WO2016072689A1 - 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송/수신 장치 및 방법 - Google Patents

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antenna
csi
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communication system
cross polarization
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김태영
설지윤
이건국
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention provides an apparatus for transmitting / receiving a reference signal in a communication system supporting a full-dimension multiple input multiple output (FD-MIMO, hereinafter referred to as FD-MIMO) scheme;
  • FD-MIMO full-dimension multiple input multiple output
  • the present invention relates to an apparatus and method for transmitting / receiving a reference signal in consideration of antenna characteristics of cross polarization (hereinafter, referred to as cross polarization) in a communication system supporting the FD-MIMO scheme. .
  • fourth-generation (4G, hereinafter referred to as “4G”) Telecommunications System Improved 5th-generation (5G, hereinafter “5G”) to meet the increasing demand for wireless data traffic after commercialization.
  • Efforts have been made to develop communication systems or pre-5G (pre-5G, hereinafter referred to as “pre-5G") communication systems.
  • pre-5G pre-5G
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system may be a 4G network after a Beyond 4G network or a long-term evolution (LTE) hereinafter called Post LTE. It is called the system afterwards.
  • LTE long-term evolution
  • mmWave millimeter wave
  • 60 GHz 60 giga
  • MMI massive multi-input multi-output
  • massive MIMO massive MIMO
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • array antenna analog An analog beam-forming method and a large scale antenna method have been discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) Device to device (D2D, hereinafter referred to as "D2D") communication, wireless backhaul, moving network, cooperative communication, and coordinated multi-points (CoMP). And technology developments such as reception interference cancellation.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • CoMP coordinated multi-points
  • FSK hybrid frequency shift keying
  • ACM advanced coding modulation
  • ACM advanced coding modulation
  • ACM advanced coding modulation
  • QAM Quadrature amplitude modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • FBMC filter bank multi-carrier
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • a communication system may include orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), multiple input multiple output (MIMO), and the like to increase data rate.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • MIMO multiple input multiple output
  • MIMO is being developed to improve spectral efficiency and increase channel capacity based on various schemes.
  • the MIMO scheme is a signal transmission apparatus, for example, a base station increases a system capacity by using a plurality of antennas.
  • a base station increases a system capacity by using a plurality of antennas.
  • research was mainly conducted on a method of increasing capacity by increasing the number of antennas used in signal transmission apparatuses and signal reception apparatuses, for example, terminals.
  • a signal reception device having a relatively difficult antenna extension and complicated operation due to size and available power limitation for example, a signal transmission device that is relatively easy to implement in terms of size and complexity rather than a terminal, for example
  • the MIMO scheme has been developed to increase the number of antennas used in a base station.
  • 3GPP 3rd generation partnership project
  • LTE-A long-term evolution-advanced
  • a transmission scheme for a base station supporting up to eight antennas has been developed.
  • the LTE-A has been actively researching an FD-MIMO scheme in which a base station supports up to 64 antennas.
  • ULA uniform linear array
  • the space occupied by element antennas included in the ULA antenna is very large, it is practically impossible to implement the ULA antenna.
  • the total length occupied by the 64 element antennas is approximately 5m. Therefore, considering the base station space in communication systems that have been proposed so far, it is impossible to actually implement the ULA antenna.
  • a uniform planar array (UPA) antenna having a different structure from the ULA antenna is considered in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • the UPA antenna has a form in which a plurality of element antennas are arranged in a two-dimensional space considering both a horizontal direction and a vertical direction.
  • the UPA antenna can solve the spatial constraint problem for the base station, which has been proposed up to now, and also enables to implement the FD-MIMO scheme based on a plurality of antennas.
  • the UPA antenna it becomes possible to support the FD-MIMO scheme that can use a relatively large number of antennas, so that the base station can support a larger number of antennas than before. Accordingly, the base station is equipped with a large number of antennas, and attempts to increase the system capacity of the wireless communication system using these antennas.
  • channel information between a signal transmission device for example, a base station and a signal reception device, and, for example, a terminal is required.
  • a signal receiving device may provide a downlink signal in order to provide channel information required by the signal transmitting device.
  • the channel information is estimated using a reference signal (RS) received through the RS, and the estimated channel information is fed back to the signal transmission apparatus through an uplink.
  • RS reference signal
  • the signal reception apparatus may receive a channel state information reference signal (CSI-RS) received through a downlink signal.
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • Channel information is estimated using the " CSI-RS ", and the feedback channel information is fed back to the signal transmission apparatus through the uplink.
  • the CSI-RS is designed to have orthogonal characteristics, for example, time dimension, frequency dimension, and code dimension, for each antenna. As it increases, the resources used for CSI-RS transmission also increase.
  • This characteristic of CSI-RS that is, the increase of resources used for CSI-RS transmission as the number of antennas increases is more severe in a communication system supporting the FD-MIMO scheme, which supports a relatively large number of antennas. It can only be done.
  • a signal receiving apparatus can accurately estimate channel information while reducing the number of resources used for transmitting a reference signal. There is a need for it.
  • An embodiment of the present invention proposes an apparatus and method for transmitting / receiving a reference signal in a communication system supporting an FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention proposes a reference signal transmission and reception apparatus and method capable of accurately estimating channel information in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention proposes a reference signal transmission and reception apparatus and method capable of reducing the number of resources used for transmission of a reference signal in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention proposes an apparatus and method for transmitting / receiving a reference signal in consideration of UPA antenna characteristics in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention proposes an apparatus and method for transmitting / receiving a reference signal in consideration of cross polarization antenna characteristics in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • a transmitting apparatus transmits a reference signal, and m antenna ports are provided to the receiving apparatus. And transmitting the reference signals through the n antenna ports to the receiving device, wherein the m antenna ports have a first polarization characteristic and the n antennas.
  • the ports have a second deviation characteristic, and the m antenna ports are included in a first axis of two-dimensional space generated based on a vertical axis and a horizontal axis of a uniform planar array (UPA) antenna.
  • the antenna ports are included in the second axis of the two-dimensional space.
  • a method for receiving a reference signal by a receiving device in a communication system supporting a full-dimension multiple input multiple output (FD-MIMO) scheme comprising receiving reference signals from a transmitting device The reference signals; Reference signals transmitted through m antenna ports in the signal transmission apparatus and reference signals transmitted through n antenna ports in the signal transmission apparatus, and the m antenna ports A first polarization characteristic, the n antenna ports have a second deviation characteristic, and the m antenna ports are generated based on a vertical axis and a horizontal axis of a uniform planar array (UPA) antenna. It is included in the first axis of the two-dimensional space, characterized in that the n antenna ports are included in the second axis of the two-dimensional space.
  • UPA uniform planar array
  • a transmitting device in a communication system supporting a full-dimension multiple input multiple output (FD-MIMO) scheme the transmitting device transmitting reference signals through m antenna ports to a receiving device
  • a transmitter for transmitting reference signals through the n antenna ports to the receiving device wherein the m antenna ports have a first polarization characteristic, and the n antenna ports have a second deviation characteristic
  • the m antenna ports are included in a first axis of two-dimensional space that is generated based on the vertical and horizontal axes of a uniform planar array (UPA) antenna, and the n antenna ports are arranged in the second dimension of the two-dimensional space. It is characterized by being included in two axes.
  • UPA uniform planar array
  • a receiving apparatus in a communication system supporting a full-dimension multiple input multiple output (FD-MIMO) scheme comprising: a receiver for receiving reference signals from a transmitting apparatus, the reference signals; Reference signals transmitted through m antenna ports in the signal transmission apparatus and reference signals transmitted through n antenna ports in the signal transmission apparatus, and the m antenna ports
  • a first polarization characteristic, the n antenna ports have a second deviation characteristic, and the m antenna ports are generated based on a vertical axis and a horizontal axis of a uniform planar array (UPA) antenna. It is included in the first axis of the two-dimensional space, characterized in that the n antenna ports are included in the second axis of the two-dimensional space.
  • UPA uniform planar array
  • the terms “include” and “Comprise” and its derivatives mean unlimited inclusion;
  • the term “or” is inclusive and means “and / or”;
  • the phrases “associated with” and “” associated therewith “and derivatives thereof include, be included within, and are interconnected with (interconnect with), contain, be contained within, connect to or with, connect to or connect with or with, be communicable with, cooperate with, interleave, juxtapose, be proximate to, Likely or be bound to or with, have, have a property of, etc.
  • controller refers to at least one operation.
  • One embodiment of the present invention has the effect of enabling the reference signal transmission / reception in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention has an effect that it is possible to transmit / receive a reference signal to enable accurate estimation of channel information in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention has the effect that it is possible to transmit / receive the reference signal to be able to reduce the number of resources used for the reference signal transmission in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention has the effect that it is possible to transmit / receive a reference signal in consideration of the UPA antenna characteristics in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention has the effect that it is possible to transmit and receive a reference signal in consideration of the cross polarization antenna characteristics in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a UPA antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating CSI-RS antenna ports included in a UPA antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating characteristics of a MIMO channel matrix when a cross polarization antenna is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a process of indexing antenna numbers for a UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a process of indexing an antenna number for an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 schematically illustrates another example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a one-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a two-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view schematically showing another example of a two-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view schematically showing another example of a two-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view schematically showing another example of a two-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 schematically illustrates MU-MIMO sum-capacity performance in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an internal structure of a signal transmission apparatus in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a signal receiving apparatus in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a “component surface” includes one or more component representations.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • an electronic device may include a communication function.
  • the electronic device may include a smart phone, a tablet personal computer (PC), a mobile phone, a video phone, and an e-book reader (e).
  • -book reader desktop PC, laptop PC, netbook PC, personal digital assistant (PDA), portable Portable multimedia player (PMP, hereinafter referred to as 'PMP'), MP3 player, mobile medical device, camera, wearable device (e.g., head-mounted) Head-mounted device (HMD), for example referred to as 'HMD', electronic clothing, electronic bracelet, electronic necklace, electronic accessory, electronic tattoo, or smart watch ), Etc.
  • the electronic device may be a smart home appliance having a communication function.
  • the smart home appliance includes a television, a digital video disk (DVD) player, an audio, a refrigerator, an air conditioner, a vacuum cleaner, an oven, and micro-wave oven, a washer and dryer, and air purifier, set-top box (set-top box) and, TV box (For example, Samsung HomeSync TM, Apple TV TM , or Google TV TM) and game console (gaming console), electronic dictionary, camcorder, electronic photo frame, and so on.
  • DVD digital video disk
  • an electronic device may be a medical device (eg, magnetic resonance angiography (MRA) device) and magnetic resonance imaging.
  • MRA magnetic resonance angiography
  • MRI magnetic resonance angiography
  • CT computed tomography
  • imaging device imaging device
  • ultrasound device navigation device
  • GPS global positioning system
  • EDR event data recorder
  • flight data flight data
  • recorder FDR (hereinafter referred to as FER), automotive infotainment device, navigational electronic device (e.g., navigational navigation device, gyro) Gyroscopes or compasses, avionics, security devices, industrial or consumer robots, and the like.
  • FER flight data recorder
  • automotive infotainment device navigational electronic device (e.g., navigational navigation device, gyro) Gyroscopes or compasses, avionics, security devices, industrial or consumer robots, and the like.
  • an electronic device includes a furniture, a part of a building / structure, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, and various measurement devices (eg, Water, electricity, gas or electromagnetic wave measuring devices) and the like.
  • various measurement devices eg, Water, electricity, gas or electromagnetic wave measuring devices
  • the electronic device may be a combination of devices as described above.
  • the electronic device according to the preferred embodiments of the present invention is not limited to the device as described above.
  • a station may be an electronic device as an example.
  • the terminal may operate as a device for receiving a reference signal (RS), and for example, the base station may operate as a device for transmitting a reference signal.
  • RS reference signal
  • An embodiment of the present invention is to transmit / receive a reference signal in a communication system supporting a full-dimension multiple input multiple output (FD-MIMO, hereinafter referred to as FD-MIMO) scheme.
  • FD-MIMO full-dimension multiple input multiple output
  • An apparatus and method for receiving are proposed.
  • an embodiment of the present invention proposes a reference signal transmission and reception apparatus and method capable of accurately estimating channel information in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention proposes a reference signal transmission and reception apparatus and method capable of reducing the number of resources used for transmission of a reference signal in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • an embodiment of the present invention transmits / receives a reference signal in consideration of antenna characteristics of a uniform planar array (UPA) in a communication system supporting the FD-MIMO scheme.
  • UPA uniform planar array
  • an embodiment of the present invention is an apparatus and method for transmitting / receiving a reference signal in consideration of antenna characteristics of cross polarization (hereinafter referred to as cross polarization) in a communication system supporting an FD-MIMO scheme. Suggest.
  • the method and apparatus proposed in an embodiment of the present invention is the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 communication system, IEEE 802.16 communication system, Digital multimedia broadcasting (DMB) service, digital video broadcasting-handheld (DVP-H, hereinafter referred to as 'DVP-H'), and Mobile broadcast services such as the Advanced Television Systems Committee-mobile / handheld (ATSC-M / H, hereinafter referred to as ATSC-M / H) service, and Internet protocol television (internet).
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • 802.11 communication system IEEE 802.16 communication system
  • DMB Digital multimedia broadcasting
  • DVP-H digital video broadcasting-handheld
  • Mobile broadcast services such as the Advanced Television Systems Committee-mobile / handheld (ATSC-M / H, hereinafter referred to as ATSC-M / H) service
  • ATSC-M / H Internet protocol television
  • protocol television Digital video broadcasting system such as IPTV, hereinafter referred to as 'IPTV' service, MPEG Media Transport (MPEG (moving picture experts group) me) dia transport: MMT, hereinafter referred to as 'MMT' system, evolved packet system (EPS, hereinafter referred to as 'EPS'), and long-term evolution (LTE) Mobile communication system, long-term evolution-advanced (LTE-A) mobile communication system, and high speed High speed downlink packet access (HSDPA, hereinafter referred to as 'HSDPA') mobile communication system, and high speed uplink packet access (HSPAA, hereinafter referred to as 'HSUPA') High rate packet data (HRPD) of the mobile communication system and the 3rd generation project partnership 2: 3GPP2 (hereinafter referred to as 3GPP2).
  • 3GPP2 3rd generation project partnership 2
  • WCDMA wideband code division multiple access
  • CDMA code division multiple access
  • the present invention can be applied to various communication systems such as a mobile communication system and a mobile internet protocol (hereinafter, referred to as a mobile IP) system.
  • FD-MIMO communication system a communication system supporting the FD-MIMO method will be referred to as an "FD-MIMO communication system.”
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a structure of an UPA antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the UPA antenna is a uniform linear array in which a relatively large number of element antennas are arranged only in the horizontal direction, or the relatively large number of element antennas are arranged only in the vertical direction. Since it is possible to include a larger number of element antennas in a relatively small space than the antenna, the FD-MIMO communication system is actively considering the support of the UPA antenna.
  • the illustrated UPA antenna 111 includes a total of 25 element antennas, that is, a total of 25 element antennas from element antenna # 0 to element antenna # 24.
  • the UPA antenna 111 includes five element antennas on a horizontal axis, and has a structure including five elements on a vertical axis.
  • the UPA antenna 111 has a first row including element antenna # 0 to element antenna # 4 on a horizontal axis, a second row including element antenna # 5 to element antenna # 9, and an element A third row including antenna # 10 to element antenna # 14, a fourth row including element antenna # 15 to element antenna # 19, and a fifth row including element antenna # 20 to element antenna # 24; Includes a total of five rows.
  • the UPA antenna 111 may include a first column including an element antenna # 0, an element antenna # 5, an element antenna # 10, an element antenna # 15, and an element antenna # 20 along a vertical axis; , Element antenna # 1, element antenna # 6, element antenna # 11, element antenna # 16, second column including element antenna # 21, element antenna # 2, element antenna # 7, element antenna A third column including # 12, element antenna # 17, element antenna # 22, element antenna # 3, element antenna # 8, element antenna # 13, element antenna # 18, and element antenna # 23. A total of five columns including a fourth column including element array # 4, element antenna # 9, element antenna # 14, element antenna # 19, and fifth column including element antenna # 24. .
  • channel information between a signal transmission device for example, a base station and a signal reception device, and, for example, a terminal is required.
  • a signal receiving device may provide a downlink signal in order to provide channel information required by the signal transmitting device.
  • the channel information is estimated using the reference signal received through the feedback signal, and the estimated channel information is fed back to the signal transmission apparatus through an uplink.
  • the signal reception apparatus may receive a channel state information reference signal (CSI-RS) received through a downlink signal.
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • Channel information is estimated using the " CSI-RS ", and the feedback channel information is fed back to the signal transmission apparatus through the uplink.
  • the CSI-RS is designed to have orthogonal characteristics, for example, a time dimension, a frequency dimension, and a code dimension, for each antenna.
  • the method of estimating channel information using the CSI-RS and feeding back the estimated channel information includes CSI for all element antennas included in the UPA 111, that is, element antenna # 0 to element antenna # 24.
  • -RS can be implemented by allocating resources for transmission.
  • the orthogonality between the element antennas can be maintained, but the resources (time / frequency / code dimension) used for the CSI-RS transmission as the number of element antennas increase. The number of) also increases.
  • This characteristic of CSI-RS that is, the increase of resources used for CSI-RS transmission as the number of antennas increases is more severe in a communication system supporting the FD-MIMO scheme, which supports a relatively large number of antennas. It can only be done.
  • a signal receiving apparatus in a communication system supporting the FD-MIMO scheme, can accurately estimate channel information, but can reduce the number of resources used for transmitting a reference signal. It proposes a transmission / reception method, and it will be described in detail as follows.
  • a signal transmitted for each element antenna for one ray may be represented by a combination of a signal transmitted on a horizontal axis and a signal transmitted on a vertical axis.
  • the signal received for each element antenna for each of the three rayes may be represented by a combination of a signal received on a horizontal axis and a signal received on a vertical axis.
  • a method of combining signals transmitted / received on the horizontal axis and signals transmitted / received on the vertical axis is based on a Kronecker-product (hereinafter, referred to as a 'Kronecker-product') operation. do.
  • a 'Kronecker-product' a Kronecker-product
  • LOS line of sight
  • 'LOS' line of sight
  • all element antennas included in the UPA antenna are based on a Kronecker-product calculation.
  • the characteristic of recovering the transmitted signals can be used to estimate the channels for all element antennas included in the UPA antenna, so that the signal receiving apparatus can accurately estimate the channel information.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating CSI-RS antenna ports included in a UPA antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the CSI-RS antenna ports shown in FIG. 2 assume that the signal transmission apparatus uses a total of 25 element antennas, that is, the UPA antenna 211 including element antenna # 0 to element antenna # 24.
  • CSI-RS antenna ports in the horizontal and vertical axes are available when reconfiguring a channel based on the product operation.
  • the CSI-RS antenna ports on the horizontal axis include an element antenna # 0, an element antenna # 1, an element antenna # 2, an element antenna # 3, and an element antenna # 4 of the 25 element antennas. Therefore, in the element antenna #m included in the UPA antenna (not separately illustrated in FIG. 2) used in the signal receiving apparatus, the channel vector h m, az may be estimated.
  • the element antenna #m included in the UPA antenna used in the signal receiving apparatus will be referred to as a 'receive element antenna #m'.
  • the CSI-RS antenna ports in the vertical axis include an element antenna # 0, an element antenna # 5, an element antenna # 10, an element antenna # 15, and an element antenna # 20 of the 25 element antennas. . Therefore, in the receiving antenna #m used in the signal receiving apparatus, the channel vector h m, el can be estimated.
  • the Kronecker-product operation is calculated for the channel vector h m, az and the channel vector h m, el estimated at the receiving antenna #m as shown in Equation 1 below.
  • a vectorization operation ( vec (.)
  • Equation 2 a channel that is an N R x N T MIMO channel formed between the signal transmitting apparatus and the signal receiving apparatus.
  • Equation 2 Denotes a channel between element antennas #N R -1 among element antennas included in the UPA antenna used by the signal transmission device and the signal reception device.
  • the number of element antennas used to transmit the CSI-RS can be reduced compared to the CSI-RS transmission scheme described with reference to FIG. 1. As the number of antennas increases, the resources used for transmitting CSI-RSs do not increase linearly in proportion to the number of antennas.
  • the CSI-RS transmission scheme as described in FIG. 2 can reduce the system capacity degradation of the FD-MIMO communication system as compared to the CSI-RS transmission scheme as described in FIG. 1.
  • the accuracy of the channel information estimated through some element antennas and the entire channel information obtained through the Kronecker-product operation is determined by the CSI-RS transmission scheme. It is an important factor in determining performance.
  • a communication system supporting the LTE-Advanced scheme uses a cross polarization antenna that can double the number of antennas without increasing the area occupied by the antenna. Therefore, the antennas using different polarization characteristics may be used to distinguish the channels without spatially distinguishing the antennas.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the UPA antenna 311 uses a cross polarization antenna as an element antenna, and the UPA antenna 311 includes a total of 32 cross polarization antennas.
  • the CSI-RS antenna ports shown in FIG. 3 use a UPA antenna 311 including a total of 32 cross polarization antennas, that is, cross polarization antennas # 0 to cross polarization antennas # 31
  • the CSI-RS antenna ports on the horizontal axis and the CSI-RS antenna ports on the vertical axis are shown when reconfiguring the channel based on the Kronecker-product operation.
  • the structure of the UPA antenna 311 shown in FIG. 3 may be logically considered to be identical to the structure of an antenna composed of eight horizontal CSI-RS antenna ports and four vertical CSI-RS antenna ports.
  • CSI-RS antenna ports on the horizontal axis are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 1, cross polarization antenna # 2, and cross.
  • polarization antenna # 3 cross polarization antenna # 4
  • cross polarization antenna # 5 cross polarization antenna # 6
  • cross polarization antenna # 7 the four CSI-RS antenna ports on the vertical axis are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 8, cross polarization antenna # 16, and cross polarization antenna # 24.
  • FIG. 3 illustrates an example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating characteristics of a MIMO channel matrix when a cross polarization antenna is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated MIMO channel matrix indicates a MIMO channel matrix when both the signal transmitter and the signal receiver use a cross polarization antenna.
  • the MIMO channel matrix shown in FIG. 4 represents a MIMO channel matrix when the signal transmitter and the signal receiver each use a 0 ° cross polarization antenna and a 90 ° cross polarization antenna.
  • FIG. 4 it is assumed that channel signals transmitted through cross polarization antennas having different polarization characteristics have different channel characteristics even though their physical positions are the same.
  • the MIMO channel matrix when the signal transmission device and the signal reception device each use a 0 ° cross polarization antenna and a 90 ° cross polarization antenna may be represented by Equation 3 below.
  • Equation 3 H represents a channel matrix and h ij represents a matrix element included in the channel matrix H.
  • h ij represents matrix elements for the reception antenna #i and the transmission antenna #j.
  • XPC cross polar correlation
  • Equation 4 ⁇ t represents the XPC value.
  • the cross polarization antennas having different polarization characteristics can be used as an index for evaluating the degree of having different channel characteristics. Can be.
  • the XPC value when the channel environment is an outdoor (UMa) or indoor channel environment, the XPC value is about 0. When the channel environment is a UMi / UMa NLOS channel environment, the XPC value is 0.3. In the case of Macro / Micro channel environment, XPC value is 0.1 and in case of Channel environment is Suburban / Urban channel environment, XPC value is about 0.
  • the XPC value has a very small value of 0.3 or less in various channel environments. Accordingly, it can be seen that in the case of cross polarization antennas having different polarization characteristics, the channels for the corresponding cross polarization antennas have little correlation.
  • the CSI-RS antenna ports include + 45 ° cross polarization antennas and -45 ° cross polarization antennas as described in FIG. 3, that is, the CSI-RS antenna ports are + 45 ° cross polarization antennas on the horizontal axis.
  • an embodiment of the present invention proposes a method of transmitting / receiving CSI-RS in consideration of the characteristics of a cross polarization antenna when an UPA antenna including cross polarization antennas is used.
  • an UPA antenna using an equal polarization (co polarization) antenna as an element antenna which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the process of indexing the antenna number will be described.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a process of indexing antenna numbers for a UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the UPA antenna 511 uses a co polarization antenna as an element antenna, and the UPA antenna 511 uses a total of 16 co polarization antennas, that is, co polarization antennas # 0 to co polarization antennas # 15. Include.
  • the antenna number indexing process shown in FIG. 5 includes four co polarization antennas on the horizontal axis and a UPA antenna 511 including a total of 16 co polarization antennas, including four co polarization antennas on the vertical axis. Indicates the indexing process for the antenna number. That is, the antenna number indexing process illustrated in FIG. 5 is an antenna number indexing process of first indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the horizontal axis, and then indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the vertical axis. .
  • the UPA antenna 511 has a first row of co polarization antennas # 0 to co polarization antennas # 3, a second row of co polarization antennas # 4 to co polarization antennas # 7, and a co polarization antenna on a horizontal axis.
  • the UPA antenna 511 has a first column including a co polarization antenna # 0, a co polarization antenna # 4, a co polarization antenna # 8, and a co polarization antenna # 12 on a vertical axis, and a co polarization antenna #.
  • the antenna number indexing process of first indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the horizontal axis, and then indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the vertical axis has been described.
  • the antenna number may be indexed so that the antenna number is increased, and then the antenna number may be indexed so that the antenna number is increased along the horizontal axis.
  • the process of indexing the antenna number based on the horizontal axis and the vertical axis has been described, but the process of indexing the antenna number is not limited to the horizontal axis and the vertical axis.
  • FIG. 5 an example of a process of indexing an antenna number of an UPA antenna using a co-polarization antenna as an element antenna, which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention, has been described.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a process of indexing an antenna number for an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the UPA antenna 611 uses a cross polarization antenna as an element antenna, and the UPA antenna 611 uses a total of 32 cross polarization antennas, that is, cross polarization antennas # 0 to cross polarization antennas # 31. Include.
  • the antenna number indexing process shown in FIG. 6 includes eight cross polarization antennas on the horizontal axis and a UPA antenna 611 including a total of 32 cross polarization antennas, including four cross polarization antennas on the vertical axis. Indicates the indexing process for the antenna number. That is, the antenna number indexing process shown in FIG. 6 is an antenna number indexing process of first indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the horizontal axis, and then indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the vertical axis. . However, in FIG.
  • the antenna numbers are indexed to include cross polarization antennas having different polarization characteristics in the corresponding row, and to include cross polarization antennas having different polarization characteristics in the corresponding column. do.
  • the UPA antenna 611 includes, for example, cross polarization antennas having two polarization characteristics of + 45 ° polarization characteristics and -45 ° polarization characteristics, and includes the polarization antennas having the + 45 ° polarization characteristics. It is assumed that the number of cross polarization antennas having the same number as -45 ° polarization is the same. 6 illustrates cross polarization antennas included in the UPA antenna 611 using + 45 ° polarization characteristics and -45 ° polarization characteristics as examples, but polarization of cross polarization antennas included in the UPA antenna 611. Of course, there is no limitation on the characteristics.
  • the UPA antenna 611 has a first row of cross polarization antennas # 0 to cross polarization antennas # 7, a second row of cross polarization antennas # 8 to cross polarization antennas # 15, and a cross polarization antenna on a horizontal axis.
  • the cross polarization antennas # 0 to cross polarization antennas # 4 are each -45 ° cross polarization antennas.
  • the cross polarization antennas # 4 to cross polarization antennas # 7 are each -45 ° cross polarization antennas.
  • the UPA antenna 611 has a first column including a cross polarization antenna # 0, a cross polarization antenna # 8, a cross polarization antenna # 16, and a cross polarization antenna # 24 on a vertical axis, and a cross polarization antenna #.
  • the antenna number indexing process of first indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the horizontal axis and then indexing the antenna number so that the antenna number increases with respect to the vertical axis has been described.
  • the antenna number may be indexed so that the antenna number is increased, and then the antenna number may be indexed so that the antenna number is increased along the horizontal axis.
  • the process of indexing the antenna number based on the horizontal axis and the vertical axis has been described, but the process of indexing the antenna number is not limited to the horizontal axis and the vertical axis.
  • FIG. 6 illustrates an UPA antenna 611 having a form in which two cross polarization antennas having different polarization characteristics overlap at actual physically identical positions.
  • FIG. 6 a process of indexing an antenna number for an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention has been described.
  • FIG. 7 schematically illustrates another example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the UPA antenna 711 uses a cross polarization antenna as an element antenna, and the UPA antenna 711 includes a total of 32 cross polarization antennas.
  • the signal transmission apparatus uses a UPA antenna 711 including a total of 32 cross polarization antennas, that is, cross polarization antennas # 0 to cross polarization antennas # 31. , CSI-RS antenna ports in the horizontal axis and the vertical axis.
  • the CSI-RS antenna ports shown in FIG. 7 represent logical antenna ports. That is, the CSI-RS antenna ports illustrated in FIG. 7 represent CSI-RS antenna ports arranged based on polarization characteristics.
  • CSI-RS antenna ports on the horizontal axis are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 1, cross polarization antenna # 2, and cross.
  • polarization antenna # 3 cross polarization antenna # 4
  • cross polarization antenna # 5 cross polarization antenna # 6
  • cross polarization antenna # 7 the four CSI-RS antenna ports on the vertical axis are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 8, cross polarization antenna # 16, and cross polarization antenna # 24.
  • cross polarization antenna # 4 cross polarization antenna # 12, cross polarization antenna # 20, and cross polarization antenna # 28 are additionally configured as CSI-RS antenna ports in the vertical axis. .
  • all of the cross polarization antennas configured as CSI-RS antenna ports are -45 ° cross polarization antennas having -45 ° polarization characteristics.
  • -45 ° cross polarization antennas are additionally configured as CSI-RS antenna ports is that cross polarization antennas configured as CSI-RS antenna ports configured as CSI-RS antenna ports on the horizontal axis are + 45 ° cross polarization.
  • CSI-RS antenna ports are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 1, and cross on a horizontal axis among the 32 cross polarization antennas included in the UPA antenna 711.
  • the polarization antenna # 2 the cross polarization antenna # 3, the cross polarization antenna # 4, the cross polarization antenna # 5, the cross polarization antenna # 6, and the cross polarization antenna # 7 are included,
  • the channel vector h m, az can be estimated.
  • the CSI-RS antenna ports on the vertical axis are cross polarization antenna # 0, cross polarization antenna # 8, cross polarization antenna # 16,
  • the channel vector h m, el ⁇ 1 may be estimated by the reception element antenna #m.
  • cross polarization antenna # 4 In the case of including a cross polarization antenna # 28, in the receiving element antenna #m h m, el -2 can be estimated.
  • the estimated channel vector h m, az and the channel vector h m, el -1 and the channel vector h m, el -2 are calculated by Kronecker-Product as shown in Equation 5 below.
  • a vectorization operation ( vec (.)) To perform a total of 32 cross polarization antennas included in the UPA antenna 711, that is, a channel that is a channel between the transmitting antennas and the receiving antenna #m. Can be estimated.
  • Equation 6 Denotes a channel between element antennas # NR-1 among element antennas included in the UPA antenna used by the signal transmission device and the signal reception device.
  • FIG. 7 an example in which four additional CSI-RS antenna ports are allocated on a vertical axis has been described as an example. However, this is only an example, and the CSI-RS antenna ports may be additionally allocated on a horizontal axis. In addition, there is no limit to the number of additional CSI-RS antenna ports.
  • FIG. 7 illustrates another example of CSI-RS antenna ports of an UPA antenna using a cross polarization antenna as an element antenna, which is used in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a one-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a one-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the one-step CSI processing described in FIG. 8 is a one-step CSI processing that takes into account the antenna number indexing process described in FIG. 6.
  • the terminal is a serving base station with a rank index (RI, hereinafter referred to as 'RI'), a channel quality index (CQI, hereinafter referred to as 'CQI'), and Feedback information including a pre-coding matrix index (PMI, hereinafter referred to as PMI) is transmitted.
  • RI rank index
  • CQI channel quality index
  • PMI pre-coding matrix index
  • CSI-RS configuration information (CSI-RS configuration, hereinafter referred to as 'CSI-RS configuration') transmitted through upper layer signaling, for example, csi- RS - ConfigNZPId and Based on the same CSI-RS configuration information, the CSI-RS transmission structure used for each CSI processing process can be checked.
  • the CSI-RS currently used in the 3GPP LTE standard is used. It is necessary to define a new type of CSI-RS configuration information different from the RS configuration information.
  • new CSI-RS configuration information for indicating a CSI-RS transmission structure for additionally configuring CSI-RS antenna ports on the vertical axis will be determined as follows.
  • VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED ⁇ an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ... ⁇ ,
  • HantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the horizontal axis
  • VantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the vertical axis.
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the horizontal axis may be different from the number of actual antennas included on the horizontal axis
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the vertical axis is vertical.
  • the number of actual antennas included in reference to an axis may be different.
  • Dupulicated-HantennaPortsCount indicates that the number of CSI-RS antenna ports included in the horizontal axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing is indexed as shown in FIG. 6.
  • CSI-RS antenna ports included in the horizontal axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing process which is equal to the number of CSI-RS antenna ports included in the horizontal axis allocated in consideration of the process. This indicates whether the number of antennas is twice the number of CSI-RS antenna ports included in the horizontal axis, which is allocated in consideration of the antenna number indexing process as described with reference to FIG. 6.
  • Dupulicated-VantennaPortsCount is the number of CSI-RS antenna ports included in the vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing.
  • CSI-RS antenna ports included in the vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing process or equal to the number of CSI-RS antenna ports included in the vertical axis allocated in consideration of the process. This indicates whether the number of the antennas is twice the number of CSI-RS antenna ports included in the vertical axis allocated in consideration of the antenna number indexing process as described with reference to FIG. 6.
  • the CSI-RS configuration information may be set as follows.
  • Dupulicated - HantennaPortsCount is set to OFF, and Dupulicated - VantennaPortsCount is set to ON.
  • CSI-RS antenna ports are added in the form described with reference to FIG. 7, whether the number of CSI-RS antenna ports is doubled compared to the number of previous CSI-RS antenna ports.
  • the number of increased CSI-RS antenna ports may be N times larger than the number of previous CSI-RS antenna ports. to be.
  • FIG. 8 illustrates a one-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 a second step in the FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • An example of the CSI processing process will be described.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of a two-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-step CSI processing described in FIG. 9 is a two-step CSI processing considering the antenna number indexing process as described in FIG. 6.
  • the two-step CSI processing illustrated in FIG. 9 is a two-step CSI in which the CSI processing for the horizontal axis CSI-RS antenna ports is performed after the CSI processing for the vertical axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI processing process for the vertical axis CSI-RS antenna ports and the CSI processing process for the horizontal axis CSI-RS antenna ports may be performed at different points of time, and may also be performed at the vertical axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI processing process and the CSI processing process for the horizontal axis CSI-RS antenna ports may be performed in different periods.
  • the joint CQI is calculated and transmitted based on the RI and the PMI transmitted in the CSI processing performed previously.
  • the previously performed CSI processing is CSI processing for vertical axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI-RS transmission structure used for each CSI processing process may be determined based on CSI-RS configuration information transmitted through higher layer signaling, for example, CSI-RS configuration information such as csi-RS-ConfigNZPId. have.
  • a new CSI-RS transmission structure proposed in one embodiment of the present invention that is, a CSI-RS transmission structure based on a two-step CSI processing process as shown in FIG. 9, it is currently used in the 3GPP LTE standard. It is necessary to define a new type of CSI-RS configuration information different from the CSI-RS configuration information.
  • new CSI-RS configuration information for indicating the new CSI-RS transmission structure will be determined as follows.
  • antennaPortsCount - r13 ENUMERATED ⁇ an1 , an2 , an4 , an8 , an16, an32, ... ⁇ ,
  • antennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports used in the corresponding CSI processing.
  • the indicated CSI-RS antenna ports represent CSI-RS antenna ports allocated in the horizontal axis and CSI-RS antenna ports allocated in the vertical axis according to the CSI-RS antenna ports considered in the corresponding CSI processing.
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the horizontal axis may be different from the number of actual antennas included on the horizontal axis, and the number of CSI-RS antenna ports allocated on the vertical axis is vertical. The number of actual antennas included in reference to an axis may be different.
  • the Dupulicated-antennaPortsCount indexes the antenna number of the CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing. Equal to the number of CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis allocated for the process, or CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing process. This indicates whether the number of the antennas is twice the number of CSI-RS antenna ports in the horizontal axis or the vertical axis allocated in consideration of the antenna number indexing process as described with reference to FIG. 6.
  • the CSI-RS configuration information may be set as follows.
  • CSI-RS antenna ports are added in the form described with reference to FIG. 7, whether the number of CSI-RS antenna ports is doubled compared to the number of previous CSI-RS antenna ports.
  • the number of increased CSI-RS antenna ports may be N times larger than the number of previous CSI-RS antenna ports. to be.
  • FIG. 9 illustrates an example of a two-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10.
  • another example of the two-step CSI processing process will be described.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating another example of a two-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-step CSI processing described in FIG. 10 is a two-step CSI processing that takes into account the antenna number indexing process described in FIG. 6.
  • the two-step CSI processing illustrated in FIG. 10 is a two-step CSI where the CSI processing is performed on the vertical axis CSI-RS antenna ports after the CSI processing is performed on the horizontal axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI processing process for the horizontal axis CSI-RS antenna ports and the CSI processing process for the vertical axis CSI-RS antenna ports may be performed at different times, and may be performed at the horizontal axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI processing for the CSI and the CSI processing for the vertical axis CSI-RS antenna ports may be performed in different periods.
  • the joint CQI is calculated and transmitted based on the RI and the PMI transmitted in the CSI processing performed previously.
  • the previously performed CSI processing is CSI processing for horizontal axis CSI-RS antenna ports.
  • the CSI-RS transmission structure used for each CSI processing process may be determined based on CSI-RS configuration information transmitted through higher layer signaling, for example, CSI-RS configuration information such as csi-RS-ConfigNZPId. have.
  • a new CSI-RS transmission structure proposed in one embodiment of the present invention that is, a CSI-RS transmission structure based on a two-step CSI processing process as shown in FIG. 10, it is currently used in the 3GPP LTE standard. It is necessary to define a new type of CSI-RS configuration information different from the CSI-RS configuration information.
  • new CSI-RS configuration information for indicating the new CSI-RS transmission structure will be determined as follows.
  • antennaPortsCount - r13 ENUMERATED ⁇ an1 , an2 , an4 , an8 , an16, an32, ... ⁇ ,
  • antennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports used in the corresponding CSI processing.
  • the indicated CSI-RS antenna ports represent CSI-RS antenna ports allocated in the horizontal axis and CSI-RS antenna ports allocated in the vertical axis according to the CSI-RS antenna ports considered in the corresponding CSI processing.
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the horizontal axis may be different from the number of actual antennas included on the horizontal axis, and the number of CSI-RS antenna ports allocated on the vertical axis is vertical. The number of actual antennas included in reference to an axis may be different.
  • the Dupulicated-antennaPortsCount indexes the antenna number of the CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing. Equal to the number of CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis allocated for the process, or CSI-RS antenna ports in the horizontal or vertical axis of the CSI-RS transmission structure currently used in the corresponding CSI processing process. This indicates whether the number of the antennas is twice the number of CSI-RS antenna ports in the horizontal axis or the vertical axis allocated in consideration of the antenna number indexing process as described with reference to FIG. 6.
  • the CSI-RS configuration information may be set as follows.
  • CSI-RS antenna ports are added in the form described with reference to FIG. 7, whether the number of CSI-RS antenna ports is doubled compared to the number of previous CSI-RS antenna ports.
  • the number of increased CSI-RS antenna ports may be N times larger than the number of previous CSI-RS antenna ports. to be.
  • FIG. 10 illustrates another example of a two-step CSI processing process in the FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • another example of the two-step CSI processing process will be described.
  • FIG. 11 schematically illustrates another example of a two-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-step CSI processing described in FIG. 11 is a two-step CSI processing considering the antenna number indexing process as described in FIG. 6.
  • the two-step CSI processing shown in FIG. 11 undergoes CSI processing for CSI-RS antenna ports including + 45 ° cross polarization antennas and then again includes CSI-RS including -45 ° cross polarization antennas.
  • a two-step CSI processing procedure in which CSI processing for antenna ports is performed is shown.
  • the CSI processing for the CSI-RS antenna ports including the + 45 ° cross polarization antennas and the CSI processing for the CSI-RS antenna ports including the -45 ° cross polarization antennas may be performed at different time points.
  • CSI processing for CSI-RS antenna ports including the + 45 ° cross polarization antennas and CSI processing for CSI-RS antenna ports including -45 ° cross polarization antennas may have different periods. Of course, it can be performed with.
  • the joint CQI is calculated and transmitted based on the RI and the PMI transmitted in the CSI processing performed previously.
  • the previously performed CSI processing is CSI processing for CSI-RS antenna ports including + 45 ° cross polarization antennas.
  • the CSI-RS transmission structure used for each CSI processing process may be determined based on CSI-RS configuration information transmitted through higher layer signaling, for example, CSI-RS configuration information such as csi-RS-ConfigNZPId. have.
  • a new CSI-RS transmission structure proposed in one embodiment of the present invention that is, a CSI-RS transmission structure based on a two-step CSI processing process as shown in FIG. 11, it is currently used in the 3GPP LTE standard. It is necessary to define a new type of CSI-RS configuration information different from the CSI-RS configuration information.
  • new CSI-RS configuration information for indicating the new CSI-RS transmission structure will be determined as follows.
  • VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED ⁇ an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ... ⁇ ,
  • HantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the horizontal axis
  • VantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the vertical axis.
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the horizontal axis may be different from the number of actual antennas included on the horizontal axis
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the vertical axis is vertical.
  • the number of actual antennas included in reference to an axis may be different.
  • a signal receiving device that is, a terminal, may include a cross polarization antenna having a CSI-RS transmitted from a corresponding CSI processing process. You do not need to know if it is sent from. In addition, the CSI-RS configuration information is used in the same manner without being separately classified for each CSI processing process.
  • the CSI-RS configuration information may be set as follows for the CSI processing processes.
  • CSI-RS-ConfigNZP-r13 :: SEQUENCE ⁇ ..
  • FIG. 11 illustrates another example of a two-step CSI processing process in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FD-MIMO communication according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12.
  • Another example of a two-step CSI processing procedure in a system will be described.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing another example of a two-step CSI processing procedure in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the two-step CSI processing described in FIG. 12 is a two-step CSI processing considering the antenna number indexing process as described in FIG. 6.
  • the two-step CSI processing shown in FIG. 12 undergoes CSI processing for CSI-RS antenna ports including -45 ° cross polarization antennas and then again includes CSI-RS including + 45 ° cross polarization antennas.
  • a two-step CSI processing procedure in which CSI processing for antenna ports is performed is shown.
  • the CSI processing for the CSI-RS antenna ports including the -45 ° cross polarization antennas and the CSI processing for the CSI-RS antenna ports including the + 45 ° cross polarization antennas may be performed at different time points.
  • the CSI processing procedure for the CSI-RS antenna ports including the -45 ° cross polarization antennas and the CSI processing procedure for the CSI-RS antenna ports including the + 45 ° cross polarization antennas may have different periods. Of course, it can be performed with.
  • the joint CQI is calculated and transmitted based on the rank information and the PMI information transmitted in the CSI processing performed previously.
  • the previously performed CSI processing process is a CSI processing process for CSI-RS antenna ports including -45 ° cross polarization antennas.
  • the CSI-RS transmission structure used for each CSI processing process may be determined based on CSI-RS configuration information transmitted through higher layer signaling, for example, CSI-RS configuration information such as csi-RS-ConfigNZPId. have.
  • a new CSI-RS transmission structure proposed in one embodiment of the present invention that is, a CSI-RS transmission structure based on a two-step CSI processing process as shown in FIG. 12, it is currently used in the 3GPP LTE standard. It is necessary to define a new type of CSI-RS configuration information different from the CSI-RS configuration information.
  • new CSI-RS configuration information for indicating the new CSI-RS transmission structure will be determined as follows.
  • VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED ⁇ an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ... ⁇ ,
  • HantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the horizontal axis
  • VantennaPortsCount-r13 represents the number of CSI-RS antenna ports allocated in the vertical axis.
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the horizontal axis may be different from the number of actual antennas included on the horizontal axis
  • the number of CSI-RS antenna ports allocated on the vertical axis is vertical.
  • the number of actual antennas included in reference to an axis may be different.
  • the signal receiving apparatus ie, the terminal, may include a cross polarization antenna of which the CSI-RS transmitted in the corresponding CSI processing process is + 45 ° cross polarization antenna or -45 ° cross polarization antenna You do not need to know if it is sent from.
  • the CSI-RS configuration information is used in the same manner without being separately classified for each CSI processing process.
  • the CSI-RS configuration information may be set as follows for the CSI processing processes.
  • the following CSI-RS configuration information is the same as described with reference to FIG. 11.
  • CSI-RS-ConfigNZP-r13 :: SEQUENCE ⁇ ..
  • MU-MIMO sum-capacity hereinafter referred to as 'MU-MIMO'
  • MU-MIMO sum MU-MIMO sum
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating MU-MIMO sum-capacity performance in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated MU-MIMO sum-capacity performance graph includes an UPA antenna having 32 element antennas in a signal transmission apparatus, that is, 8 elements in a horizontal axis, and 4 element antennas in a vertical axis.
  • MU-MIMO sum-capacity performance graph is shown when using an UPA antenna including the above and supporting MU-MIMO transmission for 8 terminals at the same time.
  • the MU-MIMO sum-capacity performance graph shown as 'PerRB SVD # 1' and 'Sample Cov SVD # 1', uses CSI-RS antenna ports as described in FIG. Shows the MU-MIMO sum-capacity performance graph when transmitting.
  • the MU-MIMO sum-capacity performance graph shown as 'PerRB SVD # 2' and 'Sample Cov SVD # 2', uses CSI-RS antenna ports as described in FIG. Shows the MU-MIMO sum-capacity performance graph when transmitting signals.
  • FIG. 13 illustrates MU-MIMO sum-capacity performance in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a signal transmission apparatus in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the signal transmission device 1400 includes a transmitter 3111, a controller 1413, a receiver 1415, and a storage unit 1417.
  • the controller 1413 controls the overall operation of the signal transmission device 1400.
  • the controller 1413 controls the signal transmission apparatus 1400 to perform an overall operation related to a CSI-RS transmission operation according to an embodiment of the present invention, that is, a CSI-RS transmission operation considering a cross polarization antenna characteristic.
  • a CSI-RS transmission operation considering the cross polarization antenna characteristic according to the embodiment of the present invention is the same as described with reference to FIGS. 1 to 13, a detailed description thereof will be omitted.
  • the transmitter 1411 transmits various signals and various messages to a signal receiving apparatus or the like under the control of the controller 1413.
  • various signals and various messages transmitted by the transmitter 1411 are the same as those described with reference to FIGS. 1 to 13, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the receiver 1415 receives various signals and various messages from the signal receiving apparatus or the like under the control of the controller 1413.
  • various signals and various messages received by the receiver 1415 are the same as those described with reference to FIGS. 1 to 13, and thus, detailed description thereof will be omitted.
  • the storage unit 1417 includes information related to a CSI-RS transmission operation in consideration of a cross polarization antenna characteristic according to an embodiment of the present invention, such as a program and various data necessary for the operation of the signal transmission apparatus 1400. And so on. In addition, the storage unit 1417 stores various signals and various messages received by the receiver 1415 from the signal receiving apparatus or the like.
  • FIG. 14 illustrates a case in which the signal transmitting device 1400 is implemented as separate units such as the transmitter 1411, the controller 1413, the receiver 1415, and the storage unit 1417.
  • the signal transmission device 1400 may be implemented in a form in which at least two of the transmitter 1411, the controller 1413, the receiver 1415, and the storage unit 1417 are integrated into one unit. to be.
  • the signal transmission device 1400 may be implemented by one processor.
  • FIG. 14 illustrates an internal structure of a signal transmission apparatus in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a signal in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15.
  • the internal structure of the receiver will be described.
  • 15 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a signal receiving apparatus in an FD-MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the signal receiving apparatus 1500 includes a transmitter 1511, a controller 1513, a receiver 1515, and a storage unit 1517.
  • the controller 1513 controls the overall operation of the signal receiving apparatus 1500.
  • the controller 1513 controls the signal reception apparatus 1500 to perform an overall operation related to a CSI-RS reception operation according to an embodiment of the present invention, that is, a CSI-RS reception operation considering a cross polarization antenna characteristic.
  • a CSI-RS reception operation considering the cross polarization antenna characteristic according to the embodiment of the present invention is the same as described with reference to FIGS. 1 to 13, a detailed description thereof will be omitted.
  • the transmitter 1511 transmits various signals and various messages to a signal transmission apparatus under the control of the controller 1513.
  • various signals and various messages transmitted by the transmitter 1511 are the same as those described with reference to FIGS. 1 to 13, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the receiver 1515 receives various signals, various messages, and the like from the signal transmission apparatus and the like under the control of the controller 1513.
  • the various signals and the various messages received by the receiver 1515 are the same as those described with reference to FIGS. 1 to 13, and thus, detailed description thereof will be omitted.
  • the storage unit 1517 stores a program and various data necessary for the operation of the signal receiving apparatus 1500, in particular information related to a CSI-RS reception operation considering a cross polarization antenna characteristic according to an embodiment of the present invention. do. In addition, the storage unit 1517 stores various signals and various messages received by the receiver 1515 from the signal transmission device or the like.
  • the signal receiving apparatus 1500 illustrates a case where the signal receiving apparatus 1500 is implemented as separate units such as the transmitter 1511, the controller 1513, the receiver 1515, and the storage unit 1517.
  • the signal receiving apparatus 1500 may be implemented in a form in which at least two of the transmitter 1511, the controller 1513, the receiver 1515, and the storage unit 1517 are integrated into one unit. to be.
  • the signal reception apparatus 1500 may be implemented by one processor.
  • a computer readable recording medium is any data storage device capable of storing data that can be read by a computer system. Examples of the computer readable recording medium include read only memory (ROM), and random access memory (RAM). And, compact disk-read only memory (CD-ROMs), magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and carrier wave carrier waves (such as data transmission over the Internet).
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • CD-ROMs compact disk-read only memory
  • CD-ROMs compact disk-read only memory
  • CD-ROMs compact disk-read only memory
  • CD-ROMs compact disk-read only memory
  • magnetic tapes magnetic tapes
  • floppy disks floppy disks
  • optical data storage devices such as data transmission over the Internet
  • carrier wave carrier waves such as data transmission over the Internet
  • any such software may be, for example, volatile or nonvolatile storage, such as a storage device such as a ROM, whether or not removable or rewritable, or a memory such as, for example, a RAM, a memory chip, a device or an integrated circuit. Or, for example, on a storage medium that is optically or magnetically recordable, such as a compact disk (CD), DVD, magnetic disk or magnetic tape, and which can be read by a machine (eg computer). have.
  • volatile or nonvolatile storage such as a storage device such as a ROM, whether or not removable or rewritable, or a memory such as, for example, a RAM, a memory chip, a device or an integrated circuit.
  • a storage medium that is optically or magnetically recordable such as a compact disk (CD), DVD, magnetic disk or magnetic tape, and which can be read by a machine (eg computer). have.
  • the method according to an embodiment of the present invention may be implemented by a computer or a portable terminal including a control unit and a memory, wherein the memory is suitable for storing a program or programs including instructions for implementing embodiments of the present invention. It will be appreciated that this is an example of a machine-readable storage medium.
  • the present invention includes a program comprising code for implementing the apparatus or method described in any claim herein and a storage medium readable by a machine (such as a computer) storing such a program.
  • a machine such as a computer
  • such a program can be transferred electronically through any medium, such as a communication signal transmitted over a wired or wireless connection, and the invention suitably includes equivalents thereof.
  • the apparatus may receive and store the program from a program providing apparatus connected by wire or wirelessly.
  • the program providing apparatus includes a memory for storing a program including instructions for causing the program processing apparatus to perform a preset content protection method, information necessary for the content protection method, and wired or wireless communication with the graphic processing apparatus.
  • a communication unit for performing and a control unit for automatically transmitting the program or the corresponding program to the request or the graphics processing unit.

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Abstract

본 발명은 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE)과 같은 4세대(4th-Generation: 4G) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5세대(5th-Generation: 5G) 또는 프리-5G(pre-5G) 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법에 있어서, 수신 장치로 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정과, 상기 수신 장치로 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정을 포함하며, 상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며, 상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며, 상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며, 상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 한다.

Description

풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송/수신 장치 및 방법
본 발명은 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO, 이하 ‘FD-MIMO’라 칭하기로 한다) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 교차 편차(cross polarization, 이하 ‘cross polarization’라 칭하기로 한다) 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
4세대(4th-generation: 4G, 이하 "4G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5세대(5th-generation: 5G, 이하 "5G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템 또는 프리-5G(pre-5G, 이하 " pre-5G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (beyond 4G network) 통신 시스템 또는 롱 텀 에볼루션(long-term evolution: LTE, 이하 "LTE"라 칭하기로 한다) 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 밀리미터파(millimeter wave: mmWave, 이하 "mmWave"라 칭하기로 한다) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은 주파수 대역)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beam forming), 거대 배열 다중 입력 다중 출력(massive multi-input multi-output: massive MIMO, 이하 " massive MIMO"라 칭하기로 한다) 방식과, 전차원 다중 입력 다중 출력(full dimensional MIMO: FD-MIMO, 이하 " FD-MIMO"라 칭하기로 한다) 방식과, 어레이 안테나(array antenna) 방식과, 아날로그 빔 포밍(analog beam-forming) 방식 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 방식 등이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 디바이스 대 디바이스 (device to device: D2D, 이하 "D2D"라 칭하기로 한다) 통신, 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation: ACM, 이하 " ACM"이라 칭하기로 한다) 방식인 하이브리드 주파수 쉬프트 키잉(frequency shift keying: FSK, 이하 "FSK"라 칭하기로 한다) 및 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM, 이하 "QAM"이라 칭하기로 한다)(hybrid FSK and QAM: FQAM, 이하 " FQAM"라 칭하기로 한다) 방식 및 슬라이딩 윈도우 중첩 코딩(sliding window superposition coding: SWSC, 이하 " SWSC"라 칭하기로 한다) 방식과, 진보된 억세스 기술인 필터 뱅크 멀티 캐리어(filter bank multi carrier: FBMC, 이하 "FBMC"라 칭하기로 한다) 방식과, 비직교 다중 억세스(non-orthogonal multiple access: NOMA, 이하 " NOMA"라 칭하기로 한다) 방식 및 성긴 코드 다중 억세스(sparse code multiple access: SCMA, 이하 " SCMA"라 칭하기로 한다) 방식 등이 개발되고 있다.
통신 시스템은 지속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽(data traffic) 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하도록 발전하고 있다. 예를 들어, 통신 시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM, 이하 ‘OFDM’이라 칭하기로 한다) 방식과, 다중 입력 다중 출력(multiple input multiple output: MIMO, 이하 ‘MIMO’라 칭하기로 한다) 방식 등과 같은 다양한 방식들을 기반으로 주파수 효율성(spectral efficiency)을 개선하고, 채널 용량을 증대시키도록 개발되고 있다.
특히, 상기 MIMO 방식은 신호 송신 장치, 일 예로 기지국이 다수 개의 안테나들을 사용하여 시스템 용량을 증가시키는 방식이다. 상기 MIMO 방식이 개발된 초기에는 신호 송신 장치와 신호 수신 장치, 일 예로 단말기 각각에서 사용되는 안테나 개수들을 증가시켜 용량을 증가시키는 방식에 대해 주로 연구가 진행되었었다.
하지만, 이후에는 실제 구현을 고려하여, 크기 및 가용 전력 제한으로 인해 안테나 확장 및 복잡한 연산이 비교적 어려운 신호 수신 장치, 일 예로 단말기 보다는 크기 및 복잡도 측면에서 실제 구현하는 것이 비교적 쉬운 신호 송신 장치, 일 예로 기지국에서 사용되는 안테나의 개수를 증가시키는 형태로 상기 MIMO 방식이 발전해 나가고 있다.
한편, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(long-term evolution-advanced: LTE-A, 이하 ‘LTE-A’라 칭하기로 한다)라고도 칭해지는 3세대 프로젝트 파트너쉽(3rd generation partnership project: 3GPP, 이하 ‘3GPP’라 칭하기로 한다) 릴리즈 10(Release 10) 규격 에서는 최대 8개의 안테나들을 지원하는 기지국에 대한 송신 방식이 개발된 바 있다. 특히, 최근에는 상기 LTE-A에서는 기지국이 최대 64개의 안테나들을 지원하는 FD-MIMO 방식에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다.
한편, 비교적 많은 개수의 안테나들이 수평 방향으로만 배열되거나, 혹은 상기 비교적 많은 개수의 안테나들이 수직 방향으로만 배열되는 균일 선형 어레이(uniform linear array: ULA, 이하 ‘ULA’라 칭하기로 한다) 안테나는 상기 ULA 안테나가 포함하는 엘리먼트 안테나(element antenna)들이 차지하는 공간이 매우 넓기 때문에 상기 ULA 안테나를 구현하는 것은 현실적으로 불가능하다. 일 예로, 2GHz 주파수 대역에서, 64개의 엘리먼트 안테나들이 λ/2 간격으로 수평 방향으로만 배열되거나 혹은 상기 64개의 엘리먼트 안테나들이 수직 방향으로만 배열될 경우, 상기 64개의 엘리먼트 안테나들이 차지하는 전체 길이는 대략 5m이다. 따라서, 현재까지 제안된 바 있는 통신 시스템들에서의 기지국 공간을 고려할 경우 상기 ULA 안테나를 실제 구현되는 것은 불가능하다.
따라서, 이와 같은 ULA 안테나와는 다른 구조를 가지는 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA, 이하 ‘UPA’라 칭하기로 한다) 안테나가 상기 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 고려되고 있다. 여기서, 상기 UPA 안테나는 수평 방향과 수직 방향 모두를 고려하는 2차원 공간에 다수 개의 엘리먼트 안테나들이 배열되는 형태를 가진다. 상기 UPA 안테나는 현재까지 제안되어 있는 기지국에 대한 공간적 제약 문제를 해결할 수 있으면서도, 다수 개의 안테나들을 기반으로 하는 FD-MIMO 방식을 실제 구현하는 것을 가능하도록 한다.
이렇게, 상기 UPA 안테나를 사용함으로써, 비교적 많은 개수의 안테나들을 사용하는 것이 가능한 FD-MIMO 방식을 지원하는 것이 가능하게 되고, 따라서 기지국은 이전보다 더 많은 개수의 안테나들을 지원하는 것이 가능하게 되었다. 따라서, 상기 기지국은 많은 개수의 안테나들을 구비하고, 이런 안테나들을 사용하여 무선 통신 시스템의 시스템 용량을 증가시키려 하고 있다.
한편, 시스템 용량을 증가시키기 위해서는 신호 송신 장치, 일 예로 기지국과 신호 수신 장치, 일 예로 단말기간의 채널 정보가 필요로 된다. 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing: FDD, 이하 ‘FDD’라 칭하기로 한다) 방식을 지원하는 통신 시스템의 경우, 신호 송신 장치에서 필요한 채널 정보를 제공하기 위해서 신호 수신 장치는 다운링크(downlink) 신호를 통해 수신한 기준 신호(reference signal: RS)를 사용하여 채널 정보를 추정하고, 상기 추정한 채널 정보를 업링크(uplink)를 통해 신호 송신 장치로 피드백한다.
또한, LTE-Advanced 방식을 지원하는 통신 시스템에서는 신호 송신 장치에서 필요한 채널 정보를 제공하기 위해서 신호 수신 장치는 다운링크 신호를 통해 수신한 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information-reference signal: CSI-RS, 이하 ‘CSI-RS’라 칭하기로 한다)를 사용하여 채널 정보를 추정하고, 상기 추정한 채널 정보를 업링크를 통해 신호 송신 장치로 피드백한다. 여기서, 정확한 채널 추정을 위하여 CSI-RS는 각 안테나 별로 직교적인 특성, 일 예로 시간 차원과, 주파수 차원과, 코드 차원과 같은 직교적인 특성을 갖도록 설계되는데, 이런 직교적인 특성으로 인하여 안테나들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS 송신을 위해 사용되는 자원들 역시 증가한다.
이런 CSI-RS의 특성, 즉 안테나들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS 송신을 위해 사용되는 자원들이 증가하는 특성은 비교적 많은 개수의 안테나들을 지원하는, FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 더욱 심각해질 수 밖에 없다.
따라서, 상기 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 신호 수신 장치가 채널 정보를 정확하게 추정하는 것이 가능하면서도, 기준 신호의 송신을 위해 사용되는 자원들의 개수를 감소시키는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 채널 정보를 정확하게 추정하는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송신에 사용되는 자원들의 개수를 감소시키는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 UPA 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 cross polarization 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 방법은; 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법에 있어서, 수신 장치로 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정과, 상기 수신 장치로 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정을 포함하며, 상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며, 상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며, 상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며, 상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 방법은; 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법에 있어서, 송신 장치로부터 기준 신호들을 수신하는 과정을 포함하며, 상기 기준 신호들은; 상기 신호 송신 장치에서 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 송신된 기준 신호들과, 상기 신호 송신 장치에서 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신된 기준 신호들을 포함하며, 상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며, 상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며, 상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며, 상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 장치는; 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치에 있어서, 수신 장치로 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 기준 신호들을 송신하고, 상기 수신 장치로 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신하는 송신기를 포함하며, 상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며, 상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며, 상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며, 상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 장치는; 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치에 있어서, 송신 장치로부터 기준 신호들을 수신하는 수신기를 포함하며, 상기 기준 신호들은; 상기 신호 송신 장치에서 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 송신된 기준 신호들과, 상기 신호 송신 장치에서 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신된 기준 신호들을 포함하며, 상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며, 상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며, 상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며, 상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면들과, 이득들 및 핵심적인 특징들은 부가 도면들과 함께 처리되고, 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시하는, 하기의 구체적인 설명으로부터 해당 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다.
하기의 본 개시의 구체적인 설명 부분을 처리하기 전에, 이 특허 문서를 통해 사용되는 특정 단어들 및 구문들에 대한 정의들을 설정하는 것이 효과적일 수 있다: 상기 용어들 "포함하다(include)" 및 "포함하다(comprise)"과 그 파생어들은 한정없는 포함을 의미하며; 상기 용어 "혹은(or)"은 포괄적이고 '및/또는'을 의미하고; 상기 구문들 "~와 연관되는(associated with)" 및 ""~와 연관되는(associated therewith)"과 그 파생어들은 포함하고(include), ~내에 포함되고(be included within), ~와 서로 연결되고(interconnect with), 포함하고(contain), ~내에 포함되고(be contained within), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(connect to or with), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(couple to or with), ~와 통신 가능하고(be communicable with), ~와 협조하고(cooperate with), 인터리빙하고(interleave), 병치하고(juxtapose), ~로 가장 근접하고(be proximate to), ~로 ~할 가능성이 크거나 혹은 ~와 ~할 가능성이 크고(be bound to or with), 가지고(have), 소유하고(have a property of) 등과 같은 것을 의미하고; 상기 용어 "제어기"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 디바이스, 시스템, 혹은 그 부분을 의미하고, 상기와 같은 디바이스는 하드웨어, 펌웨어 혹은 소프트웨어, 혹은 상기 하드웨어, 펌웨어 혹은 소프트웨어 중 적어도 2개의 몇몇 조합에서 구현될 수 있다. 어떤 특정 제어기와 연관되는 기능성이라도 집중화되거나 혹은 분산될 수 있으며, 국부적이거나 원격적일 수도 있다는 것에 주의해야만 할 것이다. 특정 단어들 및 구문들에 대한 정의들은 이 특허 문서에 걸쳐 제공되고, 해당 기술 분야의 당업자는 많은 경우, 대부분의 경우가 아니라고 해도, 상기와 같은 정의들이 종래 뿐만 아니라 상기와 같이 정의된 단어들 및 구문들의 미래의 사용들에도 적용된다는 것을 이해해야만 할 것이다.
본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송/수신을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 채널 정보를 정확하게 추정하는 것이 가능하도록 기준 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송신에 사용되는 자원들의 개수를 감소시키는 것이 가능하도록 기준 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 UPA 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 cross polarization 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나가 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 cross polarization 안테나가 사용될 경우의 MIMO 채널 행렬의 특성을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대해서 안테나 번호를 인덱싱하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대한 안테나 번호를 인덱싱하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 1단계 CSI 프로세싱 과정을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 MU-MIMO sum-capacity 성능을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.
첨부되는 도면들을 참조하는 하기의 상세한 설명은 청구항들 및 청구항들의 균등들로 정의되는 본 개시의 다양한 실시예들을 포괄적으로 이해하는데 있어 도움을 줄 것이다. 하기의 상세한 설명은 그 이해를 위해 다양한 특정 구체 사항들을 포함하지만, 이는 단순히 예로서만 간주될 것이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자는 여기에서 설명되는 다양한 실시예들의 다양한 변경들 및 수정들이 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 공지의 기능들 및 구성들에 대한 설명은 명료성 및 간결성을 위해 생략될 수 있다.
하기의 상세한 설명 및 청구항들에서 사용되는 용어들 및 단어들은 문헌적 의미로 한정되는 것이 아니라, 단순히 발명자에 의한 본 개시의 명료하고 일관적인 이해를 가능하게 하도록 하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자들에게는 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 단지 예시 목적만을 위해 제공되는 것이며, 첨부되는 청구항들 및 상기 청구항들의 균등들에 의해 정의되는 본 개시를 한정하기 위해 제공되는 것은 아니라는 것이 명백해야만 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 “한”과, “상기”와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 일 예로, “컴포넌트 표면(component surface)”은 하나 혹은 그 이상의 컴포넌트 표현들을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 이해되어야만 한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 디바이스는 스마트 폰(smart phone)과, 태블릿(tablet) 개인용 컴퓨터(personal computer: PC, 이하 ‘PC’라 칭하기로 한다)와, 이동 전화기와, 화상 전화기와, 전자책 리더(e-book reader)와, 데스크 탑(desktop) PC와, 랩탑(laptop) PC와, 넷북(netbook) PC와, 개인용 복합 단말기(personal digital assistant: PDA, 이하 ‘PDA’라 칭하기로 한다)와, 휴대용 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player: PMP, 이하 ‘PMP’라 칭하기로 한다)와, 엠피3 플레이어(mp3 player)와, 이동 의료 디바이스와, 카메라와, 웨어러블 디바이스(wearable device)(일 예로, 헤드-마운티드 디바이스(head-mounted device: HMD, 일 예로 ‘HMD’라 칭하기로 한다)와, 전자 의류와, 전자 팔찌와, 전자 목걸이와, 전자 앱세서리(appcessory)와, 전자 문신, 혹은 스마트 워치(smart watch) 등이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 가지는 스마트 가정용 기기(smart home appliance)가 될 수 있다. 일 예로, 상기 스마트 가정용 기기는 텔레비젼과, 디지털 비디오 디스크(digital video disk: DVD, 이하 ‘DVD’라 칭하기로 한다) 플레이어와, 오디오와, 냉장고와, 에어 컨디셔너와, 진공 청소기와, 오븐과, 마이크로웨이브 오븐과, 워셔와, 드라이어와, 공기 청정기와, 셋-탑 박스(set-top box)와, TV 박스 (일 예로, Samsung HomeSyncTM, Apple TVTM, 혹은 Google TVTM)와, 게임 콘솔(gaming console)과, 전자 사전과, 캠코더와, 전자 사진 프레임 등이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 의료 기기(일 예로, 자기 공명 혈관 조영술(magnetic resonance angiography: MRA, 이하 ‘MRA’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 자기 공명 화상법(magnetic resonance imaging: MRI, 이하 “MRI”라 칭하기로 한다)과, 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography: CT, 이하 ‘CT’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 촬상 디바이스, 혹은 초음파 디바이스)와, 네비게이션(navigation) 디바이스와, 전세계 위치 시스템(global positioning system: GPS, 이하 ‘GPS’라 칭하기로 한다) 수신기와, 사고 기록 장치(event data recorder: EDR, 이하 ‘EDR’이라 칭하기로 한다)와, 비행 기록 장치(flight data recorder: FDR, 이하 ‘FER’이라 칭하기로 한다)와, 자동차 인포테인먼트 디바이스(automotive infotainment device)와, 항해 전자 디바이스(일 예로, 항해 네비게이션 디바이스, 자이로스코프(gyroscope), 혹은 나침반)와, 항공 전자 디바이스와, 보안 디바이스와, 산업용 혹은 소비자용 로봇(robot) 등이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함하는, 가구와, 빌딩/구조의 일부와, 전자 보드와, 전자 서명 수신 디바이스와, 프로젝터와, 다양한 측정 디바이스들(일 예로, 물과, 전기와, 가스 혹은 전자기 파 측정 디바이스들) 등이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스들의 조합이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스에 한정되는 것이 아니라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 단말기(station: STA)는 일 예로 전자 디바이스가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 일 예로 단말기는 기준 신호(reference signal: RS)를 수신하는 장치로서 동작할 수 있고, 일 예로 기지국은 기준 신호를 송신하는 장치로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO, 이하 ‘FD-MIMO’라 칭하기로 한다) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 채널 정보를 정확하게 추정하는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 기준 신호 송신에 사용되는 자원들의 개수를 감소시키는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA, 이하 ‘UPA’라 칭하기로 한다) 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 교차 편파(cross polarization, 이하 ‘cross polarization’라 칭하기로 한다) 안테나 특성을 고려하여 기준 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 방법 및 장치는 국제 전기 전자 기술자 협회(institute of electrical and electronics engineers: IEEE, 이하 ‘IEEE’라 칭하기로 한다) 802.11 통신 시스템과, IEEE 802.16 통신 시스템과, 디지털 멀티미디어 방송(digital multimedia broadcasting: DMB, 이하 ‘DMB’라 칭하기로 한다) 서비스와, 휴대용 디지털 비디오 방송(digital video broadcasting-handheld: DVP-H, 이하 ‘DVP-H’라 칭하기로 한다), 및 모바일/휴대용 진화된 텔레비젼 시스템 협회(advanced television systems committee-mobile/handheld: ATSC-M/H, 이하 ‘ATSC-M/H’라 칭하기로 한다) 서비스 등과 같은 모바일 방송 서비스와, 인터넷 프로토콜 텔레비젼(internet protocol television: IPTV, 이하 ‘IPTV’라 칭하기로 한다) 서비스와 같은 디지털 비디오 방송 시스템과, 엠펙 미디어 트랜스포트(MPEG(moving picture experts group) media transport: MMT, 이하 ‘MMT’라 칭하기로 한다) 시스템과, 진화된 패킷 시스템(evolved packet system: EPS, 이하 ‘EPS’라 칭하기로 한다)과, 롱-텀 에볼루션(long-term evolution: LTE, 이하 ‘LTE’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 롱-텀 에볼루션-어드밴스드(long-term evolution-advanced: LTE-A, 이하 ‘LTE-A’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA, 이하 ‘HSDPA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA, 이하 ‘HSUPA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2, 이하 ‘3GPP2’라 칭하기로 한다)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD, 이하 ‘HRPD’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(wideband code division multiple access: WCDMA, 이하 ‘WCDMA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(code division multiple access: CDMA, 이하 ‘CDMA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 모바일 인터넷 프로토콜(mobile internet protocol: Mobile IP, 이하 ‘Mobile IP ‘라 칭하기로 한다) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능함은 물론이다.
이하, 설명의 편의상 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템을 ‘FD-MIMO 통신 시스템’이라 칭하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나의 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 설명하기에 앞서, 상기 FD-MIMO 통신 시스템에서는 수평 방향 및 수직 방향을 고려하는 2차원 공간에 다수 개의 엘리먼트 안테나(element antenna)들이 배열되는 형태를 가지는 UPA 안테나를 지원하는 것이 고려되고 있다.
특히, 상기 UPA 안테나가 비교적 많은 개수의 엘리먼트 안테나들이 수평 방향으로만 배열되거나, 혹은 상기 비교적 많은 개수의 엘리먼트 안테나들이 수직 방향으로만 배열되는 균일 선형 어레이(uniform linear array: ULA, 이하 ‘ULA’라 칭하기로 한다) 안테나에 비해 비교적 작은 공간에 더 많은 개수의 엘리먼트 안테나들을 포함하는 것이 가능하므로, 상기 FD-MIMO 통신 시스템에서는 상기 UPA 안테나의 지원을 적극적으로 고려하고 있다.
다시 도 1을 참조하면, 도시되어 있는 UPA 안테나(111)는 총 25개, 즉 엘리먼트 안테나 #0 내지 엘리먼트 안테나 #24의 총 25개의 엘리먼트 안테나들을 포함한다. 상기 UPA 안테나(111)는 수평 축으로 5개의 엘리먼트 안테나들을 포함하며, 수직 축으로 5개의 엘리먼트들을 포함하는 구조를 가진다.
즉, 상기 UPA 안테나(111)는 수평 축으로 엘리먼트 안테나 #0 내지 엘리먼트 안테나 #4를 포함하는 제1행(row)과, 엘리먼트 안테나 #5 내지 엘리먼트 안테나 #9를 포함하는 제2행과, 엘리먼트 안테나 #10 내지 엘리먼트 안테나 #14을 포함하는 제3행과, 엘리먼트 안테나 #15 내지 엘리먼트 안테나 #19를 포함하는 제4행과, 엘리먼트 안테나 #20 내지 엘리먼트 안테나 #24를 포함하는 제5행을 포함하는 총 5개의 행들을 포함한다.
또한, 상기 UPA 안테나(111)는 수직 축으로 엘리먼트 안테나 #0과, 엘리먼트 안테나 #5와, 엘리먼트 안테나 #10과, 엘리먼트 안테나 #15와, 엘리먼트 안테나 #20을 포함하는 제1열(column)과, 엘리먼트 안테나 #1과, 엘리먼트 안테나 #6과, 엘리먼트 안테나 #11과, 엘리먼트 안테나 #16과, 엘리먼트 안테나 #21을 포함하는 제2열과, 엘리먼트 안테나 #2와, 엘리먼트 안테나 #7과, 엘리먼트 안테나 #12와, 엘리먼트 안테나 #17과, 엘리먼트 안테나 #22를 포함하는 제3열과, 엘리먼트 안테나 #3과, 엘리먼트 안테나 #8과, 엘리먼트 안테나 #13과, 엘리먼트 안테나 #18과, 엘리먼트 안테나 #23을 포함하는 제4열과, 엘리먼트 안테나 #4와, 엘리먼트 안테나 #9와, 엘리먼트 안테나 #14와, 엘리먼트 안테나 #19와, 엘리먼트 안테나 #24를 포함하는 제5열을 포함하는 총 5개의 열들을 포함한다.
한편, 시스템 용량을 증가시키기 위해서는 신호 송신 장치, 일 예로 기지국과 신호 수신 장치, 일 예로 단말기간의 채널 정보가 필요로 된다. 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing: FDD, 이하 ‘FDD’라 칭하기로 한다) 방식을 지원하는 통신 시스템의 경우, 신호 송신 장치에서 필요한 채널 정보를 제공하기 위해서 신호 수신 장치는 다운링크(downlink) 신호를 통해 수신한 기준 신호를 사용하여 채널 정보를 추정하고, 상기 추정한 채널 정보를 업링크(uplink)를 통해 신호 송신 장치로 피드백한다.
또한, LTE-Advanced 방식을 지원하는 통신 시스템에서는 신호 송신 장치에서 필요한 채널 정보를 제공하기 위해서 신호 수신 장치는 다운링크 신호를 통해 수신한 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information-reference signal: CSI-RS, 이하 ‘CSI-RS’라 칭하기로 한다)를 사용하여 채널 정보를 추정하고, 상기 추정한 채널 정보를 업링크를 통해 신호 송신 장치로 피드백한다. 여기서, 정확한 채널 추정을 위하여 CSI-RS는 각 안테나 별로 직교적인 특성, 일 예로 시간 차원과, 주파수 차원과, 코드 차원과 같은 직교적인 특성을 갖도록 설계된다.
이렇게, CSI-RS를 사용하여 채널 정보를 추정하고, 추정된 채널 정보를 피드백하는 방식은 상기 UPA(111)가 포함하는 모든 엘리먼트 안테나들, 즉 엘리먼트 안테나 #0 내지 엘리먼트 안테나#24 각각에 대해 CSI-RS 송신을 위한 자원을 할당하여 구현될 수 있다.
하지만, 이와 같은 방식으로 CSI-RS를 송신할 경우, 엘리먼트 안테나들간의 직교적인 특성을 유지할 수는 있으나 엘리먼트 안테나들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS 송신을 위해 사용되는 자원(시간/주파수/코드 차원)들의 개수 역시 증가한다. 이런 CSI-RS의 특성, 즉 안테나들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS 송신을 위해 사용되는 자원들이 증가하는 특성은 비교적 많은 개수의 안테나들을 지원하는, FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 더욱 심각해질 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 신호 수신 장치가 채널 정보를 정확하게 추정하는 것이 가능하면서도, 기준 신호 송신에 사용되는 자원들의 개수를 감소시키는 것이 가능한 기준 신호 송/수신 방안을 제안하며, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, UPA 안테나가 포함하는 각 엘리먼트 안테나에 대해서 빔 포밍 계수(beam forming factor)를 결정하는 방식에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 1개의 레이(ray, 이하 ‘ray’라 칭하기로 한다)에 대한 엘리먼트 안테나 별로 송신되는 신호는 수평 축에서 송신되는 신호와, 수직 축에서 송신되는 신호의 조합으로 표현될 수 있으며, 또한 1개의 레이에 대한 엘리먼트 안테나 별로 수신되는 신호는 수평 축에서 수신되는 신호와, 수직 축에서 수신되는 신호의 조합으로 표현될 수 있다. 그리고, 이와 같은 특성은 이미 수학적 모델링(modeling)을 통해 확인된 바 있다. 여기서, 상기 수평 축에서 송/수신되는 신호들 및 수직 축에서 송/수신되는 신호들을 조합하는 방식은 크로네커-곱(Kronecker-product, 이하 ‘Kronecker-product’라 칭하기로 한다) 연산을 기반으로 한다. 따라서, 상기 Kronecker-product 연산을 기반으로 UPA 안테나가 포함하는 모든 엘리먼트 안테나들에서 송신된 신호들을 복구할 수 있다.
한편, 가시선(line of sight: LOS, 이하 ‘LOS’라 칭하기로 한다) 환경, 즉 하나의 ray를 통해 채널을 통과하는 환경에서는 Kronecker-product 연산을 기반으로 UPA 안테나가 포함하는 모든 엘리먼트 안테나들에서 송신된 신호들을 복구할 수 있다는 특성을 사용하여 UPA 안테나가 포함하는 모든 엘리먼트 안테나들에 대한 채널들을 추정할 수 있으며, 따라서 신호 수신 장치는 채널 정보를 정확하게 추정할 수 있다.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나가 포함하는 CSI-RS 안테나 포트(port)들에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는 UPA 안테나가 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들은 신호 송신 장치가 총 25개의 엘리먼트 안테나들, 즉 엘리먼트 안테나 #0 내지 엘리먼트 안테나 #24를 포함하는 UPA 안테나(211)를 사용한다고 가정할 경우, Kronecker-product 연산을 기반으로 채널을 재구성할 때 가능한 수평 축 및 수직 축에서의 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다.
먼저, 수평 축에서 CSI-RS 안테나 포트들은 상기 25개의 엘리먼트 안테나들 중 엘리먼트 안테나 #0과, 엘리먼트 안테나 #1과, 엘리먼트 안테나 #2와, 엘리먼트 안테나 #3과, 엘리먼트 안테나 #4를 포함한다. 따라서, 신호 수신 장치에서 사용되는 UPA 안테나(도 2에 별도로 도시하지 않음)가 포함하는 엘리먼트 안테나 #m에서는 채널 벡터 h m,az 를 추정할 수 있다. 이하, 설명의 편의상 상기 신호 수신 장치에서 사용되는 UPA 안테나가 포함하는 엘리먼트 안테나 #m을 ‘수신 엘리먼트 안테나#m’이라 칭하기로 한다.
다음으로, 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들은 상기 25개의 엘리먼트 안테나들 중 엘리먼트 안테나 #0과, 엘리먼트 안테나 #5와, 엘리먼트 안테나 #10과, 엘리먼트 안테나 #15와, 엘리먼트 안테나 #20를 포함한다. 따라서, 신호 수신 장치에서 사용되는 수신 안테나 #m에서는 채널 벡터 h m,el 를 추정할 수 있다.
이렇게 수신 안테나 #m에서 추정된 채널 벡터 h m,az 와 채널 벡터 h m,el 에 대해서 하기 수학식 1과 같이 Kronecker-product 연산(
Figure PCTKR2015011681-appb-I000001
)과 벡터화(vectorization) 연산(vec(.))이 수행되면, 상기 UPA 안테나(211)가 포함하는 25개의 엘리먼트 안테나들과 상기 신호 수신 장치가 사용하는 수신 안테나#m간의 채널, 즉 채널
Figure PCTKR2015011681-appb-I000002
을 추정할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015011681-appb-M000001
상기 수학식 1에서, 상기 채널
Figure PCTKR2015011681-appb-I000003
는 행 벡터(row vector)로서, 상기 행 벡터
Figure PCTKR2015011681-appb-I000004
의 크기는 상기 UPA 안테나(211)가 포함하는 엘리먼트 안테나들의 개수인 NT (=25)와 동일하다.
상기 신호 수신 장치가 사용하는 UPA 안테나가 포함하는 엘리먼트 안테나들의 개수를 NR이라고 가정할 경우, 상기 신호 송신 장치와 신호 수신 장치간에 형성되는 NR x NT MIMO 채널인 채널
Figure PCTKR2015011681-appb-I000005
는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2015011681-appb-M000002
상기 수학식 2에서,
Figure PCTKR2015011681-appb-I000006
는 상기 신호 송신 장치와 상기 신호 수신 장치가 사용하는 UPA 안테나가 포함하는 엘리먼트 안테나들 중 엘리먼트 안테나#NR-1간의 채널을 나타낸다.
도 2에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식은 도 1에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식에 비해서 CSI-RS를 송신하기 위해 사용되는 엘리먼트 안테나들의 개수가 감소될 수 있어, 신호 송신 장치가 사용하는 안테나들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS를 송신하기 위해 사용되는 자원이 상기 안테나들의 개수에 선형적으로 비례하여 증가되지 않는다.
따라서, 도 2에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식이 도 1에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식에 비해서 FD-MIMO 통신 시스템의 시스템 용량 저하를 감소시킬 수 있다. 하지만, 도 2에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식이 사용된다고 할지라도, 일부 엘리먼트 안테나들을 통해 추정된 채널 정보와 Kronecker-product 연산을 통해 획득한 전체 채널 정보에 대한 정확도는 CSI-RS 송신 방식의 성능을 좌우하는 중요한 요소로 작용된다.
한편, LTE-Advanced 방식을 지원하는 통신 시스템에서는 일반적으로 안테나가 차지하는 면적을 증가시키지 않고 안테나 개수를 2배로 증가시킬 수 있는 cross polarization 안테나를 사용하고 있다. 따라서, 서로 다른 polarization 특성을 사용하는 안테나들을 사용하여 공간적으로 안테나들을 구별하지 않아도 채널들을 구분하여 사용할 수 있다.
그러면 여기서 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 일 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, UPA 안테나(311)는 cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하며, 상기 UPA 안테나(311)는 총 32개의 cross polarization 안테나들을 포함한다.
도 3에 도시되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들은 신호 송신 장치가 총 32개의 cross polarization 안테나들, 즉 cross polarization 안테나#0 내지 cross polarization 안테나#31을 포함하는 UPA 안테나(311)를 사용한다고 가정할 경우, Kronecker-product 연산을 기반으로 채널을 재구성할 때 가능한 수평 축에서의 CSI-RS 안테나 포트들 및 수직 축에서의 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다.
한편, cross polarization 안테나의 경우, 물리적으로 동일한 위치에 안테나들이 존재한다고 하더라도 polarization 특성이 다를 경우 논리적으로 다른 CSI-RS 안테나 포트들로 사용될 수 있다. 따라서, 도 3에 도시되어 있는 UPA 안테나(311)의 구조는 논리적으로 8개의 수평 CSI-RS 안테나 포트들과 4개의 수직 CSI-RS 안테나 포트들로 구성된 안테나의 구조와 동일하게 간주될 수 있다.
따라서, 도 2에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식을 고려하면, 수평 축에서 8개 CSI-RS 안테나 포트들은 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#1과, cross polarization 안테나#2와, cross polarization 안테나#3과, cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#5와, cross polarization 안테나#6과, cross polarization 안테나#7를 포함하고, 수직 축에서 4개의 CSI-RS 안테나 포트들은 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#8과, cross polarization 안테나#16과, cross polarization 안테나#24를 포함한다.
먼저, 수평 축에서 CSI-RS 안테나 포트들로 설정된 cross polarization 안테나들을 살펴보면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 4개의 +45°cross polarization 안테나들과, 4개의 -45°cross polarization 안테나들임을 알 수 있다.
이와는 달리, 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들로 설정된 cross polarization 안테나들을 살펴보면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 모두 +45°cross polarization 안테나임을 알 수 있다.
도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 cross polarization 안테나가 사용될 경우의 MIMO 채널 행렬의 특성에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 cross polarization 안테나가 사용될 경우의 MIMO 채널 행렬의 특성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도시되어 있는 MIMO 채널 행렬은 신호 송신 장치 및 신호 수신 장치 둘 다 cross polarization 안테나를 사용할 경우의 MIMO 채널 행렬을 나타낸다. 특히, 도 4에 도시되어 있는 MIMO 채널 행렬은 신호 송신 장치와 신호 수신 장치 각각이 0°cross polarization 안테나와 90°cross polarization 안테나를 사용할 경우의 MIMO 채널 행렬을 나타낸다. 도 4에서, 다른 polarization 특성들을 가지는 cross polarization 안테나들을 통해 송신되는 채널 신호들은 비록 물리적인 위치는 동일하더라도 서로 다른 채널 특성들을 갖는다고 가정하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같은, 신호 송신 장치와 신호 수신 장치 각각이 0° cross polarization 안테나와 90°cross polarization 안테나를 사용할 경우의 MIMO 채널 행렬은 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2015011681-appb-M000003
상기 수학식 3에서, H는 채널 행렬을 나타내고, hij는 상기 채널 행렬 H가 포함하는 행렬 엘리먼트를 나타낸다. 여기서, 상기 hij는 수신 안테나#i와 송신 안테나#j에 대한 행렬 엘리먼트를 나타낸다.
상기에서 설명한 바와 같이, 다른 polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들을 통해 송신되는 채널 신호들은 비록 물리적인 위치는 동일하더라도 서로 다른 채널 특성들을 갖는다는 가정을 검증하기 위해서, XPC(cross polar correlation) 방식이 정의된 바 있고, 다양한 채널 환경들에서 측정된 XPC 값들이 다양한 문헌들에서 제시된 바 있다. 여기서, 상기 XPC 방식에 따라 검출된 XPC 값은 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2015011681-appb-M000004
상기 수학식 4에서, ρt는 상기 XPC 값을 나타낸다.
한편, 상기 XPC는 동일한 수신 안테나에서 서로 다른 polarization 특성들을 갖는 cross polarization 안테나들을 통해서 신호들을 수신하거나, 혹은 동일한 송신 안테나에서 서로 다른 polarization 특성들을 갖는 cross polarization 안테나들을 통해서 신호들을 송신할 경우, 상기 서로 다른 polarization 특성들을 갖는 cross polarization 안테나들과 해당 수신 안테나 혹은 해당 송신 안테나간의 채널들간의 상관 정도를 측정하여 서로 다른 polarization 특성들을 갖는 cross polarization 안테나들을 사용함으로써 서로 다른 채널 특성을 갖는 정도를 평가하는 지표가 될 수 있다.
그러면 여기서 표 1을 참조하여 다양한 채널 환경들에서 측정된 XPC 값들에 대해서 설명하기로 한다.
표 1
Figure PCTKR2015011681-appb-T000001
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 채널 환경이 Outdoor(UMa), Indoor 채널 환경일 경우 XPC 값은 약 0을 나타내고, 채널 환경이 UMi/UMa NLOS 채널 환경일 경우 XPC 값은 0.3을 나타내고, 채널 환경이 Macro/Micro 채널 환경일 경우 XPC 값은 0.1을 나타내고, 채널 환경이 Suburban/Urban 채널 환경일 경우 XPC 값은 약 0을 나타낸다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 다양한 채널 환경들에서 XPC 값이 0.3 이하의 매우 작은 값을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 서로 다른 polarization 특성들을 가지는 cross polarization 안테나들의 경우 해당 cross polarization 안테나들에 대한 채널들은 거의 상관 관계가 없음을 알 수 있다.
따라서, 도 3에서 설명한 바와 같이 CSI-RS 안테나 포트들이 +45°cross polarization 안테나들과 -45°cross polarization 안테나들을 포함할 경우, 즉 수평 축에서 CSI-RS 안테나 포트들이 +45°cross polarization 안테나들과 -45°cross polarization 안테나들을 포함하고, 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들이 +45°cross polarization 안테나들을 포함할 경우, 서로 상관성이 거의 없는 채널 정보와 Kronecker-product 연산을 통해 추정된, 전체 안테나 채널 정보의 정확성은 떨어질 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 cross polarization 안테나들을 포함하는 UPA 안테나가 사용될 경우 cross polarization 안테나 특성을 고려하여 CSI-RS를 송/수신하는 방안을 제안한다.
먼저, 도 3에서 설명한 바와 같이 cross polarization 안테나 특성을 고려하지 않고 수평 축 및 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들을 할당할 경우, 서로 상관성이 거의 없는 채널 정보와 Kronecker-product 연산을 통해 추정되는, 전체 안테나 채널 정보의 정확성은 떨어질 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 정확한 전체 안테나 채널 정보를 획득하기 위해서 도 3에서 설명한 바와 같이 수평 축 및 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들을 할당할 뿐만 아니라, 수직 축에서 추가적으로 CSI-RS 안테나 포트들을 할당하여 CSI-RS를 송/수신하는 방안을 제안한다.
먼저, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, 동일 편파(co polarization, 이하 ‘co polarization’라 칭하기로 한다) 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대해서 안테나 번호를 인덱싱(indexing)하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대해서 안테나 번호를 인덱싱하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, UPA 안테나(511)는 co polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하며, 상기 UPA 안테나(511)는 총 16개의 co polarization 안테나들, 즉 co polarization 안테나#0 내지 co polarization 안테나#15를 포함한다.
도 5에서 도시되어 있는 안테나 번호 인덱싱 과정은 수평 축에서 4개의 co polarization 안테나들을 포함하며, 수직 축에서 4개의 co polarization 안테나들을 포함하는, 총 16개의 co polarization 안테나들을 포함하는 UPA 안테나(511)에 대한 안테나 번호 인덱싱 과정을 나타낸다. 즉, 도 5에 도시되어 있는 안테나 번호 인덱싱 과정은 먼저 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하는 안테나 번호 인덱싱 과정이다.
따라서, 상기 UPA 안테나(511)는 수평 축에서, co polarization 안테나#0 내지 co polarization 안테나#3의 제1행과, co polarization 안테나#4 내지 co polarization 안테나#7의 제2행과, co polarization 안테나#8 내지 co polarization 안테나#11의 제3행과, co polarization 안테나#12 내지 co polarization 안테나#15의 제4행을 포함한다. 또한, 상기 UPA 안테나(511)는 수직 축에서, co polarization 안테나#0과, co polarization 안테나#4와, co polarization 안테나#8과, co polarization 안테나#12를 포함하는 제1열과, co polarization 안테나#1과, co polarization 안테나#5와, co polarization 안테나#9와, co polarization 안테나#13을 포함하는 제2열과, co polarization 안테나#2와, co polarization 안테나#6과, co polarization 안테나#10과, co polarization 안테나#14를 포함하는 제3열과, co polarization 안테나#3과, co polarization 안테나#7과, co polarization 안테나#11과, co polarization 안테나#15를 포함하는 제4열을 포함한다.
도 5에서는 먼저 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하는 안테나 번호 인덱싱 과정에 대해서 설명하였지만, 이와는 달리, 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱할 수도 있음은 물론이다. 또한, 도 5에서는 수평 축과 수직 축을 기반으로 안테나 번호를 인덱싱하는 과정에 대해서 설명하였지만, 안테나 번호를 인덱싱하는 과정은 상기 수평 축과 수직 축에 한정되는 것은 아님은 물론이다.
도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, co polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 안테나 번호를 인덱싱하는 과정의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대한 안테나 번호를 인덱싱하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대한 안테나 번호를 인덱싱하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, UPA 안테나(611)는 cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하며, 상기 UPA 안테나(611)는 총 32개의 cross polarization 안테나들, 즉 cross polarization 안테나#0 내지 cross polarization 안테나#31을 포함한다.
도 6에서 도시되어 있는 안테나 번호 인덱싱 과정은 수평 축에서 8개의 cross polarization 안테나들을 포함하며, 수직 축에서 4개의 cross polarization 안테나들을 포함하는, 총 32개의 cross polarization 안테나들을 포함하는 UPA 안테나(611)에 대한 안테나 번호 인덱싱 과정을 나타낸다. 즉, 도 6에 도시되어 있는 안테나 번호 인덱싱 과정은 먼저 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하는 안테나 번호 인덱싱 과정이다. 다만, 도 6에서는 수평 축에서 안테나 번호를 인덱싱할 경우 해당 행에서 서로 다른 polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들을 포함하도록 하고, 해당 열에서 서로 다른 polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들을 포함하도록 안테나 번호를 인덱싱한다.
도 6에서는 상기 UPA 안테나(611)가 일 예로 +45°polarization 특성과 -45°polarization 특성의 총 2가지 polarization 특성들을 가지는 cross polarization 안테나들을 포함하며, 상기 +45°polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들의 개수와 -45°polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들의 개수는 동일하다고 가정하기로 한다. 도 6에서는 +45°polarization 특성과 -45°polarization 특성을 일 예로 하여 상기 UPA 안테나(611)가 포함하는 cross polarization 안테나들에 대해서 설명하였으나, 상기 UPA 안테나(611)가 포함하는 cross polarization 안테나들의 polarization 특성에는 제한이 없음은 물론이다.
따라서, 상기 UPA 안테나(611)는 수평 축에서, cross polarization 안테나#0 내지 cross polarization 안테나#7의 제1행과, cross polarization 안테나#8 내지 cross polarization 안테나#15의 제2행과, cross polarization 안테나#16 내지 cross polarization 안테나#23의 제3행과, cross polarization 안테나#24 내지 cross polarization 안테나#31의 제4행을 포함한다. 여기서, 상기 cross polarization 안테나#0 내지 cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#8 내지 cross polarization 안테나#11과, cross polarization 안테나#16 내지 cross polarization 안테나#19와, cross polarization 안테나#24 내지 cross polarization 안테나#27 각각은 +45°cross polarization 안테나이며, 상기 cross polarization 안테나#4 내지 cross polarization 안테나#7과, cross polarization 안테나#12 내지 cross polarization 안테나#15와, cross polarization 안테나#20 내지 cross polarization 안테나#23과, cross polarization 안테나#28 내지 cross polarization 안테나#31 각각은 -45°cross polarization 안테나이다.
또한, 상기 UPA 안테나(611)는 수직 축에서, cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#8과, cross polarization 안테나#16과, cross polarization 안테나#24를 포함하는 제1열과, cross polarization 안테나#1과, cross polarization 안테나#9와, cross polarization 안테나#17과, cross polarization 안테나#25를 포함하는 제2열과, cross polarization 안테나#2와, cross polarization 안테나#10과, cross polarization 안테나#18과, cross polarization 안테나#26을 포함하는 제3열과, cross polarization 안테나#3과, cross polarization 안테나#11과, cross polarization 안테나#19와, cross polarization 안테나#27을 포함하는 제4열과, cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#12와, cross polarization 안테나#20과, cross polarization 안테나#28을 포함하는 제5열과, cross polarization 안테나#5와, cross polarization 안테나#13과, cross polarization 안테나#21과, cross polarization 안테나#29를 포함하는 제6열과, cross polarization 안테나#6과, cross polarization 안테나#14와, cross polarization 안테나#22와, cross polarization 안테나#30을 포함하는 제7열과, cross polarization 안테나#7과, cross polarization 안테나#15와, cross polarization 안테나#23과, cross polarization 안테나#31을 포함하는 제8열을 포함한다.
도 6에서는 먼저 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하는 안테나 번호 인덱싱 과정에 대해서 설명하였지만, 이와는 달리, 수직 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱하고, 다음으로 수평 축을 기준으로 안테나 번호가 증가되도록 안테나 번호를 인덱싱할 수도 있음은 물론이다. 또한, 도 6에서는 수평 축과 수직 축을 기반으로 안테나 번호를 인덱싱하는 과정에 대해서 설명하였지만, 안테나 번호를 인덱싱하는 과정은 상기 수평 축과 수직 축에 한정되는 것은 아님은 물론이다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, cross polarization 안테나는 실제 물리적으로는 동일한 위치에 존재한다고 하더라도, polarization 특성들이 서로 다를 경우 마치 다른 cross polarization 안테나들처럼 간주될 수 있다. 따라서, 도 6에는 실제 물리적으로 동일한 위치에 polarization 특성들이 서로 다른 2개의 cross polarization 안테나들이 오버랩(overlap)되는 형태를 가지는 UPA 안테나(611)가 도시되어 있는 것이다.
도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나에 대한 안테나 번호를 인덱싱하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, UPA 안테나(711)는 cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하며, 상기 UPA 안테나(711)는 총 32개의 cross polarization 안테나들을 포함한다.
도 7에 도시되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들은 신호 송신 장치가 총 32개의 cross polarization 안테나들, 즉 cross polarization 안테나#0 내지 cross polarization 안테나#31을 포함하는 UPA 안테나(711)를 사용한다고 가정할 경우, 수평 축 및 수직 축에서의 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다. 도 7에 도시되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들은 논리적인 안테나 포트들을 나타낸다. 즉, 도 7에 도시되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들은 polarization 특성을 기반으로 배열된 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다.
따라서, 도 2에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 송신 방식을 고려하면, 수평 축에서 8개 CSI-RS 안테나 포트들은 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#1과, cross polarization 안테나#2와, cross polarization 안테나#3과, cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#5와, cross polarization 안테나#6과, cross polarization 안테나#7를 포함하고, 수직 축에서 4개의 CSI-RS 안테나 포트들은 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#8과, cross polarization 안테나#16과, cross polarization 안테나#24를 포함한다.
하지만, 상기에서 설명한 바와 같이 다른 polarization 특성을 가지는 cross polarization 안테나들의 경우 해당 cross polarization 안테나들에 대한 채널들은 거의 상관 관계가 없기 때문에, 전체 채널 정보의 정확성이 떨어질 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 수직 축에서 추가로 cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#12와, cross polarization 안테나#20과, cross polarization 안테나#28을 CSI-RS 안테나 포트들로 설정한다.
여기서, 추가된, CSI-RS 안테나 포트들로 설정되는 cross polarization 안테나들은 모두 -45°polarization 특성을 가지는 -45°cross polarization 안테나들이다. 이렇게, -45°cross polarization 안테나들이 CSI-RS 안테나 포트들로 추가적으로 설정되는 이유는 수평 축에서 CSI-RS 안테나 포트들로 설정된 CSI-RS 안테나 포트들로 설정되는 cross polarization 안테나들이 +45°cross polarization 안테나들과 -45°cross polarization 안테나들을 함께 포함하는 상황과, 서로 다른 polarization 특성을 갖는 안테나의 경우 서로 다른 채널 특성을 갖는 점을 고려하여, 추정될 전체 채널 정보의 정확성을 향상시키기 위해서이다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 UPA 안테나(711)가 포함하는 전체 32개의 cross polarization 안테나들 중에서 수평 축에서 CSI-RS 안테나 포트들이 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#1과, cross polarization 안테나#2와, cross polarization 안테나#3과, cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#5와, cross polarization 안테나#6과, cross polarization 안테나#7을 포함할 경우, 수신 엘리먼트 안테나#m에서는 채널 벡터 h m,az 를 추정할 수 있다.
다음으로, 상기 UPA 안테나(711)가 포함하는 전체 32개의 cross polarization 안테나들 중에서 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들이 cross polarization 안테나#0과, cross polarization 안테나#8과, cross polarization 안테나#16과, cross polarization 안테나#24를 포함할 경우, 상기 수신 엘리먼트 안테나#m에서는 채널 벡터 h m,el - 1 를 추정할 수 있다.
마지막으로, 상기 UPA 안테나(711)가 포함하는 전체 32개의 cross polarization 안테나들 중에서 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들로 cross polarization 안테나#4와, cross polarization 안테나#12와, cross polarization 안테나#20과, cross polarization 안테나#28를 포함할 경우, 상기 수신 엘리먼트 안테나#m에서는 채널 벡터 h m,el -2 를 추정할 수 있다.
이렇게 추정된 상기 채널 벡터 h m,az 와, 채널 벡터 h m,el -1 및 채널 벡터 h m,el -2 를 하기 수학식 5와 같이 Kronecker-Product 연산(
Figure PCTKR2015011681-appb-I000007
)과 vectorization 연산(vec(.))을 수행하여 상기 UPA 안테나(711)이 포함하는 총 32개의 cross polarization 안테나들, 즉 송신 안테나들과 상기 수신 안테나#m 사이의 채널인 채널
Figure PCTKR2015011681-appb-I000008
을 추정할 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2015011681-appb-M000005
상기 수학식 5에서,
Figure PCTKR2015011681-appb-I000009
는 행 벡터로서, 상기 행 벡터
Figure PCTKR2015011681-appb-I000010
의 크기는 총 송신 안테나들의 개수 NT (=32)와 동일하다.
여기서, 신호 수신 장치에서 사용되는 수신 안테나들 개수를 NR이라고 가정할 경우, 상기 NT(=32)개의 송신 안테나들과 상기 NR개의 수신 안테나들간에 형성되는 NR x NT MIMO 채널인 채널
Figure PCTKR2015011681-appb-I000011
는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2015011681-appb-M000006
상기 수학식 6에서,
Figure PCTKR2015011681-appb-I000012
는 상기 신호 송신 장치와 상기 신호 수신 장치가 사용하는 UPA 안테나가 포함하는 엘리먼트 안테나들 중 엘리먼트 안테나#NR-1간의 채널을 나타낸다.
한편, 도 7에서는 수직 축에서 추가적으로 4개의 CSI-RS 안테나 포트들을 할당하는 경우를 일 예로 설명하였으나, 이는 일 예일 뿐 상기 CSI-RS 안테나 포트들은 수평 축에서 추가로 할당될 수도 있음은 물론이며, 또한 추가되는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에도 제한이 없음은 물론이다.
도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 사용되는, cross polarization 안테나를 엘리먼트 안테나로 사용하는 UPA 안테나의 CSI-RS 안테나 포트들의 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 1단계 CSI 프로세싱 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 1단계 CSI 프로세싱 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 설명하기에 앞서, 도 8에서 설명되는 1단계 CSI 프로세싱 과정은 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정이 고려되는 1단계 CSI 프로세싱 과정임에 유의하여야 한다.
도 8을 참조하면, 단말기는 서빙 기지국으로 랭크 인덱스(rank index: RI, 이하 ‘RI’라 칭하기로 한다)와, 채널 품질 인덱스(channel quality index: CQI, 이하 ‘CQI’라 칭하기로 한다) 및 프리코딩 행렬 인덱스(pre-coding matrix index: PMI, 이하 ‘PMI’라 칭하기로 한다)를 포함하는 피드백 정보를 송신한다.
현재, 3GPP LTE 규격에서는 상위 계층 시그널링(upper layer signalling)을 통해 송신되는 CSI-RS 구성(CSI-RS configuration, 이하 ‘CSI-RS configuration’라 칭하기로 한다) 정보, 일 예로 csi- RS - ConfigNZPId와 같은 CSI-RS configuration 정보를 기반으로 CSI 프로세싱 과정 별로 사용되는 CSI-RS 송신 구조를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 새로운 CSI-RS 송신 구조, 즉 수직 축에서 추가적으로 CSI-RS 안테나 포트들을 설정하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는, 현재 3GPP LTE 규격에서 사용되는 CSI-RS configuration 정보와는 상이한, 새로운 형태의 CSI-RS configuration 정보를 정의하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 수직 축에서 추가적으로 CSI-RS 안테나 포트들을 설정하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위한 새로운 CSI-RS configuration 정보를 하기와 같이 정하기로 한다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
csi-RS-ConfigNZPId-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r13,
*HantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
Dupulicated-HantennaPortsCount ENUMERATED {ON, OFF},
Dupulicated-VantennaPortsCount ENUMERATED {ON, OFF},
resourceConfig-r13 INTEGER (0..31),
subframeConfig-r13 INTEGER (0..154),
…
... }
상기 CSI-RS configuration 정보에서, HantennaPortsCount-r13은 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타내며, VantennaPortsCount-r13은 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수평 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있고, 또한 상기 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수직 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있다.
그리고, 상기 CSI-RS configuration 정보에서 Dupulicated-HantennaPortsCount는 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수와 동일한지, 혹은 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수의 2배인지를 나타낸다.
또한, 상기 CSI-RS configuration 정보에서 Dupulicated-VantennaPortsCount는 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수직 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수직 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수와 동일한지, 혹은 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수직 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수직 축에 포함되어 있는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수의 2배인지를 나타낸다.
따라서, 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 CSI-RS configuration 정보가 하기와 같이 설정될 수 있다.
*CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
…
HantennaPortsCount-r13 an8,
VantennaPortsCount-r13 an8,
Dupulicated-HantennaPortsCount OFF,
Dupulicated-VantennaPortsCount ON,
... }
상기에 나타낸 바와 같이, 도 7에서는 수직 축에서만 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 2배로 증가되었으므로, Dupulicated - HantennaPortsCount는 OFF로 설정되고, Dupulicated - VantennaPortsCount는 ON으로 설정되어 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 도 7에서 설명한 바와 같은 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가되므로, CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 이전의 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 2배로 증가되는지 여부를 검사하지만, 도 7에서 설명한 형태와 다른 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가될 경우, 증가된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 이전 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 N배가 될 수 있음은 물론이다.
도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 1단계 CSI 프로세싱 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 일 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 설명하기에 앞서, 도 9에서 설명되는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정이 고려되는 2단계 CSI 프로세싱 과정임에 유의하여야 한다.
특히, 도 9에 도시되어 있는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정을 거친 후 다시 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이 수행되는 2단계 CSI 프로세싱 과정을 나타낸다. 여기서, 상기 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 다른 시점에서 수행될 수 있고, 또한 상기 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 서로 다른 주기들로 수행될 수 있음은 물론이다.
따라서, 도 9에서 도시되어 있는 바와 같이 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정에서 송신된 RI 및 PMI를 기반으로 조인트(joint) CQI를 계산하여 송신하게 된다. 여기서, 상기 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정은 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이다.
현재, 3GPP LTE 규격에서는 상위 계층 시그널링을 통해 송신되는 CSI-RS configuration 정보, 일 예로 csi-RS-ConfigNZPId와 같은 CSI-RS configuration 정보를 기반으로 CSI 프로세싱 과정 별로 사용되는 CSI-RS 송신 구조를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 새로운 CSI-RS 송신 구조, 즉 도 9에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는, 현재 3GPP LTE 규격에서 사용되는 CSI-RS configuration 정보와는 상이한, 새로운 형태의 CSI-RS configuration 정보를 정의하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 새로운 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위한 새로운 CSI-RS configuration 정보를 하기와 같이 정하기로 한다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
csi-RS-ConfigNZPId-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r13,
*antennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, an32,...},
HV-antennaPortConfig ENUMERATED {Horizontal, Vertical},
Dupulicated-antennaPortsCount ENUMERATED {ON, OFF},
resourceConfig-r13 INTEGER (0..31),
subframeConfig-r13 INTEGER (0..154),
...
... }
상기 CSI-RS configuration 정보에서 antennaPortsCount-r13은 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타낸다. 여기서, 지시되는 CSI-RS 안테나 포트들은 해당 CSI 프로세싱 과정에서 고려되는 CSI-RS 안테나 포트들에 따라서 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들 및 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수평 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있고, 또한 상기 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수직 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있다.
그리고, 상기 CSI-RS configuration 정보에서 Dupulicated-antennaPortsCount는 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수와 동일한지, 혹은 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수의 2배인지를 나타낸다.
따라서, 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 CSI-RS configuration 정보가 하기와 같이 설정될 수 있다.
[1단계 CSI 프로세싱 과정]
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::== { …
antennaPortsCount-r13 an8
HV-antennaPortConfig Vertical
Dupulicated-antennaPortsCount ON
... }
[2단계 CSI 프로세싱 과정]
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::== { …
antennaPortsCount-r13 an8
HV-antennaPortConfig Horizontal
Dupulicated-antennaPortsCount OFF
... }
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 도 7에서 설명한 바와 같은 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가되므로, CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 이전의 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 2배로 증가되는지 여부를 검사하지만, 도 7에서 설명한 형태와 다른 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가될 경우, 증가된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 이전 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 N배가 될 수 있음은 물론이다.
도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10을 설명하기에 앞서, 도 10에서 설명되는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정이 고려되는 2단계 CSI 프로세싱 과정임에 유의하여야 한다.
특히, 도 10에 도시되어 있는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정을 거친 후 다시 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이 수행되는 2단계 CSI 프로세싱 과정을 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 다른 시점에서 수행될 수 있고, 또한 상기 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 수직 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 서로 다른 주기들로 수행될 수 있음은 물론이다.
따라서, 도 10에서 도시되어 있는 바와 같이 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정에서 송신된 RI 및 PMI를 기반으로 조인트 CQI를 계산하여 송신하게 된다. 여기서, 상기 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정은 수평 축 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이다.
현재, 3GPP LTE 규격에서는 상위 계층 시그널링을 통해 송신되는 CSI-RS configuration 정보, 일 예로 csi-RS-ConfigNZPId와 같은 CSI-RS configuration 정보를 기반으로 CSI 프로세싱 과정 별로 사용되는 CSI-RS 송신 구조를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 새로운 CSI-RS 송신 구조, 즉 도 10에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 현재 3GPP LTE 규격에서 사용되는 CSI-RS configuration 정보와는 상이한, 새로운 형태의 CSI-RS configuration 정보를 정의하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 새로운 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위한 새로운 CSI-RS configuration 정보를 하기와 같이 정하기로 한다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
csi-RS-ConfigNZPId-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r13,
*antennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, an32,...},
HV-antennaPortConfig ENUMERATED {Horizontal, Vertical},
Dupulicated-antennaPortsCount ENUMERATED {ON, OFF},
resourceConfig-r13 INTEGER (0..31),
subframeConfig-r13 INTEGER (0..154),
...
... }
상기 CSI-RS configuration 정보에서 antennaPortsCount-r13은 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타낸다. 여기서, 지시되는 CSI-RS 안테나 포트들은 해당 CSI 프로세싱 과정에서 고려되는 CSI-RS 안테나 포트들에 따라서 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들 및 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들을 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수평 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있고, 또한 상기 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수직 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있다.
그리고, 상기 CSI-RS configuration 정보에서 Dupulicated-antennaPortsCount는 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수와 동일한지, 혹은 현재 해당 CSI 프로세싱 과정에서 사용되는 CSI-RS 송신 구조의 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수가 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정을 고려하여 할당된, 수평 축 혹은 수직 축에서 CSI-RS 안테나 포트들의 개수의 2배인지를 나타낸다.
따라서, 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 CSI-RS configuration 정보가 하기와 같이 설정될 수 있다.
[1단계 CSI 프로세싱 과정]
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::== { …
antennaPortsCount-r13 an8
HV-antennaPortConfig Horizontal
Dupulicated-antennaPortsCount ON
... }
[2단계 CSI 프로세싱 과정]
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::== { …
antennaPortsCount-r13 an8
HV-antennaPortConfig Vertical
Dupulicated-antennaPortsCount OFF
... }
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 도 7에서 설명한 바와 같은 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가되므로, CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 이전의 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 2배로 증가되는지 여부를 검사하지만, 도 7에서 설명한 형태와 다른 형태로 CSI-RS 안테나 포트들이 추가될 경우, 증가된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 이전 CSI-RS 안테나 포트들의 개수에 비해 N배가 될 수 있음은 물론이다.
도 10에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11을 설명하기에 앞서, 도 11에서 설명되는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정이 고려되는 2단계 CSI 프로세싱 과정임에 유의하여야 한다.
특히, 도 11에 도시되어 있는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정을 거친 후 다시 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이 수행되는 2단계 CSI 프로세싱 과정을 나타낸다. 여기서, 상기 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 다른 시점에서 수행될 수 있고, 또한 상기 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 서로 다른 주기들로 수행될 수 있음은 물론이다.
따라서, 도 11에서 도시되어 있는 바와 같이 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정에서 송신된 RI 및 PMI를 기반으로 조인트 CQI를 계산하여 송신하게 된다. 여기서, 상기 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정은 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이다.
현재, 3GPP LTE 규격에서는 상위 계층 시그널링을 통해 송신되는 CSI-RS configuration 정보, 일 예로 csi-RS-ConfigNZPId와 같은 CSI-RS configuration 정보를 기반으로 CSI 프로세싱 과정 별로 사용되는 CSI-RS 송신 구조를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 새로운 CSI-RS 송신 구조, 즉 도 11에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 현재 3GPP LTE 규격에서 사용되는 CSI-RS configuration 정보와는 상이한, 새로운 형태의 CSI-RS configuration 정보를 정의하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 새로운 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위한 새로운 CSI-RS configuration 정보를 하기와 같이 정하기로 한다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
csi-RS-ConfigNZPId-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r13,
*HantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
resourceConfig-r13 INTEGER (0..31),
subframeConfig-r13 INTEGER (0..154),
- ... -
... }
상기 CSI-RS configuration 정보에서, HantennaPortsCount-r13은 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타내며, VantennaPortsCount-r13은 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수평 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있고, 또한 상기 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수직 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정에서 신호 수신 장치, 즉 단말기는 해당 CSI 프로세싱 과정에서 송신되는 CSI-RS가 +45°cross polarization 안테나와 -45°cross polarization 안테나 중 어떤 cross polarization 안테나에서 송신되는 것인지를 알 필요는 없다. 또한, 상기 CSI-RS configuration 정보는 CSI 프로세싱 과정 별로 별도로 구분되지 않고 동일하게 사용된다.
따라서, 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 CSI-RS configuration 정보가 CSI 프로세싱 과정들에 대해서 하기와 같이 동일하게 설정될 수 있다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {…
HantennaPortsCount-r13 an4,
VantennaPortsCount-r13 an4,
... }
도 11에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12를 설명하기에 앞서, 도 12에서 설명되는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 도 6에서 설명한 바와 같은 안테나 번호 인덱싱 과정이 고려되는 2단계 CSI 프로세싱 과정임에 유의하여야 한다.
특히, 도 12에 도시되어 있는 2단계 CSI 프로세싱 과정은 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정을 거친 후 다시 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이 수행되는 2단계 CSI 프로세싱 과정을 나타낸다. 여기서, 상기 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정은 다른 시점에서 수행될 수 있고, 또한 상기 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정과 +45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정 은 서로 다른 주기들로 수행될 수 있음은 물론이다.
따라서, 도 12에서 도시되어 있는 바와 같이 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정에서 송신된 랭크 정보 및 PMI 정보를 기반으로 조인트 CQI를 계산하여 송신하게 된다. 여기서, 상기 이전에 수행된 CSI 프로세싱 과정은 -45°cross polarization 안테나들을 포함하는 CSI-RS 안테나 포트들에 대한 CSI 프로세싱 과정이다.
현재, 3GPP LTE 규격에서는 상위 계층 시그널링을 통해 송신되는 CSI-RS configuration 정보, 일 예로 csi-RS-ConfigNZPId와 같은 CSI-RS configuration 정보를 기반으로 CSI 프로세싱 과정 별로 사용되는 CSI-RS 송신 구조를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 새로운 CSI-RS 송신 구조, 즉 도 12에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 현재 3GPP LTE 규격에서 사용되는 CSI-RS configuration 정보와는 상이한, 새로운 형태의 CSI-RS configuration 정보를 정의하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 새로운 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위한 새로운 CSI-RS configuration 정보를 하기와 같이 정하기로 한다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {
csi-RS-ConfigNZPId-r13 CSI-RS-ConfigNZPId-r13,
*HantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
VantennaPortsCount - r13 ENUMERATED { an1 , an2 , an4 , an8 , an16, ...},
resourceConfig-r13 INTEGER (0..31),
subframeConfig-r13 INTEGER (0..154),
- ... -
... }
상기 CSI-RS configuration 정보에서, HantennaPortsCount-r13은 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타내며, VantennaPortsCount-r13은 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수를 나타낸다. 여기서, 상기 수평 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수평 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있고, 또한 상기 수직 축에서 할당된 CSI-RS 안테나 포트들의 개수는 상기 수직 축을 기준으로 포함되어 있는 실제 안테나들의 개수와 다를 수 있다. 또한, 도 12에 나타낸 바와 같은 2단계 CSI 프로세싱 과정에서 신호 수신 장치, 즉 단말기는 해당 CSI 프로세싱 과정에서 송신되는 CSI-RS가 +45° cross polarization 안테나와 -45° cross polarization 안테나 중 어떤 cross polarization 안테나에서 송신되는 것인지를 알 필요는 없다. 또한, 상기 CSI-RS configuration 정보는 CSI 프로세싱 과정 별로 별도로 구분되지 않고 동일하게 사용된다.
따라서, 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 기반으로 하는 CSI-RS 송신 구조를 지시하기 위해서는 CSI-RS configuration 정보가 CSI 프로세싱 과정들에 대해서 하기와 같이 동일하게 설정될 수 있다. 하기와 같은 CSI-RS configuration 정보는 도 11에서 설명한 바와 동일하다.
CSI-RS-ConfigNZP-r13 ::= SEQUENCE {…
HantennaPortsCount-r13 an4,
VantennaPortsCount-r13 an4,
... }
도 12에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 2단계 CSI 프로세싱 과정의 또 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 다중 사용자-다중 입력 다중 출력(multi user-multiple input multiple output: MU-MIMO, 이하 ‘MU-MIMO’라 칭하기로 한다) 합-용량(MU-MIMO sum-capacity, 이하 ‘MU-MIMO sum-capacity’라 칭하기로 한다)에 대해서 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 MU-MIMO sum-capacity 성능을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 도시되어 있는 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프는 신호 송신 장치에서 엘리먼트 안테나들의 개수가 32개인 UPA 안테나, 즉 수평 축에서 8개의 엘리먼트들을 포함하고, 수직 축에서 4개의 엘리먼트 안테나들을 포함하는 UPA 안테나를 사용하고, 동시에 8개의 단말기들에 대한 MU-MIMO 송신을 지원할 경우의 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프를 나타낸다.
도 13에서, ‘PerRB SVD#1’ 및 ‘Sample Cov SVD#1’로 도시되어 있는 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프가 도 3에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 사용하여 CSI-RS 신호들을 송신할 경우의 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프를 나타낸다.
또한, 도 13에서, ‘PerRB SVD#2” 및 ‘Sample Cov SVD#2’로 도시되어 있는 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프가 도 7에서 설명한 바와 같은 CSI-RS 안테나 포트들을 사용하여 CSI-RS 신호들을 송신할 경우의 MU-MIMO sum-capacity 성능 그래프를 나타낸다.
도 13에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 MU-MIMO sum-capacity 성능에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 신호 송신 장치(1400)는 송신기(3111)와, 제어기(1413)와, 수신기(1415)와, 저장 유닛(1417)을 포함한다.
먼저, 상기 제어기(1413)는 상기 신호 송신 장치(1400)의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 제어기(1413)는 상기 신호 송신 장치(1400)가 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS 송신 동작, 즉 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 송신 동작에 관련된 전반적인 동작을 수행하도록 제어한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 송신 동작에 대해서는 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 송신기(1411)는 상기 제어기(1413)의 제어에 따라 신호 수신 장치 등으로 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 송신한다. 여기서, 상기 송신기(1411)가 송신하는 각종 신호들 및 각종 메시지들 등은 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 수신기(1415)는 상기 제어기(1413)의 제어에 따라 상기 신호 수신 장치 등으로부터 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 수신한다. 여기서, 상기 수신기(1415)가 수신하는 각종 신호들 및 각종 메시지들 등은 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 저장 유닛(1417)은 상기 신호 송신 장치(1400)의 동작에 필요한 프로그램(program)과 각종 데이터 등, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 송신 동작에 관련된 정보 등을 저장한다. 또한, 상기 저장 유닛(1417)은 상기 수신기(1415)가 상기 신호 수신 장치 등으로부터 수신한 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 저장한다.
한편, 도 14에는 상기 신호 송신 장치(1400)가 상기 송신기(1411)와, 제어기(1413)와, 수신기(1415)와, 저장 유닛(1417)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 신호 송신 장치(1400)는 상기 송신기(1411)와, 제어기(1413)와, 수신기(1415)와, 저장 유닛(1417) 중 적어도 두 개가 1개의 유닛으로 통합된 형태로 구현 가능함은 물론이다. 또한, 상기 신호 송신 장치(1400)는 1개의 프로세서로도 구현 가능함은 물론이다.
도 14에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 내부 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 FD-MIMO 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 신호 수신 장치(1500)는 송신기(1511)와, 제어기(1513)와, 수신기(1515)와, 저장 유닛(1517)을 포함한다.
먼저, 상기 제어기(1513)는 상기 신호 수신 장치(1500)의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 제어기(1513)는 상기 신호 수신 장치(1500)가 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS 수신 동작, 즉 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 수신 동작에 관련된 전반적인 동작을 수행하도록 제어한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 수신 동작에 대해서는 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 송신기(1511)는 상기 제어기(1513)의 제어에 따라 신호 송신 장치 등으로 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 송신한다. 여기서, 상기 송신기(1511)가 송신하는 각종 신호들 및 각종 메시지들 등은 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 수신기(1515)는 상기 제어기(1513)의 제어에 따라 상기 신호 송신 장치 등으로부터 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 수신한다. 여기서, 상기 수신기(1515)가 수신하는 각종 신호들 및 각종 메시지들 등은 도 1 내지 도 13에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 저장 유닛(1517)은 상기 신호 수신 장치(1500)의 동작에 필요한 프로그램과 각종 데이터 등, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 cross polarization 안테나 특성을 고려한 CSI-RS 수신 동작에 관련된 정보 등을 저장한다. 또한, 상기 저장 유닛(1517)은 상기 수신기(1515)가 상기 신호 송신 장치 등으로부터 수신한 각종 신호들 및 각종 메시지들 등을 저장한다.
한편, 도 15에는 상기 신호 수신 장치(1500)가 상기 송신기(1511)와, 제어기(1513)와, 수신기(1515)와, 저장 유닛(1517)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 신호 수신 장치(1500)는 상기 송신기(1511)와, 제어기(1513)와, 수신기(1515)와, 저장 유닛(1517) 중 적어도 두 개가 1개의 유닛으로 통합된 형태로 구현 가능함은 물론이다. 또한, 상기 신호 수신 장치(1500)는 1개의 프로세서로도 구현 가능함은 물론이다.
본 발명의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(read only memory: ROM, 이하 ‘ROM’이라 칭하기로 한다)와, 랜덤-접속 메모리(random access memory: RAM, 이하 ‘RAM’라 칭하기로 한다)와, 컴팩트 디스크- 리드 온니 메모리(compact disk-read only memory: CD-ROM)들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(상기 인터넷을 통한 데이터 송신과 같은)을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 발명을 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 콤팩트 디스크(compact disk: CD), DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 컨텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    수신 장치로 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정과,
    상기 수신 장치로 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나이며,
    상기 제2 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나이며,
    상기 제2 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 m 및 n에 관련된 정보를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치가 기준 신호를 송신하는 방법.
  5. 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    송신 장치로부터 기준 신호들을 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 기준 신호들은;
    상기 신호 송신 장치에서 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 송신된 기준 신호들과,
    상기 신호 송신 장치에서 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신된 기준 신호들을 포함하며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나이며,
    상기 제2 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45° 편차 특성 중 하나이며,
    상기 제2 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45° 편차 특성 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 m 및 n에 관련된 정보를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치가 기준 신호를 수신하는 방법.
  9. 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치에 있어서,
    수신 장치로 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 기준 신호들을 송신하고, 상기 수신 장치로 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신하는 송신기를 포함하며,
    상기 m개의의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나이며,
    상기 제2 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나이며,
    상기 제2 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 송신기는;
    상기 m 및 n에 관련된 정보를 송신함을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 송신 장치.
  13. 풀-디멘젼 다중 입력 다중 출력(full-dimension multiple input multiple output: FD-MIMO) 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치에 있어서,
    송신 장치로부터 기준 신호들을 수신하는 수신기를 포함하며,
    상기 기준 신호들은;
    상기 신호 송신 장치에서 m개의 안테나 포트(antenna port)들을 통해 송신된 기준 신호들과,
    상기 신호 송신 장치에서 n개의 안테나 포트들을 통해 기준 신호들을 송신된 기준 신호들을 포함하며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 제1 편차(polarization) 특성을 가지며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 제2 편차 특성을 가지며,
    상기 m개의 안테나 포트들은 균일 평면 배열(uniform planar array: UPA) 안테나의 수직 축 및 수평 축을 기반으로 생성되는 2차원 공간의 제1 축에 포함되며,
    상기 n개의 안테나 포트들은 상기 2차원 공간의 제2 축에 포함됨을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나이며,
    상기 제2 축은 상기 수직 축과 수평 축 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나이며,
    상기 제2 편차 특성은 +45°편차 특성과 -45°편차 특성 중 하나임을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 m 및 n에 관련된 정보를 수신함을 특징으로 하는 FD-MIMO 방식을 지원하는 통신 시스템에서 수신 장치.
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