.
  • a reference signal is a dedicated RS (DRS) for both a base station and a specific terminal, that is, a common reference signal (co ⁇ on RS or Cel l speci f ic) that is a terminal specific reference signal and a cell specific reference signal for all terminals in a cell. RS; CRS).
  • the Sal-specific reference signal includes a reference signal for measuring the CQI / PMI / RI in the terminal to report to the base station, this is referred to as Channel State Informat ion-RS (CSI-RS).
  • CSI-RS Channel State Informat ion-RS
  • FIG. 8 and 9 illustrate the structure of a reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 8 illustrates a case of normal Cyclic Pref ix
  • FIG. 9 illustrates a case of extended Cyclic Pref.
  • CRS Co Signal on Reference Signal
  • the CRS which is the cell specific reference signal, may be transmitted to the terminal not only in the data information region but also in the control information region.
  • DM-RS downlink DM-RS
  • DM-RS downlink DM-RS
  • the terminal is the existence of the DM-RS that is the terminal specific RS through the upper layer Signal whether or not.
  • 8 and 9 illustrate DM-RSs for antenna port 5, and 3GPP standard document 36.211 also defines DM-RSs for antenna ports 7 to 14, that is, 8 antenna ports in total.
  • DM—RS corresponding to antenna ports ⁇ 7, 8, 11, 13 ⁇ are mapped to DM—RS group 1 using antenna port-specific sequences, and to DM-RS group 2 DM-RSs corresponding to antenna ports ⁇ 9 ⁇ 10, 12, 14 ⁇ are similarly mapped using antenna port-specific sequences.
  • the above-described CSI-RS has been proposed for the purpose of channel measurement for PDSCH separately from the CRS.
  • the CSI-RS reduces inter-cell interference (ICI) in a multi-sal environment.
  • ICI inter-cell interference
  • the CSI-RS configuration is different depending on the number of antenna ports, and the CSI-RS defined by the different CSI-RS configuration is transmitted between neighboring cells as much as possible.
  • CSI-RS supports up to 8 antenna ports, and 3GPP standard documents allocate 8 antenna ports as antenna ports for CSI-RS.
  • Table 1 and Table 2 below show the CSI-RS configuration defined in the 3GPP standard document. In particular, Table 1 shows the case of Normal CP and Table 2 shows the case of Extended CP.
  • FIG. 11 exemplifies CSI-RS configuration # 0 in the case of a general CP among CSI-RS configurations defined in the current 3GPP standard document.
  • a CSI-RS subframe configuration may be defined, and is composed of a period ( r c S1 -RS ) and a subframe offset ( A CS 1-RS ) expressed in units of subframes. Table 3 below,
  • the receiving end may measure the state of the channel formed by each of the antenna ports of the transmitting end (eg, the base station) and report the result.
  • the receiver may determine or calculate RI, PMI and / or CQI by using the RS of each antenna port of the transmitter to measure the channel state.
  • the PMI is defined as an index value indicating an appropriate precoding matrix for a channel measured from the receiver's point of view, and the appropriate precoding matrix is selected from among a set of candidates of a precoding matrix that is predetermined and shared between the transmitter and the receiver. This can be selected or determined.
  • the set of candidates of the precoding matrix is called a codebook.
  • the PMI may indicate the appropriate precoding matrix in a particular tank.
  • an active antenna system Unlike conventional passive antennas in which an amplifier and an antenna capable of adjusting the phase and magnitude of a signal are separated from each other, an active antenna means that each antenna is configured to include an active element such as an amplifier.
  • the active antenna system does not require a separate cable connector or other hardware for connecting the amplifier and the antenna, and has high efficiency in terms of energy and operating cost.
  • active antenna systems support electronic beam control for each antenna, enabling advanced MIM0 technologies such as the formation of sophisticated pan patterns or three-dimensional beam patterns that take into account the direction and beam width. do.
  • a massive MIM0 structure having a plurality of input / output antennas and a multidimensional antenna structure is also considered.
  • a conventional straight antenna array or one-dimensional antenna
  • a three-dimensional wide pattern may be formed by an active antenna of an active antenna system.
  • FIG. 12 shows a conceptual diagram of a large scale MIM0 technology.
  • FIG. 12 illustrates a system in which a base station or a terminal has a plurality of transmit / receive antennas capable of 3D beamforming based on an active antenna system.
  • the base station when utilizing a three-dimensional beam pattern from the perspective of a transmitting antenna, quasi-static or dynamic panning in the vertical direction as well as the horizontal direction of the beam may be performed, and the sector in the vertical direction. Application such as formation can be considered.
  • the base station when the reception beam is formed using a large reception antenna, a signal power increase effect according to the antenna array gain can be expected. Therefore, in the case of uplink, the base station can receive a signal transmitted from the terminal through a plurality of antennas, in which the terminal can set its transmission power very low in consideration of the gain of the large receiving antenna in order to reduce the interference effect. There is this.
  • the present invention proposes a codebook for a large-scale MIM0 system that supports an increased number of antenna ports (or antenna elements), and proposes a method for reducing or mitigating feedback overhead of CSI reporting based on the same.
  • the present invention proposes a transmission and reception beamforming method based on efficient CSI feedback and CSI feedback in a large scale MIM0 system.
  • partial channel measurement A method of feedback a method of matching a repetitive CSI feedback from a receiving end to generate a bumper corresponding to the number of physical antennas, and a method of processing a received signal and separating the data into a plurality of data streams.
  • the transmitting end groups the physical antenna ports. Since subframes in which RSs are transmitted are set differently for each antenna port group, RSs are transmitted over a plurality of subframes.
  • the receiving end measures the channel using RS and generates and reports CSI.
  • the transmitting end generates a bump forming codebook or code vector for transmitting a plurality of data streams or multiple layers using the CSI reported from the receiving end.
  • the transmitting end of the MIM0 transmission (that is, the receiving end of the feedback information) is described as a base station, and the receiving end of the MIM0 transmission (ie, the transmitting end of the feedback information) is described as an example. It is not.
  • RS may be a CSI-RS, but is not limited thereto.
  • the base station transmits RS through a total of M antenna ports.
  • L antenna ports instead of the M antenna ports transmitting RS at the same time, L antenna ports out of a total of M span over K time intervals or instances.
  • the K time intervals may be K 0FDMA symbols, K slots, K subframes, or K frames, but are not limited thereto.
  • the UE performs channel measurement using RSs transmitted from two antenna ports in one time interval (e.g., subframe unit).
  • the patterns are different from each other.
  • the terminal measures the partial radio channel applied to the L antenna ports per one time interval (eg, subframe unit) by receiving the signal information of the antenna ports in advance from the base station.
  • the base station may transmit a transmission time and offset of the RSs of the antenna ports together with a pattern of the antenna ports, the sequence of the RS At least one of the scrambling information and the information on the resource element (RE) mapping of the RS is signaled to the terminal.
  • the sequence scrambling information of the RS may be a scrambling initialization parameter using a virtual cell ID.
  • the terminal may feed back the CSI for some channels to the base station K based on the partial channel measurement for the K time intervals.
  • the UE may feed back three CSIs during one repetition (i terat ion) in FIGS. 13A and 13B, and feed back six CSIs in FIG. 13C.
  • the base station matches CSIs for K partial channels to obtain CSIs for all channels.
  • the terminal may feed back CSI to the base station by matching channel measurements of n times (n is a natural number less than or equal to K). For example, the terminal may feed back one CSI to the base station after matching three channel measurements within one iteration (i terat ion) in FIG. 13 (a). In contrast, the terminal is within one repetition (i terat ion). After two channel measurements are matched, two CSIs may be fed back to the base station (e.g., (1, 2) matching feedback (2, 3) matching feedback, etc.).
  • At least one porter for transmitting RS in different time intervals must be common.
  • P0 transmits RS in all of the first to third time intervals. Therefore, RS transmitted by P0 and P0 serves as a reference for matching channel measurements of different time intervals.
  • channel measurements in the first to third time intervals may be corrected such that the intensity or phase of the RS received from P0 is substantially the same in the first to third time intervals.
  • the criterion for matching the channel measurements in the first and second time intervals is P1
  • the criterion for matching the channel measurements in the second and third time intervals is P3.
  • the antenna port which is a reference for matching channel measurements, is not necessarily one, and may vary in various embodiments.
  • the UE or the base station can obtain CSI by averaging n channel measurements in n subframes.
  • the antenna ports for transmitting RS are changed over time intervals.
  • only channel measurements in time periods with the same pattern of antenna ports can be averaged.
  • the channel measurements in the first, second and third time intervals of the first repetition (i terat ion) cannot be averaged.
  • antenna ports transmitting RS are mutually Since the same, the channel measurements can be averaged.
  • the base station may provide the terminal with information about a time interval (or a time interval that can be averaged) in which the channel measurement cannot be averaged. For example, CSI measurement averaging window information such as whether the channel measurement can average the CSI measurement for each time interval of the iterative (i terat ion) may be set in the terminal. The base station informs the terminal of the pattern of the antenna port for transmitting the RS, so that the terminal can determine the average CSI measurement window.
  • a terminal decomposes a singular value of a channel measurement result (channel matrix) in a plurality of time intervals (e.g., subframes) and feeds it back to a base station.
  • the channel measurement may be accumulated for predetermined time intervals and then singularly decomposed, and the result of decomposing the singularity may be fed back intermittently at regular intervals rather than being fed back every time.
  • the UE measures RS transmitted from L antenna ports of the base station in every time interval (e.g., subframe) and accumulates the measurement result.
  • the terminal performs singular value decomposition (SVD) on the accumulated channel measurement to the base station as shown in Equation 8.
  • the matrix H is an m ⁇ n channel matrix
  • U is an m ⁇ m orthogonal matrix and is designated as a left-specific matrix
  • ⁇ is a diagonal matrix with size m x n
  • V is a unitary matrix of size n ⁇ n and is named as a right-side matrix.
  • the terminal feeds back the right-order matrix V extracted from the singular value decomposition to the base station. On the other hand, if the terminal has a single antenna, the right-side vector V is transmitted.
  • the UE instead of feeding back the right-order matrix V as it is : the UE performs a precoding matrix having the largest similarity between the quantized right-order matrix V and the phase information. Finding in the codebook, the precoding matrix index (PMI) can be reported to the base station.
  • the codebook may be a codebook in an existing mobile communication system or a codebook newly defined for the quantized right-order matrix V q .
  • FIG. 14 illustrates a CSI feedback process according to an embodiment of the present invention.
  • the base station transmits RS according to the pattern of FIG. 13 (a), and that there are two receiving antenna ports of the terminal. Therefore, the entire channel can be represented through a channel matrix of size 2 ⁇ 4.
  • Such assumptions are only for convenience of explanation, and those skilled in the art can understand that the scope of the present invention includes a large-scale MIM0 environment.
  • the base station transmits RS through some antenna ports, but the terminal may be configured to perform CSI feedback at once after the entire channel measurement is performed.
  • the full channel measurement by the terminal may be obtained by interpolating partial channel measurements.
  • the terminal When the number M 'of antenna ports serving as the CSI feedback unit is transmitted to the terminal, the terminal obtains CSI corresponding to the M' antenna ports through interpolation, and feeds back the corresponding CSI.
  • M ' may be a natural number greater than L and less than or equal to M.
  • the CSI fed back to the base station may include an M'-Tx PMI.
  • the terminal may set a CSI feedback period larger than the K value received from the base station.
  • CSI feedback is performed on the entire channel at once, CSI feedback is performed at a lower frequency than when CSI feedback is performed immediately whenever the measurement on the partial channel is performed.
  • the CSI-RS is not necessarily transmitted over a plurality of time intervals.
  • the UE obtains the measurements of the first partial channel by measuring the first CSI-RS transmitted in the first time interval.
  • the terminal receives the measurements of the first partial channel.
  • the CSI for the entire channel may be obtained.
  • the UE may perform CSI feedback through interpolation of measurements of partial channels transmitted in different time intervals. For example, the UE measures the first CSI-RS transmitted in the first time interval and measures the second CSI-RS transmitted in the second time interval. The UE measures the M 'antenna ports by interpolating the measurements of the first partial channel acquired through the measurement of the first CSI-RS and the measurements of the second partial channel obtained through the measurement of the second CSI-RS. Report the CSI for all or partial channels.
  • the reference antenna port may be an antenna port for transmitting the CSI-RS in both the first time interval and the second time interval. After compensating at least some of the measurements of the partial channel through the reference antenna port, interpolation may be performed using the compensated measurements.
  • the terminal may use the information on the pattern of the antenna port for transmitting the RS to be described later from the base station. That is, assuming that the first measurement and the second measurement of the partial channel measurements should be interpolated, and that the first measurement and the third measurement cannot be performed, information indicating this to the terminal is provided from the base station. Can be.
  • interpolation of the partial channel is not necessarily performed by the terminal.
  • the base station may perform interpolation of the partial channel.
  • the terminal receives RS from antenna ports PO and P1 , and obtains H (1) (S1405).
  • the terminal may wait for RS reception in a second time interval without feeding back H (1) to the base station immediately.
  • the terminal receives RS from antenna ports PO and P2 and obtains H 2 (S1410).
  • the terminal receives RS from antenna ports PO and P1 and obtains H 3 (S1415).
  • the UE to match the H (1), H (2 ) and H (3), to obtain the overall channel matrix H and the matrix V q (S1420). For example, the terminal decomposes the obtained channel matrix H by singular value. The terminal quantizes the right-order matrix V to obtain V q . The UE feeds back the quantized right-order matrix V q to the base station (S1425). For example, the UE feeds back the index PMI of the precoding matrix having the highest similarity with the quantized right-order matrix V q from the codebook to the base station.
  • the mobile station from a feedback of specific matrix V q quantized right first, and then, that the first PMI transmission, and then from, previously only the channel measurement results of the antenna port transmitting the RS in the corresponding time interval in every time interval
  • the channel matrix H is updated to reflect the calculated channel matrix H.
  • the terminal transmits V q obtained by singular value decomposition of the updated channel matrix H to the base station.
  • the channel matrix H may be updated at every time interval such as the fourth, fifth, and sixth, and the quantized right-order matrix V q may be fed back to the base station.
  • the base station transmits the downlink data, which has been transformed (or precoded), to the terminal based on the quantized right-order matrix V q .
  • the terminal receives the downlink data by using the Hermit matrix U H of the left-specific matrix U or by using a least square (SE) technique.
  • SE least square
  • the change in the average correlation power according to the channel information is shown.
  • Figure 16 shows the three kinds of case. In infinity and 20dB cases the noise power is relatively negligible.
  • the base station transmits the RS according to the pattern of FIG. 13 (a), and assumes that there are two receiving antenna ports of the terminal.
  • the terminal receiving the RS feeds back the quantized left-specific matrix U q and the quantized right-specific matrix V q together.
  • the base station transmits the RS through the antenna ports P0 and P1 (S1805).
  • the terminal obtains a matrix (hereinafter, referred to as a partial channel matrix) H (1) for the partial channel corresponding to the antenna ports P0 and P1 through the received RS.
  • the terminal obtains the partial left-specific matrix U (1) and the partial right-specific matrix by singular value decomposition of H (1) .
  • the terminal quantizes the partial left specific matrix U (1) and the partial right specific matrix V (1) and feeds it back to the base station (1810).
  • the base station U q (1) ⁇ (1 ) to (V q (1)) H ⁇ channel part for the first time interval by an arithmetic operation (1) ⁇ (1) is first estimated.
  • the diagonal matrix ⁇ (1) may be displayed using a channel quality indicator (CQI ), which is one of the existing feedback information.
  • CQI channel quality indicator
  • the base station uses the diagonal matrix ⁇ (1) , the quantized partial right-specific matrix V q (1) , and the quantized partial left-specific matrix U q (1) to obtain the partial channel matrix H (1 ) for the antenna ports (P0, P1). ) Is estimated.
  • Processes such as S1805 and S1801 are repeated for the second time interval and the third time interval (S1815, S1820, S1825, S1830).
  • the terminal obtains a partial left singular matrix U w and the specific right part of the matrix) by singular value decomposition of the channel matrix acquisition part in the time interval j.
  • the terminal quantizes each element of the partial left-specific matrix ⁇ and the partial right-specific matrix ⁇ ⁇ (/; with respect to the phase to obtain U q w and V q w .
  • the UE does not feed back the left-specific matrix U q
  • the base station may use any orthogonal matrix that satisfies the property of the unquantized left-specific matrix U.
  • u q (l) [1; 1]
  • the base station estimates the total channel matrix by matching the partial channel matrices estimated in each time interval.
  • the base station may select any one as a criterion of the match for matching the partial channel matrices.
  • the partial channel matrix (hereinafter, referred to as a reference matrix) as a reference for matching may be a channel matrix having the best channel state or a partial channel matrix determined to have the most accurate phase information based on the CQI.
  • the phase of the remaining partial channel matrices may be adjusted based on the phase of the reference matrix. For example, when RS is transmitted as shown in FIG.
  • phase information of the antenna port S0 is included in all partial channel matrices, but phase information of the antenna port S0 may be slightly different from each other in each time interval.
  • the base station calculates a difference between the phase of the reference antenna port ⁇ 0 of the reference matrix for which the phase information is determined to be the most accurate and the phase of the antenna port ⁇ 0 in the specific partial channel matrix, and calculates the phase of the remaining antenna ports of the specific partial channel matrix. Adjust
  • the base station performs phase correction on the partial channels obtained through the processes of S1810, S1820, and S1803 (S1835).
  • the base station performs phase correction as follows.
  • the base station reflects the estimation of H (2) , which is a reference matrix, of all channels as it is. However, in the estimation of H (1) and the estimation of H (3) , except for the first column corresponding to P0, it is reflected in the second column and the fourth column, respectively. The result is shown in Equation 10.
  • Equation 10 requires correction of the phase.
  • the result of phase correction of Equation 10 is expressed as Equation 11
  • the first column of Equation 12H (2) that is, the antenna port P0
  • standard is shown.
  • the partial channel matrix corresponding to the j index as the reference may not perform phase correction, and the phase correction may be performed on the elements of the other partial channel matrices based on the partial channel matrix corresponding to the j index.
  • RI Rank Indicator
  • the terminal reports the number of ranks of ⁇ 3 ⁇ 4 () and v q () to the base station, and the base station estimates the limited number of channels according to the terminal's report.
  • the RI of the CSI report may be independent for each partial channel index j or time interval.
  • the base station estimates / reconfigures the partial channel for each index j and then matches the estimated / reconstructed partial channel. That is, even if the CSI having different RI values is fed back, the base station can estimate / reconstruct the entire channel matrix.
  • the UE may report optimized CSI feedback for each time interval. This may improve efficiency and accuracy in performing transmission beamforming after estimating / reconfiguring the entire channel at the base station.
  • the base station generates a code vector by singular value decomposition of the estimated total channel matrix.
  • the base station performs transmit beamforming through the formed codevectors.
  • the terminal also completes all the channel information through the CSI feedback process to the base station As can be seen, the terminal obtains the left singular matrix U by singular value decomposition of the entire channel matrix. In receiving the downlink data, the terminal removes or minimizes interference between receiving antennas by using the Hermit matrix U H of the left-specific matrix.
  • FIG. 19 illustrates average correlation power according to the embodiment of FIG. 18.
  • R1 is a case where only one receive antenna is used and R2 is a case where two receive antennas are used.
  • the tank of R1 is limited to half of R2.
  • Quantization -U / V (quantized U) is an average correlation evening when the base station receives CSI feedback from the UE and uses the quantized U matrix.
  • Quantization -U / V (f ixed U) and quantization -U / V (quantized U) show the same performance.
  • FIG. 20 illustrates a CSI feedback method according to another embodiment of the present invention. It is assumed that there are four transmit antenna ports of the base station and two receive antenna ports of the terminal. According to the embodiment of FIG. 20, the process of singular value decomposition of the partial channel matrix in the terminal is omitted. The terminal quantizes the partial channel matrix (phase information of the partial channel matrix) and feeds it back to the base station.
  • the base station transmits the RS according to the pattern shown in FIG. 13 (a) (S2005, S2005, S2025).
  • the UE may obtain partial channel matrices H (1) , H (2) , and H (3) using the received RS in each time interval.
  • the terminal quantizes the partial channel matrices H (1) , H (2) , and H (3) and feeds them back to the base station (S2010, S2020, S2030).
  • the base station accumulates the partial channel matrixes received through S2010, S2020, and S2030, matches, and obtains the quantized full channel matrix 3 ⁇ 4.
  • the base station performs singular value decomposition on the channel matrix to obtain the right-side matrix V Hq .
  • the right-hand matrix V Hq is used as a codevector for transmission transformation.
  • the base station performs transmission bumping (or precoding) with a code vector consisting of column vectors of the right- handed matrix V Hq (S2035).
  • the UE decomposes the channel matrix found in the CSI feedback process, and receives downlink data transmitted by the base station through transmission bumping by using the left-specific matrix.
  • each time the terminal receives the RS may feed back to the antenna port transmitting the RS in every time interval (eg, subframe) unit. ⁇ -1 described above.
  • the UE obtains channel information about all M antenna ports and then feeds back the matrix V q through singular value decomposition. I I-1 1.
  • a method of feeding back the accumulated Quantized-V is proposed.
  • the terminal not only feeds back channel information of the antenna port transmitting the RS in the current time interval, but also cumulatively calculates channel information of the antenna ports transmitting the RS from the previous time intervals to the present time.
  • the terminal decomposes the accumulated channel information (or channel matrix) into singular values.
  • the terminal may extract and transmit only the portion corresponding to the antenna port that transmitted the current RS from the right-side matrix M.
  • the UE may feed back a portion (2 ⁇ 2 matrix) of the elements of the right-side matrix V to the base station in each CSI feedback instance. If the rank is 1, the 2x1 matrix which extracts only the left column of the dotted line is fed back. It will be appreciated by those skilled in the art that embodiments of the present invention can be applied even when the tank is greater than two.
  • a scheme of transmitting Quantized-V (stacked) using a codebook for PMI feedback of 3GPP LTE may be considered.
  • the base station transmits RS in each time period through the L antenna ports (S2305, S2315, S2325).
  • the UE accumulates information on the partial channel based on the RS received in each time interval. For example, in S2320, the UE generates information about antenna ports accumulated through S2305 and S2315 into a channel matrix. In S2330, the UE accumulates the information of the partial channels obtained through S2305, S2315, and S2325 and generates a channel matrix. The terminal decomposes the accumulated channel matrix by a singular value.
  • the dimension of the channel matrix accumulated up to the j th time interval is ⁇ (1 ⁇ 2) X (1 + ⁇ -1) /) ⁇ .
  • NRX is the number of antenna ports of the terminal.
  • the dimension of the right-side matrix V resulting from the singular value decomposition of the accumulated channel matrix is ⁇ (1 + ⁇ -1) / / X
  • the codevectors used by the base station for transmission beamforming are ten column vectors from the left of the right-hand matrix V.
  • the information fed back from each feedback instance is fed back (partial matrix including only the column vector that stands for the antenna port that transmitted RS in the V matrix consisting of two columns.
  • the portion shown in dotted lines in S2320 and S2330 of FIG. 23) is fed back to the base station, and more general, the partial matrix of the right handed matrix V fed back when the dimension of the cumulatively calculated channel matrix is ⁇ (DXU) ⁇ is ⁇ () X (3 ⁇ 4) ⁇ . to be.
  • the base station calculates partial matrixes of the right-order matrix V obtained at every feedback instance. Accumulate to obtain the entire right-hand matrix M (S2335).
  • I I-4 versus Quant i zed-V (non-stacked) shows the average quantization error rate of Quant i zed-V (stacked).
  • the first element of the partial matrix for the L ports that are j-th feedbacked as in the conventional codebook-based feedback is fixed to 1.
  • [-f, [-3 ⁇ 4-] represent a vector including three elements in a corresponding _ / th time interval (e.g., subframe).
  • the process of feeding back the quantized code vector may be applied to the process of feeding PMI feedback based on the codebook to the existing LTE mobile communication system.
  • the UE may calculate and feed back the PMI / CQI based on the RI selected by the UE.
  • the UE may shake the base station. Therefore, the UE changes the RI within the same repetition (i terat ion), that is, within the K time interval. Higher-layer signal ing may be limited. In this case, in the process of generating the entire channel matrix, the UE calculates the PMI using one RI.
  • the CQI used to determine the Modular Ion and Coding Scheme may also be fed back based on accumulated channel information similarly to the embodiment of I I-4.
  • the UE may feed back the CQI for all antenna ports based on the accumulated channel information as well as the CQI for the corresponding partial channel in the feedback for the K-th time interval. For example, the UE may feed back a difference (differential CQI) from the past CQI together with the complete CQI for the entire channel.
  • CQI feedback for all antenna ports may be performed through a separate feedback instance or a separate message based on accumulated channel information. Any one of such embodiments may be indicated to the terminal by RRC signaling.
  • CSI feedback accuracy may be improved by using CSI information of the past.
  • accuracy can be further improved through an average of current phase information with past phase information.
  • the current phase information may be selected from a codebook different from the codebook in which the past phase information is selected.
  • the UE performs quantization of the right-order matrix V using a codebook having a random phase as a component.
  • Vl (6) and v 2 (6) are updated.
  • the terminal selects phase information through a second codebook in a sixth time interval (e.g., 6th subframe) and selects a phase information through a first codebook in a first time interval (e.g., 1st subframe).
  • the matrix V can be updated by calculating the average of the information.
  • the base station and the terminal may set or negotiate in advance which codebook of the plurality of codebooks in each feedback instance (e.g., RRC signaling).
  • codebook of the plurality of codebooks in each feedback instance e.g., RRC signaling.
  • FIG. 26 illustrates a performance improvement effect according to the embodiment described in I 1 -5.
  • the time interval is in units of subframes, and performance is measured through average correlation power.
  • a random codebook in which the phase of each code vector element has a random value is different from a codebook using a QPSK symbol for a time interval in which a past pattern is repeated.
  • a random codebook of the same size as that of a codebook using a QPSK symbol was used.
  • FIG. 27 shows simulation results of the above-described CSI feedback methods in terms of average correlation power.
  • FIG. 28 is a case of receiving using both receiving antenna ports of a terminal
  • FIG. 29 is a cumulative probability distribution of user rates when the terminal is received using only one receiving antenna port.
  • the solid line represents the transmission rate after 30 feedbacks are performed in the Quantized-V (stacked) scheme.
  • FIGS. 28 and 29 shows the simulation environment of FIGS. 28 and 29.
  • the user exists between the serving base station and the neighbor base station, and the distance between the two base stations is 500m.
  • the terminal is located at a radius of 150m from the serving base station.
  • 31 illustrates the number of CSI feedback bits transmitted according to each CSI feedback scheme.
  • one element of the matrix is quantized to one of ⁇ 1, -1 i, -i ⁇ according to the information sent, it takes two bits.
  • Quantized-H, Quantized-U / V, and Quantized-V when one subframe is transmitted, information on each subframe can be immediately fed back.
  • Quantized-V when the information on all the antenna ports is received through several subframes, the accumulated information is transmitted at a time.
  • the number of feedback bits required for each subframe is 2 X (Ll) X (tank), and in the case of Quantized-V
  • the number of instantaneous feedback bits required for this is 2 X (M-1) X (channel channel).
  • the base station may selectively set a legacy mode and an advanced mode. Can be.
  • the terminal signals to the base station whether the advanced mode is supported (capability signaling).
  • the base station may signal mode switching semi-statically to the terminal (eg, semi-static indication via RRC signaling). Alternatively, mode switching may be dynamically signaled through signaling of the physical layer or the MAC layer (dynamic indication).
  • the base station may transmit a control signal indicating that the improved CSI feedback is possible to the terminal.
  • the base station transmits a control signal indicating the start of the improved CSI feedback to the terminal.
  • the information exchanged by the UE is, for example, the number of physical antennas of the base station, the number of antenna ports to transmit RS in one subframe, and / or the RS configuration (e.g., the number of CSI-RS ports and the CSI-RS conf igurat ion). And pattern information of the antenna port for transmitting the RS.
  • equation bump forming and FD-MIM0 are classified into two types.
  • the first type uses only hor- tal-domain CSI feedback and has a relatively low complexity.
  • the second type uses a vertical domain along with a horizontal domain and shows a higher accuracy and higher performance than the first type, but complexity and overhead may be problematic.
  • TXRU Relat ion between TXRU (RF chain) and antenna elements / ports
  • 'TXRU' is an abbreviation for transceiver unit. It may also be named.
  • TXRU is a base band processor that can independently control the size and phase of a single RF chain or transmission symbol, and is a plurality of transmit antenna elements by phase shifters. Can be mapped to.
  • the number of TXRUs may be equal to or less than the number of antenna elements.
  • a transmitter (or a base station) includes 32 antenna elements in one cell, with 4 elements arranged in a horizontal direction and 8 elements arranged in a vertical direction. Since eight vertical elements are connected to a single TXRU, four horizontal elements are each connected to four TXRUs.
  • the number of TXRU and antenna elements may be different from each other, and it is necessary to virtualize antenna ports (hereinafter, RS ports) for RS transmission.
  • RS ports antenna ports
  • CSI— RS one CSI-RS with four CSI-RS ports
  • Each CSI-RS port may correspond to each TXRU when a configuration (conf igurat ion) is configured for the UE.
  • CRS when two CRS ports are used in one cell, one CRS port can be treated to two TXRUs and the other CRS port can be treated to two other TXRUs.
  • DMRS port virtualization may vary depending on the number of layers per transmission based on DMRS. For example, antenna ports may be variously mapped to RS, TXRUs, or antenna elements.
  • the beamforming in the vertical direction may be regarded as vertical sector izat ion in the cell.
  • vertical sector izat ion in the cell.
  • Each vertical sector may have its own CRS, independent of physical cell ID virtualization, by corresponding TXRUs.
  • Each vertical sector may have an associated Ni-port CSI-RS configuration for CSI feedback for each vertical sector.
  • Each vertical sector tilt angle needs to be changed quasi-statically for load balancing and interference control.
  • vertical sector tilting relates to a phase shifter for analog bump forming.
  • each TXRU may be connected to multiple antenna elements or subarrays, or may be connected to a single antenna element.
  • the TXRU and the antenna element are mapped to 1: 1, but a subarray structure that maps one TXRU to a plurality of antenna elements is more practical.
  • each antenna port of CSI-RS is generally mapped to one TXRU, and one or more virtualized CRS antenna ports are mapped to multiple TXRUs.
  • the first type of the EB and FD-MIM0 schemes uses only CSI feedback in the horizontal domain.
  • an additional CSI-RS in order to use the vertical domain, must be configured and measured at the terminal.
  • the terminal reports the received power level or the optimal antenna port selection result per port through the additional CSI-RS. Based on the report of the terminal, the optimal vertical direction of the telecommunication team for the terminal may be determined.
  • each CSI-RS port through which the CSI-RS is transmitted is virtualized with respect to antenna elements arranged in a plurality of vertical directions, according to a vertical direction as a target.
  • the terminal The conventional horizontal domain short team feedback is performed on the CSI-RS precoded in the vertical direction to be the target.
  • aperiodic CSI-RS transmission related to only the corresponding UE or UE group is preferable.
  • the second type of the FD-MIM0 scheme may improve performance of the vertical domain of the channel by using the new vertical domain feedback together with the horizontal domain feedback.
  • the vertical codebook needs to be newly defined and may be, but is not limited to, a DFT-based codebook.
  • the vertical domain exhibits different characteristics from the existing horizontal domain.
  • the target codebook range may cover only a specific angle instead of covering the entire range of vertical angles.
  • the codebook is preferably generated around the angle at which UEs can be located or located.
  • the vertical codebook may be limited in subset or angle.
  • the vertical tank may be limited to one.
  • vertical sector tilting may be performed quasi-statically based on up-down data traffic and / or interference measurement for load balancing and interference control.
  • the existing short-term feedback may be performed.
  • vertical feedback may be performed along with existing horizontal feedback.
  • a two dimensional antenna array can be used, which also includes a single row ( C0 l U mn) array of cross pole antennas.
  • Various numbers of TXRUs such as 8, 16, 32, and 64, may be used. Measurements of up to 64 (8 ⁇ 8) antenna ports can be set.
  • RS designs such as SRS, CSI-RS, and DMRS may be changed for EB / FD-MIM0.
  • Improved codebook and CSI feedback can be defined for single-user / multi-user -MIM0 (e.g., CQI def init ion, layer maping, precoder / rank indicat ion, etc.).
  • EB / FD- MIM0 can operate based on channel recipro- ty. Transmit diversity mode can be improved for EB / FD-MIM0. In EB / FD-MIM0, control signaling may be improved for SU / MU-MIM0. eNB antenna tuning (cal ibrat ion) Can be defined for EB / FD-MIMO. Even in the case of EB / FD-MIM0, the maximum number of reception layers per UE may be limited to eight.
  • the RS design for the EB / FD-MIM0 will be described in more detail.
  • Each antenna port is mapped with one or more TXRUs through virtualization matrix X.
  • Each TXRU is mapped to one or more antenna elements by a phase shifter, which is subjected to a virtualization matrix Y.
  • the entire mapping relationship from the antenna port to the physical antenna element will be collectively referred to as virtualization matrix B.
  • the virtualization matrix B may be a product of the virtualization matrices X and Y, but is not limited thereto.
  • the CSI-RS may be virtualized over a plurality of antenna elements.
  • the current CSI-RS configuration may be provided through UE-specific RRC signaling, in general, the same CSI-RS configuration is provided to UEs in the same cell, and the UEs measure and report the corresponding CSI-RS.
  • CSI-RS transmission in a specific beam direction may be configured in the UE.
  • weight vectors may be used for virtualization of the CSI-RS.
  • N-port N> 8
  • CSI-RS configuration is required is a problem.
  • the number of ports for CSI—RS transmission may be increased in proportion to the number of antenna elements. That is, how to configure more than eight CSI-RS ports It can be considered (e.g., by increasing the positions of candidate REs per PRB pair), which has the disadvantage of large changes in the existing system.
  • the overhead of RS resources increases.
  • the maximum antenna port of the CSI-RS configuration may be 8, but is not limited thereto.
  • the channel correlation matrix may be estimated through a Kronecker product operation of correlation in azimuth dimension and elevation dimension. Accordingly, in one embodiment, a method of precoding kronecker by combining two CSI-RSs in the azimuth direction and the altitude direction is proposed. That is, the UE is provided with two CSI-RS settings of azimuth and altitude directions. At this time, each CSI-RS has a maximum of eight ports, and thus, a maximum of 64 ports can be provided by a Kronecker product operation.
  • one CSI-RS configuration having up to eight ports is provided to the UE.
  • One CSI-RS configuration may be used for virtual izat ion—variing of CSI-RS transmissions per time instance over a CSI-RS period.
  • the UE may be provided with one CSI-RS configuration that includes a sort of virtualization-varying pattern information.
  • the UE may perform CSI reporting based on a partial channel or an interpolated channel according to the CSI feedback configuration.
  • the network may also trigger the UE to report CSI feedback only in a specific vertical pan direction. For example, CSI feedback may be triggered by indicating Instantaneous CSI measurement in a subframe to which CSI-RS to which virtualization matrix Bi is applied. If the UE is triggered to report multiple aperiodic CSI feedback in multiple subframes, each trigger is associated with a different virtualization matrix Bi.
  • the base station can determine the appropriate beam direction for the UE from the CSI feedbacks.
  • FIG. 34 illustrates EB / FD-MIM0 operation according to an embodiment of the present invention.
  • Instantaneous CSI-RS transmission is a very large number of antennas in the cell If the devices are implemented, they can be used to reduce network overhead.
  • the network may control the virtualized CSI-RS transmission instances in an aperiodic manner. For example, when the UEs are distributed over the entire cell radius and the UEs are moving, at some transmission times, as shown in FIG. 34, all the UEs may be served in the inner region of the cell center. Therefore, it is preferable that only the virtualized CSI-RS corresponding to the inner region of the sal is transmitted in the first direction.
  • the virtualized CSI-RS may not be transmitted in almost 12 directions. Since the UEs do not measure the CSI-RS in the second direction, it is preferable that the CSI-RS in the second direction is not transmitted in terms of efficiency of radio resource management. In the embodiment shown in FIG. 34, only two regions are shown. However, if the regions are further subdivided, radio resource effects due to CSI-RS omission are further increased.
  • DMRS improvement it is a question of whether it is desirable to set different DMRS virtual cell IDs to UEs of different ⁇ -MIM0 pairs in the current standard.
  • one DMRS virtual cell ID may be configured in UEs of different MU-MIM0 pairs.
  • the base station may acquire channel state information based on channel reversibility.
  • the SRS transmitted by the terminal uplink may be used for channel measurement for determining the appropriate direction for downlink transmission from the base station.
  • the base station may configure the SRS transmission of the UE in the FDD downlink band. This can solve the serious mismatch problem between uplink measurement and the actual channel state of the downlink.
  • radio resource management reporting based on virtualized CSI-RS may be set or an additional RS for radio resource management reporting may be used.
  • the number of ports in the CSI-RS configuration in EB / FD—MIM0 operation may not exceed eight ports, and Instantaneous CSI-RS transmission may be desirable.
  • DMRS can be improved to transmit a large number of MU—MIM0 pairs simultaneously, and SRS can be improved for radio resource management.
  • the antenna configuration of FIG. 35 is assumed, but is not limited thereto.
  • 32 antenna elements are included in a 2D active antenna array.
  • At least four TXRUs exist in the horizontal (H) -domain, and each TXRU is mapped to one CSI-RS port.
  • 4-port H-CSI-RS may be configured in the UE for horizontal domain CSI feedback.
  • how many additional TXRUs are needed depends on the transmission scheme.
  • only the H-domain CSI feedback of the horizontal domain may be used even in the EB / FD-MIM0 operation.
  • an additional V-CSI-RS may be configured and measured in the UE for vertical direction foaming, and a reception power level or an optimal N antenna port selection result per port may be fed back to the base station.
  • the base station determines the team optimal vertical direction for the UE based on the feedback. More specifically, referring to the embodiment of Fig. 36, the cell has four The 4-port H-CSI corresponding to the TXRUs—the inner region in which the RSI is transmitted (center of sal) and the 4-port H-CSI—RS2 corresponding to the other four TXRUs are divided into the outer region (cell edge). It will be appreciated by those skilled in the art that existing horizontal sectorization is not shown for convenience.
  • Each H—CSI-RS port is virtualized across eight antenna elements arranged vertically, depending on the target vertical direction.
  • 2-port V-CSI-RS configuration may be provided to the UE.
  • One V-CSI-RS port may be associated with one port of the H-CSI-RS1, and the other V-CSI-RS port may be associated with one port of the H-CSI-RS2. This is to allow the UE to select and feed back the optimal antenna port.
  • the UE performs horizontal domain short-term feedback on the H-CSI-RSi virtualized by the target vertical direction i. In consideration of the CSI-RS resource overhead for this, it may be desirable to transmit aperiodic CSI-RS to the corresponding UE or UE group.
  • a vertical codebook is newly defined for EB / FD-MIM0.
  • the vertical codebook may be a DFT based codebook, but is not limited thereto.
  • the codebook is preferably defined around the angle at which the UE may or may be located. To this end, a subset of the codebook may be limited or the angle may be limited.
  • each transmitter or base station targets a UE in a high location of a building, and thus, targets that target a high direction may enjoy many tendencies in adjacent cells with high coverage gains.
  • the specific pan direction can be limited to improve throughput of the overall system.
  • a vertical channel is expected to have a lower angular spread in a horizontal environment, and less likely to have a high transmission tank, resulting in relatively fewer multipath components.
  • the number of antenna ports of the CSI-RS is limited and can be transmitted over the entire transmit antenna elements by antenna port virtualization.
  • a simple closed loop scheme can be implemented by Kronecker precoding based on horizontal domain feedback and vertical domain feedback.
  • the entire channel precoding matrix P may be obtained by a Kronecker product operation between the vertical-precoding matrix and the horizontal-precoding matrix P H as shown in Equation (13).
  • the UE performs CSI measurements for both the vertical domain and horizontal domain channels.
  • the CSI measurements may be based on 8-port V-CSI-RS configuration and 4-port H-CSI-RS configuration, respectively, as shown in FIG. 37.
  • a codebook for a large-scale active antenna system may be divided into vertical and horizontal codebooks.
  • the existing horizontal codebook can be reused or extended, and a vertical codebook can be defined based on the linear phase increase.
  • CSI feedback chains can be designed individually for each CSI-RS configuration.
  • the CSI process configuration and the CQI definition may be changed.
  • two CSI processes may be configured in the UE, each corresponding to vertical and horizontal feedback.
  • the UE determines the CSI of each process independently.
  • one CSI-RS configuration may be used for the EB / FD-MIM0.
  • One CSI-RS configuration is performed every transmission time according to the CSI-RS period.
  • Virtualization change is used for CSI-RS transmission.
  • the UE includes one CSI—RS configuration including sorting of virtualization change pattern information, and the UE may perform CSI reporting based on a partial channel or interpolation channel using the corresponding CSI-RS configuration.
  • the base station may inform the UE whether CSI reporting should be performed on the partial channel for every instance or a plurality of instances, or whether the CSI for the entire channel should be synthesized and fed back at once (e.g. CSI settings).
  • FIG. 38 illustrates virtualization change-virtual ion-varying CSI-RS (CSI-RS) over 4 ports.
  • the UE has been provided with one 4-port CSI-RS configuration from the base station, and one 4-port CSI-RS configuration allows the total 16 antenna elements to be divided and divided into multiple time points or frequency resources.
  • the UE may report the partial channel every instance or may reconfigure and report the entire channel over multiple instances. The UE can combine the measurements over multiple instances to reconstruct the entire channel.
  • a measurement window may be set in the UE, for example, the UE should not average the measurement result among a plurality of L instances belonging to one virtualization change CSI-RS.
  • the measurements at t 1 to t 4 should not be averaged together.
  • CSI for large antenna ports may be obtained from the CSI feedback for a smaller number of CSI—RS port by the base station.
  • the term virtualization ion-varying CSI-RS (virtual change) is used.
  • the scope of the present invention is not limited to the change of the virtualization matrix.
  • the CSI-RS transmitted at each instance may be an unprecoded RS in which an antenna port and a physical antenna element are mapped as it is.
  • this case can also be regarded as one of a subset of various virtualization matrices, so it is described as a comprehensive term virtualization change CSI-RS.
  • a plurality of CSI-RS settings may be configured in the UE.
  • the RS transmitted at each time point may be mapped / configured to a separate CSI-RS resource, and a different CSI-RS port number may be assigned to each CSI-RS setting at each time point.
  • a total of 16 port numbers may be defined and the terminal may be configured. However, at some time points, only some p 0r t CSI- RS is transmitted and the terminal measures it.
  • the UE may accumulate or interpolate these measurements, calculate the total RI / PMI / CQI, and report the CSI to the base station.
  • interpolation may be performed by being divided into a horizontal domain and a vertical domain.
  • interpolation may be performed only for either the horizontal domain or the vertical domain.
  • the base station can explicitly signal this.
  • a criterion on whether to perform interpolation of a partial channel may be implicitly defined between the base station and the terminal. For example, the criterion may be determined in consideration of CSI—RS measurement, total channel size, or number of RS transmit antenna ports, but is not limited thereto.
  • Interpolation of the partial channel may be performed for each subset of the 2D antennas of the base station.
  • a two dimensional antenna array includes a plurality of subsets.
  • the subsets are not necessarily mutually exclusive and some may overlap.
  • the UE measures the first CSI-RS transmitted from the first subset to obtain a measurement of the first partial channel, and measures the second CSI-RS transmitted from the second subset to obtain a measurement of the second partial channel. do.
  • the terminal interpolates the measurements of the first partial channel to obtain the CSI for the third partial channel including the first partial channel.
  • the CSI for the fourth partial channel is obtained by interpolating the measurements of the crab two partial channel.
  • the terminal transmits or matches the CSI for the third partial channel and the CSI for the fourth partial channel, respectively, and feeds back to the base station.
  • the base station may signal to the terminal whether the terminal feeds back CSI for the partial channel or CSI feedback for the entire channel.
  • the corresponding DCI including the CSI request field may include information indicating whether the CSI request for the partial channel or the CSI request for the entire channel is included.
  • pattern information such as which CSI for which measurement to report to which report instance, may be provided to the UE.
  • the base station may provide only one CSI-RS configuration or provide a plurality of CSI-RS configurations to the terminal.
  • the base station is set to feed back the CSI report for the partial channel to the terminal every time or match the measurement results for the partial channel to perform one CSI report for the entire channel Can be set to feed back. Therefore, there can be largely the following four configurations, and the CSI feedback scheme of the UE varies according to each configuration.
  • one UE may be provided with one CSI-RS configuration and up to eight CSI-RS ports may be configured.
  • one CSI-RS configuration is shifted over tl to t4 and CSI-RS is transmitted in a total of 16 antenna elements. Feeding this CSI at once requires a 16-port codebook as well as feeding back one CSI-RS transmission through 16 antenna ports. Therefore, existing codebooks that support only up to eight CSI-RS ports are difficult to use in EB / FD-MIM0. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, a method of newly defining a codebook supporting 16 (or 32, 64) CSI-RS antenna ports in total is proposed.
  • the terminal may perform CSI feedback through a codebook supporting 16, 32, or 64 antenna ports.
  • the 16/32 / 64-port codebook for EB / FD-MIM0 may be a codebook corresponding to the quantized right-order matrix V q described above.
  • the base station may configure one CSI-RS to the terminal and configure the base station to feed back a CSI report for the partial channel. In this case, it should be defined when the terminal feeds back the CSI report on the transmitted CSI-RS.
  • the UE may be configured to feed back the CSI to the most recent CSI-RS transmission from N subframes before the subframe carrying the DCI including the CSI-request, but is not limited thereto.
  • the type of codebook used and the number of ranks may vary depending on whether the UE reports CSI for partial channels or CSI for all channels.
  • CSI-RS settings may be simultaneously provided to the UE, and each CSI-RS configuration may be referred to another instance in FIG. Referring to FIG. 38, the base station is configured for tl.
  • CSI-RS configuration for t2 can be provided to the UE at the same time CSI-RS configuration for t4.
  • the plurality of CSI-RS settings may include at least one horizontal (or azimuth) CSI—RS configuration and at least one vertical CSI-RS configuration.
  • the UE may be provided with a horizontal CSI-RS configuration for U and a vertical CSI-RS configuration for t5.
  • the horizontal CSI-RS setting for t2 through t4 can be obtained from the horizontal CSI-RS setting for tl
  • the vertical CSI-RS setting for t6 can be obtained from the vertical CSI-RS setting for t5. Can be.
  • PMI may be selected from the 16 / 32-port codebook.
  • the UE may report CSI based on the CSI-RS configuration associated with the subframe that triggered the CSI reporting.
  • the UE implicitly defines as feeding back the CSI report based on the CSI-RS received through the most recent N subframes. Can be.
  • the CSI-RS configuration and the CSI feedback configuration may be provided to the terminal through an RC message. Each may be sent via a different RC message or through one RRC message. In another embodiment, the CSI-RS configuration is sent via an RRC message, while the CSI feedback configuration may be sent via a MAC message or a PDCCH. For example, CSI feedback in addition to the CSI-request field in DCI. A field indicating the setting may be added or the size of the CSI-request file may be expanded.
  • the open-loop scheme can be considered by improving SFBC or LD-CDD precoding. According to the open-loop method, it is possible to reduce feedback overhead and obtain diversity gain without precoding information.
  • the conventional open loop scheme was operated based on CRS, which is difficult to apply to a large antenna array.
  • the closed loop and the open loop may be used in a hybrid manner.
  • CSI feedback is limited to be performed only for some RS ports, and the remaining RS ports are used in an open loop precoding scheme.
  • the entire RS ports to be measured in more detail can be classified into several antenna port groups. Inter-group precoding may be performed in a closed loop manner, and inner-group precoding may be performed in an open loop manner and vice versa. This can reduce the overhead of the closed loop method.
  • the previous numerical feedback may be performed on the CSI-RS virtualized by the desired vertical vertical direction, and a new vertical domain codebook may be defined based on the vertical range in which the UE is located. Can be. Kronecker precoding techniques may be used. It is proposed to transmit a virtualization change CSI-RS for some ports.
  • the open loop scheme can be used to reduce the feedback overhead in FD-MIM0.
  • a base station transmits information on a subset of a plurality of antenna ports and an order in which each subset transmits a reference signal within one repetition interval (i terat ion interval) (S3905). That is, as shown in FIG. 13, the antenna port through which the base station transmits a reference signal every time interval is a part, and thus, the base station transmits a subset of antenna ports and a transmission order to the UE. Inform.
  • At least one antenna port of the plurality of antenna ports is included in all subsets.
  • the base station transmits the first reference signal through the antenna ports of the first subset, the second reference signal through the antenna ports of the second subset, and the third reference signal through the antenna ports of the K subset (S3910). , S3920, S3930).
  • the UE may obtain partial channel information by measuring the first reference signal, the second reference signal, and the third reference signal, respectively.
  • the method of reporting CSI by the UE may vary according to an embodiment. For example, after one repetition interval elapses, the terminal may transmit the entire radio channel information at once. In this case, S3915 and S3925 are omitted. For example, the terminal matches the first partial channel information based on the measurement of the first reference signal with the second partial channel information based on the measurement of the second reference signal. The terminal transmits the matched result to the base station.
  • At least one antenna port included in all of the subsets may be configured to match the first partial channel information based on the measurement result of the first reference signal and the second partial channel information based on the measurement result of the second reference signal. Provides phase information.
  • the UE may report CSI whenever the reference signal is measured.
  • the terminal transmits first partial channel information corresponding to the antenna port of the first subset based on the measurement result of the first reference signal (S3915), and based on the measurement result of the second reference signal, the second The second partial channel information transmitted to the antenna port of the subset is transmitted (S3925).
  • the base station may reconstruct the first partial channel information and the second partial channel information into overall channel information.
  • the terminal decomposes the channel information generated based on at least one of the measurement of the first reference signal and the measurement of the second reference signal.
  • the terminal quantizes the right side matrix by comparing the phase of the right side matrix according to the singular value decomposition with the matrices included in the predetermined codebook.
  • the terminal transmits at least one of the quantized right-specific matrix and the left-specific matrix according to singular value decomposition to the base station.
  • the quantized right-order matrix may be generated by accumulating the measurement result of the first reference signal and the measurement result of the second reference signal.
  • 40 illustrates a CSI reporting and receiving method according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with the above are omitted.
  • the base station transmits an RRC message including at least one CSI-RS (CSI-reference signal conf igurat ion) for the first direction domain to the terminal (S4005).
  • the RRC message may further include at least one CSI-RS configuration for the second direction domain, where the first and second directions may be vertical or horizontal (or azimuth).
  • the CSI-RS configuration for one direction may include only one (cases 1 and 2 described above) or a plurality (see cases 3 and 4 described above).
  • the CSI-RS configuration may include information about a pattern of virtualization change.
  • the virtualization change may, for example, identify a first antenna port that has been mapped to a first antenna element of a first subset.
  • the second antenna element of the second subset is mapped according to the CSI-RS transmission period.
  • the base station transmits K CSI-RSs through the K subset of antenna elements to the terminal (S4010, S4015, S4020).
  • K CSI-RSs may be transmitted in different subframes.
  • the CSI-RS configuration for the first directional domain is one, the first CSI as the antenna ports related to one CSI-RS configuration are virtually changed according to the CSI-RS transmission period.
  • -RS and second CSI-RS are transmitted on the first subset and the second subset, respectively.
  • the system 1 CSI-RS and the low 12 CSI-RS correspond to different CSI-RS settings.
  • the base station transmits the DCI including the CSI request field to the terminal (S4025). In the case of periodic CSI transmission, this process may be omitted.
  • the DCI may further include information on a CSI reporting method.
  • the information on the CSI reporting method indicates either one of the first reporting method and the second reporting method.
  • the UE reports separate CSI for each of the first partial channel corresponding to the low U subset and the second partial channel corresponding to the second subset (cases 2 and 4 described above).
  • the second reporting method the CSI is reported for all channels acquired based on at least one of the first partial channel and the second partial channel (cases 1 and 3 described above).
  • the entire channel in the second reporting method may include at least one of the first partial channel and the second partial channel. Interpolat ion, or by matching the first partial channel and the second partial channel.
  • the information on the CSI reporting method may be transmitted through a MAC or RRC message.
  • the UE performs CSI reporting using K CSI-RSs.
  • the CSI reporting includes at least one of a PMKprecoding matr ix index selected from a 4 or 8 port based codebook and an RKrank indicator indicating 4 or 8).
  • the CSI report includes at least one of a PMKprecoding matrix index (16) selected from a 16 or 32 port based codebook and a RI (rank indicator) indicating 16 or 32.
  • the black signal when performing CSI measurement based on CSI-RS or another reference signal, for example, CRS, SRS, TRS (tracking RS), DMRS, or other cell-specific reference
  • CRS CRS
  • SRS SRS
  • TRS tracking RS
  • DMRS DMRS
  • the black signal may be similarly extended to the case where the CSI measurement is performed based on the UE-specific reference signal and the CSI feedback is performed.
  • FIG. 41 is a diagram illustrating the structure of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 41 is not illustrated for general purpose components in order to avoid blurring the subject matter of the description.
  • the above-described embodiments and methods may be performed by the terminal and the base station illustrated in FIG. 41.
  • the base station 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 10 in general.
  • the plurality of antennas 15 may for example be configured according to a two-dimensional antenna arrangement.
  • the processor 13 of the base station 10 according to an example of the present invention may be configured to receive channel state information according to the examples proposed by the present invention.
  • the processor 13 of the base station 10 performs a function of processing the information received by the base station 10, information to be transmitted to the outside, and the like, and the memory 14 stores the processed information and the like for a predetermined time. It may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • the terminal 20 may include a transmitter 21, a receiver 22, a processor 23, a memory 24, and a plurality of antennas 25.
  • a plurality of antennas 25 means a terminal that supports MIM0 transmission and reception.
  • the transmitter 21 can transmit various signals, data, and information to an external device (for example, 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 20.
  • the processor 23 of the terminal 20 may be configured to transmit channel state information according to examples proposed by the present invention.
  • the processor 23 of the terminal 20 performs a function of processing information to be transmitted to the outside of the information received by the terminal 20, and the memory 24 may store the processed information and the like for a predetermined time. It may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • the specific configuration of the terminal 10 as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention may be independently applied or two or more embodiments may be applied at the same time. Omit the description.
  • 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 is mainly a terminal.
  • a base station includes a cell, an antenna port, an antenna port group, a remote radio head (RRH), a transmission point, a reception point, an access point, a repeater, etc., as a downlink transmission entity to a terminal or from a terminal. The same may be applied when the uplink receiving subject is the subject.
  • RRH remote radio head
  • the method according to the embodiments of the present invention may include one or more ASICs (Appl icat ion Speci f ic Integrated Ci rc ui t s), Digital Signal Processors (DSPs), and Digital Digital (DSPDs).
  • ASICs Appl icat ion Speci f ic Integrated Ci rc ui t s
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Digital
  • PLDs Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs 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 that perform the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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  • Mathematical Physics (AREA)
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Abstract

무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일례에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 채널상태정보(CSI)를 보고하는 방법은, 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제1 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제1 참조 신호를 측정하는 단계; 상기 다수의 안테나 포트들 중 제2 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제2 참조 신호를 측정하는 단계; 및 상기 제1 참조 신호의 측정 및 상기 제2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 기지국에 CSI를 보고하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는, 상기 제1 서브셋 및 상기 제2 서브셋에 모두 포함된다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치
【기술분야】
[1] 본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는， 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
[2] 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generat ion Partnership Project Long Term Evolut ion; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
[3] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E— UMTS (Evolved Universal Mobi le Telecommunicat ions System) 시스템은 기존 UMTSCUniversal Mobi le Telecommunicat ions System)에서 진화한 시스템으로서 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTECLong Term Evolut ion) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격 (technical speci f i cat ion)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generat ion Partnership Project； Technical Speci f icat ion Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
[4] 도 1을 참조하면， E-UMTS는 단말 (User Equipment ; UE)과 기지국 (eNode B; eNB, 네트워크 (E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이 (Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스ᅳ 멀티캐스트 서비스 및 /또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
[5] 한 기지국에는 하나 이상의 샐이 존재한다. 샐은 1.25， 2.5， 5, 10， 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전총 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크 (Downl ink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간 /주파수 영역， 부호화， 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automat ic Repeat and reQuest ) 관련 정보 등을 알려준다. 또한， 상향링크 (Upl ink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간 /주파수 영역， 부호화, 데이터 크기， HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망 (Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TACTracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
[6] 무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만， 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대， 융통성 있는 주파수 밴드의 사용， 단순구조와 개방형 인터페이스， 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
[7] 최근 3GPP는 LTE에 대한 후속 기술에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 본 명세서에서는 상기 기술을 'LTE-A'라고 지칭한다. LTE-A 시스템은 최대 100MHz의 광대역을 지원할 것을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 복수의 주파수 블록을 사용하여 광대역을 달성하는 반송파 병합 (carr ier aggregat ion; CA) 기술을 사용하도록 하고 있다. CA는 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 주파수 블록을 하나의 커다란 논리 주파수 대역으로 사용하도록 한다. 각 주파수 블록의 대역폭은 LTE 시스템에서 사용되는 시스템 블톡의 대역폭에 기초하여 정의될 수 있다. 각각의 주파수 블록은 콤포넌트 캐리어 (CC) 또는 셀 (Cel l )이라고 칭할 수 있다.
[8] 또한， 다중 입출력 (Mul t i -Input Mult i-Output ; MIMO) 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.
[9] MIM0 동작의 다중화 이득을 높이기 위해서 MIM0 수신단으로부터 채널 상태 정보 (Channel Status Informat ion; CSI )를 피드백 받아 MIMO 송신단에서 이용할 수 있다.
[10] 사용자 기기의 크기 증가， 기술 발전, 및 비용 감소의 결과로 MIM0 송신단 (예를 들어， 기지국)은 물론 MIM0 수신단 (예를 들어, 단말)에도 복수개의 안테나 (또는 기존에 비하여 증가된 개수의 안테나)가 구비되는 등의 MIM0 시스템의 확장 발전이 '예측되고 있다. 송신단 및 /또는 수신단의 안테나 포트의 개수가 증가할 경우 CSI 보고를 위해 소요되는 시간 및 주파수 자원이 큰 폭으로 증가해 전송 효율이 현저히 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[11] 상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
[12] 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】
[13] 본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 채널 상태 정보 (CSI )를 보고하는 방법은， 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 1 참조 신호를 측정하는 단계; 상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 2 참조 신호를 측정하는 단계; 및 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 기지국에 CSI를 보고하는 단계를 포함하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함될 수 있다.
[14] 본 발명의 다른 일 측면에 따른， 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (CSI )를 보고하는 단말은, 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 1 참조 신호를 수신하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 2 참조 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 수신된 제 1 참조 신호 및 상기 제 2 참조 신호 각각을 측정하고, 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기지국에 CSI를 보고하는 프로세서를 포함하고, 상기 다수의 안테나 포트들 증 적어도 하나의 안테나 포트는, 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함된다.
[15] 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 채널 상태 정보 (CSI)를 수신하는 방법은， 상기 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 1 참조 신호를 송신하는 단계; 상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 2 참조 신호를 송신하는 단계; 및 상기 단말에 의한 상기 계 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 단말로부터 CSI를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는, 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함된다.
[16] 본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (CSI )를 수신하는 기지국은， 상기 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 1 참조 신호를 송신하고, 상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 2 참조 신호를 송신하는 송신기； 상기 단말에 의한 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여， 상기 단말로부터 CSI를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기 및 상기 수신기를 제어하는 프로세서를 포함하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는, 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함된다.
【유리한 효과】
[17] 본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 정확하고 효율적으로 보고할 수 있다.
[18] 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 있올 것이다.
【도면의 간단한 설명】
[19] 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.
[20] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
[21] 도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol )의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. [22] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[23] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
[24] 도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
[25] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
[26] 도 7은 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도이다.
[27] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
[28] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시하는 도면이다.
[29] 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 하향링크 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
[30] 도 12는 대규모 MIM0 기술의 개념도를 도시한다.
[31] 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라서 RS를 전송하는 안테나 포트의 패턴의 패턴을 도시한다.
[32] 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI 피드백 방법을 도시한다.
[33] 도 15 내지 도 17은 본 발명 실시예들을 시물레이션 한 결과이다.
[34] 도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 CSI 피드백 방법을 도시한다.
[35] 도 19 내지 도 21은 본 발명 다른 실시예들을 시물레이션 한 결과이다.
[36] 도 22 및 23은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 CSI 피드백 방법을 도시한다.
[37] 도 24 내지 도 31은 본 발명 또 다른 실시예들을 시물레이션 한 결과이다.
[38] 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 포트 -TXRU-안테나 소자의 맵핑을 도시한 도면이다.
[39] 도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS의 전송을 도시한 도면이다.
[40] 도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 EB/FD-MIM0 환경을 도시한 도면이다.
[41] 도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 2D-MS 안테나를 도시한 도면이다.
[42] 도 36는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 EB/FD-MIM0 환경을 도시한 도면이다. [43] 도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 CSI-RS 설정들을 도시한 도면이다.
[44] 도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 변화 CSI-RS 패턴을 도시한 도면이다.
[45] 도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 RS 전송과 CSI 피드백 방법을 도시한 도면이다.
[46] 도 40은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 RS 전송과 CSI 피드백 방법을 도시한 도면이다.
[47] 도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말과 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
[48] 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
[49] 본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템올 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만， 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 Hᅳ FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
[50] 또한， 본 명세서에서 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head) , eNB, ΤΡ( transmi ssion point ) , RP(recept ion point ) , 중계기 (relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다. 또한， 반송파 병합이 적용되는 경우에는, 본원 발명에서 설명하는 기지국의 동작은 콤포넌트 캐리어 (CC) 또는 셀에 대해서 적용될 수도 있다.
[51] 도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol )의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말 (User Equi ment； UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어， 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
[52] 제 1계층인 물리계층은 물리채널 (Physical Channel )을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스 ( Informat ion Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어 (Medium Access Control ) 계층과는 전송채널 (Transport Channel )을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로， 물리채널은 하향링크에서 0FDMA(0rthogonal Frequency Divi sion Mult iple Access) 방식으로 변조되고， 상향링크에서 SC-FDMACS ingle Carr ier Frequency Division Mult iple Access) 방식으로 변조된다.
[53] 제 2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control ; MAC) 계층은 논리채널 (Logical Channel )을 통해 상위계층인 무선링크제어 (Radio Link Control ; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2계충의 RIX 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RIX 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블특으로 구현될 수도 있다. 제 2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol ) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
[54] 제 3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어 (Radio Resource Control ; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러 (Radio Bearer)들의 설정 (Conf igurat ion) , 재설정 (Re-conf igurat ion) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널， 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결 (RRC Connected)이 있을 경우， 단말은 RRC 연결 상태 (Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 R C 휴지 상태 ( Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리 (Session Management )와 이동성 관리 (Mobi l i ty Management ) 등의 기능을 수행한다.
[55] 기지국 (eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25， 2.5， 5， 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
[56] 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BQKBroadcast Channel ) , 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel ) , 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고， 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편， 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널 (Logical Channel)로는 BCCH( Broadcast Control Channel) , PCCH( Paging Control Channel ) , CCCH( Common Control Channel) , MCCHCMulticast Control Channel), MTCH(Mult icast Traffic Channel) 등이 있다.
[57] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[58] 단말은 전원이 켜지거나 새로이 샐에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 샐 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다 (S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널 (Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널 (Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후， 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편， 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal； DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
[59] 초기 샐 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다 (S302).
[60] 한편， 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정 (Random Access Procedure.;. RACH)을 수행할 수 있다 (단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해， 단말은 물리 임의 접속 채널 (Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고 (S303 및 S305), PDCCH 및 대웅하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다 (S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우， 추가적으로 층돌 해결 절차 (Content ion Resolution Procedure)를 수행할 수 있다. [61] 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 (S307) 및 물리 상향링크 공유 채널 (Physical Upl ink Shared Channel ; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널 (Physical Upl ink Control Channel； PUCCH) 전송 (S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보 (Downl ink Control Informat ion; DCI )를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며， 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
[62] 한편， 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크 /상향링크 ACK/NACK 신호， CQI (Channel Qual i ty Indicator) , PMKPrecoding Matrix Index) , RKRank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및 /또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
[63] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
[64] 도 4를 참조하면, 무선 프레임 (radio frame)은 10ms (327200 X TS)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임 (subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯 (slot )으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0. ¾113(15360><1 )의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고， Ts=l/( 15kHz X 2048)=3.2552 x i0—8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심볼을 포함하고， 주파수 영역에서 복수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파 X 7(6)개의 0FDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 πΐ (Transmission Time Interval )는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고， 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수， 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
[65] 도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
[66] 도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 0FDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 0FDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 0FDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호 (Reference Signal (RS) 또는 Pi lot Signal )를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고， 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFIClKPhysical Control Format Indicator CHannel ) , PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel ) , PDCCH(Physical Downl ink Control CHannel ) 등이 있다.
[67] PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 IEKCel l IDent i ty)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 REXResource Element )로 구성된다. RE는 하나의 부반송파 X하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shi ft Keying)로 변조된다.
[68] PHICH는 물리 HARQ Hybrid - Automat ic Repeat and request ) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고， 샐 특정 (cel l-specif ic)하게 스크램블 (scrambl ing) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며， BPSK(Binary phase shi ft keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자 (Spreading Factor ; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및 /또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복 (repet i t ion)된다.
[69] PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 0FDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 P KPaging channel ) 및 DL- SCH(Down l ink-shared channel )의 자원할당과 관련된 정보， 상향링크 스케즐링 그랜트 (Upl ink Schedul ing Grant ) , HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel ) 및 DL-SCH ( Down 1 ink- shared channel )는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 톡정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
[70] PDSCH의 데이터가 어떤 단말 (하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며， 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩 (decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTKRadio Network Temporary Ident ity)로 CRC 마스킹 (masking)되어 있고， "B"라는 무선자원 (예， 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉， 전송 형식 정보 (예, 전송 블톡 사이즈， 변조 방식 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임올 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우， 샐 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링， 즉 블라인드 디코딩하고， "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면， 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고， 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
[71] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
[72] 도 6을 참조하면， 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCClKPhysical Upl ink Control CHannel )가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Upl ink Shared CHannel )가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 AC /NAC , 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQKChannel Qual ity Indicator) , MIM0를 위한 RKRank Indicator) , 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Schedul ing Request ) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블톡을 사용한다. 즉， PUCCH에 할당되는 2개의 자원블톡은 슬롯 경계에서 주파수 호핑 ( frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=l인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
[73] 이하 MIM0 시스템에 대하여 설명한다. MIM0(Mult iple-Input Mult iple- Output )는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIM0를 '다중 안테나 '라 지칭할 수 있다.
[74] 다중 안테나 기술에서는， 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각 ( fragment )을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면， 특정된 크기의 샐 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나， 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지 (coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면， 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
[75] 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 Ντ개 설치되어 있고， 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는， 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서， 전송 레이트가 향상되고， 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 R0라고 한다면， 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는， 이론적으로， 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 Ντ와 NR 중 작은 값이다.
[76] 【수학식 1】 i? . = min(NT, NR )
[77] 예를 들에 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIM0 통신 시스템에서는， 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후， 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 둥의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
[78] 현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향올 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구 , 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구， 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송를 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
[79] 다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 Ντ개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면， Ντ개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 Ντ개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 백터로 나타낼 수 있다.
[80] 【수학식 2】
Figure imgf000015_0001
^1， ^2： S
[81] 한편， 각각의 전송 정보 τ에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 2 " ' ^라 하면， 전송 전력이 조정된 전송 정보를 백터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
[
Figure imgf000015_0002
[83] 또한, S 를 전송 전력의 대각행렬 P를 이용하여 나타내면 하기의 수학식
4와 같다.
[84] 【수학식 4】
Figure imgf000015_0003
한편， 전송전력이 조정된 정보 백터 s에 가중치 행렬 ^가 적용되어 실제 전송되는 Νχ 개의 송신신호 (transmitted signal ) rr가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호 1， 2： x X
r 는 백터 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 번째 송신안테나와 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W는 가중치 행렬 (Weight Matr ix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)이라고 불린다.
[86] 【수학식 5】
Figure imgf000016_0001
[87] 일반적으로， 채널 행렬의 탱크의 물리적인 의미는， 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 탱크 (rank)는 서로 독립인 ( independent ) 행 (row) 또는 열 (column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로， 행렬의 탱크는 행 (row) 또는 열 (column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면， 채널 행렬 H의 탱크 (rank(H) )는 수학식 6과 같이 제한된다.
[88] 【수학식 6】 rank(u)≤ min(NT , Nj
[89] 또한， 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림 (Stream) ' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer) ' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서， 채널 행렬 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
[90] 【수학식 7】 # of streams < rank(li)≤ min(NT， NR )
[91] 여기서 "# of streams' '는 스트림의 수를 나타낸다. 한편， 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
[92] 한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대웅시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고， 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 흔합 (Hybrid)된 형태도 가능하다.
[93] 이하에서는， 참조 신호에 관하여 보다 상세히 설명한다.
[94] 일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신 측과 수신 측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신 측에서 수신 측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도록 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말올 위한 전용 참조 신호 (dedicated RS ; DRS) , 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 샐 특정 참조 신호인 공통 참조 신호 (co隱 on RS 또는 Cel l speci f ic RS; CRS)로 구분된다. 또한, 샐 특정 참조 신호는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며， 이를 CSI-RS(Channel State Informat ion-RS)라고 지칭한다.
[95] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 8은 일반 (normal ) 순환 전치 (Cycl ic Pref ix)인 경우를 도시하며, 도 9는 확장 (extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
[96] 도 8 및 도 9를 참조하면， 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대웅하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Co讓 on Reference Signal )를 의미하며， 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
[97] 또한， 격자에 기재된 'D'는 단말 특정 RS인 하향링크 DM-RS(Demodulat ion- RS)를 의미하고， DM-RS는 데이터 영역 즉， PDSCH를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS인 DM-RS의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 8 및 도 9는 안테나 포트 5에 대웅하는 DM-RS를 예시하며, 3GPP 표준문서 36.211에서는 안테나 포트 7 내지 14， 즉 총 8개의 안테나 포트에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
[98] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다 .
[99] 도 10을 참조하면， DM— RS 그룹 1에는 안테나 포트 {7， 8， 11， 13}에 해당하는 DM-RS가 안테나 포트 별 시뭔스를 이용하여 매핑되며， DM-RS 그룹 2에는 안테나 포트 {9ᅳ 10， 12， 14}에 해당하는 DM-RS가 마찬가지로 안테나 포트 별 시뭔스를 이용하여 매핑된다.
[100] 한편， 상술한 CSI-RS 는 CRS와 별도로 PDSCH에 대한 채널 측정을 목적으로 제안되었으며, CRS와 달리 CSI-RS는 다중 샐 환경에서 셀 간 간섭 ( inter-cel l interference ; ICI )를 줄이기 위하여 최대 32가지의 서로 다른 CSI-RS 설정 (conf igurat ion)으로 정의될 수 있다.
[101] CSI-RS 설정은 안테나 포트 개수에 따라 서로 다르며， 인접 셀 간에는 최대한 다른 CSI-RS 설정으로 정의되는 CSI-RS가 송신되도록 구성된다. CSI-RS는 CRS와 달리 최대 8개의 안테나 포트까지 지원하며， 3GPP 표준문서에서는 안테나 포트 15 내지 22까지 총 8개의 안테나 포트를 CSI-RS를 위한 안테나 포트로 할당한다. 아래 표 1 및 표 2는 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 설정을 나타내며 특히， 표 1은 일반 (Normal CP)인 경우를， 표 2는 일반 (Extended CP)인 경우를 나타낸다.
[102] 【표 1】
Figure imgf000018_0001
8 (6,2) 1 (6,2) 1
9 (8,5) 1 (8,5) 1
10 (3,5) 0
F 2ltt trame scruureypey on 11 (2,5) 0
12 (5,2) 1
13 (4,2) 1
14 (3,2) 1
15 (2,2) 1
16 (1,2) 1
17 (0,2) 1
18 (3,5) 1
19 (2,5) 1
20 (11,1) 1 (11,1) 1 (11,1) 1
21 (9,1) 1 (9,1) . 1 (9,1) 1
22 (7,1) 1 (7,1) 1 (7,1) 1
23 (10,1) 1 (10,1) 1
24 (8,1) 1 (8,1) 1
25 (6,1) 1 (6,1) 1
26 (5,1) 1
27 (4,1) 1
28 (3,1) 1
29 (2,1) 1
30 (1,1) 1
31 (0,1) 1 【표 2】
Figure imgf000019_0001
6 (4,4) 1 (4,4) 1
7 (3,4) 1 (3,4) 1
8 (8,4) 0
( F t *eraypemei 9 (6,4) 0
10 (2,4) 0
11 (0,4) 0
12 (7,4) 1
13 (6,4) 1
14 (1,4) 1
15 (0,4) 1
16 (11,1) 1 (11,1) 1 (11,1) 1
17 (10,1) 1 (10,1) 1 (10,1) 1
18 (9,1) 1 (9,1) 1 (9,1) 1
>、
a
o 19 (5,1) 1 (5,1) 1
20 (4,1) 1 (4,1) 1
21 (3,1) 1 (3,1) 1
22 (8,1) 1
o
23 (7,1) 1
24 (6,1) 1
25 (2,1) 1
26 (1, 1) 1
27 (0,1) 1
[104] 표 1 및 표 2에서, 는 RE 인덱스를 나타내며， 는 부반송파 인텍스를， ζ'는 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다. 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 CSI-RS설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
[105] 또한， CSI-RS서브프레임 설정이 정의될 수 있으며， 이는 서브프레임 단위로 표현되는 주기 ( rcS1-RS )와 서브프레임 오프셋 ( ACS1-RS )으로 구성된다. 아래 표 3은,
3GPP표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS서브프레임 설정을 나타낸다.
[106] 【표 3】 CSI-RS per iodici ty CSI.RS CSI-RS subframe of fset ACSI.RS
CS I -RS-Sub f r ameCon f i g 7CSI_RS
(subf rames) (subframes)
0 - 4 5 ^CSI-RS
5 - 14 10 ^CSI- S—5
15 - 34 20
35 - 74 40 ^CSI-RS一 35
75 - 154 80 ^CSI-RS一 75
[107] 개선된 CSI 피드백
[108] 수신단 (예를 들어, 단말)에서는 송신단 (예를 들어， 기지국)의 안테나 포트의 각각에 의해서 형성된 채널의 상태를 측정하여 그 결과를 보고할 수 있다. 여기서， 수신단은 채널 상태의 측정을 위해서 송신단의 각각의 안테나 포트의 RS를 이용하여， RI , PMI 및 /또는 CQI를 결정 또는 계산할 수 있다. 여기서， PMI는 수신단의 입장에서 측정되는 채널에 대해서 적절한 프리코딩 행렬을 지시하는 인덱스 값으로 정의되고， 송신단과 수신단 사이에서 미리 결정되어 공유하고 있는 프리코딩 행렬의 후보들의 집합 중에서 상기 적절한 프리코딩 행렬이 선택 또는 결정될 수 있다. 여기서, 상기 프리코딩 행렬의 후보들의 집합을 코드북이라고 칭한다. PMI는 특정 탱크에서 적절한 프리코딩 행렬을 지시할 수 있다.
[109] 한편， 차세대 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템 (act ive antenna system; MS)의 도입이 고려되고 있다. 신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나와 달리， 능동 안테나는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 것을 의미한다. 능동 안테나 시스템은 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블 커넥터， 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고， 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히 능동 안테나 시스템은 각 안테나 별 전자식 빔 제어 (electronic beam control ) 방식을 지원하기 때문에 범 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 범 패턴 형성 또는 3-차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIM0 기술을 가능하게 한다.
[110] 이와 같이， 능동 안테나와 같은 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIM0 (massive MIM0) 구조 또한 고려되고 있다. 일례로 기존의 일자형 안테나 배열 (혹은 1 차원 안테나 배열)과 달리 2-차원 안테나 배열을 형성할 경우， 능동 안테나 시스템의 능동 안테나에 의해 3-차원 범 패턴을 형성할 수 있다.
[111] 도 12는 대규모 MIM0 기술의 개념도를 도시한다. 특히， 도 12는, 기지국 또는 단말이 능동 안테나 시스템 기반의 3D 빔 형성이 가능한 다수의 송 /수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 도식화한 것이다.
[112] 도 12를 참조하면, 송신 안테나 관점에서 3-차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준—정적 또는 동적인 범 형성을 수행할 수 있으며, 수직 방향의 섹터 형성 등의 응용을 고려할 수 있다. 또한 수신 안쩨나 관점에서는， 대규모 수신 안테나를 활용하여 수신 빔을 형성할 때, 안테나 배열 이득 (antenna array gain)에 따른 신호 전력 상승 효과를 기대할 수 있다. 따라서 상향링크의 경우, 기지국이 다수의 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있으며 이때 단말은 간섭 영향을 줄이기 위해 대규모 수신 안테나의 이득을 고려하여 자신의 송신 전력을 매우 낮게 설정할 수 있는 장점이 있다.
[113] 이러한 대규모 MIM0 시스템에서 3 차원 범포밍을 수행하기 위해서는, 기존의 CSI에 비하여 보다 정교한 CSI를 피드백하는 것이 요구된다. 또한， 대규모 MIM0 시스템과 같이 증가된 개수의 안테나 포트를 지원하기 위해서는 새로운 코드북의 정의되거나 추가되어야 한다. 이에 따라， 피드백 오버헤드가 높아지는 문제가 발생하게 된다. 또한， 안테나 포트의 개수가 증가할수록 각각의 안테나 포트를 구분하는 RS의 개수도 증가하게 되고 이에 따라 RS의 전송을 위한 자원 (예를 들어, 시간, 주파수 및 /또는 코드 자원)의 사용량이 많아지면서， 전체 시스템의 자원 중에서 데이터를 위해서 사용할 자원의 양은 줄어들 수 있다. 즉， 증가된 안테나 포트 개수를 지원하기 위한 오버헤드가 증가하는 반면， 이에 따라 사용자 데이터 처리율은 낮아질 수도 있다.
[114] 이러한 문제를 해결하기 위해서， 대규모 MIM0 기법이 적용된 시스템에서 MIM0 전송 효율을 최대화 하는 CSI 피드백 방안이 요구된다. 본 발명에서는 CSI 피드백의 개선 방안으로서， 증가된 안테나 포트 (또는 안테나 요소) 개수를 지원하는 대규모 MIM0 시스템을 위한 코드북을 설계하고， 이에 기반한 CSI 보고의 피드백 오버헤드를 저감 또는 완화하는 방안을 제안한다. 또한， 본 발명은 대규모 MIM0 시스템에서의 효율적인 CSI 피드백과 CSI 피드백에 기반한 송수신 빔포밍 방법을 제안한다. 보다 구체적으로 수신단에서 부분적인 채널 측정을 통해서 CSI를 피드백하는 방법， 수신단으로부터의 반복적인 CSI 피드백을 송신단이 정합하여 물리 안테나 수에 대응하는 범포머를 생성하는 방법, 수신된 신호를 처리하여 다수의 데이터 스트림으로 분리하는 방법을 포함한다.
[115] 본 발명의 일 실시예에 따르면， 송신단은 물리 안테나 포트들을 그룹핑한다. 안테나 포트 그룹 별로 RS가 전송되는 서브프레임이 다르게 설정됨으로써， RS가 다수의 서브프레임들에 걸쳐 전송된다. 수신단은 RS를 이용하여 채널을 측정하고， CSI를 생성 및 보고한다. 송신단은 수신단으로부터 보고받은 CSI를 이용하여, 다수의 데이터 스트림 또는 다중 레이어를 전송하기 위한 범포밍 코드북 또는 코드 백터를 생성한다.
[116] 이하의 본 발명의 예시들에서는 MIM0 전송의 송신단 (즉， 피드백 정보의 수신단)은 기지국으로， MIM0 전송의 수신단 (즉, 피드백 정보의 송신단)은 단말을 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
[117] I . RS 전송을 위한 안테나 포트 설정
[118] 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라서 RS를 전송하는 안테나 포트의 패턴을 살펴본다. RS는 CSI-RS일 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 도 13의 실시예에서， 기지국은 총 M개의 안테나 포트들을 통해서 RS를 전송한다고 가정한다.
M개의 안테나 포트들이 동시에 RS를 전송하는 대신에， 총 M개 중 L개의 안테나 포트들이 K개의 시간 구간 (t ime durat ion)들 또는 인스턴스들 ( instances)에 걸쳐서
RS를 전송한다. 여기서, L은 M 보다 작은 자연수이다. K개의 시간 구간은 K개의 0FDMA 심볼이거나， K개의 슬롯이거나， K개의 서브 프레임이거나， K개의 프레임일 수 있으며， 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 13(a) 및 도 13(b)에서는 M=4, K=3,
L=2이고， 도 13(c)에서는 M=4, K=6, L=2이다.
[119] 도 13에서는 단말이 하나의 시간 구간 (e .g. , subframe 단위)에 2개의 안테나 포트들로부터 전송돤 RS들을 이용하여 채널 측정을 수행한다. 도 13(a) 및 13(b)는 모두 K=3의 시간 구간에 걸쳐 RS들이 서로 다른 안테나 포트들로부터 전송되나， 도 13(a) 및 13(b)에서 RS 전송을 위해서 선택된 안테나 포트들의 패턴이 서로 상이하다.
[120] 단말은 이와 같은 안테나 포트들의 패턴 정보를 기지국으로부터 사전에 시그널링 받음으로써， 하나의 시간 구간 (e.g. , subframe 단위) 마다 L개 안테나 포트들에 대웅되는 부분적인 무선 채널을 측정한다. 예컨대， 기지국은 안테나 포트들의 패턴와 함께 안테나 포트들의 RS의 전송 시점 및 오프셋, RS의 시뭔스 스크램블링 정보 및 RS의 RE(resource element ) 맵핑에 관한 정보 중 적어도 하나를 단말에 시그널링한다. 만일 기지국이 CoMP 동작을 위한 전송 모드 (mode 10)로 동작하는 경우 RS의 시뭔스 스크램블링 정보는 가상 셀 아이디 (vi rtual cel l-id)을 이용한 스크램블링 초기화 파라미터일 수 있다.
[121] 한편, 단말은 K개의 시간 구간에 대한 부분적인 채널 측정에 기초하여， 일부 채널에 대한 CSI를 K번 기지국에 피드백할 수 있다. 예컨대, 단말은 도 13(a) , (b)에서는 1 반복 ( i terat ion) 동안에 각 3회의 CSI를 피드백하고, 도 13(c)에서는 6회의 CSI를 피드백할 수 있다. 기지국은 K개의 부분 채널에 대한 CSI를 정합하여， 전체 채널에 대한 CSI를 획득한다.
[122] 이와 달리, 단말은 n번 (n은 K이하의 자연수)의 채널 측정들을 정합하여 기지국에 CSI를 피드백할 수 있다. 예컨대， 단말은 도 13(a)에서 1 반복 ( i terat ion) 내에서 3번의 채널 측정을 정합한 뒤에 기지국에 1번의 CSI를 피드백할 수 있다. 이와 달리 단말은 1반복 ( i terat ion) 내에서. 2번의 채널 측정을 정합한 뒤에 기지국에 2번의 CSI를 피드백 할 수도 있다 (e . g. , (1，2)정합 피드백 (2 , 3)정합 피드백 등) .
[123] 서로 다른 시간 구간들에서 획득된 채널 측정들을 보다 정확하게 정합하기 위해서는， 서로 다른 시간 구간들에서 RS를 전송하는 포트자 적어도 하나는 공통되어야 한다. 예컨대， 도 3(a)에서는 제 1 내지 제 3의 시간 구간들에서 모두， P0가 RS를 전송하고 있다. 따라서， P0 및 P0가 송신한 RS는 서로 다른 시간 구간들의 채널 측정들을 정합하기 위한 기준이 된다. 예컨대， P0로부터 수신된 RS의 강도 또는 위상이 제 1 내지 제 3의 시간 구간에서 실질적으로 동일하도록， 제 1 내지 제 3 시간 구간들에서의 채널 측정들이 보정될 수 있다. 도 3(b)에서는 게 1 및 제 2 시간 구간들에서 채널 측정들을 정합하는 기준은 P1이고， 제 2 및 제 3 시간 구간들에서 채널 측정들을 정합하는 기준은 P3이다. 채널 측정들을 정합하는데 기준이 되는 안테나 포트는 반드시 1개인 것은 아니고， 실시예에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.
[124] 한편， 모든 안테나 포트들이 동일한 서브프레임에 RS를 전송하는 기존의 방식에 따르면， 단말 또는 기지국은 n개의 서브프레임들에서 n개의 채널 측정들을 평균하여 CSI를 획득할 수 있었다. 그러나， 본 발명의 일 실시예에 따르면 RS를 전송하는 안테나 포트들이 시간 구간에 따라서 변경된다. 따라서 안테나 포트의 패턴이 동일한 시간 구간들에서의 채널 측정들만이 평균될 수 있다. 예컨대 도 13(a)에서 제 1 반복 ( i terat ion)의 제 1， 제 2 및 제 3 시간 구간에서의 채널 측정들은 평균할 수 없다.
[125] 다만， 서로 다른 반복 ( i terat ion)에 속하는 제 (1ᅳ 4) 시간 구간， 제 (2, 5) 시간 구간 또는 제 (3 , 6) 시간 구간은 RS를 전송하는 안테나 포트들이 서로 동일하므로， 채널 측정들이 평균될 수 있다. 한편, 기지국은 단말에게 채널 측정을 평균할 수 없는 시간 구간 (또는 평균할 수 있는 시간 구간)에 대한 정보를 단말에 제공할 수 있다. 예컨대, 채널 측정이 매 반복 ( i terat ion)의 어느 시간 구간 동안에만 CSI 측정치를 평균 할 수 있는지 등의 CSI 측정 평균 원도우 (measurement averaging window) 정보가 단말에 설정될 수 있다. 기지국은 단말에게 RS를 전송하는 안테나 포트의 패턴을 알려줌으로써， 단말이 CSI 측정 평균 원도우를 단말이 파악할 수 있도톡 한다.
[126] I I . 부분 채널 측정에 기반한 CSI 피드백
[127] 이하에서는 단말이 다수의 시간 구간들 (e .g.， 서브프레임)에서의 채널 측정 결과 (채널 행렬)를 특이값 분해하여 기지국으로 피드백하는 실시예를 살펴본다.
[128] CSI feedback including Quant ized-V
[129] 채널 측정은 소정의 시간 구간들 동안 누적된 다음에 특이값 분해될 수 있으며， 또한, 특이값으로 분해한 결과는 매번 피드백되는 것이 아니라ᅳ 일정한 주기에 따라서 간헐적으로 피드백 될 수 있다.
[130] 예컨대, 단말은 매 시간 구간 (e .g. , 서브프레임)에서， 기지국의 L개의 안테나 포트로부터 전송되는 RS를 측정하고， 측정 결과를 누적한다. 단말은 기지국에게 누적된 채널 측정을 수학식 8과 같이 특이값 분해 (SVD)한다.
[131] 【수학식 8】
[132] H = U∑VH
[133] 행렬 H는 m X n 크기의 채널 행렬이고， U는 m X m 크기의 직교 행렬로서 좌특이 행렬로 명칭한다. ∑는 m X n 크기를 가지는 대각,행렬이다. V는 n X n 크기의 유니터리 행렬로서 우특이 행렬로 명칭한다.
[134] 일 실시예에 따르면 단말이 특이값 분해 결과 추출한 우특이 행렬 V를 기지국으로 피드백한다. 한편, 단말이 단일 안테나를 가지고 있을 경우에는 우특이 백터 V가 전송된다.
[135] 다른 일 실시예에 따르면 단말은 우특이 행렬 V을 그대로 피드백하는 대신에 : 양자화된 우특이행렬 V 와 위상 정보의 유사도가 가장 큰 프리코딩 행렬을 코드북에서 찾아서, 프리코딩 행렬 인덱스 (PMI)를 기지국으로 보고할 수 있다. 이때, 코드북은 기존의 이동통신시스템에서의 코드북이거나 또는 양자화된 우특이 행렬 Vq를 위해 새롭게 정의된 코드북일 수 있다.
[136] 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI 피드백 과정을 도시한 도면이다. 도 14에서는 기지국이 도 13(a)의 패턴에 따라서 RS를 전송하였으며， 단말의 수신 안테나 포트는 2개라고 가정한다. 따라서， 전체 채널은 2 X 4 크기의 채널 행렬을 통해서 표현될 수 있다. 이와 같은 가정은 설명의 편의를 위함일 뿐이고， 본 발명의 권리범위는 대규모 MIM0 환경올 포함한다는 것을 당업자라면 이해 할 수 있다.
[137] 기지국은 일부의 안테나 포트들을 통해서 RS를 전송하지만, 단말은 전체의 채널 측정이 수행된 뒤에 한번에 CSI 피드백을 수행하도록 설정될 수 있다. 단말에 의한 전체 채널 측정은 부분 채널 측정치들을 보간 (interpolation)함으로써 획득될 수도 있다. 이를 위해 기지국은 RS 전송 안테나 포트의 개수 (e.g.ᅳ M-4라는 정보) 또는 1 반복 (iteration)의 크기 (e.g.ᅳ K=3이라는 정보)， 또는 부분채널에 대응하는 RS 전송 안테나 포트의 개수 (e.g. , L=2라는 정보), 및 이러한 부분 채널 측정치들을 이용하여 단말이 보간 등을 수행한 후 CSI 피드백을 할 때의 단위가 되는 안테나 포트 개수 (e.g., M' ) 중 적어도 하나를 단말에게 알려주는 것이 바람직하다. 단말에 CSI 피드백 단위가 되는 안테나 포트의 개수 M'이 전달된 경우， 단말은 보간을 통해서 M'개의 안테나 포트들에 대응하는 CSI를 획득하고 , 해당 CSI를 피드백한다. 이때， ¾1'=¾1일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. ¾1'=¾1인 경우 단말이 부분 채널의 측정치를 보간 함으로써 획득된 채널이 전체 채널에 대응한다. 다른 실시예에서， M'은 L을 초과하고， M이하의 자연수 일 수 있다. 한편， 단말은 기지국에 피드백하는 CSI는 M'-Tx PMI를 포함할 수 있다.
[138] 한편， 단말은 기지국으로부터 수신된 K 값보다 CSI 피드백 주기를 크게 설정할 수 있다. 전체의 채널을 한번에 CSI 피드백하는 경우， 부분 채널에 대한 측정이 수행될 때마다 즉시 CSI 피드백을 수행하는 경우에 비하여 낮은 빈도로 CSI 피드백이 수행된다는 장점이 있다.
[139] 한편, 단말이 부분 채널 측정치의 보간올 통해서 CSI 피드백을 수행하는 경우에는， 반드시 CSI-RS가 다수의 시간 구간들에 걸쳐서 전송되는 것은 아니다. 예컨대， 단말은 제 1 시간 구간에서 전송된 제 1 CSI-RS를 측정함으로써， 게 1 부분 채널의 측정치들을 획득한다. 이어서 단말은, 제 1 부분 채널의 측정치들을 보간함으로써， 전체 채널에 대한 CSI를 획득할 수도 있다.
[140] 다른 실시예에서， 단말은 서로 다른 시간 구간들에서 전송된 부분 채널의 측정치들의 보간을 통해서 CSI 피드백을 수행할 수도 있다. 예컨대， 단말은 제 1 시간 구간에서 전송된 제 1 CSI-RS를 측정하고， 제 2 시간 구간에서 전송된 제 2 CSI- RS를 측정한다. 단말은 제 1 CSI-RS의 측정을 통해서 획득된 제 1 부분 채널의 측정치들과 제 2 CSI-RS의 측정을 통해서 획득된 제 2 부분 채널의 측정치들을 보간 함으로써 M '개의 안테나 포트들에 대웅하는 전체 채널 또는 부분 채널에 대한 CSI를 보고한다.
[ 141] 서로 다른 시간 구간들에서 측정된 부분 채널의 측정치들을 보간 하기 위하예 기준 안테나 포트가 존재할 수 있다. 예컨대, 기준 안테나 포트는 제 1 시간 구간과 제 2 시간 구간에서 모두 CSI-RS를 전송하는 안테나 포트일 수 있다. 기준 안테나 포트를 통해서 부분 채널의 측정치들의 적어도 일부를 보상한 뒤에， 보상된 측정치들을 이용하여 보간이 수행될 수 있다.
[142] 한편 부분 채널의 측정치들을 보간하기 위하여, 단말은 기지국으로부터 후술하는 RS 를 전송하는 안테나 포트의 패턴에 대한 정보를 이용할 수 있다. 즉， 부분 채널의 측정치들 중 제 1 측정치와 제 2 측정치는 보간이 되어야 하고, 제 1 측정치와 제 3 측정치는 보간이 수행될 수 없다고 가정할 때， 이를 단말에 알려 주는 정보가 기지국으로부터 제공될 수 있다.
[143] 또 다른 실시예에서 부분 채널의 보간은 반드시 단말에 의해서 수행되는 것은 아니다. 예컨대， 단말이 부분 채널의 측정에 기반하여 CSI 피드백하면 기지국이 부분 채널의 보간을 수행할 수도 있다.
[ 144] 도 13(a)의 계 1 시간 구간에서， 단말은 안테나 포트 PO , P1으로부터 RS를 수신하고， H( 1)을 획득한다 (S1405) . 단말은， H( 1)을 즉시 기지국에 피드백하지 않고， 제 2 시간 구간에서의 RS 수신을 대기할 수 있다.
[145] 도 13(a)의 제 2 시간 구간에서, 단말은 안테나 포트 PO , P2로부터 RS를 수신하고， H(2)을 획득한다 (S1410) .
[146] 도 13(a)의 제 3 시간 구간에서, 단말은 안테나 포트 PO , P1로부터 RS를 수신하고, H(3)을 획득한다 (S1415) .
[ 147] 단말은 H( 1) , H(2) 및 H(3) 를 정합하여, 전체 채널 행렬 H 및 행렬 Vq를 획득한다 (S1420) . 예컨대， 단말은 획득한 채널 행렬 H를 특이값 분해한다. 단말은 우특이 행렬 V를 양자화하여 Vq를 획득한다. [148] 단말은 양자화된 우특이 행렬 Vq를 기지국에 피드백 한다 (S1425) . 예컨대 단말은 코드북으로부터 양자화된 우특이 행렬 Vq와 유사도가 가장 큰 프리코딩 행렬의 인덱스 (PMI )를 기지국에 피드백한다.
[149] 한편， 단말은 양자화된 우특이 행렬 Vq를 최초로 피드백 한 다음부터， 즉 최초의 PMI 전송한 다음부터， 매 시간 구간마다 해당 시간 구간에서 RS를 전송한 안테나 포트의 채널 측정 결과만을 앞서 계산된 채널 행렬 H에 반영하여 채널 행렬 H를 업데이트한다. 단말은 업데이트 된 채널 행렬 H을 특이값 분해하여 획득된 Vq를 기지국에 전송한다. 예컨대， 도 13(a)에서 제 4， 제 5， 제 6 등의 매 시간 구간마다 채널 행렬 H가 업데이트되고， 양자화된 우특이 행렬 Vq가 기지국으로 피드백 될 수 있다.
[150] 기지국은 양자화된 우특이 행렬 Vq에 기반하여 범포밍 (또는 프리코딩 )된 하향링크 데이터를 단말에 전송한다 (S1430) . 단말은， 좌특이 행렬 U의 에르미트 행렬 UH을 사용하거나 또는 최소제곱 (匪 SE) 기법 등을 이용하여 하향링크 데이터를 수신한다.
[151] 도 15는 도 14의 실시예에 따른 CSI 피드백 성능과 이상적인 환경에서의 CSI 피드백 성능을 비교한 결과를 나타낸다. Perfect CSI-T는 이상적인 환경으로서， 기지국과 단말이 완벽한 채널 정보 (에러 없는 채널 행렬 H) 알고 있으며, 기지국과 단말은 완벽한 채널 정보로부터 획득된 좌 /우특이 행렬 U/V를 통해 송수신 빔포밍한 경우의 성능이다. 이상적인 환경에서는 양자화되지 않은 채널 측정값을 그대로 기지국에 전송할 수 있으므로 코드북 사이즈는 무한대의 크기 및 해상도를 갖는 것으로 간주된다. Quant ized V는 본원 실시예의 성능으로서， 실제적인 환경과 같이 코드북 사이즈는 일정한 크기로 제한되고， 채널 측정값이 양자화된다.
[152] 안테나 포트 수 M = 2， 4， 8 또는 16이며 매 시간 구간 (e .g. , 매 서브프레임) 당 RS 전송을 위해 할당되는 안테나 포트 L= 2， 4일 때， 평균 상관 전력 μ가 성능의 지표로서 측정되었다. 평균 상관 전력 μ은 수학식 9와 같이 정의된다.
[153] 【수학식 9】
[154] μ = E{diaglUHHVl 2}
[155] 수학식 9에서 H = USVH 이며, V는 양자화된다. diag는 행렬에서의 대각 엘리먼트를 의미한다.
[156] 도 16은 M=4, L=2인 경우로서， 시간 구간 (e .g.ᅳ 서브 프레임) 마다 획득된 채널 정보에 따른 평균 상관 전력의 변화를 도시한다. 채널의 전송 전력대 잡음 전력의 비율은 γ = ^ΊΗΙ2 / 2 σ2 로 정의되는데, 도 16은 3가지 case들을 도시한다. 무한대와 20dB 케이스에서는 잡음 전력을 상대적으로 무시할 만하다.
[157] 10dB 케이스에서는 각 시간 구간에 대한 CSI 피드백들이 누적됨에 따라서 평균 상관 전력이 증가한다. 결국， M=4, L=2라면, 3번째 시간 구간 이후로는 평균 상관 전력이 완만하게 상승하므로, K=3은 CSI 피드백 오버해드와 빔포밍 성능간의 적절한 타협점이 될 수 있다.
[158] 도 17(a)는 Μ = 8， L = 4인 경우， 도 17(b)는 Μ = 16, L = 4인 경우에 시간 구간 (e .g. , 서브 프레임) 마다 획득된 채널 정보에 따른 평균 상관 전력의 변화를 도시한다.
[159] II-2. CSI feedback including Quant ized-U or Quant ized-U/V
[160] 도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라서 CSI를 피드백하는 방법을 도시한 도면이다. 기지국은 도 13(a)의 패턴에 따라서 RS를 전송하고, 단말의 수신 안테나 포트는 2개라고 가정한다. RS를 수신한 단말은 양자화된 좌특이 행렬 Uq 및 양자화된 우특이 행렬 Vq를 함께 피드백한다.
[161] 먼저 기지국이 안테나 포트 (P0 , P1)를 통해서 RS를 전송한다 (S1805) . 단말은 수신한 RS를 통해서， 안테나 포트 (P0, P1)에 대응하는 부분 채널에 대한 행렬 (이하， 부분 채널 행렬) H(1)을 획득한다. 단말은 H(1)을 특이값 분해하여 부분 좌특이 행렬 U(1)와 부분 우특이 행렬 을 획득한다. 단말은 부분 좌특이 행렬 U(1)와 부분 우특이 행렬 V(1) 을 양자화하여 기지국으로 피드백한다 (1810) .
[162] 기지국은 Uq (1)∑(1)(Vq (1))H = ίϊ(1)의 연산에 의해 제 1 시간 구간에 대한 부분 채널 Η(1)를 우선적으로 추정한다. 대각행렬 ∑(1)는 기존 피드백 정보의 하나인 CQI (Channel Qual i ty Indicator)를 사용하여 표시될 수 있다. 기지국은 대각행렬 ∑( 1) , 양자화된 부분 우특이 행렬 Vq (1) , 양자화된 부분 좌특이 행렬 Uq (1) 를 통해서， 안테나 포트 (P0, P1)에 대한 부분 채널 행렬 H(1)를 추정한다.
[163] S1805 및 S1801과 같은 프로세스가 제 2 시간 구간 및 제 3 시간 구간에 대하여 반복된다 (S1815, S1820, S1825, S1830) . 예컨대， 단말은 시간 구간 j에서 획득된 부분 채널 행렬을 특이값 분해하여 부분 좌특이 행렬 Uw와 부분 우특이 행렬 )를 획득한다. 단말은， 부분 좌특이 행렬 ^ 와 부분 우특이 행렬 \^(/;의 각 원소를 위상에 대해 양자화하여 Uq w와 Vq w를 획득한다. 단말은 매 시간 구간마다
UqW와 VqW를 기지국에 피드백한다. [164] 기지국은 Uq (/)∑w(VqW)H = ¾ ( )의 연산에 의해 번 째 부분 채널 H(j )을 추정한다.
[165] 또 다른 실시예에 따르면 단말이 좌특이 행렬 Uq를 피드백하지 않고， 기지국은 양자화되지 않은 좌특이 행렬 U의 성질을 만족하는 임의의 직교 행렬을 사용할 수도 있다. 예컨대 uq(l) = [1； 1] 과 uq(2) = [1； -1]가 사용될 수 있으며， 이에 한정되지 않는다.
[166] 총 K=3의 시간 구간을 통해 기지국은 전체 안테나 포트에 대한 채널 정보를 획득한다. 기지국은 각 시간 구간에서 추정된 부분 채널 행렬들을 정합하여 전체 채널 행렬 를 추정한다. 기지국은 부분 채널 행렬들의 정합을 위하여 어느 하나를 정합의 기준으로 선택할 수 있다. 정합의 기준이 되는 부분 채널 행렬 (이하, 기준 행렬)은， CQI에 기반하여 채널 상태가 가장 좋은 채널 행렬, 또는 위상 정보가 가장 정확하다고 판단되는 부분 채널 행렬일 수 있다. 기준 행렬의 위상에 기초하여 나머지 부분 채널 행렬들의 위상이 조절될 수 있다. 예컨대， 도 13(a)와 같이 RS가 전송되었을 때， 모든 부분 채널 행렬들에서 안테나 포트 Ρ0의 위상 정보가 포함되지만, 각 시간 구간들에서 안테나 포트 Ρ0의 위상정보가 서로 미세하게 달라질 수 있다. 예컨대, 기지국은 위상 정보가 가장 정확하다고 판단되는 기준 행렬의 기준 안테나 포트 Ρ0의 위상과, 특정 부분 채널 행렬에서의 안테나 포트 Ρ0의 위상의 차이를 계산하여， 특정 부분 채널 행렬의 나머지 안테나 포트들의 위상을 조절한다.
[167] 예컨대 기지국은 S1810, S1820 및 S1803의 과정을 통해 획득한 부분 채널들에 대해 위상 보정을 실행한다 (S1835) . S1810 , S1820 및 S1803를 통해 수신된 CQI 중 j=2 를 통해 획득된 부분 채널의 CQI가 가장 우수했을 경우, 기지국은 다음과 같이 위상 보정을 실행한다.
[168] 기지국은 전체 채널 중 기준 행렬인 H(2)의 추정은 그대로 H 에 반영한다. 하지만， H(1)의 추정 및 H(3)의 추정에서 P0에 해당하는 제 1열을 제외하고, 각각 제 2 열 및 제 4열에 반영한다. 그 결과는 수학식 10과 같다.
[169] 【수학식 10】
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[171] 수학식 10은 위상의 보정이 필요하다. 수학식 10을 위상 보정한 결과를 수학식 11과 같이 표현할 때， 수학식 12 H(2)의 제 1열, 즉 안테나 포트 P0를 기준으로 H(l) 및 H(3)를 위상 보정하는 연산을 나타낸다.
[172] 【수학식 11】
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[174] 【수학식 12】 [175] ιζ = ^ + (^Η - ^ίϊ), = ^ + -^)s
[176] ^22 = ^ζζ + {^21 - ^ΤΖ )' = ^hZi + {^-k21 ~ h2* J
[177] 이와 같이 기준이 되는 j 인덱스에 해당하는 부분 채널 행렬은 위상 보정을 하지 않고, 그 밖의 부분 채널 행렬들의 앨리먼트들을 j 인덱스에 해당하는 부분 채널 행렬을 기준으로 위상 보정을 수행할 수 있다.
[178] 한편， 각 시간 구간마다 보고되는 CSI의 RI (Rank Indicator)는 서로 상이할 수 있다. 단말은 랭크 개수만큼의 ι¾( )와 vq ( )의 백터들 기지국에 보고하고， 기지국은 단말의 보고에 따라서 제한된 탱크 개수의 채널을 추정한다. 기지국은 해당 탱크를 초과하지 않는 범위내에서 하향링크 전송을 수행하게 된다. 예를 들어, 단말이 '=l번째 부분 채널에 대해 계산한 탱크가 1이라면, 행렬 Uq (/=1)와 Vq ( =1) 각각의 dimension은 x1과 Ιχ 이다 (e .g. , Uq = [J] , vq = [l -ll ) . 단말이 7'=2번째 부분 채널에 대해 계산한 탱크가 2라면， j=2일 때 Uq ( 2)와 Vq (/=2) 각각의 dimension은 7fex2와 2x 이다 (e .g. , ϋ„ = [J ^], vq = [] ]).
[179] 다시 말해 CSI 리포트 (e .g. , RI , PMI， and/or CQI )의 RI는 각 부분 채널 인덱스 j 또는 시간 구간 별로 독립적일 수 있다. 이와 같이 서로 다른 RI 값들을 갖는 CSI들이 각각 피드백 되면 기지국은 각 인덱스 j 별로 부분 채널을 추정 /재구성 한 뒤 추정 /재구성된 부분채널을 정합한다. 즉 서로 다른 RI 값들은 갖는 CSI가 피드백 되더라도 기지국이 전체 채널 행렬을 추정 /재구성할 수 있다. 부분 채널 인덱스 j 별로 독립적인 RI값을 포함한 CSI 피드백이 허용됨으로써， 단말은 해당 시간 구간 별로 최적화된 CSI 피드백을 보고 할 수 있다. 이는 기지국에서 전체 채널을 추정 /재구성한 다음에 송신 빔포밍을 수행하는데 효율성 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
[180] 기지국은 추정된 전체 채널 행렬 을 특이값 분해하여 코드 백터를 생성한다. ft = U§ V의 우특이 행렬 V에서 탱크 수만큼의 백터들이 선택되어 코드백터를 형성된다. 기지국은 형성된 코드백터들을 통해 송신 빔포밍을 수행한다.
[181] 단말이 기지국에 CSI를 피드백과정을 통해서 단말도 전체 채널 정보를 모두 알 수 있으므로， 단말은 전체 채널 행렬을 특이값 분해하여 좌특이 행렬 U를 획득한다. 단말은 하향링크 데이터를 수신함에 있어서， 좌특이 행렬의 에르미트 행렬 UH을 이용하여 수신 안테나간의 간섭을 제거 또는 최소화한다.
[182] 도 19는 도 18의 실시예에 따른 평균 상관 전력을 도시한다. ^ = 4 또는 8이라고 가정한다. R1은 하나의 수신 안테나만이 이용된 경우이고 R2는 두 개의 수신 안테나들이 이용된 경우이다. R1의 탱크는 R2의 절반으로 제한된다. 양자화- U/V (f ixed U)는 상술한 실시예 중 기지국 측에서 임의의 직교행렬 (uq( l) = [1； 1] 과 uq(2) = [1； -1] )을 양자화한 경우이다. 양자화 -U/V(quant ized U)는， 기지국에서 양자화된 U행렬을 단말로부터 CSI 피드백 받고， 양자화된 U행렬을 이용한 경우의 평균 상관 저녁이다. 양자화 -U/V (f ixed U)와 양자화 -U/V( quant ized U)가 동일한 성능을 보여준다.
[183] II-3. CSI feedback including Quant ized-H
[184] 도 20은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 CSI 피드백 방법을 도시한다. 기지국의 송신 안테나 포트는 4개이고 단말의 수신 안테나 포트는 2개라고 가정한다. 도 20의 실시예에 따르면 단말에서 부분 채널 행렬을 특이값 분해하는 과정이 생략된다. 단말은 부분 채널 행렬 (부분 채널 행렬의 위상 정보)를 양자화하여 기지국으로 피드백한다.
[185] 기지국은 도 13(a)에 도시된 패턴에 따라서 RS를 전송한다 (S2005, S2005, S2025) . 단말은 각 시간 구간에서의 수신된 RS를 이용하여， 부분 채널 행렬 H(1) , H(2) , H(3)를 획득할 수 있다. 단말은 각 부분 채널 행렬 H(1) , H(2) , H(3)를 양자화하여 기지국에 피드백한다 (S2010 , S2020 , S2030) .
[186] 기지국은 S2010 , S2020, S2030를 통해서 수신한 부분 채널 행렬을 누적하고， 정합하여 양자화된 전체 채널 행렬 ¾를 획득한다. 기지국은 채널 행렬 을 특이값 분해하여 우특이 행렬 VHq를 획득한다. 우특이 행렬 VHq은 송신 범포밍올 위한 코드백터로 이용된다. 기지국은 우특이 행렬 VHq의 열 백터로 이루어진 코드 백터로 송신 범포밍 (또는 프리코딩 )을 수행한다 (S2035) .
[187] 단말은 CSI 피드백 과정에서 알게된 채널 행렬을 특이값 분해하고， 좌특이 행렬을 이용하여 기지국이 송신 범포밍을 통해서 송신한 하향링크 데이터를 수신한다.
[188] 도 21은 도 20의 실시예에 따른 평균 상관 전력을 나타낸다. 상술된 도 15 및 도 19의 설명으로부터 도 21의 결과를 이해할 수 있으므로， 설명을 생략한다. [189] I 1-4. CSI feedback including Quant ized-V (stacked)
[190] 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 단말은 RS를 수신할 때 마다 RS를 전송한 안테나 포트에 대해 매 시간 구간 (e.g.， 서브프레임) 단위로 피드백할 수 있다. 상술된 Π-1 . Quant ized-V 방식에서는 단말이 전체 M개의 안테나 포트에 대한 채널 정보를 획득한 뒤에 특이값 분해를 통해서 행렬 Vq가 피드백 되었다. I I- 1. Quant ized-V 보다 일시에 소모되는 피드백 자원의 부담을 줄이기 위해서 누적된 Quant ized-V를 피드백하는 방안이 제안된다.
[191] 도 22는 M=4, L=2이고 단말의 수신안테나가 2개 일 때, Quant ized-V (stacked) 방식에 따른 단말의 연산 과정을 설명한다. 매 시간 구간 또는 기 설정된 각 피드백 보고 인스턴스 (feedback report ing instance)에서 피드백되는 채널 정보가 도시된다.
[192] 단말은 현재 시간 구간에서 RS를 전송한 안테나 포트의 채널 정보만을 피드백하는 것이 아니라， 이전 시간 구간들부터 현재까지 RS를 전송한 안테나 포트들의 채널 정보를 누적적으로 계산한다. 단말은 누적된 채널 정보 (또는 채널 행렬)을 특이값 분해한다.
[193] 채널 정보의 누적에 따라서 특이값 분해된 우특이 행렬 V의 크기는 CSI 피드백을 거듭할 수록 증가하는데， 이는 CSI 피드백의 오버헤드가 커지는 단점이 있다. 따라서 단말은 계산된 우특이 행렬 V 전체를 보고하는 대신에, 현재 RS를 전송한 안테나 포트에 대응하는 부분만을, 우특이 행렬 V로부터 발췌하여 전송할 수 있다.
[194] 예를 들어 탱크가 2일 때， 단말은 각 CSI 피드백 인스턴스에서， 우특이 행렬 V의 원소들 중 점선으로 도시된 부분 (2x2 행렬)을 기지국으로 피드백할 수 있다. 만일， 랭크가 1이라면， 점선의 좌측 열만을 발췌한 2x1의 행렬이 피드백된다. 탱크가 2를 초과하는 경우에 대해서도 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다.
[195] 3GPP LTE의 PMI 피드백을 위한 코드북을 이용하여 Quant ized-V (stacked)을 전송하는 방안이 고려될 수 있다. 표 4는 LTE 시스템에서의 최대 2개의 layer 전송을 위한 코드북을 도시한다. 만일, 탱크 1인 경우 에서 index 0 , 1， 2또는 3 중 하나를 선택하여 피드백 한다. RI=2 일 경우 = 2에서 index 0， 1 또는 2 중 하나를 선택하여 피드백 한다. 예컨대， 단말은 각 인덱스에 해당하는 행렬 (또는 백터) 중 양자화된 우특이 행렬 (또는 백터)와 가장 유사도가 큰 행렬 (또는 백터)를 선택한다ᅳ
[196] 【표 4】
Figure imgf000034_0001
[197] 도 23을 참조하여 Quant i zed-V (stacked) 방식에 따른 기지국과 단말의 동작을 살펴본다. 설명의 편의상 기지국은 도 13(a)의 패턴에 따라서 RS를 전송한다고 가정한다.
[198] 기지국은 L개의 안테나 포트들을 통해서 각 시간 구간들에서 RS를 전송한다 (S2305, S2315 , S2325) .
[199] 단말은 각 시간 구간들에서 수신된 RS에 기초하여 부분 채널에 대한 정보를 누적한다. 예컨대， S2320에서 단말은 S2305 및 S2315를 통해서 누적된 안테나 포트들의 정보를 채널 행렬로 생성한다. S2330에서 단말은 S2305, S2315 및 S2325를 통해서 획득된 부분 채널들의 정보를 누적하여 채널 행렬로 생성한다. 단말은 누적된 채널 행렬을 특이 값 분해한다.
[200] 예컨대， j 번째 시간 구간까지 누적된 채널 행렬의 차원 (dimension)은 { (½) X (1+α-1) · /) }이다. 여기서， NRX는 단말의 안테나 포트의 수이다. 누적된 채널 행렬의 특이값 분해의 결과로 얻어진 우특이 행렬 V의 차원은 { (1+α-1) · /) X
(ι+ -ι) · /) } 이다. 이 때， 기지국이 송신 빔포밍을 위해 사용하는 코드백터는 우특이 행렬 V 의 좌측으로부터 개의 열 백터이다. 한편 각 피드백 인스턴스에서 피드백 되는 정보는 (개의 열로 구성된 V 행렬 중 RS를 전송한 안테나 포트에 대웅하는 열 백터만을 포함하는 부분 행렬이 피드백 된다. 따라서, 도 23의 S2320 및 S2330에서 점선으로 도시된 부분을 제외한 나머지가 기지국으로 CSI 피드백된다. 이를 보다 일반화하면， 누적적으로 계산된 채널 행렬의 차원이 {(D X U) } 일 때 피드백 되는 우특이 행렬 V의 부분 행렬은 { ( ) X (¾) } 이다.
[201] 기지국은 매 피드백 인스턴스에서 획득한 우특이 행렬 V의 부분 행렬들을 누적하여 전체의 우특이 행렬 V를 획득한다 (S2335) .
[202] 본 실시예에서 피드백 인스턴스가 증가할 수록, 즉， 단말이 피드백하는 I I-4. Quant ized-V (stacked)가 누적될수록 I I-1. Quant i zed-V (non- stacked)의 범포밍 결과에 수렴한다.
[203] 도 24는 ^16， L= 의 환경에서， I I -1. Quant i zed-V (non-stacked) 대비 I I- 4. Quant i zed-V (stacked)의 평균 양자화 오율을 나타낸 것이다. 도 22에 도시된 바와 같이 기존의 코드북 기반의 피드백과 동일하게 j 번째 피드백 되는 L 개의 포트에 대한 부분 행렬의 첫 엘리먼트는 1로 고정된다. 또한， [ -f, [-¾ - 는 각각 해당 _/번째 시간 구간 (e .g. , 서브프레임)에서 3개의 엘리먼트들을 포함하는 백터를 나타낸다.
[204] 본 실시예에서 양자화된 코드백터를 피드백 하는 과정은 기존의 LTE 이동통신시스템에 코드북 기반의 PMI 피드백하는 과정에 적용될 수 있다.
[205] RI의 피드백에 있어서, 단말은 자신이 선택한 RI에 기반하여 PMI/CQI를 계산하여 피드백 할 수 있다. 이와 달리， 단말이 각 피드백 인스턴스마다 부분채널에 대해 RI를 상이하게 선택하여 CSI 피드백한다면 기지국에 흔동을 줄 수 있으므로 동일한 반복 ( i terat ion)내에서， 즉 K 시간 구간 내에서는 단말이 RI를 변경하는 것을 제한 할 수도 있다 (higher-layer signal ing) . 이 경우 전체의 채널 행렬을 생성하는 과정에서 단말은 하나의 RI를 이용하여 PMI를 계산한다.
[206] 한편， MCS (Modulat ion and coding scheme)의 결정에 사용되는 CQI 또한 I I- 4의 실시예와 유사하게 누적된 채널 정보를 바탕으로 피드백 될 수 있다. 다른 실시예에서， 단말은 K번째 시간 구간에 대한 피드백에서는 해당 부분채널에 대한 CQI뿐만아니라 누적된 채널 정보를 바탕으로 전체 안테나 포트들에 대한 CQI를 함께 피드백할 수도 있다. 예를 들어 단말은 전체 채널에 대한 완전한 CQI와 함께 과거 CQI와의 차이 (차분 CQI )를 피드백 할 수 있다. 또 다른 실시예에서， 누적된 채널 정보를 바탕으로 전체 안테나 포트에 대한 CQI 피드백은 별도의 피드백 인스턴스 혹은 별도의 메세지를 통해 수행될 수도 있다. 이와 같은 실시예들 중 어느 하나의 방식이 RRC 시그널링으로 단말에 지시될 수 있다.
[207] I I-5. Repet i t ion of pattern and CSI update
[208] 도 13에서 설명한 바와 같이， 각 안테나 포트는 패턴에 따라서 RS를 전송하는데， 이와 같은 패턴이 반복될 수 있다. 예컨대， K=3인 경우, 4번째 시간 구간에서의 RS 전송은 1번째 시간 구간에서의 RS 전송과 동일한 안테나 포트에 의해서 수행된다.
[209] 이와 같이 패턴이 반복되고， 그에 대하여 CSI 피드백이 수행될 경우 추가적인 성능 개선 방안에 대해 기술한다.
[210] 과거의 반복 ( iterat ion)과 같은 패턴의 CSI-RS에 따라서 CSI를 피드백하는 경우， 과거의 CSI 정보를 이용하여， CSI 피드백 정확성이 향상될 수 있다. 예컨대 양자화된 행렬 Vq를 PMI로 보고하는 경우에 있어서， 과거의 위상 정보와의 현재의 위상 정보의 평균올 통해서 보다 정확성을 향상시킬 수 있다. 한편， 현재의 위상 정보는 과거의 위상 정보를 선택하였던 코드북과는 상이한 코드북으로부터 선택 될 수도 있다.
[211] 도 25는 I I-4. Quant ized-V (stacked) 방식에서， M=16, L=4. K=5 일 때， 패턴의 반복에 대하여 CSI를 피드백하는 실시 예이다. 6 번째 시간 구간에서 단말은 랜덤한 위상을 구성 원소로 갖는 코드북을 사용하여 우특이 행렬 V의 양자화를 수행한다. 서로 다른 코드북들에서 선택된 위상 정보를 통해서， Vl (6) 및 v2 (6)가 업데이트 된다. 예컨대， 단말은 6번째 시간 구간 (e .g. , 6th subframe)에서 제 2 코드북을 통해 위상 정보를 선택하고, 1번째 시간 구간 (e .g.， 1st subframe)에서 제 1 코드북을 통해 선택된 위상 정보 평균을 계산하여， 행렬 V를 업데이트 할 수 있다.
[212] 기지국과 단말은 각 피드백 인스턴스에서 다수의 코드북들 중 어떠한 코드북을 이용할 것인지를 사전에 설정 또는 협의할 수 있다 (e .g. , RRC 시그널링) .
[213] 도 26은 I I -5에서 설명한 실시예에 의한 성능 개선 효과를 도시한다. 도
26에서는 시간 구간은 서브프레임 단위이고， 성능은 평균상관전력을 통해 측정된다.
M=16, L=4, K=5 or 9이고, 단말의 수신 안테나 포트는 2개라고 가정한다. I I-4.
Quant ized-V (stacked) 방식으로 빔포밍을 수행한 뒤에， 과거 패턴이 반복된 시간 구간에 대해서는 QPSK 심볼을 이용한 코드북이 아닌， 각 코드백터 원소의 위상이 임의의 값을 갖는 '랜덤 코드북' 이 사용되었다. 매 서브프레임에 할당되는 피드백 비트 수를 동일하게 유지하기 위해 QPSK 심볼을 사용하는 코드북과 동일한 크기의 랜덤 코드북이 사용되었다.
[214] II一 5. Compar i son of CSI feedback schemes
[215] 도 27은 상술된 CSI 피드백 방법들을 평균 상관 전력측면에서 시뮬레이션한 결과이다.
[216] 도 28 및 도 29는 CSI 피드백 방법들의 사용자의 전송률을 나타낸 것이다. t , ττ „ ^ η , , . ,
tTs^ T' i 포트 2 고， Κ=5라고 가정한다. 도 28은 단말 두 개의 수신 안테나 포트를 모두 사용하여 수신하는 경우이고， 도 29는 단말이 하나의 수신 안테나 포트만을 사용하여 수신한 경우의 사용자 전송률의 누적 확률 분포이다. 실선은 Quantized-V (stacked) 기법에서 30회의 피드백이 수행된 후의 전송율을 나타낸다.
[217] 도 30은 도 28 및 도 29의 시뮬레이션 환경을 나타낸다. 사용자는 서빙 기지국과 인접 기지국 사이에 존재하며， 두 기지국들 간의 거리가 500m 이다. 단말은 서빙 기지국으로부터 반경 150m의 지점에 위치한다.
[218] 도 31은 각 CSI 피드백 방식에 따라서 전송되는 CSI 피드백 비트 수를 나타낸다. 보내는 정보에 따라 행렬의 한 원소를 {1, -1 i, -i}중 한 원소로 양자화 하였을 때 두 비트를 소요하게 된다. 또한 Quant ized-H, Quantized-U/V와 Quantized-V (stacked)의 경우 한 서브프레임을 전송했을 때 매 서브프레임에 대한 정보를 즉각적으로 피드백 할 수 있다. 그러나 Quantized-V의 경우 여러 서브프레임들을 통해 모든 안테나 포트에 대한 정보를 받았을 때 누적된 정보를 일시에 보내게 된다. 이에 따라 Quant ized-H, Quant i zed-U/V와 Quantized-V (stacked)의 경우 매 서브프레임 마다 소요되는 피드백 비트 수는 2 X (L-l) X (탱크)이고， Quantized-V의 경우 전체 M개의 안테나 포트에 대한 모든 서브프레임이 전송된 후 이에 대해 소요되는 일시의 피드백 비트 수는 2 X (M-1) X (채널 ¾크)이다. 이를 위의 서브프레임 당 피드백 비트 수의 값으로 환산하게 되면 세 제안 방식의 피드백 비트 수는 결과적으로 동일하다.
[219] II— 6. CSI feedback mode
[220] 이와 같이 개선된 RS 전송, CSI 피드백 모드 및 제어 신호를 지원하지 않는 기존의 단말에 하위 호환성을 제공하기 위해서， 기지국은 레거시 모드 (legacy mode) 및 어드밴스드 모드 (advanced mode)를 선택적으로 설정할 수 있다. 단말은 어드밴스드 모드를 지원하는지 여부를 기지국에 시그널링 한다 (capability signaling). 기지국은 모드의 전환을 단말에 준 정적으로 시그널링 할 수 있다 (e.g., semi-static indication via RRC signaling). 이와 달리， 모드의 전환은 물리계층 흑은 MAC계층의 시그널링올 통해 동적으로 시그널링 될 수 있다 (dynamic indication). 모드의 전환을 위해 기지국은 단말에게 개선된 CSI 피드백이 가능함을 알리는 제어 신호를 송신할 수 있다. 기지국은 단말로 개선된 CSI 피드백의 시작을 알리는 제어 신호를 전송한다. 모드 전환을 위해서 기지국과 단말이 교환하는 정보는 예컨대， 기지국의 물리 안테나 개수， 한 서브프레임 내에서 RS를 전송할 안테나 포트의 개수 그리고 /혹은 RS 설정 (e .g . , CSI-RS port 수 및 CSI-RS conf igurat ion) 및 RS를 송신하는 안테나 포트의 패턴 정보 중에 적어도 하나를 포함한다.
[221] III . Elevat ion Beamforminig and Ful 1一 Dimension MIMO
[222] II I-l. High level view
[223] 이하 수직 빔포밍 (Elevat ion beamforming, EB) 및 FD( ful 1-dimension)— MIMO 에 있어서， 많은 안테나 수에 의한 오버헤드 및 측정으로 인한 RS 리소스에 대한 오버헤드를 심각하게 야기시키지 않으면서도， 시스템 성능을 향상시키는 방안을 살펴본다.
[224] 이하의 설명에서 수식 범포밍과 FD-MIM0는 2가지 타입으로 분류된다. 첫 번째 타입은 수평 도메인 (hor izontal-domain) CSI 피드백만을 이용하는 방식으로서 상대적으로 낮은 복잡도를 갖는다. 두 번째 타입은 수평 도메인과 함께 수직 도메인 (vert ical-domain)을 이용하여 첫번째 타입에 비하여 상대적으로 정확하고 높은 성능을 나타내지만, 복잡도와 오버헤드가 문제될 수 있다.
[225] Ill-l-(i ) Relat ion between TXRU(RF chain) and antenna elements/ports [226] 본 명세서에서 사용되는 용어 중 'TXRU' 는 송수신 유닛 (transceiver uni t ) 의 약자로서， RF chain으로 명칭될 수도 있다. 예컨대， TXRU는 단일의 RF chain 또는 송신 심볼의 크기와 위상을 독립적으로 제어할 수 있는 기저대역 프로세서 (base band processor)로서， 대웅하는 위상 쉬프터 (phase shi fter)들에 의해서 다수의 송신 안테나 소자들에 맵핑될 수 있다. 예컨대， TXRU의 개수는 안테나 소자들의 개수 이하일 수 있다.
[227] 설명의 편의상， 하나의 셀 내에서 송신기 (또는 기지국)가 32개의 안테나 소자들을 포함하는데 4개의 소자들이 수평 방향으로 배열되고, 8개의 소자들이 수직 방향으로 배열되었다고 가정한다. 8개의 수직 방향 소자들은 단일의 TXRU에 연결되므로， 4개의 수평 방향 소자들은 각각 4개의 TXRU에 연결된다.
[228] 이와 같이， TXRU와 안테나 소자들의 개수가 서로 상이할 수 있고， RS 전송하기 위한 안테나 포트 (이하， RS 포트)를 가상화할 필요가 있다. 4개의 TXRU들에 대하여 RS 포트를 가상화하는 다양한 방식들이 존재하는데， CRS, CSI-RS, 및 DMRS 중 어떠한 RS가 맵핑되는지에 따라서 가상화 방식은 달라질 수 있다. 구체적으로， CSI— RS의 경우， 4개의 CSI-RS 포트들을 갖는 하나의 CSI-RS 설정 (conf igurat ion)이 UE에게 설정될 때 각 CSI-RS 포트는 각 TXRU에 대응될 수 있다. CRS의 경우， 만약 2개의 CRS 포트들이 하나의 샐에서 사용될 때， 하나의 CRS port는 2개의 TXRU들에 대웅되고， 다른 하나의 CRS port 는 나머지 2개의 TXRU들에 대웅할 수 있다.
[229] DMRS port 가상화는 DMRS에 기반한 전송 당 레이어 수에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대， 안테나 포트들은 RS , TXRUs , 또는 안테나 소자들 별로 다양하게 맵핑될 수 있다.
[230] Hl-l-(i i ) . Elevat ion Beamforming
[231] 수직 방향의 빔포밍은 셀 내에서 수직 방향의 섹터화 (vert ical sector izat ion)라고 볼 수 있다. 예컨대, 안테나 소자가 4 X 8개 존재한다는 앞선 예시에 있어서， 2개의 수직 섹터들이 형성되고， 각 수직섹터 i 는 총 8개의 TXRU 중 ^ = 4개의 TXRU들에 의해 구동된다. 즉， 2개의 수직 섹터를 운용하기 위해서는 2 배의 TXRU가 필요할 수 있다. 각 수직 섹터는 해당 TXRU들에 의해서, 물리 셀 ID 가상화와는 무관한 고유의 CRS를 갖을 수 있다. 각 수직 섹터는 각 수직 섹터에 대한 CSI 피드백을 위하여 관련된 Ni-port CSI-RS 설정을 갖을 수 있다. 각 수직 섹터 틸팅 각도는 로드 밸런싱 및 간섭 제어를 위하여 준 정적으로 .변경될 필요가 있다. 여기서, 수직 섹터 틸팅은 아날로그 범포밍을 위한 위상 쉬프터와 관련된다.
[232] IH-l-(i i i ) . Ful l-dimension MIM0
[233] 전술한 바와 같이 각 TXRU는 다수의 안테나 소자들 또는 서브 어레이에 연결되거나 또는 단일 안테나 소자에 연결될 수 있다. FD-MIM0의 성능을 위해서는 TXRU와 안테나 소자가 1 : 1로 맵핑되는 것이 바람직하지만, 하나의 TXRU를 다수의 안테나 소자에 맵핑시키는 서브어레이 구조가 보다 실제적이다. FD-MIM0에서 CSI- RS의 각 안테나 포트는 하나의 TXRU에 맵핑되는 것이 일반적이고, CRS 안테나 포트는 하나 또는 가상화되어 다수의 TXRU에 맵핑 된다.
[234] 전술한 바와 같이 EB 및 FD-MIM0 방식 중 첫 번째 타입은 수평 도메인에서의 CSI 피드백만을 이용한다. 이 경우， 수직 도메인을 이용하기 위해서는， 단말에서 추가적인 CSI-RS가 설정되고 및 측정되어야 한다. 단말은 추가적인 CSI-RS를 통해서 포트당 수신된 파워 레벨 또는 최적의 안테나 포트 선택 결과를 보고한다. 단말의 보고에 기초하여 단말을 위한 통팀의 최적 수직 방향이 결정될 수 있다.
[235] 여기서, CSI-RS 가 전송되는 각 CSI-RS port는, 타겟이 되는 수직 방향에 따라서， 다수의 수직 방향으로 배열된 안테나 소자들에 대하여 가상화된다. 단말은 타켓이되는 수직 방향으로 프리코딩된 CSI-RS에 대해서 기존의 수평 도메인 숏팀 피드백을 수행한다. 이 경우 CSI-RS 자원의 오버헤드를 고려하여， 해당 UE 또는 UE 그룹에만 관련된 비주기적 CSI-RS 전송이 바람직하다.
[236] FD-MIM0 방식 중 두 번째 타입은 새로운 수직 도메인 피드백을 수평 도메인 피드백과 함께 이용함으로써， 채널의 수직 도메인의 성능을 향상시킬 수 있다. 수직 방향 코드북이 새롭게 정의될 필요가 있으며, DFT-기반의 코드북일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 특히， 수직 도메인은 기존의 수평 도메인과는 다른 특성들을 나타내는데， 예컨대， 타겟 코드북 레인지는 수직 각도의 전체 레인지를 커버하는 대신 특정 각도만을 커버할 수도 있다. 하늘을 향하는 수직 각은 제외 (3D-UMa에서 90도 미만의 zeni th 각들은 제외)되는 대신에 UE들이 위치하는 또는 위치할 수 있는 각을 중심으로 코드북이 생성되는 것이 바람직하다. 따라서， 수직 방향 코드북은 서브셋 또는 각도가 제한될 수 있다.
[237] 한편， 얼마나 많은 수직 방향의 탱크가 사용될 수 있는지가 고려되어야 한다. 일 실시예에서， 수직 탱크는 1로 제한 될 수도 있다.
[238] 상술된 사항을 다시 한번 간략히 요약하면 본 발명의 일 실시예예서는 로드 밸런싱 및 간섭 제어를 위하여, 상하향 데이터 트래픽 및 /또는 간섭 측정에 기반하여 수직 섹터 틸팅이 준 정적으로 수행될 수 있다. 또한， 통팀 수직 방향으로 프리코딩된 CSI— RS에 기반하여， 기존의 숏텀 피드백이 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서는 수직 방향 피드백이 기존의 수평 방향 피드백과 함께 수행 될 수도 있다.
[239] II 1-2. RS design aspect
[240] 본 발명의 일 실시예에서는 아래의 사항들 중 적어도 하나 이상을 가정한다. 2차원 안테나 어레이가 사용될 수 있으며， 2차원 안테나 어레이에는 크로스 폴 안테나의 단일 열 (C0lUmn) 배열도 포함된다. 8， 16 , 32 및 64 등의 다양한 개수의 TXRU들이 사용될 수 있다. 최대 64(8X8)개의 안테나 포트들의 측정이 설정될 수 있다. EB/FD-MIM0를 위하여 SRS, CSI-RS 및 DMRS 등의 RS 설계가 변경될 수 있다. 단일 사용자 /다중 사용자 -MIM0에 대하여 개선된 코드북 및 CSI 피드백이 정의될 수 있다 (e .g, CQI def init ion, layer map ing, precoder/rank indicat ion 등) . EB/FD- MIM0는 채널 가역성 (channel reciproci ty)에 기반하여 동작할 수 있다. EB/FD- MIM0를 위해 전송 다이버시티 모드가 개선될 수 있다. EB/FD-MIM0는, SU/MU-MIM0 를 위하여 제어 시그널링이 개선될 수 있다. eNB 안테나 조율 (cal ibrat ion)이 EB/FD-MIMO를 위해 정의 될 수 있다. EB/FD-MIM0의 경우에도， UE 당 최대 수신 레이어의 수는 8개로 제한될 수 있다. 이하에서는, EB/FD-MIM0를 위한 RS 디자인을 보다 구체적으로 살펴본다.
[241] 도 32는 안테나 포트 -TXRU-안테나 소자의 맵핑 관계를 간략히 도시한 도면이다. 각 안테나 포트는 가상화 매트릭스 X를 통해서 하나 또는 그 이상의 TXRU와 맵핑된다. 각 TXRU는， 가상화 매트릭스 Y에 대웅되는 위상 쉬프터에 의해 하나 또는 그 이상의 안테나 소자에 맵핑된다.
[242] 이하에서는 설명의 편의를 위하여， 안테나 포트로부터 물리 안테나 소자까지의 전체 맵핑 관계를 가상화 매트릭스 B라고 통칭하기로 한다. 예컨대, 가상화 매트릭스 B는 가상화 매트릭스 X 및 Y의 곱일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
[243] 한편， EB/FD-MIM0에서와 같이 매우 많은 송신 안테나들이 존재할 때, 어떤 RS를 몇 개의 RS 포트를 통해서 전송 및 측정할 것인지가 문제된다. 보다 구체적으로 어떻게 CSI-RS 들을 UE에 설정할 것인지, 다른 RS들 (e .g. , DMRS, SRS 및 RRM을 위한 RS 등)에 대한 기존의 RS 설정 및 용도가 EB 및 FD-MIM0 동작을 지원하는데 문제가 없는지， 특히， 높은 범 이득을 갖는 데이터 채널과 공통 제어 채널 간의 커버리지 불일치 문제 등의 측면에서 무선 자원 관리를 살펴 볼 필요가 있다.
III-2-( i ) . Enhancements on CSI-RS
[244] 본 발명의 일 실시예에 따르면， CSI-RS는 다수의 안테나 소자들에 걸쳐 가상화 될 수 있다. 현재 CSI-RS 설정이 UE 전용의 RRC 시그널링을 통해서 제공될 수 있더라도， 일반적으로 동일한 셀내에서는 동일한 CSI-RS 설정이 UE들에게 제공되고 있으며 UE들은 해당 CSI-RS를 측정 및 보고한다.
[245] 다른 일 실시예에서는， EB/FD-MIM0 동작에서 빔 방향을 정확히 설정하기 위해서, 특정 빔 방향으로의 CSI-RS 전송이 UE에 설정될 수 있다. 한편， CSI-RS의 가상화를 위하여 가중치 백터들이 사용될 수 있다.
[246] 많은 안테나 소자들을 갖는 2차원 안테나 어레이에 기반하여 EB/FD-MIM0 동작이 수행되는 시스템을 고려할 때 CSI-RS의 안테나 포트수도 증가시켜야 하는지가 문제된다. 즉， N-port (N>8) CSI-RS 설정이 필요한지 여부가 문제된다. 대규모 MIM0 시스템에서， CSI— RS 전송을 위한 포트 수를 안테나 소자들의 개수에 비례하여 증가시킬 수도 있다. 즉， 8개 초과의 CSI-RS 포트를 설정하는 방법도 고려할 수 있는데 (예컨대， PRB 쌍 마다 후보 RE의 위치들을 증가시키는 방식)， 기존의 시스템의 변경이 크다는 단점이 있다. 또한 CSI-RS 설정에 포함된 포트의 수가 증가할 수록， RS 자원의 오버헤드가 커진다는 문제점이 있다.
[247] 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면， CSI-RS 설정의 최대 안테나 포트는 8일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
[248] 방위 방향 (azimuth dimension)과 수직 방향 (elevation dimension)에서의 상관 (correlation)의 크로네커 (Kronecker) 곱 연산을 통해서 채널 상관 매트릭스가 추정될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서는 방위 방향과 고도 방향의 2개의 CSI- RS를 조합하여 크로네커 프리코딩 하는 방안이 제안된다. 즉, UE에는 방위 방향과 고도 방향의 2개의 CSI-RS 설정들이 제공된다. 이 때， 각 CSI-RS는 최대 8개의 포트를 갖고, 따라서, 크로네커 곱 연산에 의해서 최대 64 포트가 제공될 수 있다.
[249] 또 다른 일 실시예에서는 최대 8개의 포트를 갖는 하나의 CSI-RS 설정이 UE에 제공된다. 하나의 CSI-RS 설정은， CSI-RS 주기에 따른 시간 인스턴스 마다 CSI-RS 전송들의 가상화 변화 (virtual izat ion— varying)를 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, UE는, 가상화 변경 패턴 정보 (virtualization-varying pattern information)의 정렬 (sort)을 포함하는 하나의 CSI-RS 설정을 제공받을 수 있다. 상대적으로 적은 CSI-RS 포트 설정으로 많은 포트들에 대한 채널 상태 정보를 획득하기 위하여， UE는 CSI 피드백 설정에 따라 부분 채널 또는 보간된 채널 (interpolated channel)에 기반하여 CSI 리포팅을 할 수 있다.
[250] 한편， EB/FD-MIM0 동작을 위하여 Instantaneous CSI-RS (또는 숏텀 CSI-RS) 전송이 필요한지가 문제된다. 도 33은 Instantaneous CSI-RS 전송을 도시한다. 여기서， 네트워크는 하나의 CSI-RS 설정에 대하여 다중의 가상화 매트릭스들을 번갈아 (alternately) 사용할 수 있다 (e.g., Bi for Ί=1,2, ... ,Κ). 또한， 네트워크는 UE가 특정 수직 범 방향으로만 CSI 피드백을 보고하도록 트리거 할 수도 있다. 예컨대， 가상화 매트릭스 Bi가 적용된 CSI-RS가 적용된 서브 프레임에서의 Instantaneous CSI 측정을 지시함으로써， CSI 피드백이 트리거 될 수 있다. 만약， UE가 다수의 서브프레임들에서 다수의 비주기적 CSI 피드백을 보고하도록 트리거된 경우라면， 각 트리거는 서로 다른 가상화 매트릭스 Bi에 연계된다. 지기국은 CSI 피드백들로부터 UE에 적절한 빔 방향을 결정할 수 있다.
[251] 도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 EB/FD-MIM0 동작을 도시한다. 도 34에 도시된 바와 같이, Instantaneous CSI-RS 전송은 해당 셀에 매우 많은 안테나 소자들이 구현된 경우 네트워크 오버헤드를 줄이기 위하여 사용될 수 있다.
[252] 한편, 가상화된 CSI-RS를 측정할 UE가 없는 상황에서 RS 자원을 낭비하지 않기 위하여, 네트워크는 가상화된 CSI-RS 전송 시기 ( instances)들을 비주기적인 방식으로 제어할 수 있다. 예컨대， UE들이 전체 셀 반경에 분포되고, UE들이 이동하고 있을 때, 도 34에 도시된 바와 같이 일부 전송 시기에서는 모든 UE들이 셀 중심의 내측 영역에서 서브될 수 있다. 따라서， 샐의 내측 영역에 대응하는 가상화 CSI-RS 만 제 1 방향으로 전송되는 것이 바람직하다.
[253] 다시 말해, 셀 경계에 인접한 외측 영역에선， 가상화된 CSI-RS가 거 12 방향으로 전송되지 않더라도 무방하다. UE들은 제 2 방향의 CSI-RS를 측정하지 않기 때문에， 게 2 방향의 CSI-RS는 무선 자원 관리의 효율성 측면에서 전송되지 않는 편이 바람직하다. 도 34에 도시된 실시예에서는 2개의 영역으로만 도시되었지만， 영역이 더 세분화된다면 CSI-RS 생략으로 인한 무선 자원 효과는 더욱 커진다.
[254] III-2-(i i ) . Enhancements on other RSs
[255] 실제적으로， 대부분의 기지국의 전송 안테나 포트들이 2개이므로， MJ-MIM0 UE가 2개로 제한된다. 이와 같은 제한하에서는 현재 표준으로도 MU-MIM0 동작을 수행하는 것이 크게 문제되지 않는다. 매우 많은 송신 안테나 소자들 및 포트들이 EB/FD-MIM0를 위해서 활성화되는 경우, 매우 많은 MU-MIMO UE 쌍들을 지원하는 것이 원칙적으로 가능하다. 이와 관련하여， 매우 많은 수의 MU-MIM0 쌍을 동시에 지원할 수 있도록 DMRS 개선의 필요성이 제기된다. 쉐컨대， 현재 표준에서 서로 다른 而 -MIM0 쌍의 UE들에 서로 다른 DMRS 가상 셀 ID들이 설정되는 것이 바람직한지가 문제된다. 본 발명의 일 실시예에서는 서로 다른 MU-MIM0 쌍의 UE들에 하나의 DMRS 가상 샐 ID들이 설정될 수도 있다.
[256] 기지국의 안테나 수가 UE의 안테나 수보다 월등히 많은 상황에서， 특히 TDD 시스템의 경우 기지국은 채널 가역성에 기반하여 채널 상태 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 단말이 상향링크 전송하는 SRS는， 기지국으로부터의 하향링크 전송에 적절한 범 방향을 결정하는 채널 측정에도 이용될 수 있다.
[257] 이와 같은 폐루프 방식에 기반한 채널 가역성이 FDD 시스템에도 사용되는 경우， 기지국은 UE의 SRS 전송을 FDD 하향링크 대역에 설정할 수 있다. 이를 통해서 상향링크 측정과 하향링크의 실제 채널상태 간의 심각한 불일치 문제가 해결될 수 있다.
[258] 매크로 샐과 스몰 셀이 함께 존재하는 이종 네트워크에서, 매크로 샐은 2차원 능동 안테나 시스템 (2D-MS)을 사용할 수 있다. 예컨대， 대규모 안테나 소자들로 인해서, 프리코딩되지 않은 CRS 전송과 프리코딩된 DMRS 기반의 PDSCH 전송간의 커버리지 불일치 문제가 불가피하게 발생한다. 보다 구체적으로, CRS 기반의 제어채널 커버리지 측면에서 스몰 샐 커버리지에 위치하는 UE에게， DMRS- 기반의 PDSCH 수신에 대한 매크로 셀 연결이 상대적으로 우수할 수 있다. 이는 기지국에서 매우 많은 안테나 소자들로부터 보다 높은 빔 이득을 얻기 때문이다. 본 발명의 일 일시예에 따르면， 상술된 상황에서 UE가 비록 지리적으로는 스몰-샐 커버리지에 위치하더라도， 매크로 셀에 의해서 서빙되도록 매크로 셀에 연계되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 CRS에 기반한 기존의 무선자원 관리가 개선될 필요가 있다. 예컨대， 가상화된 CSI-RS에 기반한 무선자원관리 보고가 설정되거나 또는 무선자원관리 보고를 위한 추가적인 RS가사용될 수 있다.
[259] 이상의 RS 설계 측면에서 실시예들을 간략히 요약하면, EB/FD— MIM0 동작에서 CSI-RS 설정에서 포트는 8개를 초과하지 않을 수 있으며, Instantaneous CSI-RS 전송이 바람직할 수 있다. 매우 많은 MU— MIM0 쌍을 동시 전송하기 위해서는 DMRS가 개선되고 무선 자원관리를 위하여 SRS가 개선될 수 있다.
[260] II 1-3. CSI feedback and Codebook aspect
[261] 이하 본 발명의 일 실시예에 따라서 EB/FD-MIM0를 위하여 개선된 CSI 피드백 방식과 및 코드북을 중심으로 살펴본다.
[262] 설명의 편의를 위하여 도 35의 안테나 구성을 가정하나， 이에 제한되는 것은 아니다. 도 35를 참조하면 , 2차원 능동 안테나 어레이에 32 안테나 소자들이 포함된다. 적어도 4개의 TXRU들이 수평 도메인 (horizontal (H)-domain)에 존재하고， 각 TXRU 는 하나의 CSI-RS 포트에 맵핑된다. 예컨대， 수평 도메인 CSI 피드백을 위해서 4-port H-CSI-RS 가 UE에 설정될 수 있다. 수직 도메인에서， 몇 개의 추가 적인 TXRU가 필요한지는 전송 방식인지에 따라서 달라진다.
[263] III-3-( i) . Relying on H-domain CSI feedback
[264] 상술된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 EB/FD-MIM0 동작에서도 오직 수평 도메인의 H-domain CSI 피드백만이 사용될 수 있다.
[265] 한편， 수직 방향 범포밍을 위하여 추가적인 V-CSI-RS가 UE에 설정 및 측정될 수 있으며， 포트 당 수신 전력 레벨 또는 최적의 N 안테나 포트 선택 결과가 기지국에 피드백 될 수 있다. 기지국은 피드백에 기초하여 UE를 위한 통팀 최적의 수직 방향을 결정한다. 보다 구체적으로 도 36의 실시예를 참조하면， 셀은 4개의 TXRU들에 대응하는 4-port H-CSI— RSI가 전송되는 내측 영역 (샐 중심부)와 다른 4개의 TXRU들에 대응하는 4-port H-CSI— RS2가 외측 영역 (셀 에지부)로 나뉜다. 기존의 수평방향 섹터화는 설명이 편의를 위하여 도시되지 않았음을 당업자라면 이해할 수 있다.
[266] 각 H— CSI-RS port는 타겟하는 수직 방향에 따라서， 수직으로 배열된 8개의 안테나 소자들에 걸쳐 가상화된다.
[267] 2-port V-CSI-RS 설정이 UE에게 제공될 수 있다. 하나의 V-CSI-RS port는 H- CSI-RS1의 하나의 포트에 연관되고， 다른 하나의 V-CSI-RS port는 H-CSI-RS2의 하나의 포트와 연관될 수 있다. 이는 UE가 최적의 안테나 포트를 선택하여 피드백할 수 있도록 하기 위함이다. UE는， 타켓 수직 방향 i에 의해 가상화된 H- CSI-RSi에 대하여 수평 도메인 숏텀 피드백을 수행한다. 이를 위한 CSI-RS 자원 오버헤드를 고려할 때， 해당 UE 또는 UE 그룹에 비주기적 CSI-RS를 전송하는 것이 바람직할 수 있다.
[268] I II-3-(i i ) . Considerat ion on vert ical codebook
[269] 본 발명의 일 실시예에 따르면 EB/FD-MIM0를 위하여 수직 코드북이 새롭게 정의된다. 수직 코드북은 DFT 기반의 코드북일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 앞서 기술한 바와 같이， UE가 특정 수직 방향에서는 존재하지 않을 수 있기 때문에, 코드북은 UE가 위치하거나 위치할 수 있는 각도를 중심으로 정의되는 것이 바람직하다. 이를 위하여， 코드북의 서브셋이 제한되거나 또는 각도가 제한될 수 있다.
[270] 이와 같은 사항들은 간섭 제어 측면에서도 고려되어야 한다. 방위 도메인 (azimuth domain)과 함께 수직 도메인을 포함하는 3D 채널 모델에서, 각 도메인 별로 서로 다른 간섭 특성이 나타날 수 있다. 예컨대， 각 송신기 (또는 기지국)는 건물의 높은 위치에 있는 UE를 타겟으로 하고， 따라서 높은 방향을 타켓팅하는 범들은 높은 범 이득을 갖는 인접셀에 많은 경향을 즐 수 있다. 따라서， 전체 시스템의 쓰루풋 향상을 이해서 특정 범 방향은 제한될 수 있다.
[271] 또한， 수직 방향 코드북을 결정하는 경우， 수직 채널 환경의 고려가 필요하다. 예컨대， 수직 채널은 수평 환경에서 보다 낮은 확산각 (angular spread)을 갖는다고 예측되고， 높은 송신 탱크를 가질 확률이 낮아서 상대적으로 적은 다중 경로 컴포넌트들이 나타날 것이다. 따라서， 수직 도메인 채널 특성에 기반하여 몇 개의 수직 탱크들이 가능한지가 결정되거나， 또는 수직 탱크가 특정 값 또는 특정 값 이하로 제한 될 수 있다.
[272] I I I-3-( i i i ) . Closed- loop based scheme
[273] 네트워크 오버헤드와 퍼포먼스간의 트레이드 오프 관계를 고려하면， CSI- RS의 안테나 포트 수는 제한되고, 안테나 포트 가상화에 의해서 전체 전송 안테나 소자들에 걸쳐 전송될 수 있다. 단순 폐루프 방식이, 수평 도메인 피드백 및 수직 도메인 피드백에 기반한 크로네커 프리코딩에 의해서 구현될 수 있다. 크로네커 프리코딩 방식에 있어서， 전체 채널 프리코딩 매트릭스 P 는 수학식 13과 같이 수직—프리코딩 매트릭스 및 수평-프리코딩 매트릭스 PH 간의 크로네커 곱 연산에 의해서 획득 될 수 있다.
[274] 【수학식 13】
[275] p = pv ® PH
[276] 프리코딩 매트릭스 및 PH를 획득하기 위하여， UE는 수직 도메인 및 수평 도메인 채널 모두에 대한 CSI 측정들을 수행한다. 예컨대， CSI 측정들은 도 37과 같이 각각 8-port V-CSI-RS 설정 및 4-port H-CSI-RS 설정에 기반하는 것일 수 있다.
[277] 본 실시예에 따르면， 대규모 능동 안테나 시스템올 위한 코드북은 수직 및 수평 방향 코드북으로 나누어질 수 있다. 결과적으로 기존의 수평 방향 코드북은 재사용되거나 확장되고, 선형 위상 증가에 기반하여 수직 방향 코드북이 정의될 수 있다. 또한， 전체 32(=8*4)— port CSI-RS 설정이 UE에게 제공되는 경우와 비교하여 RS 및 CSI 피드백 오버헤드를 줄일 수 있는데， 전체 12개 (=8+4)의 안테나 포트들이 측정되고 CSI 피드백 체인들은 각 CSI-RS 설정 마다 개별적으로 디자인 될 수 있기 때문이다.
[278] 이와 같은 듀얼 피드백 구조하에서는 CSI 프로세스 설정 및 CQI 정의가 변경될 수 있다. 예컨대， 수직 및 수평 피드백에 각각 대웅하는 2개의 CSI 프로세스들이 UE에 설정될 수 있다. UE는 각 프로세스의 CSI를 독립적으로 결정한다. 하지만， eNB가 보고된 CQI에 기반하여 적절한 CQI를 다시 계산하는 것은 어려울 수 있고， 보고된 RI는 최적의 탱크와 다를 수 있다. 왜냐하면 보고된 CSI는 전체 채널을 고려하여 생성된 것이 아니기 때문이다.
[279] 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 EB/FD-MIM0를 위하여 하나의 CSI-RS 설정이 사용될 수 있다. 하나의 CSI-RS 설정은 CSI-RS 주기에 따른 전송 시점마다 가상화 변화 CSI-RS 전송에 이용된다. 보다 구체적으로 단말에， 가상화 변화 패턴 정보의 정렬 (sort )를 포함하는 하나의 CSI— RS 설정이 포함되고， UE는 해당 CSI-RS 설정을 이용하여 부분 채널 또는 보간 채널에 기반하여 CSI 리포팅을 할 수 있다, 한편, 기지국은 CSI 리포팅이 매 인스턴스 또는 복수의 인스턴스들 마다 부분 채널에 대해서 수행되어야 하는지, 아니면 전체 채널에 대한 CSI를 합성해서 한번에 피드백해야 하는지를 UE에 알려줄 수 있다 (e .g.， CSI 설정) .
[280] 도 38은 4 포트를 통한 가상화 변화 CSI-RS(virtual izat ion-varying CSI- RS)를 도시한다. UE는 하나의 4-port CSI-RS 설정을 기지국으로부터 제공받았고, 하나의 4-port CSI-RS 설정은 전체 16 안테나 소자들이 다수의 시점들 또는 주파수 자원들에 나누어 측정되도록 한다. CSI 피드백 설정에 따라서, UE는 부분 채널을 매 인스턴스마다 보고하거나， 또는 다수의 인스턴스들에 걸쳐서 전체 채널올 재구성하여 보고할 수 있다. 전체 채널을 재구성하기 위하여 UE는 다수의 인스턴스들에 걸친 측정들을 결합할 수 있다.
[281] 한편， UE에는 측정 원도우가 설정될 수 있는데, 예컨대, UE는 하나의 가상화 변화 CSI-RS에 속하는 다수의 L 인스턴스들 간의 측정 결과를 평균하지 않아야 한다. 도 38에서 t l 내지 t4에서의 측정들은 서로 평균하지 않아야한다. 대규모 안테나 포트들을 위한 CSI는 기지국이 UE로부터 보다 작은 수의 CSI— RS 포트에 대한 CSI 피드백들로부터 획득될 수 있다.
[282] 이상의 설명에서는 설명의 편의상 가상화 변화 CSI-RS(virtual izat ion- varying CSI-RS)라는 용어를 사용하였으나， 본 발명의 권리범위는 가상화 매트릭스가 변경되는 것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대， 도 38과 같이 각 시점 (t ime instance)에 전송되는 CSI-RS는 안테나 포트와 물리 안테나 소자가 그대로 맵핑되는 비-프리코딩 (unprecoded) RS일 수도 있다. 다만 이 경우도 다양한 가상화 매트릭스의 서브 셋 중 하나로 간주 할 수 있으므로 포괄적인 용어인 가상화 변화 CSI-RS로 기술하였다.
[283] 한편， 다른 실시예에서 복수개의 CSI-RS 설정들이 UE에 설정 될 수 있다. 예를 들어, UE가 다수의 시점에 걸쳐서 측정하는 다중의 부분 채널들 마다 CSI-RS 설정이 존재할 수도 있다. 각 시점에서 전송되는 RS를 각각 별도의 CSI-RS 자원에 매핑 /설정하고， 각 시점의 CSI-RS 설정마다 각각 다른 CSI-RS port 번호가 부여되어 있을 수 있다. 예컨대, 도 38에서는 총 16개의 port number가 정의될 수 있고 단말이 이를 설정받을 수 있다. 다만 각 시점 별로 일부 p0rt에서만 CSI- RS가 전송되고 단말은 이를 measure한다. 단말은 16 port구조를 고려하여， 이러한 측정치들을 누적 또는 보간한 뒤 전체 RI/PMI/CQI를 계산하여 기지국에 CSI 보고 할 수 있다.
[284] 부분 채널의 보간을 통해서 CSI를 생성하는 방식에 따를 때， 보간은 수평 도메인과 수직 도메인으로 구분되어 각각 수행될 수 있다. 또한， 보간은 수평 도메인과 수직 도메인 중 어느 하나에 대해서만 수행될 수도 있다. 기지국은 이를 명시적으로 시그널링할 수 있다. 다른 실시예에 따르면 부분 채널의 보간 수행 여부에 대한 기준 (cri terion)이 기지국과 단말간에 암묵적으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 기준 (cri terion)은 CSI— RS의 측정치, 전체 채널의 크기， 또는 RS전송 안테나 포트의 수 등을 고려하여 결정된 것일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
[285] 부분 채널의 보간은 기지국의 2차원 안테나의 서브셋 별로 수행될 수 있다. 예컨대, 2차원 안테나 어레이가 다수의 서브셋들을 포함한다고 가정한다. 단， 서브셋들이 반드시 상호 배타적인 것은 아니며， 일부가 중첩될 수 있다. 단말은 제 1 서브셋에서 전송한 제 1 CSI-RS를 측정하여 제 1 부분 채널의 측정치를 획득하고， 제 2 서브셋에서 전송한 제 2 CSI-RS를 측정하여 제 2 부분 채널의 측정치를 획득한다고 가정한다. 단말은 제 1 부분 채널의 측정치들을 보간하여, 제 1 부분 채널을 포함하는 제 3 부분 채널에 대한 CSI를 획득한다. 유사하게， 게 2 부분 채널의 측정치들을 보간하여 제 4 부분 채널에 대한 CSI를 획득한다. 단말은 제 3 부분 채널에 대한 CSI와 제 4 부분 채널에 대한 CSI를 각각 전송하거나 또는 정합하여 기지국에 피드백한다.
[286] 한편， 기지국은 단말이 부분 채널에 대한 CSI를 피드백 할지 또는 전체 채널에 대한 CSI 피드백을 할지를 단말에 시그널링 할 수 있다. 특히， 비주기적 CSI report의 경우에는， CSI request 필드를 포함하는 해당 DCI에， 부분 채널에 대한 CSI request 인지 아니면 전체채널에 대한 CSI request 인지를 지시하는 정보가 포함될 수 있다. 주기적 CSI report ing의 경우에는， 어떠한 보고 인스턴스에 어느 측정치에 대한 CSI를 report해야하는지 등의 패턴 정보가 UE에 제공될 수 있다.
[287] 이상의 내용을 종합하면， 기지국은 단말에 하나의 CSI-RS 설정만을 제공하거나 또는 다수의 CSI-RS 설정들을 제공할 수 있다. 또한， 기지국은 단말에게 부분 채널에 대한 CSI 보고를 매번 피드백하도록 설정하거나 또는 부분 채널에 대한 측정 결과를 정합하여 전체 채널에 대하여 한번의 CSI 보고를 피드백하도록 설정할 수 있다. 따라서， 크게 아래와 같은 4가지의 설정들이 존재할 수 있고 각 설정에 따라서 UE의 CSI 피드백 방식이 달라진다.
[288] Case 1. 하나의 CSI-RS 설정 & 전체 채널에 대한 CSI 피드백 설정
[289] 현재 3GPP 표준에서 CoMP 모드 (transmi ssion mode 10)로 동작하는 경우를 제외하면 UE에는 하나의 CSI-RS 설정이 제공되고 최대 8개의 CSI-RS 포트가 설정될 수 있다.
[290] 한편， 도 38에서는 하나의 CSI-RS 설정이 t l 내지 t4에 걸쳐 쉬프트되면서 총 16개의 안테나 소자들에서 CSI— RS가 전송되었다. 이를 한번에 CSI 피드백하는 것은 16개의 안테나 포트를 통한 1회의 CSI-RS전송을 피드백하는 것과 마찬가지로 16-port를 지원하는 코드북이 필요한다. 따라서 최대 8개의 CSI-RS 포트만을 지원하던 기존의 코드북은 EB/FD-MIM0에서는 사용되기 어렵다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 총 16(또는 32， 64)개의 CSI-RS 안테나 포트를 지원하는 코드북을 새롭게 정의하는 방안이 제안된다. 예컨대, 4 또는 8개의 안테나 포트를 지원하는 코드북올 이용하던 단말에 EB/FD-MIM0 모드가 설정되면， 단말은 16， 32, 또는 64개의 안테나 포트를 지원하는 코드북을 통해서 CSI 피드백을 수행할 수도 있다. 한편, EB/FD-MIM0를 위한 16/32/64-port 코드북은 전술한 양자화된 우특이 행렬 Vq 에 대응하는 코드북일 수 있다.
[291] 한편， 총 16개의 CSI-RS 포트들에 대해서 한번에 CSI를 보고하는 경우， RI는 rank=16을 지시할 수 있다. RI가 CSI-RS 포트 개수를 초과할 수 없으므로 기존의 시스템에서 RI의 최대치가 8이었으나， EB/FD-MIM0에서는 RI의 최대치가 8을 초과하여 16 또는 32로 확장될 수 있고 이에 한정되지 않는다.
[292] Case 2. 하나의 CSI-RS 설정 &부분 채널에 대한 CSI 피드백 설정
[293] 기지국이 단말에 하나의 CSI-RS 설정하고， 부분 채널에 대한 CSI 보고를 피드백하도록 설정할 수 있다. 이 경우 단말이 언제 전송된 CSI-RS에 대하여 CSI 보고를 피드백하는지가 정의되어야 한다. 예컨대， 단말은 CSI-request가 포함된 DCI를 나르는 서브프레임 보다 N개 전의 서브프레임으로부터 가장 최근의 CSI-RS 전송까지에 대하여 CSI를 피드백하도록 설정될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
[294] 한편， 도 38의 실시예에 따라서 단말이 t l에 전송된 CSI-RS를 측정하고， CSI를 보고한다고 가정할 때， RI는 rank <= 4가 된다. 즉， RI는 CSI-RS 포트 수 이하로 제한되기 때문에, RI는 2개의 cross-pol l antenna (4개의 port ) 범위를 초과할 수 없다. 또한， PMI에는 보고를 위하여 기존의 4-포트 기반의 코드북이 재사용될 수 있다.
[295] case 1과 case 2를 비교하면, 단말이 부분채널에 대한 CSI를 보고하는지 아니면 전체 채널에 대한 CSI를 보고하는지 여부에 따라서 사용되는 코드북의 종류와， Rank의 수가 달라질 수 있다.
[296] Case 3. 다수의 CSI-RS 설정 & 전체 채널에 대한 CSI 피드백 설정
[297] CSI-RS 설정들이 UE에 동시에 제공될 수 있는데， 각 CSI-RS 설정는 도 38에서 다른 인스턴스에 대웅될 수 있다. 도 38을 예시할 때， 기지국은 tl에 대한
CSI-RS 설정， t2에 대한 CSI-RS 설정 t4에 대한 CSI-RS 설정을 동시에 UE에 제공할 수 있다.
[298] 본 발명의 일 실시예에 따르면， 다수의 CSI-RS 설정들에는 적어도 하나의 수평 방향 (또는 방위 방향) CSI— RS 설정과 적어도 하나의 수직 방향 CSI-RS 설정이 포함될 수 있다. 예컨대， 도 38에서 단말에 U에 대한 수평 방향 CSI-RS 설정과 t5에 대한 수직 방향 CSI-RS 설정이 함께 제공될 수 있다. t2 내지 t4에 대한 수평 방향 CSI-RS 설정은， t l에 대한 수평방향 CSI-RS 설정으로부터 획득될 수 있으며， t6에 대한 수직 방향 CSI— RS 설정은 t5에 대한 수직방향 CSI-RS 설정으로부터 획득될 수 있다.
[299] 한편， 단말이 전체 채널에 대해서 CSI 보고를 피드백하는 경우에는， case 1에서 설명된 바와 같이 Rank=16/32 이고， PMI 는 16/32-port 코드북으로부터 선택될 수 있다.
[300] Case 4. 다수의 CSI-RS 설정 &부분 채널에 대한 CSI 피드백 설정
[301] 다수의 CSI-RS 설정들이 서로 다른 서브프레임과 연계되어 있다고 가정할 때， 단말은 CSI 보고를 트리거한 서브프레임에 연계된 CSI-RS 설정에 기반하여 CSI를 보고할 수 있다.
[302] 한편， CSI 보고를 트리거한 서브프레임에 CSI-RS 설정이 연계되지 않은 경우， 단말은 가장 최근 N개 서브프레임들을 통해서 수신된 CSI-RS에 기반하여 CSI 보고를 피드백하는 것으로 암묵적으로 정의될 수 있다.
[303] 이상에서의 CSI-RS 설정과 CSI 피드백 설정은 R C 메세지를 통해서 단말에 제공될 수 있다. 각각이 서로 다른 R C 메세지를 통해서 전송되거나 또는 하나의 RRC 메세지를 통해서 전송될 수 있다. 또 다른 실시예에서, CSI-RS 설정은 RRC 메세지를 통해서 전송되지만, CSI 피드백 설정은 MAC 메세지 또는 PDCCH를 통해서 전송될 수도 있다. 예컨대， DCI에서 CSI-request 필드에 추가적으로 CSI 피드백 설정을 나타내는 필드가 추가되거나 또는 CSI-request f ield의 자체의 크기가 확장될 수 있다.
III-3-(iv) . Open- loop based scheme
[304] 채널 상태에 따라서는 오버헤드와 복잡성의 문제로 전술한 폐루프 방식이 사용되기 어려울 수도 있다. 따라서 SFBC 또는 LD— CDD 프리코딩의 개선을 통해서 개루프 방식이 고려될 수 있다. 개루프 방식에 따르면 피드백 오버헤드를 줄이고， 프리코딩 정보 없이 다이버시티 이득을 얻올 수 있다. 그러나 기존의 개루프 방식은 CRS에 기반하여 동작였고， 이는 대규모의 안테나 어레이에는 적용되거 어렵다.
[305] 한편， 본 발명의 일 실시예에 따르면 폐루프와 개루프가 하이브리드 방식으로 사용될 수 있다. CSI 피드백은 일부 RS 포트들에 대해서만 수행되도록 제한되고， 나머지 RS 포트들은 개루프 프리코딩 방식으로 사용된다. 보다 상세하게 측정될 전체 RS 포트들은 몇개의 안테나 포트 그룹으로 분류될 수 있다. 그룹간 ( inter-group) 프리코딩은 폐루프 방식으로 그룹내 ( inner-group) 프리코딩은 개루프 방식으로 수행될 수 있으며， 그 반대도 가능하다. 이를 통해서 폐루프 방식의 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
[306] 이상의 내용을 간략히 요약하면， 원하는 통텀 수직 방향에 의해 가상화된 CSI-RS에 대하여 기존의 숫텀 피드백이 수행될 수 있고， UE가 위치한 수직 방향의 범위에 기반하여 새로운 수직 도메인 코드북이 정의 될 수 있다. 크로네커 프리코딩 기법이 사용될 수 있다. 일부 포트들에 대하여 가상화 변화 CSI-RS를 전송하는 방안이 제안된다. FD-MIM0에서 피드백 오버헤드를 줄이기 위하여 개루프 방식이 사용될 수 있다.
[307] IV. Exemplary operat ions and structures of UE and/or BS
[308] 상술된 실시예들에 기반하여 단말과 기지국의 예시적인 동작과 구조를 살펴본다. 전술하는 설명과 중복되는 내용은 생략된다.
[309] 도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI 보고 및 수신 방법을 도시한 도면이다. 도 39를 참조하면， 먼저 기지국은 단말에 다수의 안테나 포트들의 서브셋 편성 및 하나의 반복 인터벌 ( i terat ion interval ) 내에서 각 서브셋들이 참조 신호를 전송하는 순서에 대한 정보를 전송한다 (S3905) . 즉， 도 13에서 살펴본 바와 같이 기지국이 매 시간 구간 당 참조 신호를 전송하는 안테나 포트는 일부이고， 따라서 기지국은 안테나 포트의 서브셋 편성과 전송 순서를 UE에게 알려준다 .
[310] 여기서, 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 모든 서브셋들에 포함된다.
[311] 한편, 각 서브셋들의 참조 신호 전송을 단말이 측정한 결과를 동일한 반복 인터벌 내에서 평균하는 것은 금지된다. 즉， 제 1 반복 인터벌에 속하는 S3910 , S3920 및 S3930를 평균하는 것은 금지된다.
[312] 기지국은 제 1 서브셋의 안테나 포트들을 통해서 제 1 참조신호를， 제 2 서브셋의 안테나 포트들을 통해서 제 2 참조신호를， 제 K 서브셋의 안테나 포트들을 통해서 제 3 참조신호를 전송한다 (S3910 , S3920, S3930) . 단말은 각각 제 1 참조신호 , 제 2 참조신호, 제 3 참조신호를 측정하여， 부분 채널 정보를 획득할 수 있다.
[313] 한편， 단말이 CSI를 보고하는 방법은 실시예에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대, 1 반복 인터벌이 경과한 다음에 단말은 전체의 무선 채널 정보를 1번에 전송할 수 있다. 이 경우， S3915 및 S3925는 생략된다. 예컨대 단말은 제 1 참조 신호의 측정에 기반한 계 1 부분 채널 정보와 제 2 참조 신호의 측정에 기반한 제 2 부분 채널 정보를 정합한다. 단말은 정합된 결과를 기지국에 전송한다.
[314] 모든 서브셋에 모두 포함된 적어도 하나의 안테나 포트는， 계 1 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 1 부분 채널 정보와 제 2 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 2 부분 채널 정보를 정합하는데 기준이 되는 위상 정보를 제공한다.
[315] 이와 달리， 단말은 참조신호를 측정할 때마다 CSI를 보고할 수 있다. 예컨대， 단말은， 제 1 참조 신호의 측정 결과에 기초하여， 제 1 서브셋의 안테나 포트에 대응하는 게 1 부분 채널 정보를 전송하고 (S3915) , 제 2 참조 신호의 측정 결과에 기초하여, 제 2 서브셋의 안테나 포트에 대웅하는 제 2 부분 채널 정보를 전송한다 (S3925) . 기지국은 제 1 부분 채널 정보 및 제 2 부분 채널 정보를 전체의 채널 정보로 재구성할 수 있다.
[316] 예컨대， 단말은 제 1 참조 신호의 측정 및 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 채널 정보를 특이값 분해한다. 단말은 특이값 분해에 따른 우특이 행렬과 소정의 코드북에 포함된 행렬들과의 위상을 비교하여, 우특이 행렬을 양자화한다. 단말은 양자화된 우특이 행렬과 특이값 분해에 따른 좌특이 행렬 중 적어도 하나를 기지국에 전송한다. 한편， 상기 양자화된 우특이 행렬은, 제 1 참조 신호의 측정 결과와 제 2 참조 신호의 측정 결과를 누적하여 생성된 것일 수 있다. [317] 도 40은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 CSI 보고 및 수신 방법을 도시한 도면이다. 전술한 내용과 중복하는 설명은 생략한다.
[318] 먼저， 기지국은 제 1 방향 도메인에 대한 적어도 하나의 CSI-RS 설정 (CSI- reference signal conf igurat ion)을 포함하는 RRC 메세지를 단말에 전송한다 (S4005) . RRC 메세지는 제 2 방향 도메인에 대한 적어도 하나의 CSI-RS 설정을 더 포함할 수 있는데， 제 1 방향과 제 2 방향은 수직 방향이거나 수평 방향 (또는 방위 방향)일 수 있다.
[319] 하나의 방향에 대한 CSI-RS 설정은 하나만 포함되거나 (전술한 case 1 , 2) 또는 다수개가 포함될 수 있다 (전술한 case 3， 4) .
[320] 만약， 하나의 방향에 대한 하나의 CSI-RS 설정만 단말에 설정되는 경우, 상기 CSI-RS 설정은， 가상화 변경의 패턴에 대한 정보를 포함할 수 있다. 가상화 변경은， 예컨대， 제 1 서브셋의 제 1 안테나 소자에 맵핑되었던 제 1 안테나 포트를
CSI-RS 전송 주기에 따라서 제 2 서브셋의 제 2 안테나 소자에 맵핑하는 것이다.
[321] 기지국은 단말에 K개의 서브셋의 안테나 소자들을 통해서 K개의 CSI-RS들을 전송한다 (S4010,S4015, S4020) . K개의 CSI-RS들은 서로 다른 서브프레임들에서 전송될 수 있다.
[322] 제 1 방향 도메인에 대한 상기 CSI-RS 설정이 하나인 경우， 하나의 CSI-RS 설정에 관련된 안테나 포트들이 CSI-RS 전송 주기에 따라서 가상화 변경 (virtual izat ion varying)됨에 따라서 제 1 CSI-RS 및 제 2 CSI-RS가 각각 제 1 서브셋 및 상기 게 2 서브셋을 통해서 전송된다.
[323] 상기 제 1 방향 도메인에 대한 CSHRS 설정이 다수개인 경우, 계 1 CSI-RS와 저 12 CSI— RS는 각각 서로 상이한 CSI-RS 설정들에 대응한다.
[324] 기지국은 CSI 요청 필드를 포함하는 DCI 를 단말에 전송한다 (S4025) . 주기적 CSI 전송의 경우 본 과정은 생략될 수 있다. 한편， DCI는 CSI 보고 방식에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. CSI 보고 방식에 대한 정보는 제 1 보고 방식과 상기 제 2 보고 방식 중 어느 하나를 지시한다. 제 1 보고 방식에 따르면 단말은 저 U 서브셋에 대응되는 계 1 부분 채널과 상기 제 2 서브셋에 대응되는 제 2 부분 채널 각각에 대해서 별도의 CSI를 보고한다 (전술한 case 2,4) . 제 2 보고 방식에 따르면 제 1 부분 채널 및 제 2 부분 채널 중 적어도 하나에 기반하여 획득된 전체 채널에 대해서 CSI를 보고한다 (전술한 case 1 ,3) . 한편, 제 2 보고 방식에서의 상기 전체 채널은 계 1 부분 채널 및 제 2 부분 채널 중 적어도 하나를 보간 ( interpolat ion)하거나, 또는 제 1 부분 채널 및 제 2 부분 채널을 정합함으로써 획득될 수 있다.
[325] 다른 실시예에서 CSI 보고 방식에 대한 정보는 MAC 또는 RRC 메세지를 통해서 전송될 수 있다.
[326] 단말은 K개의 CSI-RS들을 이용하여 CSI 보고를 수행한다. 단말은 제 1 보고 방식에 따라서 CSI 보고를 수행하는 경우， CSI 보고는 4 또는 8 포트 기반의 코드북에서 선택된 PMKprecoding matr ix index) 및 4 또는 8을 지시하는 RKrank indicator) 중 적어도 하나를 포함한다. 단말이 게 2 보고 방식에 따라서 CSI 보고를 수행하는 경우， CSI 보고는 16 또는 32 포트 기반의 코드북에서 선택된 PMKprecoding matrix index) 및 16 또는 32를 지시하는 RI (rank indicator) 중 적어도 하나를 포함한다.
[327] 이상에서 설명한 본 발명의 제안 기술은 CSI-RS 기반으로 CSI 측정을 수행하는 경우나， 다른 참조 신호 예를 들어 CRS, SRS, TRS(tracking RS) , DMRS, 혹은 다른 형태의 셀 특정 참조 신호 흑은 단말 특정 참조 신호에 기초하여 CSI 측정을 수행하고 CSI 피드백을 수행하는 경우에 대해서도 동일하게 흑은 유사하게 확장 적용될 수 있다.
[328] 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 예시들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
[329] 도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 및 기지국의 구조을 도시한 도면이다. 도 41은 설명의 논점이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 범용적인 구성요소는 도시되지 않았다. 또한， 도시된 구성요소가 반드시 필수 구성요소인 것은 아니므로 일부 구성요소는 생략 또는 대체될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다. 전술한 실시예들과 방법들은 도 41에 도시된 단말 및 기지국에 의해서 수행될 수 있다.
[330] 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 (10)은， 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 (10) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 복수개의 안테나 ( 15)는 예를 들어 2-차원 안테나 배치에 따라서 구성될 수 있다. [331] 본 발명의 일례에 따른 기지국 (10)의 프로세서 (13)는 본 발명에서 제안하는 예시들에 따라서 채널상태정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 기지국 ( 10)의 프로세서 (13)는 그 외에도 기지국 (10)가 수신한 정보， 외부로 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.
[332] 단말 (20)은， 송신기 (21)， 수신기 (22)， 프로세서 (23)， 메모리 (24) 및 복수개의 안테나 (25)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나 (25)는 MIM0 송수신을 지원하는 단말을 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 (20) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
[333] 본 발명의 일례에 따른 단말 (20)의 프로세서 (23)는, 본 발명에서 제안하는 예시들에 따라서 채널상태정보를 송신하도톡 구성될 수 있다. 단말 (20)의 프로세서 (23)는 그 외에도 단말 (20)가 수신한 정보 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며， 메모리 (24)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며， 버퍼 (미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
[334] 위와 같은 단말 (10)의 구체적인 구성은， 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며， 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
[335] 또한， 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어서， 하향링크 전송 주체 (ent ity) 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， 원격무선헤드 (RRH) , 전송 포인트, 수신 포인트， 액세스 포인트, 중계기 등이 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우에 동일하게 적용될 수 있다.
[336] 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. [337] 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어， 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어 ( f ir賺 are) , 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
[338] 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나또는 그 이상의 ASICs(Appl icat ion Speci f ic Integrated Ci rcui ts) , DSPs(Digi tal Signal Processors) , DSPDs(Digi tal Signal Processing Devices) , PLDs( Programmable Logic Devices) , FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) , 프로세서, 컨트를러， 마이크로 컨트를러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[339] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 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 받을 수 있다.
[340] 상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만， 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서， 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
【산업상 이용가능성】
[341] 상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 3-차원 범포밍올 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나， 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
무선 통신 시스템에서 단말이 채널 상태 정보 (CSI )를 보고하는 방법에 있어서,
기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 1 참조 신호를 측정하는 단계;
상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 2 참조 신호를 측정하는 단계 ; 및
상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여， 상기 기지국에 CSI를 보고하는 단계를 포함하고，
상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함되는， 방법.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서， 상기 CSI를 보고하는 단계는，
상기 다수의 안테나 포트들 모두가 적어도 한번 이상 측정된 이후 전체의 무선 채널에 대한 정보를 전송하는, 방법.
【청구항 3]
제 1 항에 있어서， 상기 CSI를 보고하는 단계는，
상기 제 1 참조 신호의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 1 서브셋의 안테나 포트에 대웅하는 제 1 부분 채널 정보를 전송하는 단계; 및
상기 제 2 참조 신호의 측정 결과에 기초하여， 상기 제 2 서브셋의 안테나 포트에 대응하는 게 2 부분 채널 정보를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 부분 채널 정보 및 상기 제 2 부분 채널 정보는， 상기 기지국에 의해서 전체의 채널 정보로 재구성되는， 방법.
【청구항 4】
제 1 항에 있어서 상기 CSI를 보고하는 단계는,
상기 제 1 참조 신호의 측정에 기반한 제 1 부분 채널 정보와 상기 제 2 참조 신호의 측정에 기반한 제 2 부분 채널 정보를 정합하는 단계 ; 및
상기 정합된 결과를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는， 방법 .
【청구항 5】
제 1 항에 있어서， 상기 제 1 서브셋과 상기 계 2 서브셋에 모두 포함된 적어도 하나의 안테나 포트는，
상기 제 1 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 1 부분 채널 정보와 상기 계 2 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 2 부분 채널 정보를 정합하는데 기준이 되는 위상 정보를 제공하는， 방법.
【청구항 6】
제 1 항에 있어서，
상기 다수의 안테나 포트들의 서브셋 편성 및 하나의 반복 인터벌 ( iterat ion interval ) 내에서 각 서브셋들이 참조 신호를 전송하는 순서에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는， 방법 .
【청구항 7】
제 6 항에 있어서,
상기 각 서브셋들의 참조 신호 전송을 측정한 결과를 동일한 반복 인터벌 내에서 평균하는 것이 금지되는， 방법.
【청구항 8]
제 1 항에 있어서 , 상기 CSI를 보고하는 단계는,
상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 채널 정보를 특이값 분해하는 단계;
상기 특이값 분해에 따른 우특이 행렬과 소정의 코드북에 포함된 행렬들과의 위상을 비교하여， 상기 우특이 행렬을 양자화하는 단계；
상기 양자화된 우특이 행렬과 상기 특이값 분해에 따른 좌특이 행렬 중 적어도 하나를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
【청구항 9】
제 1 항에 있어서， 상기 양자화된 우특이 행렬은,
상기 제 1 참조 신호의 측정 결과와 상기 제 2 참조 신호의 축정 결과를 누적하여 생성된 것인, 방법.
【청구항 10】
무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (CSI )를 보고하는 단말에 있어서， 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 제 1 참조 신호를 수신하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 게 2 서브셋의 안테나 포트들로부터 송신된 계 2 참조 신호를 수신하는 수신기 ; 및
상기 수신된 제 1 참조 신호 및 상기 제 2 참조 신호 각각을 측정하고, 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기지국에 CSI를 보고하는 프로세서를 포함하고，
상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함되는, 단말.
【청구항 11】
무선 통신 시스템에서 기지국이 채널 상태 정보 (CSI )를 수신하는 방법에 있어서,
상기 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 1 참조 신호를 송신하는 단계 ;
상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 2 참조 신호를 송신하는 단계 ; 및
상기 단말에 의한 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여， 상기 단말로부터 CSI를 수신하는 단계를 포함하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함되는， 방법 .
【청구항 12】
제 11 항에 있어서， 상기 CSI를 수신하는 단계는，
상기 다수의 안테나 포트들 모두가 적어도 한번 이상 상기 단말에 의해 측정된 이후 전체의 무선 채널에 대한 정보를 수신하는， 방법.
【청구항 13】
'제 11 항에 있어서， 상기 CSI를 수신하는 단계는，
상기 제 1 참조 신호의 측정 결과에 기초하여， 상기 제 1 서브셋의 안테나 포트에 대응하는 제 1 부분 채널 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제 2 참조 신호의 측정 결과에 기초하여， 상기 제 2 서브셋의 안테나 포트에 대응하는 제 2 부분 채널 정보를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 부분 채널 정보 및 상기 제 2 부분 채널 정보에 기초하여 전체의 채널 정보가 재구성되는, 방법.
【청구항 14】
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 서브셋과 상기 제 2 서브셋에 모두 포함된 적어도 하나의 안테나 포트는，
상기 제 1 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 1 부분 채널 정보와 상기 제 2 참조 신호의 측정 결과에 기반한 제 2 부분 채널 정보를 정합하는데 기준이 되는 위상 정보를 제공하는， 방법 .
【청구항 15]
제 1 항에 있어서，
상기 다수의 안테나 포트들의 서브셋 편성 및 하나의 반복 인터벌 ( iterat ion interval ) 내에서 각 서브셋들이 참조 신호를 전송하는 순서에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법 .
【청구항. 16]
제 15 항에 있어서，
상기 각 서브셋들의 참조 신호 전송을 측정한 결과를 동일한 반복 인터벌 내에서 평균하는 것이 금지되는， 방법.
【청구항 17]
무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 (CSI )를 수신하는 기지국에 있어서, 상기 기지국의 다수의 안테나 포트들 중 제 1 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 1 참조 신호를 송신하고， 상기 다수의 안테나 포트들 중 제 2 서브셋의 안테나 포트들을 통해 제 2 참조 신호를 송신하는 송신기 ;
상기 단말에 의한 상기 제 1 참조 신호의 측정 및 상기 제 2 참조 신호의 측정 중 적어도 하나에 기초하여， 상기 단말로부터 CSI를 수신하는 수신기; 및
상기 송신기 및 상기 수신기를 제어하는 프로세서를 포함하고，
상기 다수의 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트는， 상기 제 1 서브셋 및 상기 제 2 서브셋에 모두 포함되는, 기지국.
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