WO2016018101A1 - 채널 추정을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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박종현
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for reporting a channel state through channel estimation using some antenna ports.
  • a node is a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal with a user device having one or more antennas.
  • a communication system having a high density of nodes can provide higher performance communication services to user equipment by cooperation between nodes.
  • This multi-node cooperative communication method in which a plurality of nodes communicate with a user equipment using the same time-frequency resources, is more efficient than a conventional communication method in which each node operates as an independent base station and communicates with the user equipment without mutual cooperation. It has much better performance in data throughput.
  • each node cooperates using a plurality of nodes, acting as base stations or access points, antennas, antenna groups, radio remote headers (RRHs), radio remote units (RRUs). Perform communication.
  • the plurality of nodes are typically located more than a certain distance apart.
  • the plurality of nodes may be managed by one or more base stations or base station controllers that control the operation of each node or schedule data to be transmitted / received through each node.
  • Each node is connected to a base station or base station controller that manages the node through a cable or dedicated line.
  • Such a multi-node system can be viewed as a kind of multiple input multiple output (MIMO) system in that distributed nodes can simultaneously communicate with a single or multiple user devices by transmitting and receiving different streams.
  • MIMO multiple input multiple output
  • the multi-node system transmits signals using nodes distributed in various locations, the transmission area that each antenna should cover is reduced as compared to the antennas provided in the existing centralized antenna system. Therefore, compared to the existing system implementing the MIMO technology in the centralized antenna system, in the multi-node system, the transmission power required for each antenna to transmit a signal can be reduced.
  • the transmission distance between the antenna and the user equipment is shortened, path loss is reduced, and high-speed data transmission is possible.
  • the transmission capacity and power efficiency of the cellular system can be increased, and communication performance of relatively uniform quality can be satisfied regardless of the position of the user equipment in the cell.
  • the base station (s) or base station controller (s) connected to the plurality of nodes cooperate with data transmission / reception, signal loss occurring in the transmission process is reduced.
  • the correlation (correlation) and interference between the antennas are reduced. Therefore, according to the multi-node cooperative communication scheme, a high signal to interference-plus-noise ratio (SINR) can be obtained.
  • SINR signal to interference-plus-noise ratio
  • the multi-node system is designed to reduce the cost of base station expansion and backhaul network maintenance in the next generation mobile communication system, and to increase service coverage and channel capacity and SINR. In parallel with or in place of a centralized antenna system, it is emerging as a new foundation for cellular communication.
  • the present invention proposes a scheme for channel state reporting, and through this, a signaling scheme related to more efficient channel state reporting.
  • the method is performed by the terminal, the method is the 2 Receiving a reference signal (RS) setting for channel measurement for N t antenna ports arranged in dimensions, wherein the RS is code division multiplexed (CDM) and transmitted through the N t antenna ports, And receiving the RS using the received RS setting to calculate channel state information for a downlink channel and reporting the same to a serving cell, wherein the reported channel state information is a precoding matrix for transmitting the RS.
  • the precoding matrix is part of a codebook for pre-coding matrix for the data transmission of the N t antennas home port for transmission of the RS One can.
  • the N t antenna ports may be configured as a vertical antenna group or a horizontal antenna group.
  • codebook for precoding matrix for the data transmission of the N t antennas ports Kronecker product of the pre-coding matrix of the precoding matrix with the horizontal antenna group of the vertical antenna group of the N t antennas port ( kronecker product).
  • all codebooks for the precoding matrix for data transmission of the N t antenna ports are considered as candidate matrices for the channel state report.
  • a precoding matrix for transmitting the RS may be considered as a candidate matrix for the channel state report.
  • the terminal is a radio frequency (RF) Unit and a processor configured to control the RF unit, the processor receiving a reference signal (RS) setting for channel measurement for the N t antenna ports arranged in the two dimensions, and receiving the RS Code division multiplexing (CDM) is transmitted through the N t antenna ports, and is configured to receive the RS using the received RS setting, calculate channel state information for a downlink channel, and report it to a serving cell.
  • the reported channel state information includes a precoding matrix for transmitting the RS, and a precoding matrix for transmitting the RS. Part of a codebook for pre-coding matrix for the data transmission of the N t antennas port can be set.
  • the N t antenna ports may be configured as a vertical antenna group or a horizontal antenna group.
  • codebook for precoding matrix for the data transmission of the N t antennas ports Kronecker product of the pre-coding matrix of the precoding matrix with the horizontal antenna group of the vertical antenna group of the N t antennas port ( kronecker product).
  • the processor may determine that all of the codebooks for the precoding matrix for data transmission of the N t antenna ports are candidates for the channel state report. Considering the matrix, or if the time-variability of the downlink channel is equal to or higher than a predefined value, the processor may be configured to consider a precoding matrix for transmission of the RS as a candidate matrix for the channel state report. Can be.
  • the present invention it is possible to report a channel state through channel estimation using some antenna ports, thereby improving the efficiency of antenna port setting for channel state reporting and also enabling efficient channel state reporting.
  • FIG. 1 illustrates an example of a radio frame structure used in a wireless communication system.
  • FIG. 2 illustrates an example of a downlink / uplink (DL / UL) slot structure in a wireless communication system.
  • FIG 3 illustrates a downlink (DL) subframe structure used in a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • FIG. 4 illustrates an example of an uplink (UL) subframe structure used in a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • FIG. 6 shows a transmittable pattern of CSI-RS having 8 antenna ports in an RB composed of 12 subcarriers in an LTE-A system.
  • FIG. 7 shows transmission patterns of two-port, four-port, and eight-port CSI-RSs.
  • FIG. 9 shows a three-dimensional beam pattern through a two-dimensional antenna array.
  • ERE energy per resource element
  • FIG. 11 illustrates a reference signal pattern of the FDM + TDM scheme.
  • FIG. 13 shows a two-dimensional antenna array grouped together.
  • 15 shows a block diagram of an apparatus for implementing an embodiment (s) of the present invention.
  • a user equipment may be fixed or mobile, and various devices which transmit and receive user data and / or various control information by communicating with a base station (BS) belong to this.
  • the UE may be a terminal equipment (MS), a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, a personal digital assistant (PDA), or a wireless modem. It may be called a modem, a handheld device, or the like.
  • a BS generally refers to a fixed station communicating with the UE and / or another BS, and communicates with the UE and another BS to exchange various data and control information.
  • BS includes Advanced Base Station (ABS), Node-B (NB), evolved-NodeB (eNB), Base Transceiver System (BTS), Access Point, Processing Server (PS), Transmission Point (TP) May be called in other terms.
  • ABS Advanced Base Station
  • NB Node-B
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS Base Transceiver System
  • PS Processing Server
  • TP Transmission Point
  • BS is collectively referred to as eNB.
  • a node refers to a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal by communicating with a user equipment.
  • Various forms of eNBs may be used as nodes regardless of their name.
  • the node may be a BS, an NB, an eNB, a pico-cell eNB (PeNB), a home eNB (HeNB), a relay, a repeater, and the like.
  • the node may not be an eNB.
  • it may be a radio remote head (RRH), a radio remote unit (RRU).
  • RRHs, RRUs, etc. generally have a power level lower than the power level of the eNB.
  • RRH or RRU, RRH / RRU is generally connected to an eNB by a dedicated line such as an optical cable
  • RRH / RRU and eNB are generally compared to cooperative communication by eNBs connected by a wireless line.
  • cooperative communication can be performed smoothly.
  • At least one antenna is installed at one node.
  • the antenna may mean a physical antenna or may mean an antenna port, a virtual antenna, or an antenna group.
  • Nodes are also called points. Unlike conventional centralized antenna systems (ie, single node systems) where antennas are centrally located at base stations and controlled by one eNB controller, in a multi-node system A plurality of nodes are typically located farther apart than a predetermined interval.
  • the plurality of nodes may be managed by one or more eNBs or eNB controllers that control the operation of each node or schedule data to be transmitted / received through each node.
  • Each node may be connected to the eNB or eNB controller that manages the node through a cable or dedicated line.
  • the same cell identifier (ID) may be used or different cell IDs may be used for signal transmission / reception to / from a plurality of nodes.
  • ID cell identifier
  • each of the plurality of nodes behaves like some antenna group of one cell.
  • a multi-node system may be regarded as a multi-cell (eg, macro-cell / femto-cell / pico-cell) system.
  • the network formed by the multiple cells is particularly called a multi-tier network.
  • the cell ID of the RRH / RRU and the cell ID of the eNB may be the same or may be different.
  • both the RRH / RRU and the eNB operate as independent base stations.
  • one or more eNB or eNB controllers connected with a plurality of nodes may control the plurality of nodes to simultaneously transmit or receive signals to the UE via some or all of the plurality of nodes.
  • multi-node systems depending on the identity of each node, the implementation of each node, etc., these multi-nodes in that multiple nodes together participate in providing communication services to the UE on a given time-frequency resource.
  • the systems are different from single node systems (eg CAS, conventional MIMO system, conventional relay system, conventional repeater system, etc.).
  • embodiments of the present invention regarding a method for performing data cooperative transmission using some or all of a plurality of nodes may be applied to various kinds of multi-node systems.
  • a node generally refers to an antenna group spaced apart from another node by a predetermined distance or more
  • embodiments of the present invention described later may be applied even when the node means any antenna group regardless of the interval.
  • the eNB may control the node configured as the H-pol antenna and the node configured as the V-pol antenna, and thus embodiments of the present invention may be applied. .
  • a communication scheme that enables different nodes to receive the uplink signal is called multi-eNB MIMO or CoMP (Coordinated Multi-Point TX / RX).
  • Cooperative transmission schemes among such cooperative communication between nodes can be largely classified into joint processing (JP) and scheduling coordination.
  • the former may be divided into joint transmission (JT) / joint reception (JR) and dynamic point selection (DPS), and the latter may be divided into coordinated scheduling (CS) and coordinated beamforming (CB).
  • DPS is also called dynamic cell selection (DCS).
  • JP Joint Processing Protocol
  • JR refers to a communication scheme in which a plurality of nodes receive the same stream from the UE.
  • the UE / eNB combines the signals received from the plurality of nodes to recover the stream.
  • the reliability of signal transmission may be improved by transmit diversity.
  • DPS in JP refers to a communication technique in which a signal is transmitted / received through one node selected according to a specific rule among a plurality of nodes.
  • DPS since a node having a good channel condition between the UE and the node will be selected as a communication node, the reliability of signal transmission can be improved.
  • a cell refers to a certain geographic area in which one or more nodes provide a communication service. Therefore, in the present invention, communication with a specific cell may mean communication with an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • the downlink / uplink signal of a specific cell means a downlink / uplink signal from / to an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • the cell providing uplink / downlink communication service to the UE is particularly called a serving cell.
  • the channel state / quality of a specific cell means a channel state / quality of a channel or communication link formed between an eNB or a node providing a communication service to the specific cell and a UE.
  • a UE transmits a downlink channel state from a specific node on a channel CSI-RS (Channel State Information Reference Signal) resource to which the antenna port (s) of the specific node is assigned to the specific node. Can be measured using CSI-RS (s).
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • adjacent nodes transmit corresponding CSI-RS resources on CSI-RS resources orthogonal to each other.
  • Orthogonality of CSI-RS resources means that the CSI-RS is allocated by CSI-RS resource configuration, subframe offset, and transmission period that specify symbols and subcarriers carrying the CSI-RS. This means that at least one of a subframe configuration and a CSI-RS sequence for specifying the specified subframes are different from each other.
  • Physical Downlink Control CHannel / Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH) / PHICH (Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel) / PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) are respectively DCI (Downlink Control Information) / CFI ( Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink format ACK / ACK / NACK (ACKnowlegement / Negative ACK) / downlink data, and also a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH) / Physical (PUSCH) Uplink Shared CHannel / PACH (Physical Random Access CHannel) means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry uplink control information (UCI) / uplink data / random access signals, respectively.
  • DCI Downlink Control Information
  • CFI Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink format ACK / ACK
  • the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH resource is referred to below:
  • the expression that the user equipment transmits the PUCCH / PUSCH / PRACH is hereinafter referred to as uplink control information / uplink on or through PUSCH / PUCCH / PRACH, respectively.
  • PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH is used for downlink data / control information on or through PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH, respectively. It is used in the same sense as sending it.
  • Figure 1 illustrates an example of a radio frame structure used in a wireless communication system.
  • Figure 1 (a) shows a frame structure for frequency division duplex (FDD) used in the 3GPP LTE / LTE-A system
  • Figure 1 (b) is used in the 3GPP LTE / LTE-A system
  • the frame structure for time division duplex (TDD) is shown.
  • a radio frame used in a 3GPP LTE / LTE-A system has a length of 10 ms (307200 Ts), and is composed of 10 equally sized subframes (SF). Numbers may be assigned to 10 subframes in one radio frame.
  • Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots. 20 slots in one radio frame may be sequentially numbered from 0 to 19. Each slot is 0.5ms long.
  • the time for transmitting one subframe is defined as a transmission time interval (TTI).
  • the time resource may be classified by a radio frame number (also called a radio frame index), a subframe number (also called a subframe number), a slot number (or slot index), and the like.
  • the radio frame may be configured differently according to the duplex mode. For example, in the FDD mode, since downlink transmission and uplink transmission are divided by frequency, a radio frame includes only one of a downlink subframe or an uplink subframe for a specific frequency band. In the TDD mode, since downlink transmission and uplink transmission are separated by time, a radio frame includes both a downlink subframe and an uplink subframe for a specific frequency band.
  • Table 1 illustrates a DL-UL configuration of subframes in a radio frame in the TDD mode.
  • D represents a downlink subframe
  • U represents an uplink subframe
  • S represents a special subframe.
  • the singular subframe includes three fields of Downlink Pilot TimeSlot (DwPTS), Guard Period (GP), and Uplink Pilot TimeSlot (UpPTS).
  • DwPTS is a time interval reserved for downlink transmission
  • UpPTS is a time interval reserved for uplink transmission.
  • Table 2 illustrates the configuration of a singular frame.
  • FIG. 2 illustrates an example of a downlink / uplink (DL / UL) slot structure in a wireless communication system.
  • FIG. 2 shows a structure of a resource grid of a 3GPP LTE / LTE-A system. There is one resource grid per antenna port.
  • a slot includes a plurality of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • OFDM symbol may mean a symbol period.
  • the signal transmitted in each slot is * Subcarriers and It may be represented by a resource grid composed of OFDM symbols.
  • Represents the number of resource blocks (RBs) in the downlink slot Represents the number of RBs in the UL slot.
  • Wow Depends on the DL transmission bandwidth and the UL transmission bandwidth, respectively.
  • Denotes the number of OFDM symbols in the downlink slot Denotes the number of OFDM symbols in the UL slot.
  • the OFDM symbol may be called an OFDM symbol, a Single Carrier Frequency Division Multiplexing (SC-FDM) symbol, or the like according to a multiple access scheme.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the channel bandwidth and the length of the cyclic prefix (CP). For example, in case of a normal CP, one slot includes 7 OFDM symbols, whereas in case of an extended CP, one slot includes 6 OFDM symbols.
  • FIG. 2 illustrates a subframe in which one slot includes 7 OFDM symbols for convenience of description, embodiments of the present invention can be applied to subframes having other numbers of OFDM symbols in the same manner. 2, each OFDM symbol, in the frequency domain, * Subcarriers are included.
  • the types of subcarriers may be divided into data subcarriers for data transmission, reference signal subcarriers for transmission of reference signals, null subcarriers for guard band, and direct current (DC) components.
  • the null subcarrier for the DC component is a subcarrier left unused and is mapped to a carrier frequency f0 during an OFDM signal generation process or a frequency upconversion process.
  • the carrier frequency is also called the center frequency.
  • 1 RB in the time domain It is defined as (eg, seven) consecutive OFDM symbols, and is defined by c (for example 12) consecutive subcarriers in the frequency domain.
  • a resource composed of one OFDM symbol and one subcarrier is called a resource element (RE) or tone. Therefore, one RB is * It consists of three resource elements.
  • Each resource element in the resource grid may be uniquely defined by an index pair (k, 1) in one slot. k is from 0 in the frequency domain * Index given up to -1, where l is from 0 in the time domain Index given up to -1.
  • Two RBs one in each of two slots of the subframe, occupying the same consecutive subcarriers, are called a physical resource block (PRB) pair.
  • PRB physical resource block
  • Two RBs constituting a PRB pair have the same PRB number (or also referred to as a PRB index).
  • VRB is a kind of logical resource allocation unit introduced for resource allocation.
  • VRB has the same size as PRB.
  • FIG 3 illustrates a downlink (DL) subframe structure used in a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • a DL subframe is divided into a control region and a data region in the time domain.
  • up to three (or four) OFDM symbols located in the first slot of a subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • a resource region available for PDCCH transmission in a DL subframe is called a PDCCH region.
  • the remaining OFDM symbols other than the OFDM symbol (s) used as the control region correspond to a data region to which a Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH) is allocated.
  • PDSCH Physical Downlink Shared CHannel
  • a resource region available for PDSCH transmission in a DL subframe is called a PDSCH region.
  • Examples of DL control channels used in 3GPP LTE include a physical control format indicator channel (PCFICH), a physical downlink control channel (PDCCH), a physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH), and the like.
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols used for transmission of a control channel within the subframe.
  • the PHICH carries a Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) ACK / NACK (acknowledgment / negative-acknowledgment) signal in response to the UL transmission.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • DCI downlink control information
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • paging channel a downlink shared channel
  • the transmission format and resource allocation information of a downlink shared channel may also be called DL scheduling information or a DL grant, and may be referred to as an uplink shared channel (UL-SCH).
  • the transmission format and resource allocation information is also called UL scheduling information or UL grant.
  • the DCI carried by one PDCCH has a different size and use depending on the DCI format, and its size may vary depending on a coding rate.
  • various formats such as formats 0 and 4 for uplink and formats 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C, 3, and 3A are defined for uplink.
  • Hopping flag RB allocation, modulation coding scheme (MCS), redundancy version (RV), new data indicator (NDI), transmit power control (TPC), and cyclic shift DMRS Control information such as shift demodulation reference signal (UL), UL index, CQI request, DL assignment index, HARQ process number, transmitted precoding matrix indicator (TPMI), and precoding matrix indicator (PMI) information
  • MCS modulation coding scheme
  • RV redundancy version
  • NDI new data indicator
  • TPC transmit power control
  • cyclic shift DMRS Control information such as shift demodulation reference signal (UL), UL index, CQI request, DL assignment index, HARQ process number, transmitted precoding matrix indicator (TPMI), and precoding matrix indicator (PMI) information
  • UL shift demodulation reference signal
  • CQI request UL assignment index
  • HARQ process number transmitted precoding matrix indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • the DCI format that can be transmitted to the UE depends on the transmission mode (TM) configured in the UE.
  • TM transmission mode
  • not all DCI formats may be used for a UE configured in a specific transmission mode, but only certain DCI format (s) corresponding to the specific transmission mode may be used.
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or a plurality of consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate based on radio channel conditions.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups (REGs). For example, one CCE corresponds to nine REGs and one REG corresponds to four REs.
  • REGs resource element groups
  • a CCE set in which a PDCCH can be located is defined for each UE.
  • the set of CCEs in which a UE can discover its PDCCH is referred to as a PDCCH search space, simply a search space (SS).
  • SS search space
  • An individual resource to which a PDCCH can be transmitted in a search space is called a PDCCH candidate.
  • the collection of PDCCH candidates that the UE will monitor is defined as a search space.
  • a search space for each DCI format may have a different size, and a dedicated search space and a common search space are defined.
  • the dedicated search space is a UE-specific search space and is configured for each individual UE.
  • the common search space is configured for a plurality of UEs.
  • An aggregation level defining the search space is as follows.
  • One PDCCH candidate corresponds to 1, 2, 4 or 8 CCEs depending on the CCE aggregation level.
  • the eNB sends the actual PDCCH (DCI) on any PDCCH candidate in the search space, and the UE monitors the search space to find the PDCCH (DCI).
  • monitoring means attempting decoding of each PDCCH in a corresponding search space according to all monitored DCI formats.
  • the UE may detect its own PDCCH by monitoring the plurality of PDCCHs. Basically, since the UE does not know where its PDCCH is transmitted, every Pframe attempts to decode the PDCCH until every PDCCH of the corresponding DCI format has detected a PDCCH having its own identifier. It is called blind detection (blind decoding).
  • the eNB may transmit data for the UE or the UE group through the data area.
  • Data transmitted through the data area is also called user data.
  • a physical downlink shared channel (PDSCH) may be allocated to the data area.
  • Paging channel (PCH) and downlink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH.
  • the UE may read data transmitted through the PDSCH by decoding control information transmitted through the PDCCH.
  • Information indicating to which UE or UE group data of the PDSCH is transmitted, how the UE or UE group should receive and decode PDSCH data, and the like are included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is masked with a cyclic redundancy check (CRC) with a Radio Network Temporary Identity (RNTI) of "A", a radio resource (eg, a frequency location) of "B” and a transmission of "C".
  • CRC cyclic redundancy check
  • RNTI Radio Network Temporary Identity
  • format information eg, transport block size, modulation scheme, coding information, etc.
  • a reference signal reference signal For demodulation of the signal received by the UE from the eNB, a reference signal reference signal (RS) to be compared with the data signal is required.
  • the reference signal refers to a signal of a predetermined special waveform that the eNB and the UE know each other, which the eNB transmits to the UE or the eNB, and is also called a pilot.
  • Reference signals are divided into a cell-specific RS shared by all UEs in a cell and a demodulation RS (DM RS) dedicated to a specific UE.
  • the DM RS transmitted by the eNB for demodulation of downlink data for a specific UE may be specifically referred to as a UE-specific RS.
  • the DM RS and the CRS may be transmitted together, but only one of the two may be transmitted.
  • the DM RS transmitted by applying the same precoder as the data may be used only for demodulation purposes, and thus RS for channel measurement should be separately provided.
  • an additional measurement RS, CSI-RS is transmitted to the UE.
  • the CSI-RS is transmitted every predetermined transmission period consisting of a plurality of subframes, unlike the CRS transmitted every subframe, based on the fact that the channel state is relatively not changed over time.
  • FIG. 4 illustrates an example of an uplink (UL) subframe structure used in a 3GPP LTE / LTE-A system.
  • the UL subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • One or several physical uplink control channels may be allocated to the control region to carry uplink control information (UCI).
  • One or several physical uplink shared channels may be allocated to a data region of a UL subframe to carry user data.
  • subcarriers having a long distance based on a direct current (DC) subcarrier are used as a control region.
  • subcarriers located at both ends of the UL transmission bandwidth are allocated for transmission of uplink control information.
  • the DC subcarrier is a component that is not used for signal transmission and is mapped to a carrier frequency f0 during frequency upconversion.
  • the PUCCH for one UE is allocated to an RB pair belonging to resources operating at one carrier frequency in one subframe, and the RBs belonging to the RB pair occupy different subcarriers in two slots.
  • the PUCCH allocated in this way is expressed as that the RB pair allocated to the PUCCH is frequency hopped at the slot boundary. However, if frequency hopping is not applied, RB pairs occupy the same subcarrier.
  • PUCCH may be used to transmit the following control information.
  • SR Service Request: Information used for requesting an uplink UL-SCH resource. It is transmitted using OOK (On-Off Keying) method.
  • HARQ-ACK A response to a PDCCH and / or a response to a downlink data packet (eg, codeword) on a PDSCH. This indicates whether the PDCCH or PDSCH is successfully received.
  • One bit of HARQ-ACK is transmitted in response to a single downlink codeword, and two bits of HARQ-ACK are transmitted in response to two downlink codewords.
  • HARQ-ACK response includes a positive ACK (simple, ACK), negative ACK (hereinafter, NACK), DTX (Discontinuous Transmission) or NACK / DTX.
  • the term HARQ-ACK is mixed with HARQ ACK / NACK, ACK / NACK.
  • CSI Channel State Information
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • RI rank indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • the amount of uplink control information (UCI) that a UE can transmit in a subframe depends on the number of SC-FDMA available for control information transmission.
  • SC-FDMA available for UCI means the remaining SC-FDMA symbol except for the SC-FDMA symbol for transmitting the reference signal in the subframe, and in the case of a subframe including a Sounding Reference Signal (SRS), the last SC of the subframe
  • SRS Sounding Reference Signal
  • the -FDMA symbol is also excluded.
  • the reference signal is used for coherent detection of the PUCCH.
  • PUCCH supports various formats according to the transmitted information.
  • Table 4 shows a mapping relationship between PUCCH format and UCI in LTE / LTE-A system.
  • PUCCH format Modulation scheme Number of bits per subframe Usage Etc.
  • One N / A N / A (exist or absent) SR (Scheduling Request) 1a BPSK One ACK / NACK orSR + ACK / NACK
  • One codeword 1b QPSK 2 ACK / NACK orSR + ACK / NACK
  • Two codeword 2 QPSK 20 CQI / PMI / RI Joint coding ACK / NACK (extended CP) 2a QPSK + BPSK 21 CQI / PMI / RI + ACK / NACK Normal CP only 2b QPSK + QPSK 22 CQI / PMI / RI + ACK / NACK Normal CP only 3 QPSK 48 ACK / NACK orSR + ACK / NACK orCQI / PMI / RI + ACK / NACK
  • the PUCCH format 1 series is mainly used to transmit ACK / NACK information
  • the PUCCH format 2 series is mainly used to carry channel state information (CSI) such as CQI / PMI / RI
  • the PUCCH format 3 series is mainly used to transmit ACK / NACK information.
  • precoding may be applied to appropriately distribute transmission information to each antenna according to channel conditions.
  • a set of precoding matrices are determined in advance at a transmitting end and a receiving end, and the receiving end measures channel information from the transmitting end to determine the most suitable precoding matrix (ie, a precoding matrix index).
  • PMI Precoding Matrix Index
  • the transmitting end is a technique of applying the appropriate precoding to the signal transmission based on the PMI, since a method of selecting an appropriate precoding matrix from a predetermined set of precoding matrices.
  • PMI Precoding Matrix Index
  • 5 is a diagram illustrating a basic concept of codebook based precoding.
  • the transmitter and the receiver share codebook information including a predetermined number of precoding matrices predetermined according to a transmission rank, the number of antennas, and the like. That is, when the feedback information is finite, the precoding-based codebook method may be used.
  • the receiving end may measure the channel state through the received signal, and feed back a finite number of preferred precoding matrix information (that is, an index of the corresponding precoding matrix) to the transmitting end based on the above-described codebook information.
  • the receiver may select an optimal precoding matrix by measuring the received signal in a maximum likelihood (ML) or minimum mean square error (MMSE) method.
  • FIG. 5 illustrates that the receiving end transmits precoding matrix information for each codeword to the transmitting end, the present invention is not limited thereto.
  • the transmitter receiving feedback information from the receiver may select a specific precoding matrix from the codebook based on the received information.
  • the transmitter that selects the precoding matrix performs precoding by multiplying the number of layer signals corresponding to the transmission rank by the selected precoding matrix, and transmits the precoded transmission signal through a plurality of antennas.
  • the number of rows in the precoding matrix is equal to the number of antennas, and the number of columns is equal to the rank value. Since the rank value is equal to the number of layers, the number of columns is equal to the number of layers.
  • the precoding matrix may be configured by a 4by2 matrix. Information transmitted through each layer may be mapped to each antenna through a precoding matrix.
  • the receiving end receiving the signal precoded and transmitted by the transmitting end may restore the received signal by performing reverse processing of the precoding performed by the transmitting end.
  • the inverse processing of the precoding described above is a Hermit of the precoding matrix P used for the precoding of the transmitter. (Hermit) matrix (P H ) can be made by multiplying the received signal.
  • Table 5 shows codebooks used for downlink transmission using a 2-tx (transmit) antenna in 3GPP LTE Release-8 / 9, and Table 6 shows 4- in 3GPP LTE Release-8 / 9.
  • the codebook for the two transmit antennas has a total of seven precoding vectors / matrices, where a single matrix is for an open-loop system, loop) There are a total of 6 precoding vectors / matrix for precoding of the system.
  • the codebook for four transmission antennas as shown in Table 6 has a total of 64 precoding vectors / matrices.
  • the codebook as described above has common characteristics such as constant modulus (CM) characteristics, nested properties, and constrained alphabet.
  • CM characteristic is a characteristic that each element of all precoding matrices in the codebook does not include '0' and is configured to have the same size.
  • the nested characteristic means that the low rank precoding matrix is designed to consist of a subset of a particular column of the high rank precoding matrix.
  • the restricted alphabetic feature means that each element of every precoding matrix in the codebook is limited. For example, each element of the precoding matrix is limited to only one element ( ⁇ 1) used for Binary Phase Shift Keying (BPSK) or only one element ( ⁇ 1, ⁇ j) used for Quadrature Phase Shift Keying (QPSK). Elements restricted or used in 8-PSK ( Can be limited to In the example of the codebook of Table 7, the alphabet of each element of every precoding matrix in the codebook Because it is composed of, it can be expressed as having a limited alphabet characteristics.
  • BPSK Binary Phase Shi
  • the transmitted packet is transmitted through a wireless channel
  • signal distortion may occur during the transmission process.
  • the distortion In order to correctly receive the distorted signal at the receiving end, the distortion must be corrected in the received signal using the channel information.
  • a method of transmitting the signal known to both the transmitting side and the receiving side and finding the channel information with the distortion degree when the signal is received through the channel is mainly used.
  • the signal is called a pilot signal or a reference signal.
  • the reference signal may be divided into an uplink reference signal and a downlink reference signal.
  • an uplink reference signal as an uplink reference signal,
  • DM-RS Demodulation-Reference Signal
  • SRS sounding reference signal
  • DM-RS Demodulation-Reference Signal
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • MBSFN Multimedia Broadcast Single Frequency Network
  • Reference signals can be classified into two types according to their purpose. There is a reference signal for obtaining channel information and a reference signal used for data demodulation. In the former, since the UE can acquire channel information on the downlink, it should be transmitted over a wide band, and even if the UE does not receive downlink data in a specific subframe, it should receive the reference signal. It is also used in situations such as handover.
  • the latter is a reference signal transmitted together with a corresponding resource when the base station transmits a downlink, and the terminal can demodulate data by performing channel measurement by receiving the reference signal. This reference signal should be transmitted in the area where data is transmitted.
  • a cell-specific RS CRS
  • a UE-specific RS a UE-specific RS
  • the UE-specific RS is used only for data demodulation, and the CRS is used not only for data demodulation but also for RRM measurement such as CSI acquisition and handover.
  • the CRS is transmitted every subframe for the entire system band, and RS for up to four antenna ports is transmitted according to the number of transmit antennas of the base station. For example, if the number of transmitting antennas of the base station is two, CRSs for antenna ports 0 and 1 are transmitted, and if four, CRSs for antenna ports 0 to 3 are transmitted.
  • the LTE-A system up to eight transmit antennas are supported as a downlink of the base station.
  • the RS for up to eight transmit antennas are transmitted in every subframe in the same manner as the CRS of the existing LTE, the RS overhead becomes excessively large. Therefore, in the LTE-A system, two RSs are added, separated into CSI-RS for CSI measurement and DM-RS for data demodulation for selecting MCS and PMI.
  • the CSI-RS can be used for purposes such as RRM measurement, but is designed for the purpose of obtaining CSI. Since the CSI-RS is not used for data demodulation, it does not need to be transmitted every subframe.
  • the DM-RS is transmitted to the UE scheduled in the corresponding time-frequency domain. That is, the DM-RS of a specific UE is transmitted only in a region where the UE is scheduled, that is, a time-frequency region in which data is received.
  • FIG. 6 shows a transmittable pattern of a CSI-RS having 8 antenna ports in an RB composed of 12 subcarriers in an LTE-A system.
  • the RS for one antenna port is spread over two OFDM symbols.
  • the two RSs share two REs and are separated using orthogonal codes.
  • REs represented by the numbers 0 and 1 mean two REs through which CSI-RS ports 0 and 1 are transmitted.
  • expressions such as CSI-RS ports 0 and 1 are used, and CSI-RS ports 0 and 1 are port 15, CSI-RS for distinguishing them from other types of RS such as CRS or UE-specific RS. It may have an index such as 16.
  • the CSI-RS may be configured to have 1, 2, and 4 ports in addition to 8 ports.
  • Table 7 shows the location of the transmission RE of the N-port CSI-RS in the transmission scheme of the normal CP as the subcarrier index k, the OFDM symbol index l, and the slot index n s in the RB.
  • the 8-port CSI-RS has only 5 transmission patterns in one subframe. 7 shows transmission patterns of two-port, four-port, and eight-port CSI-RSs.
  • the CSI-RS configuration is composed of antennaPortsCount, subframeConfig, resourceConfig, etc., and how many antenna ports CSI-RS is transmitted and how the period and offset of the subframe to which the CSI-RS is transmitted And tells which RE position (frequency and OFDM symbol index) is transmitted in the corresponding subframe.
  • the base station delivers the following information when delivering a specific CSI-RS configuration to the UE.
  • antennaPortsCount a parameter indicating the number of antenna ports used for transmission of CSI reference signals (e.g., 1 CSI-RS port, 2 CSI-RS port, 4 CSI-RS port or 8 CSI-RS port)
  • resourceConfig Parameter about location of CSI-RS allocated resource
  • subframeConfig Parameter about subframe period and offset to which CSI-RS will be transmitted
  • Pc may have values in the range of [-8, 15] dB with 1 dB step size when the UE derives the CSI feedback. When present, it corresponds to the ratio of CSI-RS EPRE to PDSCH energy per resource element (EPRE).
  • zeroTxPowerResourceConfigList Parameters for zero-power CSI-RS configuration
  • zeroTxPowerSubframeConfig Parameter about subframe period and offset to which zero power CSI-RS will be transmitted.
  • AAS active antenna system
  • each antenna includes an active element such as an amplifier.
  • the AAS does not require a separate cable, connector, or other hardware for connecting the amplifier and the antenna according to the use of the active antenna, and thus has high efficiency in terms of energy and operation cost.
  • the AAS supports an electronic beam control scheme for each antenna, thereby enabling an advanced MIMO technology such as forming a precise beam pattern or a three-dimensional beam pattern in consideration of the beam direction and the beam width.
  • a large scale MIMO structure having a plurality of input / output antennas and a multi-dimensional antenna structure is also considered.
  • a 3D beam pattern may be formed by an active antenna of the AAS.
  • N h represents the number of antenna columns and N v represents the number of antenna rows.
  • the base station may receive a signal transmitted from the terminal through a plurality of antennas, and the terminal may set its transmission power very low in consideration of the gain of the large receiving antenna in order to reduce the interference effect.
  • RS precoding vectors determined by an orthogonal sequence multiplied by RSs transmitted by CDM in a scheme of transmitting RSs of a plurality of antenna ports by frequency division multiplexing (FDM) + code division multiplexing (CDM) scheme. It is proposed that the vectors generated by the linear combination be included in the codebook for the precoding matrix used for data transmission or CSI reporting. It is also proposed to design such that the ratio of the data precoding matrix in the codebook that can be represented by a linear combination of RS precoding vectors is maximized. With this feature, the UE considers all precoding matrices in the codebook as candidate matrices when reporting the CSI when the channel time is low. However, only some precoding matrices are used when the channel time is high. Consider it as a candidate matrix when reporting.
  • a specific subcarrier of a transmission OFDM symbol of each antenna port is called a resource element (RE), and the RE of the k-th subcarrier of an n-th OFDM symbol of an n-th antenna port is RE (k, l , n).
  • the average energy transmitted per RE of each antenna port is called an energy per resource element (EPRE).
  • E t T ⁇ P t / K
  • EPRE Is E t T ⁇ P a / K. Since K subcarriers are amplified and transmitted by a single amplifier, transmission power exchange between subcarriers is easy. That is, the transmission energy of all K subcarriers in the same OFDM symbol does not have to exceed K ⁇ E a .
  • the transmission data symbol vector is transmitted through each of the N t antennas by precoding, as shown in the following equation, where the precoding matrix W is equal to the maximum power P t .
  • the elements have the same size, i.e. Is preferably.
  • the number R of data layers transmitted at the same time is also called the number of streams or rank.
  • the transmitted signal of the above equation is received by a receiver having N r receive antennas after passing through the channel, and the received signal can be expressed by the following equation.
  • H denotes an N r ⁇ N t channel matrix
  • n denotes an N r ⁇ 1 noise vector.
  • the effective channel H ⁇ W needs to be known for data demodulation, it is also possible to directly estimate the effective channel through DM-RS transmission. However, in order to determine the precoding matrix W that maximizes the transmission efficiency, the channel matrix H must be estimated.
  • the channel matrix H may be represented by N t channel column vectors as shown in Equation 3, where h n denotes a channel between the n -th transmit antenna port and the N r receive antennas.
  • Estimation of the channel matrix transmits an independent RS at each antenna port to individually estimate each channel vector h n .
  • RS requires that RS for each antenna port be transmitted through orthogonal resources for the accuracy of channel estimation. That is, in order to transmit the RS for the 0-th antenna port in Equation 1, the precoding matrix is a column vector having a rank of 1 and all elements except the first element are 0, that is, , (i ⁇ 0).
  • the size of the first element, W 0 This is preferably because the data symbols are transmitted with an energy of N t ⁇ E a so that they are transmitted with the same transmission energy and have the same cell coverage.
  • the N t one method for transmitting the FDM the RS for antenna ports RE (k i, l, n i) n i in - n on the second port RS is transmitted in the RE (k j, l, n j) j -
  • RE (k i , l, n i ) and RE (k j , l, n j ) are not transmitted, so RE (k i , l, n i ) and RE (k
  • the 0-th antenna port may perform a muting operation in which no signal is transmitted so as not to interfere with RS transmitted from another port, and transmit from the corresponding RE. The energy is transferred to the RE (2, l, 0) where the RS of the 0-th antenna port is transmitted.
  • the EPRE of the RS transmission RE is N t times larger than the EPRE of the data transmission RE in terms of the EPRE per antenna, the RS transmission energy and the data transmission energy are the same in terms of the energy of the sum of the transmission energies of all antennas.
  • the RS is repeatedly transmitted at regular intervals on the frequency axis in order to measure the entire band channel. Since at least one RS must be transmitted for each coherence bandwidth BW c of the channel, the spacing of subcarriers through which RS of the same antenna port is transmitted should be set lower than T ⁇ BW c .
  • TDM or CDM scheme should be additionally considered.
  • 11 illustrates an example of transmitting 16 RSs to a total of 16 REs using four subcarriers and four OFDM symbols in an OFDM resource grid as an example of an FDM + TDM scheme.
  • the 0-th antenna port transmits RS to RE (2,2,0), and muting is performed on the RE where the RS of another antenna port is transmitted.
  • the data symbols are transmitted with energy of N t ⁇ E a while the RS is transmitted with energy of M f ⁇ E a .
  • FIG. 12 shows an example of FDM + CDM scheme in which 16 RSs are transmitted to 16 REs using 4 subcarriers and 4 OFDM symbols in an OFDM resource grid.
  • RS is transmitted with an energy of M f ⁇ E a in one OFDM symbol.
  • M f ⁇ E a the total transmission energy has N t ⁇ E a .
  • T ⁇ M t which is a transmission time of the CDM RS signal, should be very shorter than the coherence time of the channel. If the response of the effective channel is not maintained for M t OFDM symbols due to time-varying or other causes of fading, interference occurs between the CDM RS signals at the receiving end, thereby rapidly decreasing the accuracy of channel estimation of each RS.
  • the baseband signal phase of the received signal is changed after a predetermined time due to a difference between a transmission frequency generated at the oscillator of the transmitter and a reception frequency generated at the oscillator of the receiver. That is, while the transmission frequency is ⁇ 0 , when the receiver frequency is ⁇ 0 + ⁇ due to an error, the reception phase of the signal changes by exp (j2 ⁇ t) with time. In this case, if the receiver detects the CDM RS signal without knowing this, interference between the RS signals occurs.
  • the coefficient sequence c (n, j) multiplied by the CDM RS of the FDM + CDM scheme may be represented by a matrix as in the following equation.
  • the n-th row vector c (n) represents a coefficient sequence multiplied by the RS sequence of the n-th antenna port.
  • the j-th column vector b (j) is a vector used for RS transmission in the j-th OFDM symbol transmitted by the RS CDM. Means a precoding vector.
  • a transmission signal may be expressed in the CD-m j-th RE as follows.
  • S RS (j) represents an RS sequence
  • W RS (j) is a precoding vector applied to an RS signal, and is given by the following equation. Denotes an M ⁇ N zero matrix.
  • the precoding matrix W D used for data transmission is such that each element is non-zero so that the data is transmitted at the maximum power P t . Is preferably.
  • the precoding vector W RS (j) used for RS transmission is not zero only for the corresponding element of the CDM antenna ports. That is, the data precoding matrix uses all antenna ports, but in the FDM + CDM RS transmission scheme, the precoding vector used for RS uses only antenna ports CDM together.
  • the received signal after the CDM RS signal of Equation 6 has passed through the channel can be expressed as the following Equation.
  • N r ⁇ M t matrix representing the partial channel response from the m-th CDM antenna group to the receive antenna.
  • the entire received signal sequence of the CDM length M t may be expressed as the following equation, and as shown in the following equation, the independent partial channel response is obtained by multiplying the entire received signal sequence by the Hermitian matrix of C ⁇ S RS . You get
  • Equation 9 the case in which the channel response is fixed while transmitting M t OFDM symbols CDM has been described. However, if the response of the channel is not maintained, Equation 9 is modified as follows.
  • RS is defined as an antenna port group by grouping M t antenna ports transmitted through CDM.
  • the f-M t th antenna port to the (f + 1) -M t -1 th antenna port are referred to as an f-th antenna group.
  • the precoding matrix used for data transmission may be expressed as a sub precoding matrix applied to the antenna group as shown in the following equation.
  • W D, f denotes a sub precoding matrix applied to the f-th antenna group as an M t ⁇ R vector.
  • the precoding matrix used for data transmission or CSI reporting is selected and used within a limited set of matrices called codebooks. That is, when codebook CB (N t ) for N t transmit antennas is given, Must satisfy This codebook concept also applies to the sub-precoding matrix applied to the antenna group, and given the codebook CB f (M t ) for the M t antennas for the f-th antenna group, Must satisfy
  • vectors generated by linear combination of RS precoding vectors determined by an orthogonal sequence multiplied by RSs transmitted by CDM in a scheme of transmitting a plurality of antenna ports RS by FDM + CDM scheme are used for data transmission or CSI. It is designed to belong to the codebook for the precoding matrix used for reporting. In other words, it is designed to maximize the proportion of the data precoding matrix in the codebook that can be represented by a linear combination of RS precoding vectors.
  • the RS precoding vector is among the precoding matrices in the codebook even when the channel response from the individual antenna port is not accurately identified through the CDM RS according to the time-varying channel, and only the effective channel modified by the RS precoding vector can be identified. This is to increase transmission capacity by making full use of matrices that can be represented by linear combinations of the two.
  • a set of matrices in which all the column vectors constituting the matrix can be expressed by linear combination of RS precoding vectors is defined as subcodebook 1 and the set of matrices that are not is defined as subcodebook 2.
  • all of the precoding matrices in the entire codebook can be candidate matrices in CSI reporting. For example, when the time-variability of the channel increases, only precoding matrices belonging to subcodebook 1 are considered as candidate matrices in CSI reporting.
  • b f (j) is To belong to CB f (M t ), i.e. To be
  • a vector represented by a linear combination of RS precoding vectors applied to each antenna group in the j-th OFDM symbol is included in CB (N t ) as much as possible.
  • the RS precoding vector applied to the j-th OFDM symbol in the f-th antenna group with reference to Equation 7 can be expressed as the following equation.
  • a set of matrices that can be represented by Equation 14 or Equation 15 among the precoding matrices in the codebook is defined as subcodebook 1, and the codebook is configured such that the size of the subcodebook 1 is maximum in a codebook having a predetermined size.
  • the UE estimates the reception quality when the precoding matrix is used for each of the precoding matrices in the codebook by measuring the channel, and performs CSI reporting on the selected precoding matrix having the best performance and the corresponding channel quality.
  • Channel from the n-th transmit antenna port via FDM + CDM RS when the channel is less volatile Can be estimated so that the reception quality of all precoding matrices in the codebook can be estimated.
  • the effective channel from the f-th antenna group when the channel time variability increases In this case, the reception quality of the precoding matrix belonging to the subcodebook 1 is estimated and the precoding matrix for reporting is selected.
  • Equation 15 is transformed as follows, and among the precoding matrices in the codebook, a set of matrices that can be represented by the following equation It is defined as 1.
  • a group of antenna ports transmitted by an RS by CDM may be applied to a group consisting of horizontal antenna rows or a group consisting of vertical antenna columns.
  • Matrix of vertical and vertical antennas We consider a codebook consisting of matrices represented by the kronecker product of. According to the indexing order of the antenna ports, the example of FIG. 13 (a) is represented by Equation 17, and in FIG. 13 (b), the Kronecker product is represented by Equation 18.
  • a set of horizontal antenna precoding matrices is defined as a horizontal antenna codebook CB (H) (N h ), and a set of vertical antenna precoding matrices is defined as a vertical antenna codebook CB (V) (N v ).
  • the RS precoding vector b f (j) of the antenna port group belongs to the horizontal antenna codebook.
  • the RS precoding vector belongs to the vertical antenna codebook.
  • a DFT vector is used as an RS precoding vector. Since the transpose of the DFT matrix is also a DFT matrix, the DFT sequence is used as an orthogonal sequence of the CDM RS.
  • the DFT extension matrix with an antenna port of N and F bit size is oversampling with an N ⁇ 2 F matrix, which consists of the first N rows of the 2 F ⁇ 2 F DFT matrix.
  • the codebook constructed by the DFT extension matrix is a codebook consisting of column vectors of the DFT extension matrix.
  • the column vector of the N ⁇ N DFT matrix is included as the column vector of the N ⁇ 2 F DFT extension matrix. Therefore, in this case, the proposed method uses the row vector of the N ⁇ N DFT matrix as an orthogonal sequence of the CDM RS.
  • the set of precoding matrices represented by the column vectors of the N ⁇ N DFT matrix among the precoding matrices in the codebook is defined as subcodebook 1, and the UE is a precode belonging to the subcodebook 1 when the time-varying channel is increased. Only coding matrices are considered as candidate matrices in CSI reporting. That is, when the channel time-variability increases, the UE applies a predetermined codebook subset restriction to consider only a part of the candidate matrix of precoding in CSI reporting.
  • the terminal 141 may be configured to perform a channel state report on a downlink channel transmitted through N t antenna ports arranged in two dimensions. That is, the serving cell 142 has N t antenna ports arranged in two dimensions, and can transmit a downlink signal through the N t antenna ports.
  • the terminal may receive a reference signal (RS) setting for channel measurement for the N t antenna ports arranged in two dimensions (S1410).
  • the RS may be code division multiplexed (CDM) and transmitted through the N t antenna ports.
  • the terminal may receive the RS using the received RS configuration, calculate channel state information for a downlink channel, and report the report to a serving cell (S1420).
  • the reported channel state information includes a precoding matrix for transmitting the RS, and the precoding matrix for transmitting the RS is a subset of a codebook for a precoding matrix for transmitting data of N t antenna ports. Can be.
  • the N t antenna ports may be configured as a vertical antenna group or a horizontal antenna group.
  • the codebook for precoding matrix for the data transmission of the N t antennas ports Kronecker product of the pre-coding matrix of the precoding matrix with the horizontal antenna group of the vertical antenna group of the N t antennas port (kronecker product) It can be expressed as.
  • a precoding matrix for transmitting the RS may be considered as a candidate matrix for the channel state report.
  • the operation of the terminal or the base station illustrated in FIG. 14 may include not only the embodiment described with reference to FIG. 14 but also at least one of the specific embodiments of the present invention described above.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating components of a transmitter 10 and a receiver 20 that perform embodiments of the present invention.
  • the transmitter 10 and the receiver 20 are radio frequency (RF) units 13 and 23 capable of transmitting or receiving radio signals carrying information and / or data, signals, messages, and the like, and in a wireless communication system.
  • the device is operatively connected to components such as the memory 12 and 22 storing the communication related information, the RF units 13 and 23 and the memory 12 and 22, and controls the components.
  • a processor 11, 21 configured to control the memory 12, 22 and / or the RF units 13, 23, respectively, to perform at least one of the embodiments of the invention described above.
  • the memories 12 and 22 may store a program for processing and controlling the processors 11 and 21, and may temporarily store input / output information.
  • the memories 12 and 22 may be utilized as buffers.
  • the processors 11 and 21 typically control the overall operation of the various modules in the transmitter or receiver. In particular, the processors 11 and 21 may perform various control functions for carrying out the present invention.
  • the processors 11 and 21 may also be called controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 11 and 21 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • firmware or software When implementing the present invention using hardware, application specific integrated circuits (ASICs) or digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays) may be provided in the processors 11 and 21.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and configured to perform the present invention.
  • the firmware or software may be provided in the processors 11 and 21 or stored in the memory 12 and 22 to be driven by the processors 11 and 21.
  • the processor 11 of the transmission apparatus 10 is predetermined from the processor 11 or a scheduler connected to the processor 11 and has a predetermined encoding and modulation on a signal and / or data to be transmitted to the outside. After performing the transmission to the RF unit 13. For example, the processor 11 converts the data sequence to be transmitted into K layers through demultiplexing, channel encoding, scrambling, and modulation.
  • the coded data string is also called a codeword and is equivalent to a transport block, which is a data block provided by the MAC layer.
  • One transport block (TB) is encoded into one codeword, and each codeword is transmitted to a receiving device in the form of one or more layers.
  • the RF unit 13 may include an oscillator for frequency upconversion.
  • the RF unit 13 may include Nt transmit antennas (Nt is a positive integer greater than or equal to 1).
  • the signal processing of the receiver 20 is the reverse of the signal processing of the transmitter 10.
  • the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a radio signal transmitted by the transmitting device 10.
  • the RF unit 23 may include Nr receive antennas, and the RF unit 23 frequency down-converts each of the signals received through the receive antennas to restore the baseband signal.
  • the RF unit 23 may include an oscillator for frequency downconversion.
  • the processor 21 may decode and demodulate a radio signal received through a reception antenna to restore data originally transmitted by the transmission apparatus 10.
  • the RF units 13, 23 have one or more antennas.
  • the antenna transmits a signal processed by the RF units 13 and 23 to the outside under the control of the processors 11 and 21, or receives a radio signal from the outside to receive the RF unit 13. , 23).
  • Antennas are also called antenna ports.
  • Each antenna may correspond to one physical antenna or may be configured by a combination of more than one physical antenna elements.
  • the signal transmitted from each antenna can no longer be decomposed by the receiver 20.
  • a reference signal (RS) transmitted in correspondence with the corresponding antenna defines the antenna as viewed from the perspective of the receiver 20, and whether the channel is a single radio channel from one physical antenna or includes the antenna.
  • RS reference signal
  • the receiver 20 enables channel estimation for the antenna. That is, the antenna is defined such that a channel carrying a symbol on the antenna can be derived from the channel through which another symbol on the same antenna is delivered.
  • the antenna In the case of an RF unit supporting a multi-input multi-output (MIMO) function for transmitting and receiving data using a plurality of antennas, two or more antennas may be connected.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the UE operates as the transmitter 10 in the uplink and the receiver 20 in the downlink.
  • the eNB operates as the receiving device 20 in the uplink, and operates as the transmitting device 10 in the downlink.
  • the transmitter and / or the receiver may perform at least one or a combination of two or more of the embodiments of the present invention described above.
  • the present invention can be used in a wireless communication device such as a terminal, a relay, a base station, and the like.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며, 상기 방법은 상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신하는 단계, 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송됨, 상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고하는 단계를 포함하고, 상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합일 수 있다.

Description

채널 추정을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 일부 안테나 포트를 이용한 채널 추정을 통한 채널 상태 보고를 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다. 또한, 사용자기기가 주변에서 엑세스할 수 있는 노드의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 사용자기기와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 사용자기기에게 제공할 수 있다.
복수의 노드에서 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 사용자기기와 통신을 수행하는 이러한 다중 노드 협력 통신 방식은 각 노드가 독립적인 기지국으로 동작하여 상호 협력 없이 사용자기기와 통신을 수행하는 기존의 통신 방식보다 데이터 처리량에 있어서 훨씬 우수한 성능을 갖는다.
다중 노드 시스템은 각 노드가, 기지국 혹은 엑세스 포인트, 안테나, 안테나 그룹, 무선 리모트 헤드(radio remote header, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)로서 동작하는, 복수의 노드를 사용하여 협력 통신을 수행한다. 안테나들이 기지국에 집중되어 위치해 있는 기존의 중앙 집중형 안테나 시스템과 달리, 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드는 통상 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한다. 상기 복수의 노드는 각 노드의 동작을 제어하거나, 각 노드를 통해 송/수신될 데이터를 스케줄링하는 하나 이상의 기지국 혹은 기지국 컨트롤러(controller)에 의해 관리될 수 있다. 각 노드는 해당 노드를 관리하는 기지국 혹은 기지국 컨트롤러와 케이블 혹은 전용 회선(dedicated line)을 통해 연결된다.
이러한 다중 노드 시스템은 분산된 노드들이 동시에 서로 다른 스트림을 송/수신하여 단일 또는 다수의 사용자기기와 통신할 수 있다는 점에서 일종의 MIMO(multiple input multiple output) 시스템으로 볼 수 있다. 다만, 다중 노드 시스템은 다양한 위치에 분산된 노드들을 이용하여 신호를 전송하므로, 기존의 중앙 집중형 안테나 시스템에 구비된 안테나들에 비해, 각 안테나가 커버해야 하는 전송 영역이 축소된다. 따라서, 중앙 집중형 안테나 시스템에서 MIMO 기술을 구현하던 기존 시스템에 비해, 다중 노드 시스템에서는 각 안테나가 신호를 전송하는 데 필요한 전송 전력이 감소될 수 있다. 또한, 안테나와 사용자기기 간의 전송 거리가 단축되므로 경로 손실이 감소되며, 데이터의 고속 전송이 가능하게 된다. 이에 따라, 셀룰러 시스템의 전송 용량 및 전력 효율이 높아질 수 있으며, 셀 내의 사용자기기의 위치에 상관없이 상대적으로 균일한 품질의 통신 성능이 만족될 수 있다. 또한, 다중 노드 시스템에서는, 복수의 노드들에 연결된 기지국(들) 혹은 기지국 컨트롤러(들)이 데이터 전송/수신에 협력하므로, 전송 과정에서 발생하는 신호 손실이 감소된다. 또한, 일정 거리 이상 떨어져 위치한 노드들이 사용자기기와 협력 통신을 수행하는 경우, 안테나들 사이의 상관도(correlation) 및 간섭이 줄어들게 된다. 따라서, 다중 노드 협력 통신 방식에 의하면, 높은 신호 대 잡음비(signal to interference-plus-noise ratio, SINR)이 얻어질 수 있다.
이와 같은 다중 노드 시스템의 장점 때문에, 차세대 이동 통신 시스템에서 기지국 증설 비용과 백홀(backhaul) 망의 유지 비용을 줄이는 동시에, 서비스 커버리지의 확대와 채널용량 및 SINR의 향상을 위해, 다중 노드 시스템이 기존의 중앙집중형 안테나 시스템과 병행 혹은 대체하여 셀룰러 통신의 새로운 기반으로 대두되고 있다.
본 발명은 채널 상태 보고를 위한 방안을 제안하며, 이를 통해 좀더 효율적인 채널 상태 보고와 관련된 시그널링 방안을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며, 상기 방법은 상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신하는 단계, 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송됨, 그리고 상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고하는 단계를 포함하고, 상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합일 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 Nt개의 안테나 포트는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹으로 구성될 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북은 상기 Nt개의 안테나 포트의 수직 안테나 그룹의 프리코딩 행렬과 수평 안테나 그룹의 프리코딩 행렬의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현될 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값보다 낮은 경우, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북 전부가 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려되며, 또는 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값과 같거나 높은 경우, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬이 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려될 수 있다.
본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 수행하도록 구성된 단말에 있어서, 상기 단말은 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신하고, 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송됨, 그리고 상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고하도록 구성되고, 상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합일 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 Nt개의 안테나 포트는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹으로 구성될 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북은 상기 Nt개의 안테나 포트의 수직 안테나 그룹의 프리코딩 행렬과 수평 안테나 그룹의 프리코딩 행렬의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현될 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로, 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서는 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북 전부가 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려하며, 또는 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값과 같거나 높은 경우, 상기 프로세서는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬이 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려하도록 구성될 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 일부 안테나 포트를 이용한 채널 추정을 통한 채널 상태 보고가 가능해지며, 이에 따라 채널 상태 보고를 위한 안테나 포트 설정의 효율성을 제고할 수 있고 또한 효율적인 채널 상태 보고가 가능하다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4 는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 5는 코드 북 기반 빔 포밍을 설명한다.
도 6은는 LTE-A 시스템에서 12개의 서브캐리어로 구성된 RB에서 8개 안테나 포트를 갖는 CSI-RS의 전송 가능한 패턴을 나타낸다
도 7은 2-포트, 4-포트, 그리고 8-포트 CSI-RS의 전송 패턴을 도시한다.
도 8은 2차원 안테나 배열을 도시한다.
도 9는 2차원 안테나 배열을 통한 3차원 빔패턴을 도시한다.
도 10은 특정 안테나 포트의 EPRE(energy per resource element)를 도시한다.
도 11은 FDM+TDM 방식의 참조 신호 패턴을 도시한다.
도 12는 FDM+CDM 방식의 참조 신호 패턴을 도시한다.
도 13은 그룹으로 묶인 2차원 안테나 배열을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예(들)을 구현하기 위한 장치의 블록도를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명에 있어서, 사용자기기(user equipment, UE)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)와 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 단말(Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 엑세스 포인트(Access Point), PS(Processing Server), 전송 포인트(transmission point; TP)등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하의 본 발명에 관한 설명에서는, BS를 eNB로 통칭한다.
본 발명에서 노드(node)라 함은 사용자기기와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이, 리피터 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB의 전력 레벨(power level) 보다 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU와 eNB에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다. 안테나들이 기지국에 집중되어 위치하여 하나의 eNB 컨트롤러(controller)에 의해 제어되는 기존의(conventional) 중앙 집중형 안테나 시스템(centralized antenna system, CAS)(즉, 단일 노드 시스템)과 달리, 다중 노드 시스템에서 복수의 노드는 통상 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한다. 상기 복수의 노드는 각 노드의 동작을 제어하거나, 각 노드를 통해 송/수신될 데이터를 스케줄링(scheduling)하는 하나 이상의 eNB 혹은 eNB 컨트롤러에 의해 관리될 수 있다. 각 노드는 해당 노드를 관리하는 eNB 혹은 eNB 컨트롤러와 케이블(cable) 혹은 전용 회선(dedicated line)을 통해 연결될 수 있다. 다중 노드 시스템에서, 복수의 노드들로의/로부터의 통한 신호 전송/수신에는 동일한 셀 식별자(identity, ID)가 이용될 수도 있고 서로 다른 셀 ID가 이용될 수도 있다. 복수의 노드들이 동일한 셀 ID를 갖는 경우, 상기 복수의 노드 각각은 하나의 셀의 일부 안테나 집단처럼 동작한다. 다중 노드 시스템에서 노드들이 서로 다른 셀 ID를 갖는다면, 이러한 다중 노드 시스템은 다중 셀(예를 들어, 매크로-셀/펨토-셀/피코-셀) 시스템이라고 볼 수 있다. 복수의 노드들 각각이 형성한 다중 셀들이 커버리지에 따라 오버레이되는 형태로 구성되면, 상기 다중 셀들이 형성한 네트워크를 특히 다중-계층(multi-tier) 네트워크라 부른다. RRH/RRU의 셀 ID와 eNB의 셀 ID는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. RRH/RRU가 eNB가 서로 다른 셀 ID를 사용하는 경우, RRH/RRU와 eNB는 모두 독립적인 기지국으로서 동작하게 된다.
이하에서 설명될 본 발명의 다중 노드 시스템에서, 복수의 노드와 연결된 하나 이상의 eNB 혹은 eNB 컨트롤러가 상기 복수의 노드 중 일부 또는 전부를 통해 UE에 동시에 신호를 전송 혹은 수신하도록 상기 복수의 노드를 제어할 수 있다. 각 노드의 실체, 각 노드의 구현 형태 등에 따라 다중 노드 시스템들 사이에는 차이점이 존재하지만, 복수의 노드가 함께 소정 시간-주파수 자원 상에서 UE에 통신 서비스를 제공하는 데 참여한다는 점에서, 이들 다중 노드 시스템들은 단일 노드 시스템(예를 들어, CAS, 종래의 MIMO 시스템, 종래의 중계 시스템, 종래의 리피터 시스템 등)과 다르다. 따라서, 복수의 노드들 중 일부 또는 전부를 사용하여 데이터 협력 전송을 수행하는 방법에 관한 본 발명의 실시예들은 다양한 종류의 다중 노드 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 노드는 통상 타 노드와 일정 간격 이상으로 떨어져 위치한 안테나 그룹을 일컫지만, 후술하는 본 발명의 실시예들은 노드가 간격에 상관없이 임의의 안테나 그룹을 의미하는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, X-pol(Cross polarized) 안테나를 구비한 eNB의 경우, 상기 eNB가 H-pol 안테나로 구성된 노드와 V-pol 안테나로 구성된 노드를 제어한다고 보고 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있다.
복수의 전송(Tx)/수신(Rx) 노드를 통해 신호를 전송/수신하거나, 복수의 전송/수신 노드들 중에서 선택된 적어도 하나의 노드를 통해 신호를 전송/수신하거나, 하향링크 신호를 전송하는 노드와 상향링크 신호를 수신하는 노드를 다르게 할 수 있는 통신 기법을 다중-eNB MIMO 또는 CoMP(Coordinated Multi-Point TX/RX)라 한다. 이러한 노드 간 협력 통신 중 협력 전송 기법은 크게 JP(joint processing)과 스케줄링 협력(scheduling coordination)으로 구분될 수 있다. 전자는 JT(joint transmission)/JR(joint reception)과 DPS(dynamic point selection)으로 나뉘고 후자는 CS(coordinated scheduling)과 CB(coordinated beamforming)으로 나뉠 수 있다. DPS는 DCS(dynamic cell selection)으로 불리기도 한다. 다른 협력 통신 기법에 비해, 노드 간 협력 통신 기법들 중 JP가 수행될 때, 보다 더 다양한 통신환경이 형성될 수 있다. JP 중 JT는 복수의 노드들이 동일한 스트림을 UE로 전송하는 통신 기법을 말하며, JR은 복수의 노드들이 동일한 스트림을 UE로부터 수신하는 통신 기법을 말한다. 상기 UE/eNB는 상기 복수의 노드들로부터 수신한 신호들을 합성하여 상기 스트림을 복원한다. JT/JR의 경우, 동일한 스트림이 복수의 노드들로부터/에게 전송되므로 전송 다이버시티(diversity)에 의해 신호 전송의 신뢰도가 향상될 수 있다. JP 중 DPS는 복수의 노드들 중 특정 규칙에 따라 선택된 일 노드를 통해 신호가 전송/수신되는 통신 기법을 말한다. DPS의 경우, 통상적으로 UE와 노드 사이의 채널 상태가 좋은 노드가 통신 노드로서 선택되게 될 것이므로, 신호 전송의 신뢰도가 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. 3GPP LTE-A 기반의 시스템에서, UE는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 채널 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다. 일반적으로 인접한 노드들은 서로 직교하는 CSI-RS 자원들 상에서 해당 CSI-RS 자원들을 전송한다. CSI-RS 자원들이 직교한다고 함은 CSI-RS를 나르는 심볼 및 부반송파를 특정하는 CSI-RS 자원 구성(resource configuration), 서브프레임 오프셋(offset) 및 전송 주기(transmission period) 등에 의해 CSI-RS가 할당된 서브프레임들을 특정하는 서브프레임 구성(subframe configuration), CSI-RS 시퀀스 중 최소 한가지가 서로 다름을 의미한다.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다. 특히, 도 1(a)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 주파수분할듀플렉스(frequency division duplex, FDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 1(b)는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 시분할듀플렉스(time division duplex, TDD)용 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200Ts)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe, SF)으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송시간간격(transmission time interval, TTI)로 정의된다. 시간 자원은 무선프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.
무선 프레임은 듀플레스(duplex) 모드에 따라 다르게 구성(configure)될 수 있다. 예를 들어, FDD 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 특정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 특정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임을 모두 포함한다.
표 1은 TDD 모드에서, 무선 프레임 내 서브프레임들의 DL-UL 구성(configuration)을 예시한 것이다.
DL-UL configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5ms D S U U U D S U U U
1 5ms D S U U D D S U U D
2 5ms D S U D D D S U D D
3 10ms D S U U U D D D D D
4 10ms D S U U D D D D D D
5 10ms D S U D D D D D D D
6 5ms D S U U U D S U U D
표 1에서, D는 하향링크 서브프레임을, U는 상향링크 서브프레임을, S는 특이(special) 서브프레임을 나타낸다. 특이 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)의 3개 필드를 포함한다. DwPTS는 하향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이며, UpPTS는 상향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이다. 표 2는 특이 프레임의 구성(configuration)을 예시한 것이다.
Special subframe configuration Normal cyclic prefix in downlink Extended cyclic prefix in downlink
DwPTS UpPTS DwPTS UpPTS
Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink
0 6592·Ts 2192·Ts 2560·Ts 7680·Ts 2192·Ts 2560·Ts
1 19760·Ts 20480·Ts
2 21952·Ts 23040·Ts
3 24144·Ts 25600·Ts
4 26336·Ts 7680·Ts 4384·Ts 5120·Ts
5 6592·Ts 4384·Ts 5120·Ts 20480·Ts
6 19760·Ts 23040·Ts
7 21952·Ts 12800·Ts
8 24144·Ts - - -
9 13168·Ts - - -
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다. 특히, 도 2는 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 자원격자(resource grid)의 구조를 나타낸다. 안테나 포트당 1개의 자원격자가 있다.
도 2를 참조하면, 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 도메인에서 다수의 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심볼은 일 심볼 구간을 의미하기도 한다. 도 2를 참조하면, 각 슬롯에서 전송되는 신호는
Figure PCTKR2015007996-appb-I000001
*
Figure PCTKR2015007996-appb-I000002
개의 부반송파(subcarrier)와
Figure PCTKR2015007996-appb-I000003
개의 OFDM 심볼로 구성되는 자원격자(resource grid)로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000004
은 하향링크 슬롯에서의 자원블록(resource block, RB)의 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000005
은 UL 슬롯에서의 RB의 개수를 나타낸다.
Figure PCTKR2015007996-appb-I000006
와
Figure PCTKR2015007996-appb-I000007
은 DL 전송 대역폭과 UL 전송 대역폭에 각각 의존한다.
Figure PCTKR2015007996-appb-I000008
은 하향링크 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타내며,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000009
은 UL 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.
Figure PCTKR2015007996-appb-I000010
는 하나의 RB를 구성하는 부반송파의 개수를 나타낸다.
OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM 심볼, SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing) 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 정규(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임을 예시하였으나, 본 발명의 실시예들은 다른 개수의 OFDM 심볼을 갖는 서브프레임들에도 마찬가지의 방식으로 적용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 OFDM 심볼은, 주파수 도메인에서,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000011
*
Figure PCTKR2015007996-appb-I000012
개의 부반송파를 포함한다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 참조신호(reference signal)의 전송 위한 참조신호 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 직류(Direct Current, DC) 성분을 위한 널(null) 부반송파로 나뉠 수 있다. DC 성분을 위한 널 부반송파는 미사용인 채 남겨지는 부반송파로서, OFDM 신호 생성 과정 혹은 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수(carrier frequency, f0)로 맵핑(mapping)된다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency)라고도 한다.
일 RB는 시간 도메인에서
Figure PCTKR2015007996-appb-I000013
개(예를 들어, 7개)의 연속하는 OFDM 심볼로서 정의되며, 주파수 도메인에서 c개(예를 들어, 12개)의 연속하는 부반송파에 의해 정의된다. 참고로, 하나의 OFDM 심볼과 하나의 부반송파로 구성된 자원을 자원요소(resource element, RE) 혹은 톤(tone)이라고 한다. 따라서, 하나의 RB는
Figure PCTKR2015007996-appb-I000014
*
Figure PCTKR2015007996-appb-I000015
개의 자원요소로 구성된다. 자원격자 내 각 자원요소는 일 슬롯 내 인덱스 쌍 (k, 1)에 의해 고유하게 정의될 수 있다. k는 주파수 도메인에서 0부터
Figure PCTKR2015007996-appb-I000016
*-1까지 부여되는 인덱스이며, l은 시간 도메인에서 0부터
Figure PCTKR2015007996-appb-I000018
-1까지 부여되는 인덱스이다.
일 서브프레임에서
Figure PCTKR2015007996-appb-I000019
개의 연속하는 동일한 부반송파를 점유하면서, 상기 서브프레임의 2개의 슬롯 각각에 1개씩 위치하는 2개의 RB를 물리자원블록(physical resource block, PRB) 쌍(pair)이라고 한다. PRB 쌍을 구성하는 2개의 RB는 동일한 PRB 번호(혹은, PRB 인덱스(index)라고도 함)를 갖는다. VRB는 자원할당을 위해 도입된 일종의 논리적 자원할당 단위이다. VRB는 PRB와 동일한 크기를 갖는다. VRB를 PRB로 맵핑하는 방식에 따라, VRB는 로컬라이즈(localized) 타입의 VRB와 분산(distributed) 타입의 VRB로 구분된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들은 PRB들에 바로 맵핑되어, VRB 번호(VRB 인덱스라고도 함)가 PRB 번호에 바로 대응된다. 즉, nPRB=nVRB가 된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들에는 0부터
Figure PCTKR2015007996-appb-I000020
-1순으로 번호가 부여되며,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000021
=
Figure PCTKR2015007996-appb-I000022
이다. 따라서, 로컬라이즈 맵핑 방식에 의하면, 동일한 VRB 번호를 갖는 VRB가 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서, 동일 PRB 번호의 PRB에 맵핑된다. 반면, 분산 타입의 VRB는 인터리빙을 거쳐 PRB에 맵핑된다. 따라서, 동일한 VRB 번호를 갖는 분산 타입의 VRB는 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서 서로 다른 번호의 PRB에 맵핑될 수 있다. 서브프레임의 두 슬롯에 1개씩 위치하며 동일한 VRB 번호를 갖는 2개의 PRB를 VRB 쌍이라 칭한다.
도 3은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크(downlink, DL) 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 3을 참조하면, DL 서브프레임은 시간 도메인에서 제어영역(control region)과 데이터영역(data region)으로 구분된다. 도 3을 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(혹은 4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어영역(control region)에 대응한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDCCH 전송에 이용가능한 자원 영역(resource region)을 PDCCH 영역이라 칭한다. 제어영역으로 사용되는 OFDM 심볼(들)이 아닌 남은 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당되는 데이터영역(data region)에 해당한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDSCH 전송에 이용가능한 자원 영역을 PDSCH 영역이라 칭한다. 3GPP LTE에서 사용되는 DL 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH는 UL 전송에 대한 응답으로 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) ACK/NACK(acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 상향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 지칭한다. DCI는 UE 또는 UE 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어, DCI는 DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 임의 접속 응답과 같은 상위 계층(upper layer) 제어 메시지의 자원 할당 정보, UE 그룹 내의 개별 UE들에 대한 전송 전력 제어 명령(Transmit Control Command Set), 전송 전력 제어(Transmit Power Control) 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화(activation) 지시 정보, DAI(Downlink Assignment Index) 등을 포함한다. DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷(Transmit Format) 및 자원 할당 정보는 DL 스케줄링 정보 혹은 DL 그랜트(DL grant)라고도 불리며, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보는 UL 스케줄링 정보 혹은 UL 그랜트(UL grant)라고도 불린다. 일 PDCCH가 나르는 DCI는 DCI 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 부호화율에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 현재 3GPP LTE 시스템에서는 상향링크용으로 포맷 0 및 4, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A 등의 다양한 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷 각각의 용도에 맞게, 호핑 플래그, RB 할당(RB allocation), MCS(modulation coding scheme), RV(redundancy version), NDI(new data indicator), TPC(transmit power control), 순환 천이 DMRS(cyclic shift demodulation reference signal), UL 인덱스, CQI(channel quality information) 요청, DL 할당 인덱스(DL assignment index), HARQ 프로세스 넘버, TPMI(transmitted precoding matrix indicator), PMI(precoding matrix indicator) 정보 등의 제어정보가 취사 선택된 조합이 하향링크 제어정보로서 UE에게 전송된다.
일반적으로, UE에 구성된 전송 모드(transmission mode, TM)에 따라 상기 UE에게 전송될 수 있는 DCI 포맷이 달라진다. 다시 말해, 특정 전송 모드로 구성된 UE를 위해서는 모든 DCI 포맷이 사용될 수 있는 것이 아니라, 상기 특정 전송 모드에 대응하는 일정 DCI 포맷(들)만이 사용될 수 있다.
PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집성(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 부호화율(coding rate)를 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 유닛(unit)이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. 예를 들어, 하나의 CCE는 9개의 REG에 대응되고 하나의 REG는 4개의 RE에 대응한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 각각의 UE을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 CCE 세트를 정의하였다. UE가 자신의 PDCCH를 발견할 수 있는 CCE 세트를 PDCCH 탐색 공간, 간단히 탐색 공간(Search Space, SS)라고 지칭한다. 탐색 공간 내에서 PDCCH가 전송될 수 있는 개별 자원을 PDCCH 후보(candidate)라고 지칭한다. UE가 모니터링(monitoring)할 PDCCH 후보들의 모음은 탐색 공간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 각각의 DCI 포맷을 위한 탐색 공간은 다른 크기를 가질 수 있으며, 전용(dedicated) 탐색 공간과 공통(common) 탐색 공간이 정의되어 있다. 전용 탐색 공간은 UE-특정(specific) 탐색 공간이며, 각각의 개별 UE를 위해 구성(configuration)된다. 공통 탐색 공간은 복수의 UE들을 위해 구성된다. 상기 탐색 공간을 정의하는 집성 레벨(aggregation level)은 다음과 같다.
Search Space SK (L) Number of PDCCH candidates M(L)
Type Aggregation Level L Size[in CCEs]
UE-specific 1 6 6
2 12 6
4 8 2
8 16 2
Common 4 16 4
8 16 2
하나의 PDCCH 후보는 CCE 집성 레벨에 따라 1, 2, 4 또는 8개의 CCE에 대응한다. eNB는 탐색 공간 내의 임의의 PDCCH 후보 상에서 실제 PDCCH (DCI)를 전송하고, UE는 PDCCH (DCI)를 찾기 위해 탐색 공간을 모니터링한다. 여기서, 모니터링이라 함은 모든 모니터링되는 DCI 포맷들에 따라 해당 탐색 공간 내의 각 PDCCH의 복호(decoding)를 시도(attempt)하는 것을 의미한다. UE는 상기 복수의 PDCCH를 모니터링하여, 자신의 PDCCH를 검출할 수 있다. 기본적으로 UE는 자신의 PDCCH가 전송되는 위치를 모르기 때문에, 매 서브프레임마다 해당 DCI 포맷의 모든 PDCCH를 자신의 식별자를 가진 PDCCH를 검출할 때까지 PDCCH의 복호를 시도하는데, 이러한 과정을 블라인드 검출(blind detection)(블라인드 복호(blind decoding, BD))이라고 한다.
eNB는 데이터영역을 통해 UE 혹은 UE 그룹을 위한 데이터를 전송할 수 있다. 상기 데이터영역을 통해 전송되는 데이터를 사용자데이터라 칭하기도 한다. 사용자데이터의 전송을 위해, 데이터영역에는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당될 수 있다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. UE는 PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 복호하여 PDSCH를 통해 전송되는 데이터를 읽을 수 있다. PDSCH의 데이터가 어떤 UE 혹은 UE 그룹에게 전송되는지, 상기 UE 혹은 UE 그룹이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 복호해야 하는지 등을 나타내는 정보가 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 DL 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. UE는 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A"라는 RNTI를 가지고 있는 UE는 PDCCH를 검출하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
UE가 eNB로부터 수신한 신호의 복조를 위해서는 데이터 신호와 비교될 참조신호 참조신호(reference signal, RS)가 필요하다. 참조신호라 함은 eNB가 UE로 혹은 UE가 eNB로 전송하는, eNB와 UE가 서로 알고 있는, 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하며, 파일럿(pilot)이라고도 불린다. 참조신호들은 셀 내 모든 UE들에 의해 공용되는 셀-특정(cell-specific) RS와 특정 UE에게 전용되는 복조(demodulation) RS(DM RS)로 구분된다. eNB가 특정 UE를 위한 하향링크 데이터의 복조를 위해 전송하는 DM RS를 UE-특정적(UE-specific) RS라 특별히 칭하기도 한다. 하향링크에서 DM RS와 CRS는 함께 전송될 수도 있으나 둘 중 한 가지만 전송될 수도 있다. 다만, 하향링크에서 CRS없이 DM RS만 전송되는 경우, 데이터와 동일한 프리코더를 적용하여 전송되는 DM RS는 복조 목적으로만 사용될 수 있으므로, 채널측정용 RS가 별도로 제공되어야 한다. 예를 들어, 3GPP LTE(-A)에서는 UE가 채널 상태 정보를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 추가적인 측정용 RS인 CSI-RS가 상기 UE에게 전송된다. CSI-RS는 채널상태가 상대적으로 시간에 따른 변화도가 크지 않다는 사실에 기반하여, 매 서브프레임마다 전송되는 CRS와 달리, 다수의 서브프레임으로 구성되는 소정 전송 주기마다 전송된다.
도 4는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크(uplink, UL) 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, UL 서브프레임은 주파수 도메인에서 제어영역과 데이터영역으로 구분될 수 있다. 하나 또는 여러 PUCCH(physical uplink control channel)가 상향링크 제어 정보(uplink control information, UCI)를 나르기 위해, 상기 제어영역에 할당될 수 있다. 하나 또는 여러 PUSCH(physical uplink shared channel)가 사용자 데이터를 나르기 위해, UL 서브프레임의 데이터영역에 할당될 수 있다.
UL 서브프레임에서는 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 거리가 먼 부반송파들이 제어영역으로 활용된다. 다시 말해, UL 전송 대역폭의 양쪽 끝부분에 위치하는 부반송파들이 상향링크 제어정보의 전송에 할당된다. DC 부반송파는 신호 전송에 사용되지 않고 남겨지는 성분으로서, 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수 f0로 맵핑된다. 일 UE에 대한 PUCCH는 일 서브프레임에서, 일 반송파 주파수에서 동작하는 자원들에 속한 RB 쌍에 할당되며, 상기 RB 쌍에 속한 RB들은 두 개의 슬롯에서 각각 다른 부반송파를 점유한다. 이와 같이 할당되는 PUCCH를, PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑된다고 표현한다. 다만, 주파수 호핑이 적용되지 않는 경우에는, RB 쌍이 동일한 부반송파를 점유한다.
PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
- HARQ-ACK: PDCCH에 대한 응답 및/또는 PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷(예, 코드워드)에 대한 응답이다. PDCCH 혹은 PDSCH가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 1비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 HARQ-ACK 2비트가 전송된다. HARQ-ACK 응답은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(이하, NACK), DTX(Discontinuous Transmission) 또는 NACK/DTX를 포함한다. 여기서, HARQ-ACK이라는 용어는 HARQ ACK/NACK, ACK/NACK과 혼용된다.
- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보(feedback information)이다. MIMO(Multiple Input Multiple Output)-관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator) 및 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 포함한다.
UE가 서브프레임에서 전송할 수 있는 상향링크 제어정보(UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA의 개수에 의존한다. UCI에 가용한 SC-FDMA는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고, SRS(Sounding Reference Signal)가 구성된 서브프레임의 경우에는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH의 코히런트(coherent) 검출에 사용된다. PUCCH는 전송되는 정보에 따라 다양한 포맷을 지원한다.
표 4는 LTE/LTE-A 시스템에서 PUCCH 포맷과 UCI의 맵핑 관계를 나타낸다.
PUCCH format Modulation scheme Number of bits per subframe Usage Etc.
1 N/A N/A (exist or absent) SR (Scheduling Request)
1a BPSK 1 ACK/NACK orSR + ACK/NACK One codeword
1b QPSK 2 ACK/NACK orSR + ACK/NACK Two codeword
2 QPSK 20 CQI/PMI/RI Joint coding ACK/NACK (extended CP)
2a QPSK+BPSK 21 CQI/PMI/RI + ACK/NACK Normal CP only
2b QPSK+QPSK 22 CQI/PMI/RI + ACK/NACK Normal CP only
3 QPSK 48 ACK/NACK orSR + ACK/NACK orCQI/PMI/RI + ACK/NACK
표 4를 참조하면, PUCCH 포맷 1 계열은 주로 ACK/NACK 정보를 전송하는 데 사용되며, PUCCH 포맷 2 계열은 주로 CQI/PMI/RI 등의 채널상태정보(channel state information, CSI)를 나르는 데 사용되고, PUCCH 포맷 3 계열은 주로 ACK/NACK 정보를 전송하는 데 사용된다.
코드북 기반 프리코딩 기법
다중 안테나 전송을 지원하기 위하여 전송 정보를 각각의 안테나에 채널 상황 등에 따라 적절하게 분배해주는 프리코딩(precoding)을 적용할 수 있다. 코드북(Codebook) 기반의 프리코딩 기법은, 송신단과 수신단에서 프리코딩 행렬의 집합을 미리 정하여 두고, 수신단이 송신단으로부터의 채널정보를 측정하여 가장 알맞은 프리코딩 행렬이 무엇인지(즉, 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index; PMI)를 송신단에게 피드백하여 주고, 송신단은 PMI에 기초하여 적절한 프리코딩을 신호 전송에 적용하는 기법을 말한다. 미리 정해둔 프리코딩 행렬 집합 중에서 적절한 프리코딩 행렬을 선택하는 방식이므로, 항상 최적의 프리코딩이 적용되는 것은 아니지만, 실제 채널 정보에 최적의 프리코딩 정보를 명시적으로(explicitly) 피드백하는 것에 비하여 피드백 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 5는 코드북 기반 프리코딩의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
코드북 기반 프리코딩 방식에 따를 경우, 송신단과 수신단은 전송 랭크, 안테나 개수 등에 따라 미리 정해진 소정 개수의 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북 정보를 공유하게 된다. 즉, 피드백 정보가 유한한(finite) 경우에 프리코딩 기반 코드북 방식이 사용될 수 있다. 수신단은 수신 신호를 통해 채널 상태를 측정하여, 상술한 코드북 정보를 기반으로 유한한 개수의 선호하는 프리코딩 행렬 정보(즉, 해당 프리코딩 행렬의 인덱스)를 송신단에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 수신단에서는 ML(Maximum Likelihood) 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식으로 수신 신호를 측정하여 최적의 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 도 5에서는 수신단이 송신단에 프리코딩 행렬 정보를 코드워드별로 전송하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
수신단으로부터 피드백 정보를 수신한 송신단은 수신된 정보에 기반하여 코드북으로부터 특정 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 프리코딩 행렬을 선택한 송신단은 전송 랭크에 대응하는 개수의 레이어 신호에 선택된 프리코딩 행렬을 곱하는 방식으로 프리코딩을 수행하며, 프리코딩이 수행된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송할 수 있다. 프리코딩 행렬에서 행(row)의 개수는 안테나의 개수와 동일하며, 열(column)의 개수는 랭크 값과 동일하다. 랭크 값은 레이어의 개수와 동일하므로, 열(column)의 개수는 레이어 개수와 동일하다. 예를 들어, 전송 안테나의 개수가 4 이고 전송 레이어의 개수가 2 인 경우에는 프리코딩 행렬이 4by2 행렬로 구성될 수 있다. 프리코딩 행렬을 통하여 각각의 레이어를 통해 전송되는 정보가 각각의 안테나에 매핑될 수 있다.
송신단에서 프리코딩되어 전송된 신호를 수신한 수신단은 송신단에서 이루어진 프리코딩의 역처리를 수행하여 수신 신호를 복원할 수 있다. 일반적으로 프리코딩 행렬은 U*UH = I와 같은 유니터리 행렬(U) 조건을 만족하는바, 상술한 프리코딩의 역처리는 송신단의 프리코딩에 이용된 프리코딩 행렬(P)의 에르미트(Hermit) 행렬 (PH)을 수신 신호에 곱하는 방식으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 다음의 표 5는 3GPP LTE 릴리즈-8/9 에서 2-tx(전송) 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나타내는 것이고, 표 6은 3GPP LTE 릴리즈-8/9 에서 4-tx(전송) 안테나를 사용한 하향링크 전송에 사용되는 코드북을 나타내는 것이다.
Figure PCTKR2015007996-appb-T000001
Figure PCTKR2015007996-appb-T000002
상기 표 6에서,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000023
는
Figure PCTKR2015007996-appb-I000024
와 같이 표현되는 수학식으로부터 구성되는 세트 {S}로 얻어진다. 이 때, I 는 4×4 단일행렬을 나타내고 Un는 표 6에서 주어지는 값이다.
상기 표 5에서 나타내는 바와 같이, 2 개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 7개의 프리코딩 벡터/행렬을 가지고 있으며 여기서, 단일 행렬은 개-루프(open-loop) 시스템을 위한 것이므로, 폐-루프(loop) 시스템의 프리코딩을 위한 프리코딩 벡터/행렬은 총 6개가 된다. 또한, 상기 표 6과 같은 4개의 송신안테나에 대한 코드북의 경우 총 64개의 프리코딩 벡터/행렬을 가지고 있다.
위와 같은 코드북은 일정 모듈러스(Constant modulus; CM) 특성, 네스티드 특성(Nested property), 제한된 알파벳(Constrained alphabet) 등의 공통적인 특성을 가진다. CM 특성은 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)는 '0'을 포함하지 않으며, 같은 크기를 가지도록 구성되는 특성이다. 네스티드 특성은, 낮은 랭크의 프리코딩 행렬이 높은 랭크의 프리코딩 행렬의 특정 열의 서브셋(subset) 으로 구성되도록 설계된 것을 의미한다. 제한된 알파벳 특성은, 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)가 제한되는 것을 의미한다. 예를 들어, 프리코딩 행렬의 각각의 요소가 BPSK(Binary Phase Shift Keying)에 사용되는 요소(±1)로만 제한되거나, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 에 사용되는 요소(±1,±j)로만 제한되거나, 또는 8-PSK 에 사용되는 요소(
Figure PCTKR2015007996-appb-I000025
)로만 제한될 수 있다. 상기 표 7의 코드북의 예시에서는 코드북 내의 모든 프리코딩 행렬의 각각의 요소(element)의 알파벳이
Figure PCTKR2015007996-appb-I000026
으로 구성되므로, 제한된 알파벳 특성을 가진다고 표현할 수 있다.
참조 신호 (Reference Signal; RS)
무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 또는 참조신호(Reference Signal)라고 한다.
다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로, 좀더 자세하게는 안테나 포트(안테나 포트)별로 별도의 참조신호가 존재하여야 한다.
참조신호는 상향링크 참조신호와 하향링크 참조신호로 구분될 수 있다. 현재 LTE 시스템에는 상향링크 참조신호로써,
i) PUSCH 및 PUCCH를 통해 전송된 정보의 코히런트(coherent)한 복조를 위한 채널 추정을 위한 복조 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)
ii) 기지국이, 네트워크가 다른 주파수에서의 상향링크 채널 품질을 측정하기 위한 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)가 있다.
한편, 하향링크 참조신호에는,
i) 셀 내의 모든 단말이 공유하는 셀-특정 참조신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)
ii) 특정 단말만을 위한 단말-특정 참조신호(UE-specific Reference Signal)
iii) PDSCH가 전송되는 경우 코히런트한 복조를 위해 전송되는 (DeModulation-Reference Signal, DM-RS)
iv) 하향링크 DMRS가 전송되는 경우 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)를 전달하기 위한 채널상태정보 참조신호(Channel State Information- Reference Signal, CSI-RS)
v) MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 모드로 전송되는 신호에 대한 코히런트한 복조를 위해 전송되는 MBSFN 참조신호(MBSFN Reference Signal)
vi) 단말의 지리적 위치 정보를 추정하는데 사용되는 위치 참조신호(Positioning Reference Signal)가 있다.
참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조신호와 데이터 복조를 위해 사용되는 참조신호가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득할 수 있는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하여야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 상황에서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 자원에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 측정을 하여 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.
앞서 언급한 것처럼, LTE 시스템에서는 유니캐스트 서비스를 위해서 셀-특정 RS(CRS)와 UE-특정 RS의 두 가지 종류의 하향링크 RS가 정의되어 있다. UE-특정 RS는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 데이터 복조 이외에도 CSI 획득 및 핸드오버 등의 RRM 측정 등의 목적으로 모두 사용된다. CRS는 시스템 전체 대역에 대해서 매 서브프레임마다 전송되며, 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 대한 RS가 전송된다. 예를 들어 기지국의 송신 안테나의 개수가 두 개일 경우, 0번과 1번 안테나 포트에 대한 CRS가 전송되고, 네 개인 경우 0 내지 3 번 안테나 포트에 대한 CRS가 각각 전송된다.
LTE-A 시스템에서 기지국의 하향링크로 최대 8개의 송신 안테나를 지원한다. LTE-A 시스템에서 기존 LTE의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 RS를 매 서브프레임마다 전 대역에 전송하게 되면 RS 오버헤드가 지나치게 커지게 된다. 따라서, LTE-A 시스템에서는 MCS, PMI 등의 선택을 위한 CSI 측정 목적의 CSI-RS와 데이터 복조를 위한 DM-RS로 분리되어 두 개의 RS가 추가되었다. CSI-RS는 RRM 측정 등의 목적으로도 사용될 수는 있지만 CSI 획득의 주목적을 위해서 디자인되었다. CSI-RS는 데이터 복조에 사용되지 않으므로 매 서브프레임마다 전송될 필요는 없다. 그러므로 CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 시간 축 상에서 간헐적으로 전송하도록 한다. 데이터 복조를 위해서는 해당 시간-주파수 영역에서 스케줄링된 UE에게 전용(dedicatedly)으로 DM-RS가 전송된다. 즉, 특정 UE의 DM-RS는 해당 UE가 스케줄링된 영역, 즉 데이터를 수신받는 시간-주파수 영역에만 전송된다.
도 6은 LTE-A 시스템에서 12개의 서브캐리어로 구성된 RB에서 8개 안테나 포트를 갖는 CSI-RS의 전송 가능한 패턴을 나타낸 것으로서, 하나의 안테나 포트에 대한 RS는 두개의 OFDM 심볼에 걸쳐서 확산(spread)되어 전송되며 두 RS가 두 RE를 공유하며 직교 코드를 사용하여 구분된다. 예를 들어, 숫자 0과 1로 표현된 RE는 CSI-RS 포트 0과 1이 전송되는 두 RE를 의미한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해서 CSI-RS 포트 0, 1 등과 같은 표현을 사용하며, CRS나 UE-특정 RS와 같은 다른 종류의 RS와의 구분을 위해서 CSI-RS 포트 0, 1 등은 포트 15, 16 등과 같은 인덱스를 가질 수 있다. CSI-RS는 8 포트 이외에도 1, 2, 4 포트를 가지도록 설정될 수 있다.
표 7은 일반 CP의 전송 방식에서 N-포트 CSI-RS의 전송 RE의 위치를 RB내에서 서브캐리어 인덱스 k와 OFDM 심볼 인덱스 l, 그리고 슬롯 인덱스 ns로 나타내고 있다. 표에 나타나있듯이 LTE 시스템의 프레임 구조 타입 1(FDD모드)과 타입 2(TDD모드)에 공통으로 8-포트 CSI-RS는 하나의 서브프레임에서 5개의 전송 패턴만을 갖는다. 도 7은 2-포트, 4-포트, 그리고 8-포트 CSI-RS의 전송 패턴을 도시한다.
CSI-RS configuration Number of CSI-RSs configured
1 or 2 4 8
(k',l') nsmod2 (k',l') nsmod2 (k',l') nsmod2
FS-1 and FS-2 0 (9,5) 0 (9,5) 0 (9,5) 0
1 (11,2) 1 (11,2) 1 (11,2) 1
2 (9,2) 1 (9,2) 1 (9,2) 1
3 (7,2) 1 (7,2) 1 (7,2) 1
4 (9,5) 1 (9,5) 1 (9,5) 1
5 (8,5) 0 (8,5) 0
6 (10,2) 1 (10,2) 1
7 (8,2) 1 (8,2) 1
8 (6,2) 1 (6,2) 1
9 (8,5) 1 (8,5) 1
10 (3,5) 0
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
현재 LTE 표준에서 CSI-RS 설정(configuration)은 antennaPortsCount, subframeConfig, resourceConfig 등으로 구성되어 있어, CSI-RS가 몇 개의 안테나 포트에서 전송되는지, CSI-RS가 전송될 서브프레임의 주기 및 오프셋이 어떻게 되는지, 그리고 해당 서브프레임에서 어떤 RE 위치(주파수와 OFDM 심볼 인덱스)에서 전송되는지 알려준다. 구체적으로 기지국은 특정 CSI-RS 설정을 UE에게 전달할 때 다음과 같은 내용의 정보들을 전달한다.
- antennaPortsCount : CSI 참조 신호들의 전송에 사용되는 안테나 포트들의 수를 나타내는 파라미터 (예컨대, 1 CSI-RS 포트, 2 CSI-RS 포트, 4 CSI-RS 포트 또는 8 CSI-RS 포트)
- resourceConfig : CSI-RS 할당 자원 위치에 관한 파라미터
- subframeConfig : CSI-RS가 전송될 서브프레임 주기 및 오프셋에 관한 파라미터
- p-C : CSI 피드백 CSI-RS를 위해 참조 PDSCH 전송 전력에 대한 UE의 가정에 관한 것이며, Pc는 UE가 CSI 피드백을 도출할 때 1dB 스텝 사이즈로 [-8, 15]dB 범위의 값들을 가질 수 있을 때, PDSCH EPRE(energy per resource element)에 대한 CSI-RS EPRE의 비율에 해당한다.
- zeroTxPowerResourceConfigList : 제로-전력(zero-power) CSI-RS 설정에 관한 파라미터
- zeroTxPowerSubframeConfig : 제로 전력 CSI-RS가 전송될 서브프레임 주기 및 오프셋에 관한 파라미터
진화된 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템(active antenna system: 이하 AAS)의 도입이 고려되고 있다. 신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나 시스템과 달리, AAS는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 시스템을 의미한다. 상기 AAS는 능동 안테나 사용에 따라 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블, 커넥터, 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고, 따라서 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히 상기 AAS는 각 안테나 별 전자식 빔 제어(electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIMO 기술을 가능하게 한다.
상기 AAS 등의 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO 구조 또한 고려되고 있다. 일례로 기존의 일자 형 안테나 배열과 달리 2차원 안테나 배열을 형성할 경우, AAS의 능동 안테나에 의해 3차원 빔 패턴을 형성할 수 있다. 일반적인 2차원 안테나 배열로써 도 8에 도시된 것처럼, Nt=Nv·Nh 개의 안테나가 정방향의 모양을 갖는 경우를 고려할 수 있다. 여기서, Nh는 안테나 열의 수, Nv는 안테나 행의 수를 나타낸다.
송신 안테나 관점에서 상기 3차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준-정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며 일례로 수직 방향의 섹터 형성 등의 응용을 고려할 수 있다. 또한, 수신 안테나 관점에서는 대규모 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. 도 9는 상기 예를 도식화 한 것으로 기지국 또는 단말이 AAS 기반의 3D 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 도시한 것이다.
본 발명에서는 FDM(frequency division multiplexing)+CDM(code division multiplexing) 방식에 의해 다수의 안테나 포트의 RS를 전송하는 방식에서 CDM되어 전송되는 RS들에 곱해지는 직교 시퀀스에 의해 결정되는 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 생성된 벡터들이 데이터 전송 또는 CSI 보고에 사용되는 프리코딩 행렬을 위한 코드북에 포함될 것을 제안한다. 또한, RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 표현될 수 있는 코드북 내의 데이터 프리코딩 행렬의 비율이 최대화 되도록 설계할 것을 제안한다. 제안 방식에는 이러한 특징을 이용하여 UE는 채널의 시변성이 낮은 경우에는 CSI 보고시에 코드북에 있는 프리코딩 행렬 모두를 후보 행렬로 고려하지만, 채널의 시변성이 높아진 경우에는 일부 프리코딩 행렬만을 CSI 보고시에 후보 행렬로 고려한다.
기지국 안테나가 Nt개이고 기지국 송신기의 최대 전송 전력이 Pt[Watt]로 허용되어 있는 경우에, 각 안테나당 최대 전송 전력 능력은 Pa=Pt/Nt를 갖는 것이 안테나의 앰프 크기 및 가격 측면에서 가장 효율적이다. 여기서, 안테나 당 앰프는 독립된 소자로 구성되어 안테나 앰프간의 전송 전력 교환은 불가능한 경우를 고려한다. 즉, 각 안테나의 전송 전력 능력을 다 사용해야 기지국 송신기의 최대 전송 전력으로 신호 전송이 가능하다.
OFDM 전송 방식에서 각 안테나 포트의 전송 OFDM 심볼의 특정 서브캐리어를 RE(resource element)라고 명칭하고, n-번째 안테나 포트의 n-번째 OFDM 심볼의 k-번째 서브캐리어의 RE를 RE(k,l,n)으로 표시한다. 그리고 각 안테나 포트의 RE당 전송되는 평균 에너지를 EPRE(energy per resource element)라고 부르도록 한다. 전송 시간이 T인 K개의 서브캐리어로 구성된 OFDM 전송 방식에서 각 RE 당 모든 안테나를 합친 전체 평균 전송 에너지는 Et=T·Pt/K이며, 각 안테나 포트의 RE당 평균 전송 에너지, 즉 EPRE는 Et=T·Pa/K 이다. K개의 서브캐리어는 단일 앰프에 의해 증폭 전송되므로 서브캐리어간의 전송 전력 교환은 용이하다. 즉, 동일 OFDM 심볼에서 K개의 서브캐리어 전체의 전송 에너지가 K·Ea를 초과하지 않으면 된다.
전송 데이터 레이어가 R개인 데이터 전송을 위해서 전송 데이터 심볼 벡터는 아래 수학식처럼 프리코딩에 의해 Nt개 안테나 각각을 통해 전송되게 되는데, 이때 전송 전력이 최대 전력 Pt이기 위하여 프리코딩 행렬 W는 각 엘리먼트가 동일 크기를 갖는, 즉
Figure PCTKR2015007996-appb-I000027
인 것이 바람직하다. 동시에 전송되는 데이터 레이어 개수 R은 스트림 개수 또는 랭크(rank)로 부르기도 한다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000001
상기 수학식의 전송 신호는 채널을 통과한 후에 Nr개의 수신 안테나를 갖는 수신기에 수신되는데, 수신 신호는 다음의 수학식으로 표현될 수 있다. 여기서, H는 Nr×Nt채널 행렬을 나타내며, n은 Nr×1 노이즈 벡터를 나타낸다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000002
데이터 복조를 위해서는 유효 채널 H·W을 알면 되므로, DM-RS 전송을 통해 유효 채널을 직접적으로 추정하는 방법도 가능하다. 그러나 전송 효율을 최대화하는 프리코딩 행렬 W를 정하기 위해서는 채널 행렬 H를 추정해야 한다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000003
채널 행렬 H는 수학식 3처럼 Nt개의 채널 열벡터로 표현될 수 있는데, 여기서 hn는 n-번째 전송 안테나 포트와 Nr개의 수신 안테나 사이의 채널을 나타낸다. 채널 행렬의 추정은 각 안테나 포트에서 독립된 RS를 전송하여 각 채널 벡터 hn를 개별 추정하도록 한다. RS는 채널 추정의 정확도를 위해 각 안테나 포트를 위한 RS가 직교 자원을 통해 전송되어야 한다. 즉, 수학식 1에서 0-번째 안테나 포트를 위한 RS를 전송하기 위하여 프리코딩 행렬은 랭크가 1인 열벡터로써 첫 번째 엘리먼트를 제외한 모든 엘리먼트가 0인, 즉
Figure PCTKR2015007996-appb-I000028
, (i≠0)이어야 한다. 첫 번째 엘리먼트인 W0의 크기는
Figure PCTKR2015007996-appb-I000029
인 것이 바람직한데, 이는 데이터 심볼이 Nt·Ea의 에너지로 전송되므로 동일한 전송 에너지로 전송되어 동일 셀 커버리지를 가지기 위해서이다.
Nt개 안테나 포트를 위한 RS를 FDM하여 전송하는 방식에서는 RE(ki,l,ni)에서 ni-번째 포트의 RS가 전송되고 RE(kj,l,nj)에서 nj-번째 포트의 RS가 전송되는 경우에 RE(ki,l,ni)와 RE(kj,l,nj)에 신호 전송을 하지 않으므로 RE(ki,l,ni)와 RE(kj,l,nj)에서의 RS 전송 전력을 높일 수 있게 된다. 이는 서브캐리어간의 전송 전력 교환이 가능하기 때문이다. 도 10은 Nt가 4인 경우에 k=2+n인 서브캐리어에 n-번째 안테나 포트의 RS를 전송하는 방식에서 0-번째 안테나 포트의 RE에 전송되는 EPRE의 일례를 나타내었다. 도 10에서 k=3, 4, 5인 RE에 0-번째 안테나 포트에서는 다른 포트에서 전송되는 RS에 간섭을 주지 않기 위하여 어떠한 신호도 전송하지 않는 뮤팅(muting) 동작을 수행하여 해당 RE에서 전송 가능했던 에너지를 0-번째 안테나 포트의 RS가 전송되는 RE(2,l,0)로 가져와 전송하게 된다. 도 10에서 k=0, 1, 6, 7인 RE에는 데이터 심볼이 전송되는 경우로써 데이터 심볼이 갖는 EPRE의 일례를 나타낸다. 안테나당 EPRE의 관점에서 RS 전송 RE의 EPRE가 데이터 전송 RE의 EPRE보다 Nt배 크지만, 모든 안테나의 전송 에너지의 합의 에너지 관점에서 RS 전송 에너지와 데이터 전송 에너지는 동일하게 된다.
주파수 선택적 페이딩 환경에서 전 대역의 채널을 측정하기 위하여 RS는 주파수 축에서 일정 간격으로 반복 전송된다. 채널의 코히어런스(coherence) 대역폭 BWc마다 적어도 한번 이상의 RS가 전송되어야 하므로 동일 안테나 포트의 RS가 전송되는 서브캐리어의 간격은 T·BWc보다 낮게 설정되어야 한다. 전체 안테나의 개수 Nt가 T·BWc보다 큰 경우에 Nt개의 안테나 포트별 RS 모두를 FDM 방식으로 전송할 수 없게 된다. 그러므로 많은 수의 RS를 전송하기 위하여 TDM 또는 CDM 방식을 추가적으로 고려하여야 한다.
FDM+TDM 방식은 주파수 축에서 Mf개, 그리고 시간 축에서 Mt개의 자원을 결합하여 전체 Nt=Mf·Mt개의 RE를 사용하여 Nt개의 RS를 전송하도록 한다. 도 11은 FDM+TDM 방식의 일례로써 OFDM 자원 격자에서 4개 서브캐리어와 4개 OFDM 심볼을 사용하여 전체 16개의 RE에 16개 RS를 전송하는 일례이다. 0-번째 안테나 포트는 RE(2,2,0)에 RS를 전송하고, 다른 안테나 포트의 RS가 전송되는 RE에서는 뮤팅을 수행한다. 서브캐리어 간의 전송 전력 교환이 가능하므로 RE(k,2,0), k=3, 4, 5에서 가능했던 전송 에너지를 RE(2,2,0)로 가져올 수 있지만, 전송 시점이 다르면 전송 에너지 교환이 불가능하므로 RE(k,l,0)(k=2,...,5, l=3,4,5)에서 가능했던 전송 에너지는 RE(k,2,0)로 가져올 수 없다. 결과적으로, 데이터 심볼이 Nt·Ea의 에너지를 가지고 전송되지만 RS는 Mf·Ea의 에너지만 가지고 전송된다.
FDM+CDM 방식은 주파수 축에서 Mf개, 그리고 시간 축에서 Mt개의 자원을 결합하여 전체 Nt=Mf·Mt개의 RE를 사용하여 Nt개의 RS를 전송하도록 하는데, 특정 안테나 포트는 특정 서브캐리어의 Mt개 자원 모두를 사용하여 전송하도록 한다. 여기서, 특정 서브캐리어의 Mt개의 자원에는 CDM 방법으로 Mt개의 안테나 포트가 동시에 전송되도록 한다. 도 12는 FDM+CDM 방식의 일례로써 OFDM 자원 격자에서 4개 서브캐리어와 4개 OFDM 심볼을 사용하여 전체 16개의 RE에 16개 RS를 전송하는 일례이다. 여기서, RE(2,l,n), l=2,3,4,5의 자원에 안테나 포트 번째의 포트의 RS들이 CDM되어 전송되고 있다. 즉, RE(2,l,n), l=2,3,4,5에서 전송되는 n=0,1,2,3번째 포트의 RS는 c(n,l-2)의 계수가 곱해져 전송된다. CDM되는 RS간에 상호 간섭을 제거하기 위해서 다른 안테나 포트에 곱해지는 길이 Mt의 계수 시퀀스 c(n,j), (j=0, ..., Mt-1)는 서로 직교하도록 한다. 즉, 상기 계수 시퀀스는 다음 수학식을 만족하여야 한다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000004
FDM+CDM 방식에서 RS는 하나의 OFDM 심볼에서 Mf·Ea의 에너지로 전송되지만, Mt개의 OFDM 심볼에서 전송되므로 전체 전송 에너지는 Nt·Ea를 갖게 된다.
수신단에서도 FDM+CDM 방식의 CDM된 RS 신호간의 간섭이 존재하지 않기 위해서는 시간 축에서 Mt개의 OFDM 심볼이 동일 페이딩을 격어야 한다. 즉, CDM된 RS 신호의 전송 시간인 T·Mt은 채널의 코히어런스 시간보다 매우 짧아야 한다. 페이딩의 시변성 또는 다른 원인에 의해 유효채널의 응답이 Mt개의 OFDM 심볼 동안 유지되지 않는다면 수신단에서 CDM된 RS 신호간의 간섭이 발생하여 각 RS의 채널 추정의 정확도를 급격히 떨어뜨리게 된다.
또한 페이딩 현상에 의한 채널 변화가 없더라도 송신단의 오실레이터에서 발생되는 송신 주파수와 수신기의 오실레이터에서 발생되는 수신 주파수의 차이에 의해서 일정 시간이 지나면 수신기에서 수신 신호의 기저 대역 신호 위상이 변경된다. 즉, 송신 주파수가 ω0인 반면에, 오차에 의해서 수신기의 주파수가 ω0+Δ인 경우에 신호의 수신 위상은 시간에 따라 exp(j2πΔt)씩 변화하게 된다. 이 경우에 이를 알지 못하고 수신단에서 CDM된 RS 신호를 검출하게 되면 RS 신호간의 간섭이 발생하게 된다.
기존의 LTE 시스템에서 도 12의 FDM+CDM 방식의 전송 자원 패턴을 갖는 RS를 설계하고 추가 전송하기 위해서는 연속된 Mt개의 OFDM 심볼이 해당 RS 전송 자원으로만 활용되어야 한다. 그러나, 도 7을 참고로 하여 LTE 시스템에서 기존 신호들의 전송 RE 패턴을 살펴보면 매 서브프레임마다 CRS와 DM-RS 전송으로 인하여 연속된 OFDM 심볼을 새로운 RS 전송에 할당하기는 쉽지 않은 편이다. 그러므로 Mt개의 OFDM 심볼이 연속적으로 배치되지 않은 경우도 고려되어야 한다.
[CDM 기반 RS 전송 방식에서 RS 전송 프리코딩]
FDM+CDM 방식의 CDM되는 RS에 곱해지는 계수 시퀀스 c(n,j)는 다음 수학식과 같이 행렬로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000005
여기서 행렬 C를 Mt개의 행 벡터로 표현하면, n-번째의 행벡터 c(n)은 n-번째의 안테나 포트의 RS 시퀀스에 곱해지는 계수 시퀀스를 나타낸다. 이와 달리 행렬 C를 Mt개의 열 벡터로 표현하면, j-번째의 열 벡터 b(j)는 RS가 CDM되어 전송하는 j-번째의 OFDM 심볼에서 RS 전송을 위해 사용된 벡터로써 RS 전송을 위한 프리코딩 벡터를 의미한다.
FDM+CDM 방식에서 n=0, ...,Mt-1번째 안테나 포트의 RS들이 CDM되어 전송되는 경우에 CDM된 j-번째 RE에 전송 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000006
여기서 SRS(j)는 RS 시퀀스를 나타내며, WRS(j)는 RS 신호에 적용된 프리코딩 벡터로 다음 수학식과 같이 주어지는데,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000030
는 M×N 영행렬을 나타낸다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000007
수학식 1에서 설명하였듯이 데이터 전송에 사용된 프리코딩 행렬 WD는 데이터가 최대 전력 Pt로 전송되기 위하여 각 엘리먼트가 영이 아니며(non-zero), 동일 크기를 갖는, 즉
Figure PCTKR2015007996-appb-I000031
인 것이 바람직하다. 그러나, RS 전송에 사용된 프리코딩 벡터 WRS(j)는 CDM된 안테나 포트들의 해당 엘리먼트만 영이 아니다. 즉, 데이터 프리코딩 행렬은 모든 안테나 포트를 다 사용하지만 FDM+CDM RS전송 방식에 있어서 RS를 위해 사용된 프리코딩 벡터는 함께 CDM된 안테나 포트들만을 사용한다.
수학식 6의 CDM된 RS 신호가 채널을 통과한 이후의 수신 신호는 다음 수학식과 같이 표현 가능하다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000008
여기서
Figure PCTKR2015007996-appb-I000032
는 m-번째 CDM된 안테나 포트 그룹으로부터 수신 안테나까지의 부분 채널 응답을 나타내는 Nr×Mt 행렬을 나타낸다.
CDM된 길이 Mt의 전체 수신 신호 시퀀스는 다음 수학식과 같이 표현될 수 있으며, 그 다음 수학식에서와 같이 전체 수신 신호 시퀀스에 C·SRS의 헤르미샨 행렬(hermitian matrix)를 곱하여 독립된 부분 채널 응답
Figure PCTKR2015007996-appb-I000033
을 얻게 된다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000009
Figure PCTKR2015007996-appb-M000010
수학식 9에서 CDM된 Mt개의 OFDM 심볼이 전송되는 동안에 채널 응답이 고정되어 있는 경우를 설명하였다. 하지만 채널의 응답이 유지되지 않으면 수학식 9는 다음과 같이 수정된다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000011
여기서,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000034
는 RS가 CDM되어 전송하는 j-번째의 OFDM 심볼에서의 채널의 부분 채널 응답을 나타낸다. 채널 응답이 변동되는 경우에는
Figure PCTKR2015007996-appb-I000035
의 직접적인 측정은 어려워지고 RS 프리코딩 벡터 b(j)에 의해 변형된 유효채널
Figure PCTKR2015007996-appb-I000036
만을 파악할 수 있다.
[데이터 프리코딩 행렬 및 코드북]
RS가 CDM되어 전송되는 Mt개의 안테나 포트들을 그룹핑하여 안테나 포트 그룹이라 정의한다. 도 12의 안테나 포트 인덱스를 고려하여 f·Mt번째 안테나 포트부터 (f+1)·Mt -1번째 안테나 포트까지를 f-번째안테나 그룹이라 부른다.
데이터 전송에 사용되는 프리코딩 행렬은 다음 수학식과 같이 안테나 그룹에 적용되는 서브 프리코딩 행렬로 표현할 수 있다. 여기서, WD,f는 Mt×R 벡터로써 f-번째 안테나 그룹에 적용되는 서브 프리코딩 행렬을 나타낸다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000012
데이터 전송 또는 CSI 보고에 사용되는 프리코딩 행렬은 코드북이라 불리우는 한정된 행렬들의 집합내에서 선택하여 사용한다. 즉, Nt개의 전송 안테나를 위한 코드북 CB(Nt)가 주어졌을 때,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000037
를 만족하여야 한다. 이러한 코드북의 개념은 안테나 그룹에 적용되는 서브 프리코딩 행렬에도 적용되며, f-번째 안테나 그룹을 위한 Mt개 안테나를 위한 코드북 CBf(Mt)가 주어졌을 때,
Figure PCTKR2015007996-appb-I000038
를 만족하여야 한다.
[RS 프리코딩 벡터와 데이터 코드북의 관계]
본 발명에서는 FDM+CDM 방식에 의해 다수의 안테나 포트 RS를 전송하는 방식에서 CDM되어 전송되는 RS들에 곱해지는 직교 시퀀스에 의해 결정되는 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 생성된 벡터들이 데이터 전송 또는 CSI 보고에 사용되는 프리코딩 행렬을 위한 코드북에 속하도록 설계한다. 달리 표현하면, RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 표현될 수 있는 코드북 내의 데이터 프리코딩 행렬의 비율이 최대화 되도록 설계한다. 이는 채널의 시변성에 따라서 CDM되어 있는 RS를 통해 개별 안테나 포트로부터의 채널 응답을 정확히 확인하지 못하고 RS 프리코딩 벡터에 의해 변형된 유효 채널만을 확인 가능한 경우에도 코드북 내의 프리코딩 행렬들 중에서 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 표현할 수 있는 행렬들을 최대한 활용하여 전송 용량을 높이기 위해서이다.
코드북내의 프리코딩 행렬들 중에서 행렬을 구성하는 열벡터 모두가 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 표현할 수 있는 행렬들의 집합을 서브코드북1이라고 정의하고 그렇지 않은 행렬들의 집합을 서브코드북2라고 정의한다. 제안 방식에서 UE는 채널의 시변성이 낮아 CDM되어 있는 RS를 통해 개별 안테나 포트로부터의 채널 응답을 정확히 확인할 수 있는 경우에는 CSI 보고시에 전체 코드북에 있는 프리코딩 행렬 모두가 후보 행렬이 될 수 있지만, 채널의 시변성이 높아진 경우에는 서브코드북1에 속하는 프리코딩 행렬만을 CSI 보고시에 후보 행렬로 고려한다.
수학식 5를 참고하여 f-번째 안테나 그룹을 위해서 j-번째의 OFDM 심볼에서 적용된 RS 전송을 위한 프리코딩 벡터를 bf(j)로 정의하면, 본 발명의 제안에 따라서 bf(j)가 CBf(Mt)에 속하도록, 즉
Figure PCTKR2015007996-appb-I000039
가 되도록 한다. 또한, j-번째의 OFDM 심볼에서 각 안테나 그룹에 적용된 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 표현된 벡터가 최대한 CB(Nt)에 속하도록 한다. 수학식 7을 참고하여 f-번째 안테나 그룹에 j-번째의 OFDM 심볼에서 적용된 RS 프리코딩 벡터는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000013
이를 이용하여 j-번째의 OFDM 심볼에서 각 안테나 그룹에 적용된 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합은 다음 수학식과 같이 주어진다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000014
또한, 랭크가 R인 행렬을 구성하는 열 벡터 모두가 RS 프리코딩 벡터들의 선형 조합으로 구성되면 다음 수학식과 같이 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000015
본 발명의 제안에 따라서 코드북 내의 프리코딩 행렬들 중에서 수학식 14 또는 수학식 15로 표현할 수 있는 행렬들의 집합을 서브코드북1이라고 정의하고, 정해진 크기의 코드북에서 서브코드북1의 크기가 최대가 되도록 코드북을 설계하도록 한다.
UE는 채널을 측정하여 코드북 내의 프리코딩 행렬 각각에 대해 해당 프리코딩 행렬이 사용되었을 때의 수신 품질을 추정하여, 최적 성능을 내는 선택된 프리코딩 행렬과 해당 채널 품질에 대한 CSI 보고를 수행한다.
채널의 시변성이 적은 경우에 FDM+CDM되어 있는 RS를 통해 n-번째 전송 안테나 포트로부터의 채널
Figure PCTKR2015007996-appb-I000040
의 측정이 가능하여 코드북내의 모든 프리코딩 행렬에 대한 수신 품질을 추정이 가능하다. 하지만 채널의 시변성이 높아지는 경우에 f-번째 안테나 그룹으로부터의 유효 채널
Figure PCTKR2015007996-appb-I000041
에 대한 측정만 가능하므로, 이 경우에는 서브코드북1에 속하는 프리코딩 행렬에 대한 수신 품질을 추정하여 그 중에서 보고를 위한 프리코딩 행렬을 선택하도록 한다.
채널의 시변성이 j번째의 OFDM 심볼과 j+ε번째의 OFDM 심볼에서 유지된다면 수학식 15는 다음과 같이 변형되어 코드북 내의 프리코딩 행렬들 중에서 다음 수학식으로 표현할 수 있는 행렬들의 집합을 서브코드북1이라고 정의한다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000016
[2D AAS에 적용]
본 절에서는 본 명세서에서 제안한 내용을 2D AAS에 적용한 예를 설명한다. 2D AAS에서 RS가 CDM되어 전송하는 안테나 포트의 그룹을 수평 방향의 안테나 행으로 구성된 그룹 또는 수직방향의 안테나 열로 구성된 그룹에 적용할 수 있다. 전자의 경우(도 13(a))에 RS를 전송하는 OFDM 심볼의 개수는 Mt=Nh로 설정되며 RS를 전송하는 서브캐리어의 개수는 Mf=Nv로 설정된다. 이와 달리 후자의 경우(도 13(b))에는 Mt=Nv와 Mf=Nh로 설정된다.
2D AAS에서 안테나 엘리먼트의 간격이 작을수록 3차원상의 빔의 모양은 수평 방향의 빔과 수직 방향의 빔의 곱으로 표현될 수 있다. 그러므로, 2D AAS에서 사용할 코드북으로 수평안테나의 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2015007996-appb-I000042
과 수직 안테나의 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2015007996-appb-I000043
의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현되는 행렬로 구성된 코드북을 고려하고 있다. 안테나 포트의 인덱싱 순서에 의해 도 13(a)의 예의 경우 수학식 17처럼 표현되며, 도 13(b)의 경우 수학식 18처럼 크로네커 곱이 표현된다.
Figure PCTKR2015007996-appb-M000017
Figure PCTKR2015007996-appb-M000018
수평안테나의 프리코딩 행렬의 집합을 수평안테나 코드북 CB(H)(Nh)로 정의하며, 수직안테나의 프리코딩 행렬의 집합을 수직안테나 코드북 CB(V)(Nv)로 정의한다.
본 명세서에서 제안한 내용을 도 13(a)의 예에 적용하면 안테나 포트 그룹의 RS 프리코딩 벡터 bf(j)는 수평안테나 코드북에 속하도록 한다. 이와 달리, 도 13(b)의 예에 적용하면 RS 프리코딩 벡터는 수직안테나 코드북에 속하도록 한다.
또한, 2D AAS에서 수평안테나 코드북 또는 수직 안테나 코드북으로 DFT 확장 행렬에 의해 구성된 코드북을 사용하는 경우에는 RS 프리코딩 벡터로 DFT 벡터를 사용하도록 한다. DFT 행렬의 트랜스포즈(transpose) 역시 DFT 행렬이므로 CDM된 RS의 직교 시퀀스로 DFT 시퀀스를 사용하도록 한다.
안테나 포트가 N이고 F비트 크기의 DFT 확장 행렬은 N×2F 행렬로 정의(oversampling)되는데, 이는 2F×2F DFT 행렬의 처음 N개의 행으로 구성된다. DFT 확장 행렬에 의해 구성된 코드북은 DFT 확장 행렬의 열 벡터들로 구성된 코드북이다. N×2F DFT 확장 행렬의 열 벡터로서 N×N DFT 행렬의 열 벡터가 포함된다. 그러므로 이 경우에 제안 방식에서 CDM된 RS의 직교 시퀀스로 N×N DFT 행렬의 행 벡터를 사용하도록 한다. 그리고 코드북 중에서 코드북내의 프리코딩 행렬들 중에서 N×N DFT 행렬의 열 벡터로 표현되는 프리코딩 행렬의 집합을 서브코드북1으로 정의하고, UE는 채널의 시변성이 높아진 경우에는 서브코드북1에 속하는 프리코딩 행렬만을 CSI 보고시에 후보 행렬로 고려한다. 즉 UE는 채널의 시변성이 높아진 경우에는 미리 정해진 코드북 서브셋 제한을 적용하여 CSI 보고시에 프리코딩의 후보 행렬로 일부만 고려하도록 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예예 따른 동작을 도시한다.
단말(141)은 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 서빙 셀(142)은 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 가지고 있고, 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 하향링크 신호를 전송할 수 있다.
상기 단말은 상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신할 수 있다(S1410). 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송될 수 있다. 상기 단말은 상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고할 수 있다(S1420). 상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합일 수 있다.
상기 Nt개의 안테나 포트는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북은 상기 Nt개의 안테나 포트의 수직 안테나 그룹의 프리코딩 행렬과 수평 안테나 그룹의 프리코딩 행렬의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현될 수 있다. 또한, 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값보다 낮은 경우, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북 전부가 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려되며, 또는 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값과 같거나 높은 경우, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬이 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려될 수 있다.
도 14에 도시된 단말 또는 기지국의 동작은 도 14를 참조하여 설명한 실시예 뿐만 아니라, 앞서 설명한 본 발명의 구체적인 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있을 것이다.
도 15는 본 발명의 실시예들을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22)등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13,23)을 제어하도록 구성된 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다. 프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(11, 21)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 Nt개(Nt는 1보다 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 Nr개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더 이상 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, UE는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, eNB는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다.
상기 전송장치 및/또는 상기 수신장치는 앞서 설명한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 실시예들의 조합을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 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.
본 발명은 단말, 릴레이, 기지국 등과 같은 무선 통신 장치에 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 단말에 의해 수행되며,
    상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신하는 단계, 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송됨; 및
    상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고하는 단계를 포함하고,
    상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합인 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Nt개의 안테나 포트는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북은 상기 Nt개의 안테나 포트의 수직 안테나 그룹의 프리코딩 행렬과 수평 안테나 그룹의 프리코딩 행렬의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현되는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값보다 낮은 경우, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북 전부가 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려되며, 또는
    상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값과 같거나 높은 경우, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬이 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려되는 것을 특징으로 하는, 채널 상태 보고 방법.
  5. 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송되는 하향링크 채널에 대한 채널 상태 보고를 수행하도록 구성된 단말에 있어서,
    무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛; 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는:
    상기 2차원으로 배열된 Nt개의 안테나 포트에 대한 채널 측정을 위한 참조 신호(reference signal; RS) 설정을 수신하고, 상기 RS는 CDM(code division multiplexing)되어 상기 Nt개의 안테나 포트를 통해 전송됨; 그리고
    상기 수신된 RS 설정을 이용하여 상기 RS를 수신하여 하향링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 계산하여 서빙 셀로 보고하도록 구성되고,
    상기 보고되는 채널 상태 정보는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬을 포함하며, 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬은 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북의 부분 집합인 것을 특징으로 하는, 단말.
  6. 제5항에 있어서, 상기 Nt개의 안테나 포트는 수직 안테나 그룹 또는 수평 안테나 그룹으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  7. 제5항에 있어서, 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북은 상기 Nt개의 안테나 포트의 수직 안테나 그룹의 프리코딩 행렬과 수평 안테나 그룹의 프리코딩 행렬의 크로네커 곱(kronecker product)으로 표현되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  8. 제5항에 있어서, 상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값보다 낮은 경우, 상기 프로세서는 상기 Nt개의 안테나 포트의 데이터 전송을 위한 프리코딩 행렬을 위한 코드북 전부가 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려하며, 또는
    상기 하향링크 채널의 시변성이 미리 정의된 값과 같거나 높은 경우, 상기 프로세서는 상기 RS의 전송을 위한 프리코딩 행렬이 상기 채널 상태 보고를 위한 후보 행렬로 고려하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말.
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