WO2016133363A1 - 무선 통신 시스템에서의 상향링크 mimo stbc 통신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 상향링크 mimo stbc 통신 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016133363A1
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data
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ofdm symbols
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김영태
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for supporting wireless communication in which uplink multiple-input and multiple-output (MIMO) space-time block code (STBC) technology is applied.
  • MIMO multiple-input and multiple-output
  • STBC space-time block code
  • D2D communication is a distributed communication technology that directly passes traffic between adjacent nodes without using an infrastructure such as a base station.
  • each node such as a portable terminal finds another physically adjacent terminal on its own, establishes a communication session, and transmits traffic.
  • D2D communication can solve the traffic overload problem by distributing the concentrated traffic to the base station, it has been spotlighted as an element technology of the next generation mobile communication technology after 4G.
  • standards organizations such as the 3rd generation partnership project (3GPP) and the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) are pursuing D2D communication standards based on LTE-Advanced (LTE-A) or Wi-Fi.
  • 3GPP 3rd generation partnership project
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • D2D communication is expected to not only contribute to improving the performance of mobile communication systems but also to create new communication services. It can also support services such as social network services or network games based on proximity.
  • the D2D link can be used as a relay to solve the connectivity problem of the shadow area terminal. As such, D2D technology is expected to provide new services in various fields.
  • the transmitting terminal may transmit a signal with low power. Such low power signal transmission may degrade link reliability.
  • MIMO multiple-input and multiple-output
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for applying the MIMO STBC technology in uplink communication.
  • Another object of the present invention is to provide a method for allocating a demodulation reference signal for uplink MIMO.
  • a signal transmission method of a terminal on a wireless communication system supporting multiple antennas the plurality of antennas in the first Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbols in a subframe (subframe) Mapping demodulation reference signals (DMRSs) corresponding to the ports;
  • the plurality of antennas according to a space-time block code (STBC) scheme in at least some of the OFDM symbols having the lowest OFDM symbol index in the subframe and the remaining OFDM symbols in the subframe except the first OFDM symbols Mapping data from the ports; And transmitting the subframe using resources allocated to uplink.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • DMRSs demodulation reference signals
  • a predetermined signal may be mapped to the OFDM symbol having the lowest OFDM symbol index.
  • said plurality of antenna ports comprises a first antenna port and a second antenna port
  • mapping data from said plurality of antenna ports comprises: rest in said subframe except said first OFDM symbols. And alternately mapping data from the first antenna port and data from the second antenna port to OFDM symbols.
  • the first OFDM symbols may include OFDM symbols index 3 and 8 OFDM symbols.
  • said first OFDM symbols may comprise an OFDM symbol having at least said lowest OFDM symbol index.
  • data of each of the plurality of antenna ports may be sequentially mapped to subcarriers in the OFDM symbol having the lowest OFDM symbol index.
  • a signal reception method of a terminal on a wireless communication system supporting multiple antennas comprising: receiving a subframe using resources allocated to uplink; And performing an automatic gain control (AGC) using an OFDM symbol having a lowest Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbol index in the subframe, wherein the first OFDM symbol in the subframe is performed.
  • AGC automatic gain control
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • DMRSs Demodulation reference signals
  • data from the plurality of antenna ports may be mapped according to a space-time block code (STBC) scheme.
  • STBC space-time block code
  • diversity may be obtained by applying MIMO to uplink.
  • AGC Automatic Gain Control
  • the reception performance at the receiving end may be improved.
  • 1 is a block diagram showing the configuration of a base station and a terminal in a wireless communication system.
  • 2A and 2B illustrate the structure of a downlink radio frame.
  • 3 is a diagram illustrating a resource grid in a downlink slot.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • 5 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe.
  • 6A and 6B are schematic diagrams of a multiple antenna (MIMO) communication system.
  • FIG. 7 illustrates a structure of a downlink reference signal for a normal CP in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of a downlink reference signal for an extended CP in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • 9 is an example of a periodic CSI-RS transmission scheme.
  • 10 is an example of an aperiodic CSI-RS transmission scheme.
  • 11 shows a simplified D2D communication network.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a resource unit according to an example.
  • SA periodic Scheduling Assignment
  • FIG. 14 illustrates an arrangement of a reference signal according to an embodiment.
  • 15 illustrates an arrangement of a reference signal according to another embodiment.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • a base station has a meaning as a network terminal node that directly communicates with a terminal. Certain operations described herein as being performed by a base station may in some cases be performed by an upper node of the base station. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • the term 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), and an access point (AP).
  • the repeater may be replaced by terms such as relay node (RN) and relay station (RS).
  • RN relay node
  • RS relay station
  • terminal may be replaced with terms such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber station (MSS), and a subscriber station (SS).
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-Utra (Evolved UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) is a part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced
  • WiMAX can be described by the IEEE 802.16e standard (WirelessMAN-OFDMA Reference System) and the advanced IEEE 802.16m standard (WirelessMAN-OFDMA Advanced system). For clarity, the following description focuses on 3GPP LTE and 3GPP LTE-A systems, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 105 and a terminal 110 in a wireless communication system 100.
  • the wireless communication system 100 may include one or more base stations and / or one or more base stations. It may include a terminal.
  • the base station 105 includes a transmit (Tx) data processor 115, a symbol modulator 120, a transmitter 125, a transmit / receive antenna 130, a processor 180, a memory 185, and a receiver ( 190, a symbol demodulator 195, and a receive data processor 197.
  • the terminal 110 transmits (Tx) the data processor 165, the symbol modulator 170, the transmitter 175, the transmit / receive antenna 135, the processor 155, the memory 160, the receiver 140, and the symbol. It may include a demodulator 155 and a receive data processor 150.
  • the base station 105 and the terminal 110 are provided with a plurality of transmit and receive antennas. Accordingly, the base station 105 and the terminal 110 according to the present invention support a multiple input multiple output (MIMO) system. In addition, the base station 105 according to the present invention may support both a single user-MIMO (SU-MIMO) and a multi-user-MIMO (MU-MIMO) scheme.
  • MIMO multiple input multiple output
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • MU-MIMO multi-user-MIMO
  • the transmit data processor 115 receives the traffic data, formats the received traffic data, codes it, interleaves and modulates (or symbol maps) the coded traffic data, and modulates the symbols ("data"). Symbols ").
  • the symbol modulator 120 receives and processes these data symbols and pilot symbols to provide a stream of symbols.
  • the symbol modulator 120 multiplexes the data and pilot symbols and sends them to the transmitter 125.
  • each transmission symbol may be a data symbol, a pilot symbol, or a signal value of zero.
  • pilot symbols may be sent continuously.
  • the pilot symbols may be frequency division multiplexed (FDM), orthogonal frequency division multiplexed (OFDM), time division multiplexed (TDM), or code division multiplexed (CDM) symbols.
  • Transmitter 125 receives the stream of symbols and converts it into one or more analog signals, and further adjusts (eg, amplifies, filters, and frequency upconverts) the analog signals to provide a wireless channel. Generates a downlink signal suitable for transmission via the transmission antenna 130, the transmission antenna 130 transmits the generated downlink signal to the terminal.
  • the receiving antenna 135 receives the downlink signal from the base station and provides the received signal to the receiver 140.
  • Receiver 140 adjusts the received signal (eg, filtering, amplifying, and frequency downconverting), and digitizes the adjusted signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 145 demodulates the received pilot symbols and provides them to the processor 155 for channel estimation.
  • the symbol demodulator 145 also receives a frequency response estimate for the downlink from the processor 155 and performs data demodulation on the received data symbols to obtain a data symbol estimate (which is an estimate of the transmitted data symbols). Obtain and provide data symbol estimates to a receive (Rx) data processor 150. Receive data processor 150 demodulates (ie, symbol de-maps), deinterleaves, and decodes the data symbol estimates to recover the transmitted traffic data.
  • the processing by symbol demodulator 145 and receiving data processor 150 is complementary to the processing by symbol modulator 120 and transmitting data processor 115 at base station 105, respectively.
  • the terminal 110 is on the uplink, and the transmit data processor 165 processes the traffic data to provide data symbols.
  • the symbol modulator 170 may receive and multiplex data symbols, perform modulation, and provide a stream of symbols to the transmitter 175.
  • the transmitter 175 receives and processes a stream of symbols to generate an uplink signal.
  • the transmit antenna 135 transmits the generated uplink signal to the base station 105.
  • an uplink signal is received from the terminal 110 through the reception antenna 130, and the receiver 190 processes the received uplink signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 195 then processes these samples to provide received pilot symbols and data symbol estimates for the uplink.
  • the received data processor 197 processes the data symbol estimates to recover the traffic data transmitted from the terminal 110.
  • Processors 155 and 180 of the terminal 110 and the base station 105 respectively instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) operations at the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • Respective processors 155 and 180 may be connected to memory units 160 and 185 that store program codes and data.
  • the memory 160, 185 is coupled to the processor 180 to store the operating system, applications, and general files.
  • the processors 155 and 180 may also be referred to as controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 155 and 180 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and to perform the present invention.
  • the firmware or software configured to be may be provided in the processors 155 and 180 or stored in the memory 160 and 185 to be driven by the processors 155 and 180.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the base station between the wireless communication system (network) are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in the communication system. ), And the third layer L3.
  • the physical layer belongs to the first layer and provides an information transmission service through a physical channel.
  • a Radio Resource Control (RRC) layer belongs to the third layer and provides control radio resources between the UE and the network.
  • the terminal and the base station may exchange RRC messages through the wireless communication network and the RRC layer.
  • the processor 155 of the terminal and the processor 180 of the base station perform operations of processing signals and data except for a function of receiving or transmitting a signal and a storage function of the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • the processor 155 and 180 are not specifically mentioned. Although not specifically mentioned by the processors 155 and 180, it may be said that a series of operations such as a function of receiving or transmitting a signal and a data processing other than a storage function are performed.
  • a structure of a downlink radio frame will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in subframe units, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE standard supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • FIG. 2A illustrates a frame structure for frequency division duplex (FDD) used in 3GPP LTE / LTE-A system
  • FIG. 2B illustrates a frame structure for time division duplex (TDD) used in 3GPP LTE / LTE-A system. It is shown.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 x T s ) and consists of 10 equally sized subframes. Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots. Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x T s ).
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers x 7 (or 6) OFDM symbols.
  • 20 slots in one radio frame may be sequentially numbered from 0 to 19. Each slot is 0.5ms long.
  • the time for transmitting one subframe is defined as a transmission time interval (TTI).
  • the time resource may be classified by a radio frame number (also called a radio frame index), a subframe number (also called a subframe number), a slot number (or slot index), and the like.
  • Type 2B is a diagram illustrating a structure of a type 2 radio frame.
  • Type 2 radio frames consist of two half frames, each of which has five subframes, a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • GP guard period
  • UpPTS uplink pilot time slot
  • One subframe consists of two slots.
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • one subframe consists of two slots regardless of the radio frame type.
  • the radio frame may be configured differently according to the duplex mode. For example, in the frequency division duplex (FDD) mode, since downlink transmission and uplink transmission are divided by frequency, a radio frame includes only one of a downlink subframe or an uplink subframe for a specific frequency band. In the TDD mode, since downlink transmission and uplink transmission are separated by time, a radio frame includes both a downlink subframe and an uplink subframe for a specific frequency band.
  • FDD frequency division duplex
  • Table 1 illustrates a DL-UL configuration of subframes in a radio frame in the TDD mode.
  • D represents a downlink subframe
  • U represents an uplink subframe
  • S represents a special subframe.
  • the singular subframe includes three fields of Downlink Pilot TimeSlot (DwPTS), Guard Period (GP), and Uplink Pilot TimeSlot (UpPTS).
  • DwPTS is a time interval reserved for downlink transmission
  • UpPTS is a time interval reserved for uplink transmission.
  • Table 2 illustrates the configuration of a singular frame.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • One downlink slot includes seven OFDM symbols in the time domain, and one resource block (RB) is shown to include twelve subcarriers in the frequency domain, but the present invention is not limited thereto.
  • one slot includes seven OFDM symbols in the case of a general cyclic prefix (CP), but one slot may include six OFDM symbols in the case of an extended-CP (CP).
  • CP general cyclic prefix
  • Each element on the resource grid is called a resource element.
  • One resource block includes 12x7 resource elements.
  • the number of N DLs of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • the downlink control channels used in the 3GPP LTE system include, for example, a physical control format indicator channel (PCFICH), a physical downlink control channel (PDCCH), and a physical HARQ indicator channel.
  • PCFICH Physical Control format indicator channel
  • PDCH physical downlink control channel
  • HARQ indicator channel Physical HARQ indicator channel
  • the PHICH includes a HARQ Acknowledgment (ACK) / NACK (Negative ACK) signal as a response to uplink transmission.
  • Control information transmitted through the PDCCH is referred to as downlink control information (DCI).
  • DCI includes uplink or downlink scheduling information or an uplink transmit power control command for a certain terminal group.
  • the PDCCH includes a resource allocation and transmission format of a DL shared channel (DL-SCH), resource allocation information of an uplink shared channel (UL-SCH), paging information of a paging channel (PCH), system information on a DL-SCH, and PD- Resource allocation of upper layer control messages, such as random access responses transmitted on the SCH, sets of transmit power control commands for individual terminals in any terminal group, transmit power control information, Voice over IP (VoIP) Activation may be included.
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region.
  • the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted in an aggregation of one or more consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCEs control channel elements
  • the CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate based on the state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the PDCCH format and the number of available bits are determined according to the correlation between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • the CRC is masked with an identifier called Radio Network Temporary Identifier (RNTI) according to the owner or purpose of the PDCCH.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the cell-RNTI (C-RNTI) identifier of the terminal may be masked to the CRC.
  • a paging indicator identifier eg, Paging-RNTI (P-RNTI)
  • P-RNTI Paging-RNTI
  • the PDCCH is for system information (more specifically, System Information Block (SIB))
  • SIB System Information Block
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI Random Access-RNTI
  • RA-RNTI may be masked to the CRC to indicate a random access response that is a response to transmission of a random access preamble of the terminal.
  • the uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) including uplink control information is allocated to the control region.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) including user data is allocated to the data area.
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • one UE does not simultaneously transmit a PUCCH and a PUSCH.
  • PUCCH for one UE is allocated to an RB pair in a subframe. Resource blocks belonging to a resource block pair occupy different subcarriers for two slots. This is called a resource block pair allocated to the PUCCH is frequency-hopped at the slot boundary.
  • Multi-Input and Multiple-Output (MIMO) technology is an application of a technique of gathering and completing fragmented pieces of data received from multiple antennas without relying on a single antenna path to receive a message.
  • Multi-antenna technology is a next-generation mobile communication technology that can be widely used in mobile communication terminals and repeaters because it can improve the data transmission speed in a specific range or increase the system range for a specific data transmission speed. It is attracting attention as the next generation technology that can overcome the traffic limit of mobile communication which reached the limit situation.
  • 6A is a configuration diagram of a general multiple antenna (MIMO) communication system.
  • MIMO general multiple antenna
  • the number of channels is theoretically proportional to the number of antennas.
  • the transmission capacity is increased. Therefore, it is possible to improve transmission rate and significantly improve frequency efficiency.
  • the transmission rate according to the increase in the channel transmission capacity may theoretically increase as the maximum rate R0 in the case of using one antenna is multiplied by the increase rate R i of Equation 1 below.
  • the research trends related to multi-antennas to date include information theory aspects related to calculation of multi-antenna communication capacity in various channel environments and multi-access environments, wireless channel measurement and model derivation of multi-antenna systems, and transmission reliability and transmission rate improvement.
  • Active research is being conducted from various viewpoints, such as the study of space-time signal processing technology.
  • the communication method in the multi-antenna system in a more specific manner, it can be represented as follows mathematically. Assume that there are N T transmit antennas and N R receive antennas as shown in FIG. 6A. First, referring to the transmission signal, when there are N T transmit antennas, since the maximum transmittable information is N T , the transmission information may be represented by a vector shown in Equation 2 below.
  • each transmission information Can have different transmit powers.
  • the transmission information of which transmission power is adjusted is represented by a vector as shown in Equation 3 below.
  • Receive signal of each antenna when there are N R receiving antennas When expressed as a vector is as shown in Equation 6 below.
  • channels may be classified according to transmit / receive antenna indexes, and a channel passing through the receive antenna i from the transmit antenna j will be denoted as h ij .
  • h ij a channel passing through the receive antenna i from the transmit antenna j.
  • the order of the index of h ij is that the reception antenna index is first, and the index of the transmission antenna is later.
  • These channels can be grouped together and displayed in vector and matrix form.
  • An example of the vector display is described as follows. 6B illustrates a channel from N T transmit antennas to receive antenna i.
  • a channel arriving from the N T transmit antennas to the reception antenna i may be expressed as follows.
  • Equation 7 Equation 8
  • the real channel is added with Additive White Gaussian Noise (AWGN) after passing through the channel matrix H as described above, so that the white noise added to each of the N R receiving antennas When expressed as a vector is expressed by the following equation (9).
  • AWGN Additive White Gaussian Noise
  • Equation 10 The received signal obtained using the above equations is shown in Equation 10 below.
  • the number of rows and columns of the channel matrix H representing the channel condition is determined by the number of transmit antennas and receive antennas.
  • the number of rows in the channel matrix H is equal to the number of receive antennas N R
  • the number of columns is equal to the number of transmit antennas N T. That is, the channel matrix H may be represented by an N R ⁇ N T matrix.
  • the rank of a matrix is defined by the smaller of the number of rows and columns independent of each other. Therefore, the rank of the matrix cannot have a value larger than the number of rows or columns of the matrix.
  • the rank of the channel matrix H can be represented by the following equation (11).
  • Multiple antenna transmit / receive schemes used for the operation of multiple antenna systems include frequency switched transmit diversity (FST), Space Frequency Block Code (SFBC), Space Time Block Code (STBC), and Cyclic Delay Diversity (CDD).
  • FST frequency switched transmit diversity
  • SFBC Space Frequency Block Code
  • STBC Space Time Block Code
  • CDD Cyclic Delay Diversity
  • TSTD time switched transmit diversity
  • SM spatial multiplexing
  • GCDD Generalized Cyclic Delay Diversity
  • S-VAP Selective Virtual Antenna Permutation
  • FSTD is a method of obtaining diversity gain by allocating subcarriers having different frequencies for each signal transmitted to each of the multiple antennas.
  • SFBC is a technique that efficiently applies selectivity in the spatial domain and frequency domain to secure both diversity gain and multi-user scheduling gain in the corresponding dimension.
  • STBC is a technique for applying selectivity in the space domain and the time domain.
  • CDD is a technique of obtaining diversity gain by using path delay between transmission antennas.
  • TSTD is a technique of time-dividing a signal transmitted through multiple antennas.
  • Spatial multiplexing is a technique to increase the data rate by transmitting different data for each antenna.
  • GCDD is a technique for applying selectivity in the time domain and the frequency domain.
  • S-VAP is a technique using a single precoding matrix.
  • Multi-codeword (MCW) S which mixes multiple codewords between antennas in spatial diversity or spatial multiplexing, and Single Codeword (SCW) S using single codeword. There is a VAP.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSRP is defined as the linear average of the power of the resource elements carrying a cell-specific RS (CRS) within the measured frequency bandwidth.
  • the UE may determine an RSRP by detecting a cell-specific reference signal (CRS) mapped and transmitted on a specific resource element.
  • CRS cell-specific reference signal
  • the cell-specific reference signal R0 for antenna port 0 can be used basically. If R-cell can detect the cell-specific reference signal R1 for antenna port 1 reliably, R1 is added to R0. Can be used to determine RSRP.
  • a standard document eg, 3GPP TS36.211.
  • RSSI may be defined as the total received wideband power from all sources, including co-channel serving and non-serving cells, adjacent channel interference, thermal noise, etc. within the measurement band observed by the terminal. RSSI may be used as an input for Reference Signal Received Quality (RSRQ), which will be described later.
  • RSSI Reference Signal Received Quality
  • the transmitting side transmits a signal known to both the transmitting side and the receiving side, and the receiving side mainly uses a method of finding the channel information according to the degree of distortion of the received signal.
  • a signal known to both the transmitting side and the receiving side is called a pilot signal or a reference signal (RS).
  • RS reference signal
  • a reference signal may be classified into a reference signal for obtaining channel information and a reference signal for data demodulation. Since a reference signal for channel information acquisition is intended for a terminal to acquire channel information in downlink, the terminal is transmitted over a wide band and a terminal that does not receive downlink data in a specific subframe may receive and measure the reference signal. It should be possible. In addition, the reference signal for channel information acquisition may also be used for channel state measurement for handover.
  • the reference signal for data demodulation is a reference signal transmitted together with a downlink resource when the base station transmits downlink data. The terminal may perform channel estimation and demodulate data by receiving the reference signal. The reference signal for demodulation is transmitted in the area where data is transmitted.
  • RS and CRS for acquiring information on channel status and measuring the handover
  • UE-specific RS used for data demodulation
  • the UE-specific reference signal is used only for data demodulation and the CRS may be used for both channel information acquisition and data demodulation.
  • the CRS is a cell-specific signal and may be transmitted every subframe in the case of wideband.
  • LTE-A LTE-Advanced
  • a reference signal capable of supporting up to eight transmit antennas is required.
  • the reference signal needs to be defined.
  • the overhead due to the reference signal is excessively increased.
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • DM-RS decoding-reference signal
  • FIG. 7 and 8 illustrate a structure of a reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 7 illustrates a case of normal cyclic prefix
  • FIG. 8 illustrates a case of extended cyclic prefix.
  • 0 to 3 described in the lattice mean a common reference signal (CRS), which is a cell-specific reference signal transmitted for channel measurement and data demodulation corresponding to each of antenna ports 0 to 3.
  • the CRS which is a cell specific reference signal, may be transmitted to the terminal not only in the data information region but also in the control information region.
  • 'D' described in the grid means downlink DM-RS (DM-RS), which is a UE-specific RS, and the DM-RS supports single antenna port transmission through a data region, that is, a PDSCH.
  • DM-RS downlink DM-RS
  • the terminal is signaled through the upper layer whether the DM-RS which is the terminal specific RS is present.
  • 7 and 8 illustrate DM-RSs corresponding to antenna port 5
  • 3GPP standard document 36.211 also defines DM-RSs for antenna ports 7 to 14, that is, a total of eight antenna ports.
  • the reference signal mapping rule to the resource block may be according to the following equations.
  • a reference signal may be mapped according to Equation 12 below.
  • a reference signal may be mapped according to Equation 13 below.
  • Equations 12 and 13 k denotes an antenna port having a subcarrier index p.
  • N DL RB denotes the number of resource convex allocated to downlink
  • n s denotes a slot index
  • N ID cell denotes a cell ID.
  • the base station transmits CSI-RS for all antenna ports.
  • the CSI-RS may be transmitted intermittently in the time domain.
  • the CSI-RS may be transmitted periodically with an integer multiple of one subframe or may be transmitted in a specific transmission pattern. In this case, the period / pattern in which the CSI-RS is transmitted may be set by the base station.
  • the UE transmits the CSI-RS transmission subframe index for the CSI-RS antenna port of the cell to which the cell belongs, the CSI-RS resource element time-frequency position in the transmission subframe, and the CSI-RS. You need to know information such as RS sequence.
  • resources used for CSI-RS transmission of different antenna ports are orthogonal to each other.
  • a base station transmits CSI-RSs for different antenna ports, it maps the CSI-RSs for each antenna port to different resource elements, thereby making them available in a frequency division multiplexing (FDM) / time division multiplexing (TDM) scheme.
  • FDM frequency division multiplexing
  • TDM time division multiplexing
  • Resources can be allocated to be orthogonal to one another.
  • the base station may transmit the CSI-RS in a code division multiplexing scheme by mapping CSI-RSs for different antenna ports using codes orthogonal to each other.
  • the CSI-RS is transmitted at a period of 10 ms, and the offset is three.
  • the offset value may have a different value for each base station so that the CSI-RSs of the various cells may be evenly distributed to each other.
  • the offset that the base station may have is 10 values of 0 to 9.
  • the offset indicates an index value of a subframe in which a base station having a specific period starts CSI-RS transmission.
  • the terminal When the base station informs the period and the offset value of the CSI-RS, the terminal measures the CSI-RS of the base station at the corresponding location using the corresponding value and reports information such as CQI / PMI / RI to the base station. All information related to the CSI-RS is cell-specific information.
  • FIG. 10 is an illustration of an aperiodic CSI-RS transmission scheme.
  • the base station transmits CSI-RSs at subframe indexes 3 and 4.
  • the transmission pattern is composed of 10 subframes, and whether or not to transmit CSI-RS in each subframe may be designated by a bit indicator.
  • two methods are considered as a method in which the base station informs the UE of the CSI-RS configuration.
  • the base station may transmit the CSI-RS configuration using DBCH signaling (Dynamic Broadcast CHannel) in which the base station broadcasts the CSI-RS configuration information to the terminals.
  • DBCH signaling Dynamic Broadcast CHannel
  • BCH Broadcasting CHannel
  • SI-RNTI System Information RNTI
  • All UEs in a cell can obtain system information by decoding the PDCCH using SI-RNTI and decoding the PDSCH indicated by the corresponding PDCCH.
  • a broadcasting method may be referred to as a DBCH, distinguished from a physical BCH (PBCH), which is a general broadcasting method.
  • PBCH physical BCH
  • the system information broadcast in the LTE system is a MIB (Master Information Block) transmitted to the PBCH and a SIB (System Information Block) transmitted multiplexed with general unicast data in the PDSCH.
  • SIB9 newly introduced in LTE-A.
  • the CSI-RS configuration may be transmitted using SIB10 or the like.
  • the base station may transmit the CSI-RS-related information to the terminal using Radio Resource Control (RRC) signaling.
  • RRC Radio Resource Control
  • the base station may transmit CSI-RS configuration to the terminal using RRC signaling.
  • the base station may transmit the CSI-RS configuration information to the terminal through an RRC signaling message requesting feedback based on the CSI-RS measurement.
  • D2D communication various embodiments in which a terminal performs device to device communication (hereinafter, may be referred to as D2D communication or D2D direct communication) will be described.
  • D2D communication may be applied to and used in other communication systems (IEEE 802.16, WiMAX, etc.).
  • the D2D communication may be classified into a network coordinated D2D communication type and an autonomous D2D communication type according to whether D2D communication is performed through control of a network.
  • the network cooperative D2D communication type may be further classified into a type in which only D2D transmits data (data only in D2D) and a type in which a network performs connection control only (Connection control only in network) according to the degree of network involvement.
  • a type in which only D2D transmits data will be referred to as a 'network-intensive D2D communication type'
  • a type in which a network performs only connection control will be referred to as a 'distributed D2D communication type'.
  • D2D terminals may transmit and receive data or specific control information by using a radio resource allocated by a network. For example, HARQ ACK / NACK feedback or channel state information (CSI) for data reception between D2D terminals may be transmitted to other D2D terminals through a network rather than directly exchanged between the D2D terminals.
  • CSI channel state information
  • the transmitting D2D terminal and the receiving D2D terminal may perform D2D communication using the allocated radio resource. That is, in the network centralized D2D communication type, D2D communication between D2D terminals is controlled by a network, and the D2D terminals may perform D2D communication using radio resources allocated by the network.
  • the network in the distributed D2D communication type plays a more limited role than the network in the network centralized D2D communication type.
  • the network performs access control between the D2D terminals, but the radio resource allocation (grant message) between the D2D terminals may be occupied by the D2D terminals by themselves without competition.
  • HARQ ACK / NACK feedback or channel state information for data reception between D2D terminals for data reception between D2D terminals may be directly exchanged between D2D terminals without passing through a network.
  • D2D communication may be classified into a network-intensive D2D communication type and a distributed D2D communication type according to the degree of D2D communication intervention of the network.
  • a common feature of the network-centralized D2D communication type and the distributed D2D communication type is that D2D access control can be performed by a network.
  • a network in a network cooperative D2D communication type may establish a connection between D2D terminals by establishing a D2D link between D2D terminals to perform D2D communication.
  • the network may assign a physical D2D link identifier (LID) to the configured D2D link.
  • LID physical D2D link identifier
  • the physical D2D link ID may be used as an identifier for identifying each of a plurality of D2D links between the plurality of D2D terminals.
  • D2D terminals can freely perform D2D communication without the help of a network. That is, in the autonomous D2D communication type, the D2D UE performs access control and occupation of radio resources by itself, unlike in the network-intensive and distributed D2D communication. If necessary, the network may provide the D2D user equipment with D2D channel information that can be used in the corresponding cell.
  • a terminal capable of performing or performing D2D communication which is direct communication between terminals, will be referred to as a D2D terminal.
  • UE may refer to a D2D user equipment.
  • a D2D terminal that transmits or intends to transmit data to another D2D terminal using a radio resource assigned to a D2D link during D2D communication is called a transmitting D2D terminal, and data from a transmitting D2D terminal
  • the terminal that receives or intends to receive the terminal will be referred to as a receiving D2D terminal.
  • the plurality of receiving D2D terminals may be distinguished through a first to N prefix.
  • arbitrary nodes of the network end such as a base station, a D2D server, and an access / session management server for access control between D2D terminals or allocating radio resources to the D2D link will be referred to as 'networks'. Let's do it.
  • D2D peer discovery In order to transmit data to other D2D devices via D2D communication, the D2D device needs to check the existence of D2D devices located in the periphery where data can be transmitted and received, and for this, D2D peer discovery (D2D peer discovery). ).
  • the D2D UE performs D2D discovery within a discovery interval, and all D2D UEs may share the discovery interval.
  • the D2D UE may receive D2D discovery signals transmitted by other D2D UEs by monitoring logical channels of the discovery area within the discovery period.
  • the D2D terminals receiving the transmission signal of another D2D terminal prepare a list of adjacent D2D terminals using the received signal. In addition, it broadcasts its own information (ie, identifier) within the search interval, and other D2D UEs can receive the broadcast D2D discovery signal to know that the D2D UE exists within a range capable of performing D2D communication. .
  • Information broadcasting for D2D discovery may be performed periodically.
  • broadcast timing may be predetermined by the protocol and known to the D2D terminals.
  • the D2D UE may transmit / broadcast a signal during a portion of the discovery interval, and each D2D UE may monitor signals that are potentially transmitted by other D2D UEs in the remainder of the D2D discovery interval.
  • the D2D discovery signal may be a beacon signal.
  • the D2D search periods may include a plurality of symbols (eg, OFDM symbols).
  • the D2D user equipment may select / at least one symbol within the D2D discovery period to transmit / broadcast the D2D discovery signal.
  • the D2D user equipment may transmit a signal corresponding to one tone in a symbol selected by the D2D user equipment.
  • the D2D UEs may perform a connection establishment process. For example, in FIG. 1, the first device 102 and the second device 106 may be linked to each other through a connection process. Thereafter, the first device 102 can send traffic to the second device 106 using the D2D link 108. The second device 106 can also send traffic to the first device 102 using the D2D link 108.
  • 11 shows a simplified D2D communication network.
  • a user equipment means a user's terminal, but when a network equipment such as an evolved Node B (eNB) transmits and receives a signal according to a communication scheme between the UEs (UE 1 and UE2), the eNB It may also be regarded as a kind of terminal.
  • eNB evolved Node B
  • UE1 may operate to select a resource unit corresponding to a specific resource in a resource pool, which means a set of resources, and transmit a D2D signal using the resource unit.
  • UE2 which is a reception terminal, may configure a resource pool through which UE1 can transmit a signal, and detect a signal of UE1 in the corresponding pool.
  • the resource pool may inform the base station.
  • another terminal may inform UE1 of the resource pool or UE1 may determine the resource pool based on the predetermined resource.
  • a resource pool is composed of a plurality of resource units, and each terminal may select one or a plurality of resource units and use it for transmitting its own D2D signal.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a resource unit according to an example.
  • the vertical axis represents frequency resources and the horizontal axis represents time resources.
  • the radio resource is divided into N T pieces on the time axis to configure N T subframes.
  • the frequency resource is divided into N F on one subframe, and one subframe may include N T symbols.
  • a total of N F * N T resource units may be configured as a resource pool.
  • the resource poll may be repeated every N T subframes.
  • certain resource units may appear periodically and repeatedly.
  • an index of a physical resource unit to which one logical resource unit is mapped may be changed according to a predetermined pattern.
  • the logical resource unit may be hopped on the time and / or frequency axis according to a predetermined pattern on the actual physical resource unit.
  • a resource pool may mean a set of resource units that can be used for transmitting a signal by a terminal to which a D2D signal is to be transmitted.
  • resource pools may be classified according to content of D2D signals transmitted from each resource pool.
  • contents of the D2D signal may be classified as described below, and a separate resource pool may be set for each.
  • SA Scheduling Assignment
  • SA is a location of resources used for transmission of a subsequent D2D data channel and a modulation and coding method necessary for demodulation of other data channels (Modulation). and Coding Scheme (MCS) and / or MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmission scheme.
  • the SA information may include an identifier (User Equipment Identifier) of the target terminal to which each transmitting terminal to transmit data.
  • the signal including SA information may be multiplexed with D2D data on the same resource unit and transmitted.
  • the SA resource pool may mean a resource pool in which scheduling allocation is multiplexed with D2D data and transmitted. .
  • the D2D data channel may mean a pool of resources used by a transmitting terminal to transmit user data by using resources designated through scheduling allocation. If the scheduling allocation can be multiplexed and transmitted together with the D2D resource data on the same resource unit, only a D2D data channel having a form other than the scheduling allocation information may be transmitted in the resource pool for the D2D data channel. That is, on an individual resource unit in the SA resource pool, a resource element for transmitting scheduling allocation information may be used for transmitting D2D data on the resource pool of the D2D data channel.
  • the discovery message resource pool means a resource pool for transmitting a discovery message that allows a transmitting terminal to transmit information such as its identifier (ID) so that neighboring terminals can discover itself. can do.
  • the D2D resource pool may be classified according to the content of the D2D signal. However, even if the contents of the D2D signal are the same, different support pools may be used depending on the transmission / reception attributes of the D2D signal. For example, even when the same D2D data channel or discovery message is transmitted, the transmission timing determination method of the D2D signal (for example, is transmitted at the time of reception of a synchronization reference signal or is applied by applying a certain timing advance at the time of reception).
  • Resource allocation scheme e.g., whether the eNB assigns a transmission resource of an individual signal to an individual transmission terminal or whether an individual transmission terminal selects its own transmission resource of an individual signal within a resource pool
  • signal format For example, each D2D signal may be divided into different resource pools according to the number of symbols occupied by one subframe or the number of subframes used to transmit one D2D signal.
  • the UE that wants to transmit data using D2D communication may first select an appropriate resource from the SA resource pool and transmit its own scheduling allocation (SA) information.
  • SA scheduling allocation
  • the SA resource associated with the resource may be selected as the SA resource pool.
  • the UE may select an SA resource linked to a data resource that is expected to have a low interference level.
  • SA information may be broadcasted. Accordingly, terminals in the D2D communication system may receive broadcasted SA information. In the following description, "send” or “send” may be replaced with "broadcasting".
  • FIG. 13 illustrates a periodic SA resource pool according to an example.
  • an SA resource pool may appear prior to a series of D2D data channel resource pools.
  • the terminal may first attempt to detect the SA information, and when the existence of the data that the terminal needs to receive is found, may attempt to receive data from the data resource associated with the terminal.
  • the resource pool may be composed of a preceding SA resource pool and a subsequent data channel resource pool, as shown in FIG. 13.
  • an SA resource pool may appear periodically.
  • the period in which the SA resource pools appear may be referred to as an SA period.
  • a signal may be transmitted using a conventional uplink resource.
  • MIMO technology may be applied to obtain diversity by using multiple antennas.
  • Two types of MIMO techniques can be used to achieve diversity.
  • a closed loop MIMO scheme in which feedback information on a channel is used may be used.
  • an open loop MIMO scheme in which feedback information on a channel is not used may be used.
  • the closed loop MIMO scheme tends to have higher performance than the open loop MIMO scheme because it uses feedback information for channel conditions.
  • the open loop MIMO scheme may have higher performance than the closed loop MIMO scheme.
  • D2D communication many devices may use multiple antennas to ensure diversity.
  • the closed loop MIMO scheme if the closed loop MIMO scheme is applied, feedback information for each of the multiple antennas of each device should be exchanged between the transmitting side and the receiving side. Therefore, the amount of feedback information can be greatly increased. This increase in feedback information can reduce the amount of radio resources for data transmission and cause inefficiency. Thus, using an open loop MIMO scheme may be more efficient.
  • the transmitting side or the receiving side may be a vehicle or a communication device provided in the vehicle.
  • the vehicle moves at high speed, the channel state between the transmitting side and the receiving side can change rapidly. If the channel state changes rapidly, feedback information on the channel state may be inaccurate. Thus, using an open loop MIMO scheme may be more efficient.
  • Embodiments of the present application proposed below may be applied not only to D2D communication using uplink resources but also to conventional communication using uplink resources.
  • STBC Space-Time Block Codes
  • STBC Space-Time Block Codes
  • the Alamouti scheme may be used.
  • "*" means a complex conjugate.
  • the received signal at the receiving end may be expressed by Equation 14 below.
  • Equation 14 Represents the received signal in the first time interval, Denotes a received signal in a second time interval. Also, Means thermal noise in the first time interval, Means thermal noise in the second time interval. Also, Means a channel from the first transmit antenna to the receive antenna Denotes a channel from the second transmit antenna to the receive antenna. In equation (14) By conjugating and arranging for, it can be arranged as shown in Equation 15 below.
  • the spatial resources are changed to be orthogonal to each other through the Alamouti method. Also, data vectors in both the first and second time intervals. Double diversity can be obtained compared to transmitting.
  • the receiving end of the wireless signal performs an automatic gain control (AGC) in response to the reception of the signal.
  • AGC automatic gain control
  • D2D communication since the distance between each UE is different from each other, the power of the signal received by each UE is different from each other. Therefore, in D2D communication, AGC for preventing distortion of a received signal is more important.
  • the STBC scheme is applied by tying the first OFDM symbol and the second OFDM symbol (for example, OFDM symbol indexes 0 and 1) to each other.
  • the receiving end when the receiving end does not receive the first OFDM symbol, the receiving end should receive rank 2 signaling only with the second symbol. Therefore, in order to prevent such a situation, in a communication system using an uplink resource (for example, a D2D communication system), the STBC structure may be defined to start from the second OFDM symbol except the first OFDM symbol.
  • DMRS DeModulation Reference Signal
  • a transmission signal such as the following Equation 16 may be considered in the Alamouti scheme.
  • Equation 16 Denotes a transmission signal vector transmitted on different resource elements (REs). Signal at DMRS port 0 Is sent, and signal is sent from DMRS port 1. The transmitting and receiving end may assume that each other is transmitted. Signal at DMRS port 0 Is sent, and signal is sent from DMRS port 1. The transmitting and receiving end may assume that each other is transmitted. Where N t represents the number of transmit antennas.
  • FIG. 14 illustrates an arrangement of a reference signal according to an embodiment.
  • OFDM symbol index 1 When used for, since OFDM symbol is transmitted on OFDM symbol index 2, OFDM symbol index 3 can be assumed as an adjacent OFDM symbol. That is, in the case of FIG. 14, it is assumed that OFDM symbol indexes 1 and 3 are adjacent to each other.
  • the OFDM symbol following the OFDM symbol for DMRS is It can be assumed as an OFDM symbol for. In addition, this assumption may be shared between the transmitting and receiving end.
  • the position of the DMRS can be changed. For example, on OFDM symbol indexes 1 and 2 and The DMRS on the current OFDM symbol index 2 may be changed to be transmitted on OFDM symbol index 1 or 5 OFDM symbol so that it can be transmitted. That is, DMRS may be arranged such that the transmitted STBC pairs are allocated to consecutive OFDM symbols in the time domain. For example, if DMRS is transmitted on OFDM symbol 1, at OFDM symbol indexes 2, 3, 4, and 5, , , , And May be transmitted respectively.
  • the number of OFDM symbols for transmitting data may be odd.
  • the number of OFDM symbols for transmitting data may be odd.
  • two antenna ports are used.
  • 12 OFDM symbols exist in one subframe.
  • two OFDM symbols are used for DMRS, and the STBC structure is not applied to the first OFDM symbol (OFDM symbol index 0). Therefore, when the STBC scheme is applied, nine OFDM symbols except for the first OFDM symbol and two OFDM symbols for DMRS may be used for transmission of data in the case of an extended CP. Therefore, an odd number of OFDM symbols remains, so STBC may not be applied to one OFDM symbol. Therefore, DMRS may be transmitted once more on the OFDM symbol to which STBC is not applicable. For example, three OFDM symbols may be used for transmission of DMRS.
  • each OFDM symbol for DMRS transmission may be used to transmit only one antenna port (DMRS port). For example, if three OFDM symbols are used for DMRS transmission, two OFDM symbols may be used to transmit DMRS port 0 and one OFDM symbol to transmit DMRS port 1. That is, one OFDM symbol transmits only one DMRS port, and each port does not need to be distinguished by an orthogonal cover code (OCC) in one symbol. Therefore, in this case, OCC may not be used.
  • OCC orthogonal cover code
  • Equation 17 the signal vector and Resource element and signal vector to be sent and It is assumed that these transmitted resource elements are different from each other.
  • DMRS port 0 Is sent and signaled on DMRS port 1 Is sent, signaled at DMRS port 2 Is sent, signaled on DMRS port 3 Is sent.
  • DMRS port 0 Is sent and signaled on DMRS port 1 Is sent signaled at DMRS port 2 Is sent, signaled on DMRS port 3 Is sent.
  • DMRS port 0 Is sent and signaled on DMRS port 1 Is sent signaled at DMRS port 2 Is sent, signaled on DMRS port 3 Is sent.
  • the sequence of the signal transmission may be set in advance between the transmitting end and the receiving end, or the transmitting end may inform the receiving end.
  • Equation 17 above , , , And May be assumed to be adjacent to each other.
  • the above channels may be assumed to be adjacent channels in the frequency domain.
  • Means frequency index 0, 4, 8, Means frequency indices 1, 5, and 9, Means frequency indexes 2, 6, and 10, May mean frequency indexes 3, 7, and 11.
  • the first OFDM symbol may not be applied to the STBC structure for AGC.
  • the OFDM symbols 1 and 3 are assumed to be adjacent to each other. That is, in the time domain, (or, or In the case of adjacent symbols of) are used for DMRS transmission, the transmitter and the receiver are the OFDM symbols immediately following the corresponding DMRS. (or, or Can be assumed to be).
  • a gap of one OFDM symbol occurs between OFDM symbol 1 and OFDM symbol 3. do.
  • a DMRS transmitted at OFDM symbol index 2 may be arranged to be transmitted on OFDM symbol 1 or OFDM symbol 5. That is, DMRS may be arranged such that the transmitted STBC pair is allocated on consecutive OFDM symbols in the time domain. For example, DMRS may be transmitted in OFDM symbol 1 instead of OFDM symbol 2.
  • STBC is not applied for AGC. In this case, in OFDM symbols 2, 3, 4, and 5 , , , And May be transmitted respectively.
  • the STBC scheme is not applied to the first OFDM symbol (eg, OFDM symbol index 0) in consideration of AGC.
  • the first OFDM symbol eg, OFDM symbol index 0
  • other uses of the first OFDM symbol may be considered so that the first OFDM symbol to which the STBC scheme is not applied is not wasted.
  • the first OFDM symbol is used for other purposes without applying the STBC scheme to the first OFDM symbol.
  • a predetermined signal known to the receiving end may be transmitted in the first symbol of OFDM.
  • the receiver performs AGC using the first symbol of OFDM, and more efficient AGC may be performed if it knows what signal is to be received in the first symbol.
  • the receiving end can find out the power information for the AGC, and can perform gain control on subsequent OFDM symbols using the power information.
  • 15 illustrates an arrangement of a reference signal according to another embodiment.
  • the predetermined signal transmitted in the first symbol of OFDM may be DMRS.
  • the DMRS may be allocated as shown in FIG. 15.
  • resource elements indicated by “D” indicate resource elements used by DMRS.
  • data may be transmitted in a form other than the STBC structure.
  • data may be transmitted through only one antenna in the first symbol of OFDM.
  • different antennas may be sequentially crossed and transmitted for each subcarrier. For example, if two antennas are used, a subcarrier with an even frequency index of the first OFDM symbol may be used by the first antenna, and a subcarrier with an odd frequency index may be used by the second antenna. have.
  • the specific STBC scheme, and / or the location of the DMRS may be indicated by the base station to the terminal through higher layer signaling (for example, RRC (Radio Resource Control) signaling).
  • RRC Radio Resource Control
  • out of coverage UEs may be set to always use the STBC scheme or not to use the STBC scheme.
  • Information about the STBC scheme may be signaled to dynamically apply the STBC scheme.
  • the STBC scheme may include downlink control information (DCI) and / or scheduling assignment (SA) (eg, physical sidelink control channel, PSCCH). May be known to the transmitting end and / or the receiving end.
  • DCI downlink control information
  • SA scheduling assignment
  • PSCCH physical sidelink control channel
  • which of various types of STBC schemes is applied may be signaled as information on the above-described STBC scheme.
  • which of the various STBC data mapping methods is applied may be signaled together as information on the above-described STBC scheme. For example, whether to apply the Alamouti method or the quasi-orthogonal method may be indicated to the terminal.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • the MIMO technology support method for the uplink as described above and an apparatus therefor have been described with reference to the example applied to the 3GPP LTE system, but it can be applied to various wireless communication systems in addition to the 3GPP LTE system.

Abstract

상향링크 자원을 이용한 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) STBC (Space-Time Block Code) 방식의 통신 방법이 개시된다. 본 개시물의 MIMO STBC 방식은 참조신호를 위한 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들을 제외한 나머지 심볼들에 복수의 심볼들이 STBC 방식에 따라서 데이터가 할당되고, 첫 번째 OFDM 심볼에는 STBC 방식이 적용되지 않을 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 상향링크 MIMO STBC 통신 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 상향링크 MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output) STBC(Space-Time Block Code) 기술이 적용된 무선 통신을 지원하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 태블릿 PC가 보급되고 고용량 멀티미디어 통신이 활성화되면서 모바일 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 앞으로의 모바일 트래픽의 증가 추세가 해마다 약 2배 정도의 트래픽 증가가 예상된다. 이러한 모바일 트래픽의 대부분은 기지국을 통해 전송되고 있기 때문에 통신 서비스 사업자들은 당장 심각한 망 부하 문제에 직면해 있다. 이에 통신 사업자들은 증가하는 트래픽을 처리하기 위해 망 설비를 증가하고, 모바일 WiMAX, LTE(Long Term Evolution)와 같이 많은 양의 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 차세대 이동통신 표준을 서둘러 상용화해왔다. 하지만 앞으로 더욱 급증하게 될 트래픽의 양을 감당하기 위해서는 또 다른 해결책이 필요한 시점이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 D2D(Device to Device) 통신이 연구되고 있다. D2D 통신은 기지국과 같은 기반 시설을 이용하지 않고 인접한 노드 사이에 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술이다. D2D 통신 환경에서 휴대 단말 등 각 노드는 스스로 물리적으로 인접한 다른 단말을 찾고, 통신 세션을 설정한 뒤 트래픽을 전송한다. 이처럼 D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 트래픽 과부화 문제를 해결할 수 있기 때문에 4G 이후의 차세대 이동통신 기술의 요소 기술로써 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 3GPP(3rd generation partnership project)나 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 등의 표준 단체는 LTE-A(LTE-Advanced)나 Wi-Fi에 기반하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있다.
D2D 통신은 이동통신 시스템의 성능을 높이는데 기여할 뿐만 아니라 새로운 통신 서비스를 창출할 것으로도 기대된다. 또한 인접성 기반의 소셜 네트워크 서비스나 네트워크 게임 등의 서비스를 지원할 수 있다. D2D 링크를 릴레이로 활용하여 음영지역 단말의 연결성 문제를 해결할 수도 있다. 이처럼 D2D 기술은 다양한 분야에서 새로운 서비스를 제공해 줄 것으로 예상된다.
한편, 적외선 통신, ZigBee, RFID(radio frequency identification)와 이에 기반한 NFC(near field communications) 등의 기기 간 통신 기술은 이미 널리 사용되고 있다. 하지만 이 기술들은 굉장히 제한적인 거리(1m 내외) 내에서 특수한 목적의 통신만을 지원하기 때문에 엄밀하게는 기지국의 트래픽을 분산시키는 D2D 통신 기술로 분류하기 어렵다.
한편, 단말은 일반적으로 제한된 배터리(battery) 용량을 갖기 때문에, 송신 단말은 낮은 전력으로 신호를 전송할 수도 있다. 이러한 낮은 전력의 신호 송신은 링크 안정성(link reliability)을 저하시킬 수도 있다. 대안으로서, D2D 통신에 MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output) 기술이 적용될 수 있다. 그러나, MIMO 기술이 적용된 D2D 통신의 수행 방법에 대하여는 구체적으로 제안된 바가 없다.
본 발명의 기술적 과제는 상향링크를 이용한 통신에 있어서 MIMO STBC 기술을 적용하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 상향링크 MIMO를 위한 복조 참조신호의 할당 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 일 실시형태로서, 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말의 신호 송신 방법은, 서브프레임(subframe) 내의 제1 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들을 매핑하는 단계; 상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서, 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터를 매핑하는 단계; 및 상기 서브프레임을 상향링크(uplink)에 할당된 자원을 이용하여 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는 기설정된 신호가 매핑될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 안테나 포트들은 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트를 포함하고, 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터를 매핑하는 단계는, 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들에 상기 제1 안테나 포트로부터의 데이터와 상기 제2 안테나 포트로부터의 데이터를 교대로 매핑하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 확장 순환 프리픽스(Extended Cyclic Prefix)의 경우, 상기 제1 OFDM 심볼들은 OFDM 심볼 인덱스 3번 및 8번 OFDM 심볼들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 OFDM 심볼들은 적어도 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는, 상기 복수의 안테나 포트들 각각의 데이터가 서브캐리어(subcarrier) 별로 순차적으로 매핑될 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 일 실시형태로서, 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말의 신호 수신 방법은, 상향링크에 할당된 자원을 이용하여 서브프레임(subframe)을 수신하는 단계; 및 상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 이용하여 자동이득제어(Automatic Gain Control, AGC)를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 서브프레임 내의 제1 OFDM 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들이 매핑되고, 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터가 매핑될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상향링크에 MIMO를 적용함으로써 다이버시티(diversity)를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 보다 효율적인 자동이득제어 (Automatic Gain Control, AGC)가 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 수신단에서의 수신 성능이 개선될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템에서의 기지국 및 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2a 및 2b는 하향링크 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 6b는 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 7은 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 정상 CP에 대한 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 확장 CP에 대한 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
도 9는 주기적 CSI-RS 송신 방식의 일 예시이다.
도 10은 비주기적 CSI-RS 송신 방식의 일 예시이다.
도 11은 간략화된 D2D 통신 네트워크를 도시한다.
도 12는 일 예시에 따른 자원 유닛의 구성을 도시한다.
도 13은 일 예시에 따른 주기적인 SA (Scheduling Assignment) 자원 풀을 도시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 참조 신호의 배치를 도시한다.
도 15는 다른 실시예에 따른 참조 신호의 배치를 도시한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수도 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수도 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수도 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수도 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 명세서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다.
본 명세서에서 ‘기지국(BS: Base Station)’은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, ‘단말(Terminal)’은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-Utra(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향 링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)(D2D 단말을 포함)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기(125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서(150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
본 명세서에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
LTE/LTE-A 자원 구조/채널
도 2a 및 2b를 참조하여 하향링크 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다. 특히, 도 2a는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 FDD(Frequecy Division Duplex)용 프레임 구조를 나타낸 것이고, 도 2b는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 TDD(Time Division Duplex)용 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 2a는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(또는 6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송시간간격(TTI: transmission time interval)로 정의된다. 시간 자원은 무선프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.
도 2b는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.
무선 프레임은 듀플레스(duplex) 모드에 따라 다르게 설정(configure)될 수 있다. 예를 들어, FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서, 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 특정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 시간에 의해 구분되므로, 특정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임을 모두 포함한다.
표 1은 TDD 모드에서, 무선 프레임 내 서브프레임들의 DL-UL 설정(configuration)을 예시한 것이다.
표 1
DL-UL configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5ms D S U U U D S U U U
1 5ms D S U U D D S U U D
2 5ms D S U D D D S U D D
3 10ms D S U U U D D D D D
4 10ms D S U U D D D D D D
5 10ms D S U D D D D D D D
6 5ms D S U U U D S U U D
표 1에서, D는 하향링크 서브프레임을, U는 상향링크 서브프레임을, S는 특이(special) 서브프레임을 나타낸다. 특이 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)의 3개 필드를 포함한다. DwPTS는 하향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이며, UpPTS는 상향링크 전송용으로 유보되는 시간 구간이다. 표 2는 특이 프레임의 설정(configuration)을 예시한 것이다.
표 2
Special subframe configuration Normal cyclic prefix in downlink Extended cyclic prefix in downlink
DwPTS UpPTS DwPTS UpPTS
Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink Normal cyclic prefix in uplink Extended cyclic prefix in uplink
0 6592·Ts 2192·Ts 2560·Ts 7680·Ts 2192·Ts 2560·Ts
1 19760·Ts 20480·Ts
2 21952·Ts 23040·Ts
3 24144·Ts 25600·Ts
4 26336·Ts 7680·Ts 4384·Ts 5120·Ts
5 6592·Ts 4384·Ts 5120·Ts 20480·Ts
6 19760·Ts 23040·Ts
7 21952·Ts - - -
8 24144·Ts - - -
상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 도메인에서 7개의 OFDM 심볼들을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12개의 부반송파들을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼들을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼들을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원 블록은 12×7 자원 요소들을 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞부분의 최대 3개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(PDSCH: Physical Downlink Shared CHannel)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크제어채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(PCFICH: Physical Control Format Indicator CHannel), 물리하향링크제어채널(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel), 물리HARQ지시자채널(PHICH: Physical Hybrid automatic repeat request Indicator CHannel) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative ACK) 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(DCI: Downlink Control Information)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PD-SCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(CCE: Control Channel Element)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(CRC: Cyclic Redundancy Check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(RNTI: Radio Network Temporary Identifier)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB: System Information Block))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블(random access preamble)의 전송에 대한 응답인 임의접속응답(random access response)을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(PUCCH: Physical Uplink Control CHannel)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(PUSCH: Physical Uplink Shared CHannel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.
다중 안테나 시스템
다중 안테나(Multiple-Input and Multiple-Output, MIMO) 기술은, 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 다중안테나 기술은 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있기 때문에 이동 통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 이른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 관심을 모으고 있다.
도 6a는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이 전송 안테나의 수를 NT개로, 수신 안테나의 수를 NR개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적으로 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서 전송률(transmission rate)를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시키는 것이 가능하다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송률은 이론적으로 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송률(R0)에 하기의 수학식 1의 증가율(Ri)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000001
예를 들어, 4개의 전송 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 대하여 이론상 4배의 전송률을 획득할 수 있다. 이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90년대 중반에 증명된 이후 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위하여 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이 NT개의 전송 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 전송 신호에 대해 살펴보면, NT개의 전송 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000002
한편, 각각의 전송 정보
Figure PCTKR2016001606-appb-I000003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure PCTKR2016001606-appb-I000004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000005
또한,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000006
를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000007
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000008
에 가중치 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 NT 개의 전송신호(transmitted signal)
Figure PCTKR2016001606-appb-I000009
가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000010
는 벡터 x 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000011
는 i 번째 전송안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000012
NR개의 수신안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000013
을 벡터로 나타내면 하기의 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000014
한편, 다중 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링 하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 전송 안테나 j 로부터 수신 안테나 i 를 거치는 채널을 hij 로 표시하기로 한다. 여기서, hij 의 인덱스의 순서는 수신 안테나 인덱스가 먼저, 전송안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.
이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 6b는 NT개의 전송 안테나에서 수신 안테나 i 로의 채널을 도시한 도면이다.
도 6b에 도시된 바와 같이 총 NT개의 전송 안테나로부터 수신안테나 i 로 도착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000015
또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 NT개의 전송 안테나로부터 NR 개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000016
실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H 를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해지게 되므로, NR개의 수신안테나 각각에 더해지는 백색잡음
Figure PCTKR2016001606-appb-I000017
을 벡터로 표현하면 하기의 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000018
상기 수학식들을 이용하여 구한 수신신호는 하기의 수학식 10과 같다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000019
한편, 채널 상황을 나타내는 채널 행렬 H 의 행과 열의 수는 전송안테나와 수신 안테나의 개수에 의해 결정된다. 채널 행렬 H 에서 행의 수는 수신 안테나의 개수(NR)과 동일하고, 열의 수는 전송 안테나의 개수(NT)와 동일하다. 즉, 채널 행렬 H는 NR × NT 행렬로 표시될 수 있다. 일반적으로, 행렬의 랭크는 서로 독립적인 행의 수와 열의 수 중에서 더 작은 수에 의해 정의된다. 그러므로, 행렬의 랭크는 행렬의 행의 수나 열의 수보다 더 큰 값을 가질 수 없다. 채널 행렬 H 의 랭크는 다음의 수학식 11에 의해 표현될 수 있다.
[수학식 11]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000020
다중 안테나 시스템의 운영(operation)을 위해 사용되는 다중 안테나 송수신 기법(scheme)은 FSTD(frequency switched transmit diversity), SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code), CDD(Cyclic Delay Diversity), TSTD(time switched transmit diversity) 등이 사용될 수 있다. 랭크 2 이상에서는 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM), GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity), S-VAP(Selective Virtual Antenna Permutation) 등이 사용될 수 있다.
FSTD는 각 다중 안테나로 전송되는 신호마다 서로 다른 주파수의 부반송파를 할당함으로써 다이버시티 이득을 얻는 방식이다. SFBC는 공간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 효율적으로 적용하여 해당 차원에서의 다이버시티 이득과 다중 사용자 스케줄링 이득까지 모두 확보할 수 있는 기법이다. STBC는 공간 영역과 시간 영역에서 선택성을 적용하는 기법이다. CDD는 각 송신안테나간의 경로 지연을 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 기법이다. TSTD는 다중 안테나로 전송되는 신호를 시간으로 구분하는 기법이다. 공간 다중화는 안테나별로 서로 다른 데이터를 전송하여 전송률을 높이는 기법이다. GCDD는 시간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 적용하는 기법이다. S-VAP는 단일 프리코딩 행렬을 사용하는 기법으로, 공간 다이버시티 또는 공간 다중화에서 다중 코드워드를 안테나 간에 섞어주는 MCW(Multi Codeword) S-VAP와 단일 코드워드를 사용하는 SCW(Single Codeword) S-VAP가 있다.
참조신호수신전력(RSRP: Reference Signal Received Power)
RSRP는 측정되는 주파수 대역폭 내의 셀-특정 참조신호(CRS: Cell-specific RS)를 나르는(carry) 자원 요소의 전력의 선형 평균으로 정의된다. 단말은 특정 자원 요소 상에 매핑되어 전송되는 셀-특정 참조신호(CRS)를 검출하여 RSRP를 결정할 수 있다. RSRP 계산에는 기본적으로 안테나 포트 0 에 대한 셀-특정 참조신호(R0)가 사용될 수 있으며, 단말이 안테나 포트 1 에 대한 셀-특정 참조신호(R1)를 신뢰성 있게 검출할 수 있다면 R0 에 추가적으로 R1을 사용하여 RSRP를 결정할 수 있다. 셀-특정 참조신호에 대한 구체적인 내용은 표준문서(예를 들어, 3GPP TS36.211)를 참조할 수 있다.
LTE 반송파 수신신호강도지시자(RSSI: Received Signal Strength Indicator)
RSSI는, 단말에 의하여 관측된 측정 대역 내의 공동-채널 서빙(serving) 및 비-서빙 셀, 인접 채널 간섭 및 열 잡음을 등을 포함하는 모든 소스로부터의 총 수신 광대역 전력으로서 정의될 수 있다. RSSI는 후술하는 참조신호수신품질(RSRQ: Reference Signal Received Quality)에 대한 입력으로서 이용될 수 있다.
참조신호수신품질(RSRQ: Reference Signal Received Quality)
RSRQ는 셀-특정 신호 품질 특성을 제공하기 위한 것으로서, RSRP와 유사하나, RSRQ는 각 셀들의 신호 품질에 따라서 서로 상이한 LTE 후보 셀들의 순위를 매기는 것에 주로 이용될 수 있다. 예를 들어, RSRP 측정이 안정적인 이동성 결정을 수행하기에 충분하지 않은 정보를 제공하는 경우에, RSRQ 측정치가 핸드오버(handover) 및 셀 재선택 결정을 위한 입력으로서 이용될 수 있다 RSRQ는 RSRP에 측정되는 주파수 대역폭 내의 자원블록의 개수(N)를 승산한 값을 'LTE 반송파 RSSI (LTE carrier RSSI)'로 나눈 값으로 정의된다 (즉, RSRQ = N × RSRP / (E-UTRA carrier RSSI)). 분자 (N × RSRP) 와 분모(E-UTRA carrier RSSI) 는 동일한 자원 블록 세트에 대해서 측정된다. RSRP가 원하는 신호 강도의 표시자인 반면, RSRQ는 RSSI에 포함된 간섭 레벨을 고려함으로써 신호 강도와 간섭의 조합된 효과를 효과적인 방법으로 보고할 수 있도록 할 수 있다.
참조 신호 (RS: Reference Signal)
이동 통신 시스템에서 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 수신측에서 왜곡된 신호를 보정하기 위하여는 수신측이 채널 정보를 알아야 한다. 따라서, 채널 정보를 알아내기 위하여, 송신측은 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 송신하고, 수신측은 수신된 신호의 왜곡 정도에 따라서 채널의 정보를 알아내는 방법이 주로 사용된다. 이 경우, 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 신호를 파일럿 신호(pilot signal) 또는 참조신호(Reference Signal, RS)라고 한다. 또한, 다중안테나(MIMO) 기술이 적용된 무선 통신에 있어서, 각 송신 안테나 별로 별도의 참조신호가 존재한다.
이동통신 시스템에 있어서, 참조신호는 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조신호와 데이터 복조를 위한 참조신호로 분류 될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 참조신호는 단말이 하향링크로의 채널 정보를 획득하는데에 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되고, 특정 서브프레임에서 하향링크 데이터를 수신하는 않는 단말도 해당 참조신호를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한, 채널 정보 획득을 위한 참조신호는 핸드오버(handover)를 위한 채널 상태 측정을 위하여도 이용될 수 있다. 데이터 복조를 위한 참조신호는 기지국이 하향링크 데이터를 보낼 때에 하향링크 리소스에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 참조신호를 수신함으로써 채널 추정을 수행하고 데이터를 복조할 수 있다. 복조를 위한 참조신호는 데이터가 송신되는 영역에서 송신된다.
LTE 시스템에서는 유니캐스트(unicast) 서비스를 위하여 두 가지 종류의 하향링크 참조신호가 정의된다. 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정을 위한 공동 참조신호(Common RS, CRS)와 데이터 복조를 위하여 사용되는 단말-특정 참조신호. LTE 시스템에서, 단말-특정 참조신호는 데이터 복조용으로만 이용되며 CRS는 채널 정보 회득 및 데이터 복조 모두를 위하여 이용될 수 있다. CRS는 셀-특정 신호로서, 광대역의 경우 매 서브프레임마다 송신될 수 있다.
LTE-A(LTE-Advanced)에 있어서, 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있는 참조신호가 요구된다. LTE 시스템과의 역방향 호환성(backward-compatibility)을 유지하면서 8개의 송신 안테나를 지원하기 위하여, LTE에서 정의된 CRS가 전 대역으로 매 서브프레임마다 전송되는 시간-주파수 영역에서 추가적으로 8개의 송신 안테나에 대한 참조신호가 정의될 필요가 있다. 그러나, LTE-A 시스템에서 종래의 LTE의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 안테나에 대한 참조신호를 추가하면, 참조신호로 인한 오버헤드(overhead)가 지나치게 증가한다. 따라서, LTE-A에서는 MCS(Modulation and Coding Scheme), PMI(Precoding Matrix Indicator) 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 참조신호로서, 채널상태정보-참조신호(Channel State Information-RS, CSI-RS)와 데이터 복조를 위한 복호-참조신호(DM-RS)가 도입되었다. 기존의 CRS가 채널 측정, 핸드 오버 등의 측정과 동시에 데이터 복조에 이용되는 것과는 달리, CSI-RS는 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 송신된다. 따라서, CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되지 않을 수도 있다. CSI-RS로 인한 오버헤드를 감소시키기 위하여, CSI-RS는 시간 영역 상에서 간헐적으로 송신되며, 데이터 복조를 위하여는 해당 단말에 대한 DM-RS가 송신된다. 따라서, 특정 단말의 DM-RS는 해당 단말이 스케쥴링된 영역, 즉 특정 단말이 데이터를 수신하는 시간-주파수 영역에서만 송신된다.
도 7 및 도 8은 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 7은 일반(normal) 순환 전치(Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며, 도 8은 확장(extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Common Reference Signal)를 의미하며, 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
또한, 격자에 기재된 'D'는 단말 특정 RS인 하향링크 DM-RS(Demodulation-RS)를 의미하고, DM-RS는 데이터 영역 즉, PDSCH를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS인 DM-RS의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 7 및 도 8은 안테나 포트 5에 대응하는 DM-RS를 예시하며, 3GPP 표준문서 36.211에서는 안테나 포트 7 내지 14, 즉 총 8개의 안테나 포트에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
예를 들어, 자원 블록으로의 참조신호 맵핑규칙은 하기의 수학식들에 따를 수 있다.
CRS의 경우, 하기의 수학식 12에 따라 참조신호가 맵핑될 수 있다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000021
또한, DRS(Dedicated RS)는 하기의 수학식 13에 따라 참조신호가 맵핑될 수 있다.
[수학식 13]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000022
수학식 12 및 13에서 k는 부반송파 인덱스를 p는 안테나 포트를 나타낸다. 또한, NDL RB은 하향링크에 할당된 자원 볼록의 개수를, ns는 슬롯 인덱스를 NID cell은 셀 ID를 나타낸다.
LTE-A 시스템에서, 기지국은 모든 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 송신한다. 상술한 바와 같이, CSI-RS는 시간 영역 상에서 간헐적으로 송신될 수 있다. 예를 들어, CSI-RS 는 한 서브프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 송신 되거나, 특정 송신 패턴으로 송신될 수 있다. 이 경우, CSI-RS가 송신되는 주기/패턴은 기지국이 설정할 수 있다. CSI-RS를 이용하여 채널을 측정하기 위하여 단말은 자신이 속한 셀의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 CSI-RS 송신 서브프레임 인덱스, 송신 서프레임 내의 CSI-RS 자원요소 시간-주파수 위치, 및 CSI-RS 시퀀스 등의 정보를 알아야 한다.
LTE-A 시스템에 있어서, 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS 송신을 위하여 사용되는 자원은 서로 직교(orthogonal)한다. 한 기지국이 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 송신할 때, 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 다른 자원요소에 맵핌함으로써, 주파수분할다중화(FDM)/시분할다중화(TDM) 방식으로 이들 자원들이 서로 직교성을 갖도록 할당할 수 있다. 또한, 기지국은 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 직교하는 코드를 이용하여 맵핑하여 코드분할 다중화 방식으로 CSI-RS를 송신할 수 있다.
도 9는 주기적 CSI-RS 송신 방식의 일 예시이다. 도 9에서, CSI-RS는 10ms 의 주기로 송신되며, 오프셋은 3이다. 여러 셀들의 CSI-RS가 서로 고르게 분포할 수 있도록, 오프셋 값은 기지국마다 각각 다른 값을 가질 수도 있다. 10ms의 주기로 CSI-RS 송신되는 경우, 기지국이 가질 수 잇는 오프셋은 0 내지 9의 10개의 값이다. 오프셋은 특정 주기를 갖는 기지국이 CSI-RS 송신을 시작하는 서브프레임의 인덱스 값을 나타낸다. 기지국이 CSI-RS의 주기와 오프셋을 값을 알려주면, 단말은 해당 값을 이용하여 해당 위치에서 기지국의 CSI-RS를 측정하여 CQI/PMI/RI 등의 정보를 기지국에 보고한다. CSI-RS에 연관된 정보들은 모두 셀-특정 정보이다.
도 10은 비주기적 CSI-RS 송신 방식의 예시이다. 도 10에서, 기지국은 서브프레임 인덱스 3, 4에서 CSI-RS를 송신한다. 송신 패턴은 10개의 서브프레임으로 구성되며, 각각의 서브프레임에서의 CSI-RS 송신 여부가 비트 인디케이터(bit indicator)에 의하여 지정될 수 있다.
일반적으로, 기지국이 단말에게 CSI-RS 설정을 알려주는 방법으로 두가지 방법이 고려된다.
먼저, 기지국은 CSI-RS 설정 정보를 기지국이 단말들에게 브로드캐스팅(broadcasting)하는 DBCH 시그널링(Dynamic Broadcast CHannel)을 이용하여 CSI-RS 설정을 송신할 수 있다. LTE 시스템에서 시스템 정보에 대한 내용을 단말에 알려주기 위하여 BCH(Broadcasting CHannel)이 이용된다. 그러나, 정보의 양이 많아서 BCH에 의하여 모두 송신할 수 없는 경우, 정보는 일반 데이터와 같은 방식으로 송신되고 데이터의 PDCCH를 특정 단말 ID가 아닌 SI-RNTI(System Information RNTI)가 CRC 마스킹되어 송신된다. 이 경우, 실제 시스템 정보는 일반 유니캐스트 데이터와 같이 PDSCH 영역에서 송신된다. 셀 내의 모든 단말은 SI-RNTI를 이용하여 PDCCH를 디코딩 한 후 해당 PDCCH가 인디케이팅하는 PDSCH를 디코딩하여 시스템 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 방식의 브로드캐스팅 방식은 일반적인 브로드캐스팅 방식인 PBCH(Physical BCH)와 구분되어 DBCH로 호칭되기도 한다. LTE 시스템에서 브로드캐스팅되는 시스템 정보는, PBCH에 송신되는 MIB(Master Information Block)와 PDSCH에서 일반 유니캐스트 데이터와 다중화되어 송신되는 SIB(System Information Block)이다. LTE-A에서 새로이 도입된 SIB9. SIB10 등을 이용하여 CSI-RS 설정이 송신될 수 있다.
또한, RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 이용하여 기지국이 단말로 CSI-RS 관련 정보를 송신할 수 있다. 단말이 초기 액세스나 핸등오버를 통하여 기지국과 연결을 확립하는 과정에서 기지국은 단말에게 RRC 시그널링을 이용하여 CSI-RS 설정을 송신할 수 있다. 또한, 기지국은 CSI-RS 측정에 기반한 피드백을 요구하는 RRC 시그널링 메시지를 통하여 단말에게 CSI-RS 설정 정보를 송신할 수도 있다.
이하에서 단말이 단말 간 직접 통신(device to device communication(이하, D2D 통신 또는 D2D 직접 통신 등으로 호칭될 수 있다)을 수행하는 다양한 실시 양상에 대해 살펴보기로 한다. D2D 통신을 설명함에 있어서, 상세한 설명을 위해 3GPP LTE/LTE-A를 예를 들어 설명하지만, D2D 통신은 다른 통신 시스템(IEEE 802.16, WiMAX 등)에서도 적용되어 사용될 수도 있다.
D2D 통신 타입
D2D 통신은 네트워크의 제어를 통해 D2D 통신을 수행하는지 여부에 따라, 네트워크 협력 D2D 통신 타입(Network coordinated D2D communication) 및 자율 D2D 통신 타입(Autonomous D2D communication)으로 구분될 수 있다. 네트워크 협력 D2D 통신 타입은 다시 네트워크의 개입 정도에 따라 D2D가 데이터만 전송하는 타입(데이터 only in D2D)과 네트워크가 접속 제어만을 수행하는 타입(Connection control only in network)으로 구분될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 D2D가 데이터만 전송하는 타입을 '네트워크 집중형 D2D 통신 타입'으로, 네트워크가 접속 제어만을 수행하는 타입을 '분산형 D2D 통신 타입' 이라 호칭하기로 한다.
네트워크 집중형 D2D 통신 타입에서는 D2D 단말 간에 데이터만 서로 교환하고, D2D 단말들 사이의 접속 제어(connection control) 및 무선 자원 할당(grant message)은 네트워크에 의해 수행된다. D2D 단말들은 네트워크에 의해 할당된 무선 자원을 이용하여 데이터 송수신 또는 특정 제어 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, D2D 단말 간의 데이터 수신에 대한 HARQ ACK/NACK 피드백이나, 채널상태정보(Channel State Information, CSI)는 D2D 단말 간에 직접 교환되는 것이 아니라 네트워크를 통해서 다른 D2D 단말로 전송될 수 있다. 구체적으로, 네트워크가 D2D 단말들 사이의 D2D 링크를 설정하고, 설정된 D2D 링크에 무선 자원을 할당하면, 전송 D2D 단말 및 수신 D2D 단말은 할당된 무선 자원을 이용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다. 즉, 네트워크 집중형 D2D 통신 타입에서, D2D 단말들 사이의 D2D 통신은 네트워크에 의해 제어되며, D2D 단말들은 네트워크에 의해 할당된 무선 자원을 이용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다.
분산형 D2D 통신 타입에서의 네트워크는 네트워크 집중형 D2D 통신 타입에서의 네트워크보다 한정적인 역할을 수행하게 된다. 분산형 D2D 통신 타입에서 네트워크는 D2D 단말들 사이의 접속 제어를 수행하나, D2D 단말들 사이의 무선 자원 할당(grant message)은 네트워크의 도움 없이 D2D 단말들이 스스로 경쟁을 통해 점유할 수 있다. 예를 들어, D2D 단말 간의 데이터 수신에 대한 D2D 단말 간의 데이터 수신에 대한 HARQ ACK/NACK 피드백이나, 채널 상태 정보는 네트워크를 경유하지 않고 D2D 단말간 직접 교환될 수 있다.
상술한 예에서와 같이, D2D 통신은 네트워크의 D2D 통신 개입 정도에 따라 네트워크 집중형 D2D 통신 타입 및 분산형 D2D 통신 타입으로 분류될 수 있다. 이때, 네트워크 집중형 D2D 통신 타입 및 분산형 D2D 통신 타입의 공통된 특징은 네트워크에 의해 D2D 접속 제어가 수행될 수 있다는 점이다.
구체적으로, 네트워크 협력 D2D 통신 타입에서의 네트워크는, D2D 통신을 수행하고자 하는 D2D 단말 사이에 D2D 링크를 설정함으로써, D2D 단말 간 연결(connection)을 구축할 수 있다. D2D 단말 사이에 D2D 링크를 설정함에 있어서, 네트워크는 설정된 D2D 링크에 피지컬(physical) D2D 링크 아이디(Link Identifier, LID)를 부여할 수 있다. 피지컬 D2D 링크 아이디는 복수의 D2D 단말 사이에 복수의 D2D 링크가 존재하는 경우, 각각을 식별하기 위한 식별자(Identifier)로 사용될 수 있다.
자율 D2D 통신 타입에서는 네트워크 집중형 및 분산형 D2D 통신 타입에서와는 달리 네트워크의 도움 없이 D2D 단말들이 자유롭게 D2D 통신을 수행할 수 있다. 즉, 자율 D2D 통신 타입에서는 네트워크 집중형 및 분산형 D2D 통신에서와 달리, 접속 제어 및 무선 자원의 점유 등을 D2D 단말이 스스로 수행하게 된다. 필요한 경우, 네트워크는 D2D 단말로 해당 셀에서 사용할 수 있는 D2D 채널 정보를 제공할 수도 있다.
D2D 통신 링크의 설정
본 명세서에 설명의 편의를 위해, 단말 간 직접 통신인 D2D 통신을 수행하거나 수행할 수있는 할 수 있는 단말을 D2D 단말이라 호칭하기로 한다. 또한, 이하의 설명에서, “단말(UE)”은 D2D 단말을 지칭하는 것일 수 있다. 송신단과 수신단을 구분할 필요가 있을 경우, D2D 통신시 D2D 링크에 부여된 무선 자원을 이용하여 다른 D2D 단말로 데이터를 송신하는 혹은 송신하고자 하는 D2D 단말을 송신 D2D 단말이라 호칭하고, 송신 D2D 단말로부터 데이터를 수신하는 혹은 수신하고자 하는 단말을 수신 D2D 단말이라 호칭하기로 한다. 전송 D2D 단말로부터 데이터를 수신하는 혹은 수신하고자 하는 수신 D2D 단말이 복수개인 경우, 복수개의 수신 D2D 단말은 '제 1 내지 N' 의 첨두어를 통해 구분될 수도 있다. 나아가, 설명의 편의를 위해, 이하에서는 D2D 단말 사이의 접속 제어나 D2D 링크로의 무선 자원을 할당하기 위한 기지국, D2D 서버 및 접속/세션 관리 서버 등 네트워크 단의 임의의 노드를 '네트워크' 라 호칭하기로 한다.
D2D 통신을 수행하는 D2D 단말은 D2D 통신을 통하여 다른 D2D 단말에게 데이터를 송신하기 위해서 데이터를 송수신할 수 있는 주변에 위치한 D2D 단말들의 존재를 미리 확인할 필요가 있으며, 이를 위해 D2D 피어 탐색(D2D peer discovery)을 수행한다. D2D 단말은 탐색 구간(discovery interval) 내에서 D2D 탐색을 수행하며 모든 D2D 단말은 탐색 구간을 공유할 수도 있다. D2D 단말은 탐색 구간 내에서 탐색 영역의 논리 채널(logical channel)들을 모니터링하여 다른 D2D 단말들이 송신하는 D2D 탐색 신호를 수신할 수 있다. 다른 D2D 단말의 송신 신호를 수신한 D2D 단말들은 수신 신호를 이용하여 인접한 D2D 단말의 리스트를 작성한다. 또한, 탐색 구간 내에서 자신의 정보(즉, 식별자)를 방송하고, 다른 D2D 단말들은 이 방송된 D2D 탐색 신호를 수신함으로써 해당 D2D 단말이 D2D 통신을 수행할 수 있는 범위 내에 존재한다는 것을 알 수 있다.
D2D 탐색을 위한 정보 방송은 주기적으로 수행될 수도 있다. 또한, 이러한 방송 타이밍은 프로토콜에 의해 미리 결정되어 D2D 단말들에 알려질 수도 있다. 또한, D2D 단말은 탐색 구간의 일부 동안에 신호를 송신/방송할 수 있으며, 각각의 D2D 단말은 다른 D2D 단말에 의해 잠재적으로 송신되는 신호들을 D2D 탐색 구간의 나머지에서 모니터링 할 수도 있다.
예를 들어, D2D 탐색 신호는 비콘 신호(beacon signal)일 수도 있다. 또한, D2D 탐색 구간들은 다수의 심볼들(예를 들어, OFDM 심볼들)을 포함할 수 있다. D2D 단말은 D2D 탐색 구간 내의 적어도 하나의 심볼을 선택하여 D2D 탐색 신호를 송신/방송할 수도 있다. 또한, D2D 단말은 D2D 단말에 의하여 선택된 심볼에 있는 하나의 톤(tone)에 대응하는 신호를 전송할 수도 있다.
D2D 단말들이 D2D 탐색 과정을 통해 서로를 발견한 이후에, D2D 단말들은 접속(connection) 수립 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 제1기기(102) 및 제2기기(106)는 접속 과정을 통해 서로 링크될 수 있다. 이후에, 제1기기(102)는 D2D 링크(108)를 이용하여 제2기기(106)로 트래픽을 전송할 수 있다. 제2기기(106)는 또한 D2D 링크(108)를 이용하여 제1기기(102)로 트래픽을 전송할 수 있다.
도 11은 간략화된 D2D 통신 네트워크를 도시한다.
도 11에서 D2D 통신을 지원하는 단말들(UE1 및 UE2) 사이의 D2D 통신이 수행된다. 일반적으로, 단말(User Equipment, UE)은 사용자의 단말을 의미하지만 eNB(evolved Node B)와 같은 네트워크 장비가 단말들 사이(UE 1 및 UE2)의 통신 방식에 따라서 신호를 송수신하는 경우에는, eNB 또한 일종의 단말로 간주될 수도 있다.
UE1은 일련의 자원의 집합을 의미하는 자원 풀(resource pool) 내에서 특정한 자원에 해당하는 자원 유닛(resource unit)을 선택하고 해당 자원 유닛을 사용하여 D2D 신호를 송신하도록 동작할 수 있다. 이에 대한 수신 단말인 UE2는 UE1이 신호를 전송할 수 있는 자원 풀을 설정(configure)받고 해당 풀내에서 UE1의 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, UE1이 기지국의 연결 범위에 있는 경우, 자원 풀은 해당 기지국이 알려줄 수 있다. 또한, 예를 들어, UE1이 기지국의 연결 범위 밖에 있는 경우에는, 다른 단말이 자원 풀을 UE1에게 알려주거나 UE1은 미리 결정된 자원에 기초하여 자원 풀을 결정할 수도 있다. 일반적으로 자원 풀은 복수의 자원 유닛들로 구성되며 각 단말은 하나 혹은 복수의 자원 유닛들을 선정하여 자신의 D2D 신호 송신에 사용할 수 있다.
도 12는 일 예시에 따른 자원 유닛의 구성을 도시한다.
도 12에서, 세로축은 주파수 자원을 가로축은 시간 자원을 의미한다. 또한, 무선 자원은 시간 축 상에서 NT개로 분할되어 NT개의 서브프레임들을 구성한다. 또한, 하나의 서브프레임 상에서 주파수 자원은 NF개로 분할되는바, 하나의 서브프레임은 NT개의 심볼들을 포함할 수 있다. 따라서, 총 NF*NT개의 자원 유닛들이 자원 풀로서 구성될 수도 있다.
유닛 번호 0에 할당된 D2D 송신 자원(유닛 #0)이 NT개의 서브프레임 마다 반복되는바, 도 12의 실시예에서, 자원 폴은 NT개의 서브프레임을 주기로 반복될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 특정 자원 유닛은 주기적으로 반복하여 나타날 수도 있다. 또한, 시간 차원이나 주파수 차원에 있어서의 다양성(diversity) 효과를 얻기 위하여, 하나의 논리적 자원 유닛이 맵핑되는 물리적 자원 유닛의 인덱스(index)가 기설정된 패턴에 따라서 변화될 수도 있다. 예를 들어, 논리적 자원 유닛은 실제 물리적 자원 유닛 상에서 기설정된 패턴에 따라서 시간 및/또는 주파수 축 상에서 호핑(hopping)될 수도 있다. 도 12에서, 자원 풀이란, D2D 신호를 송신하고자 하는 단말이 신호의 송신에 사용할 수 있는 자원 유닛의 집합을 의미할 수 있다.
상술한 자원 풀은 여려 타입으로 세분화될 수도 있다. 예를 들어, 자원 풀은 각 자원 풀에서 전송되는 D2D 신호의 컨텐츠(content)에 따라서 구분될 수도 있다. 예를 들어, D2D 신호의 컨텐츠는 아래의 설명과 같이 분류될 수 있으며, 각각에 대하여 별도의 자원 풀이 설정될 수도 있다.
-스케쥴링 할당(Scheduling Assignment, SA): SA(또는 SA 정보)는 각 송신 단말이 후속하는 D2D 데이터 채널의 전송을 위하여 이용하는 자원의 위치, 그 외의 데이터 채널의 복조를 위하여 필요한 변조 및 부호화 방법(Modulation and Coding Scheme, MCS) 및/또는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 전송 방식을 포함할 수 있다. 또한, SA 정보는 각 송신 단말이 데이터를 송신하고자 하는 목적(target) 단말의 식별자(User Equipment Identifier)를 포함할 수도 있다. SA 정보를 포함하는 신호는 동일 자원 유닛 상에서 D2D 데이터와 함께 다중화(multiplex)되어 전송될 수도 있으며, 이 경우, SA 자원 풀은 스케쥴링 할당이 D2D 데이터와 함께 다중화되어 전송되는 자원 풀을 의미할 수도 있다.
-D2D 데이터 채널: D2D 데이터 채널은 스케쥴링 할당을 통하여 지정된 자원을 이용하여 송신 단말이 사용자 데이터를 송신하는데 이용하는 자원의 풀을 의미할 수 있다. 만약, 동일 자원 유닛 상에서 D2D 자원 데이터와 함께 스케쥴링 할당이 다중화되어 전송될 수 있는 경우, D2D 데이터 채널을 위한 자원 풀에서는 스케쥴링 할당 정보를 제외한 형태의 D2D 데이터 채널만이 전송될 수도 있다. 즉, SA 자원 풀 내의 개별 자원 유닛 상에서, 스케쥴링 할당 정보를 전송하기 위한 자원 요소(element)가 D2D 데이터 채널의 자원 풀 상에서 D2D 데이터의 전송을 위하여 이용될 수도 있다.
-탐색 메시지(Discovery Message): 탐색 메시지 자원 풀은 송신 단말이 자신의 ID(Identifier) 등의 정보를 전송하여 인접한 단말들로 하여금 자신을 발견할 수 있도록 하는 탐색 메시지를 전송하기 위한 자원 풀을 의미할 수 있다.
상술한 바와 같이, D2D 자원 풀은 D2D 신호의 컨텐츠에 따라서 분류될 수도 있다. 그러나, D2D 신호의 컨텐츠가 동일하다고 하더라도, D2D 신호의 송수신 속성에 따라서 서로 상이한 지원 풀이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 D2D 데이터 채널이나 탐색 메시지라 하더라도 D2D 신호의 송신 타이밍 결정 방식(예를 들어, 동기 기준 신호의 수신 시점에서 송신되는지, 또는 수신 시점에서 일정한 선행 타이밍(timing advance)을 적용하여 송신되는지)이나 자원 할당 방식(예를 들어, 개별 신호의 전송 자원을 eNB가 개별 송신 단말에게 지정해주는지 또는 개별 송신 단말이 자원 풀 내에서 자체적으로 개별 신호의 전송 자원을 선택하는지), 또는 신호 포맷(예를 들어, 각 D2D 신호가 한 서브프레임에서 차지하는 심볼의 개수 또는 한 D2D 신호의 전송에 사용되는 서브프레임의 개수)에 따라서 서로 상이한 자원 풀로 구분될 수도 있다.
상술한 바와 같이, D2D 통신을 이용하여 데이터를 송신하고자 하는 단말은 먼저, SA 자원 풀 중에서 적절한 자원을 선택하여 자신의 스케쥴링 할당(SA) 정보를 전송할 수 있다. 또한, 예를 들어, SA 자원 풀의 선택 기준으로는 다른 단말의 SA 정보의 전송을 위하여 이용되지 않는 자원 및/또는 다른 단말의 SA 정보의 전송에 후행하는 서브프레임에서 데이터 전송이 없을 것으로 예상되는 자원과 연동된 SA 자원이 SA 자원 풀로서 선택될 수도 있다. 또한, 단말은 간섭 수준이 낮을 것으로 예상되는 데이터 자원과 연동된 SA 자원을 선택할 수도 있다. 또한, SA 정보는 브로드캐스팅(Broadcasting)될 수도 있다. 따라서, D2D 통신 시스템 내의 단말들이 브로드캐스팅된 SA 정보를 수신할 수도 있다. 이하의 설명에서, “전송” 또는 “송신”은 “브로드캐스팅”으로 대체될 수도 있다.
도 13은 일 예시에 따른 주기적인 SA 자원 풀을 도시한다.
예를 들어, SA 자원 풀은 일련의 D2D 데이터 채널 자원 풀에 선행하여 나타날 수도 있다. 단말은 먼저 SA 정보의 검출을 시도하고, 해당 단말이 수신할 필요가 있는 데이터의 존재가 발견되면 자신과 연동된 데이터 자원에서 데이터의 수신을 시도할 수 있다. 예를 들어, 자원 풀은, 도 13에 도시된 바와 같이, 선행하는 SA 자원 풀과 후행하는 데이터 채널 자원 풀로 구성될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, SA 자원 풀이 주기적으로 나타날 수도 있다. 이하의 설명에서, SA 자원 풀이 나타나는 주기는 SA 주기(period)로서 호칭될 수 있다.
상술한 바와 같이, D2D 통신에 있어서, 종래의 상향링크 자원을 이용하여 신호가 전송될 수 있다. 이러한 상향링크 자원을 이용한 통신에 있어서, 다중 안테나를 이용하여 다이버시티(diversity)를 얻기 위하여, MIMO 기술이 적용될 수 있다.
다이버시티를 얻기 위하여 2가지 방식의 MIMO 기술이 이용될 수 있다. 먼저, 채널에 대한 피드백 정보가 이용되는 폐루프(closed loop) MIMO 방식이 이용될 수 있다. 또한, 채널에 대한 피드백 정보가 이용되지 않는 개방루프(open loop) MIMO 방식이 이용될 수 있다. 일반적으로, 채널 상태에 대한 피드백 정보를 이용하기 때문에, 폐루프 MIMO 방식이 개방루프 MIMO 방식에 비하여 높은 성능을 갖는 경향이 있다. 그러나, 채널 상태에 대한 피드백 정보가 정확하지 않은 경우에는, 개방루프 MIMO 방식이 폐루프 MIMO 방식에 비하여 높은 성능을 가질 수도 있다.
예를 들어, D2D 통신에 있어서, 많은 디바이스들이 다이버시티 확보를 위하여 다중 안테나들을 이용할 수도 있다. 이 경우, 폐루프 MIMO 방식이 적용되면, 디바이스 각각의 다중 안테나들 각각에 대한 피드백 정보가 송신측과 수신측 사이에 교환되어야 한다. 따라서, 피드백 정보의 양이 크게 증가할 수 있다. 이러한 피드백 정보의 증가는 데이터 송신을 위한 무선 자원의 양을 감소시키고 비효율을 유발할 수 있다. 따라서, 개방루프 MIMO 방식을 이용하는 것이 보다 효율적일 수도 있다.
또한, 예를 들어, D2D 통신에 있어서, 송신측 또는 수신측은 차량이거나 차량에 구비된 통신 디바이스일 수도 있다. 차량이 고속으로 이동하는 경우에, 송신측과 수신측 사이의 채널 상태가 빠르게 변화할 수 있다. 이처럼 채널 상태가 빠르게 변화하는 경우에는 채널 상태에 대한 피드백 정보가 부정확할 수도 있다. 따라서, 개방루프 MIMO 방식을 이용하는 것이 보다 효율적일 수도 있다.
이하에서 제안되는 본원의 실시예들은 상향링크 자원을 이용하는 D2D 통신뿐만 아니라, 상향링크 자원을 이용하는 통상적 통신에 있어서도 적용될 수 있다.
이하에서는, 상술한 개방루프 MIMO 방식 중 하나인 STBC (Space-Time Block Codes) 계열의 방식을 중심으로 실시예를 설명한다. STBC는 일반적으로 직교(orthogonal)하지 않는 공간 자원들을 시간 자원과 함께 사용함으로써 서로 직교 또는 유사-직교(quasi-orthogonal)하는 시공간 자원을 구성하는 기술이다. STBC는 거의 유사한 채널을 갖는 시간 자원들을 같다고 가정한 뒤, 채널의 동일성을 이용하여 공간 자원을 직교 또는 유사-직교하도록 구성한다.
예를 들어, 2개의 안테나가 이용되는 경우, Alamouti 방식이 이용될 수 있다. Alamouti 방식에서, 첫 번째 시간 구간에서 데이터 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000023
가 송신되고, 두 번째 시간 구간에서 데이터 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000024
가 송신될 수 있다. 여기서, "*"은 공액 복소수(complex conjugate)를 의미한다. 또한, 1개의 수신 안테나가 이용되고, 첫 번째 시간 구간에서의 채널과 두 번째 시간 구간에서의 채널이 동일하다고 가정하면, 수신단에서의 수신 신호는 하기의 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 14]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000025
위 수학식 14에서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000026
는 첫 번째 시간 구간에서의 수신 신호를 나타내고,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000027
는 두 번째 시간 구간에서의 수신 신호를 나타낸다. 또한,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000028
은 첫 번째 시간 구간에서의 열잡음(thermal noise)을 의미하고,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000029
는 두 번째 시간 구간에서의 열잡음을 의미한다. 또한,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000030
은 제1 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 채널을 의미하며
Figure PCTKR2016001606-appb-I000031
은 제2 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 채널을 의미한다. 수학식 14에서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000032
에 대하여 공액(conjugate)을 수행하여 정리하면 하기의 수학식 15와 같이 정리될 수 있다.
[수학식 15]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000033
수학식 15에 나타나는 바와 같이, Alamouti 방식을 통하여 공간 자원이 서로 직교하도록 변경되었다. 또한, 첫 번째 시간 구간과 두 번째 시간 구간에서 모두 데이터 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000034
를 송신하는 것에 비하여 2 배의 다이버시티가 획득될 수 있다.
한편, 일반적으로 무선 신호의 수신단은 신호의 수신에 대응하여 자동이득제어(Automatic Gain Control, AGC)를 수행한다. AGC를 통하여, 신호의 회로 내에서의 처리 과정에서, 입력 신호 대비 출력 신호가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. D2D 통신의 경우, 각 UE 간의 거리가 서로 상이하기 때문에, 각 UE가 수신하는 신호의 전력이 서로 상이하다. 따라서, D2D 통신에 있어서는 수신 신호의 왜곡을 방지하기 위한 AGC가 더욱 중요하다.
한편, 첫 번째 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼(예를 들어, OFDM 심볼 인덱스 0 및 1)을 서로 묶어서 STBC 방식을 적용하면 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 수신단에서 첫 번째 OFDM 심볼을 수신하지 못하는 경우, 수신단은 두 번째 심볼 만으로 랭크 2 시그널링을 수신하여야 한다. 따라서, 이러한 상황을 방지하기 위하여, 상향링크 자원을 이용한 통신 시스템(예를 들어, D2D 통신 시스템)에서는, 첫 번째 OFDM 심볼을 제외한 두 번째 OFDM 심볼부터 STBC 구조가 시작되는 것으로 정의될 수 있다.
보다 구체적인 설명을 위하여, STBC에서의 데이터 맵핑에 대하여 설명한다. STBC을 사용하기 위하여는, 수신단에 의하여 적어도 2 포트 이상의 참조신호가 관측될 필요가 있다. 예를 들어, Alamouti 방식이 사용되는 경우, 적어도 2 포트의 참조신호가 가정된다. 또한, 유사-직교 STBC가 사용되는 경우, 4 포트의 참조신호가 가정될 수 있다. 이하에서는, 이러한 참조신호는 DMRS(DeModulation Reference Signal)로 가정될 수 있다.
데이터 맵핑을 위하여, Alamouti 방식에서는 다음의 수학식 16과 같은 송신 신호가 고려될 수 있다.
[수학식 16]
Figure PCTKR2016001606-appb-I000035
위 수학식 16에서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000036
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000037
은 서로 상이한 자원요소(Resource Element, RE) 상에서 송신되는 송신 신호 벡터를 나타낸다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000038
에서, DMRS 포트 0에서는 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000039
이 송신되고, DMRS 포트 1에서는 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000040
가 송신됨을 송수신단이 서로 가정할 수 있다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000041
에서, DMRS 포트 0에서는 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000042
이 송신되고, DMRS 포트 1에서는 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000043
가 송신됨을 송수신단이 서로 가정할 수 있다. 여기서 Nt는 송신 안테나 개수를 나타낸다.
위 수학식 16에서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000044
와
Figure PCTKR2016001606-appb-I000045
은 인접한 채널로 가정될 수 있다. 예를 들어, 주파수 인접성을 갖는 경우,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000046
는 주파수 번호 0, 2, 4, 6, 8, 10을 의미하고,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000047
은 주파수 번호 1, 3, 5, 7, 9, 11을 의미할 수 있다.
한편, 예를 들어,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000048
와
Figure PCTKR2016001606-appb-I000049
은 서로 시간 상에서 인접한 채널로 가정될 수도 있다. 또한, 상술한 바와 같이, AGC를 위하여, 첫 번째 OFDM 심볼에 대하여는 STBC 구조가 적용되지 않을 수도 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 참조 신호의 배치를 도시한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 현재의 확장 CP에서 이용되는 서브프레임을 기준으로 본 발명에 대하여 설명한다. 도 14에서, “D”로 표시된 자원 요소들은 DMRS가 전송되는 자원 요소들을 나타낸다. 도 14에 도시된 바와 같이, 확장 CP의 경우, DMRS는 OFDM 심볼 인덱스 2 및 8에서 송신될 수 있다. 상술한 바와 같은 STBC 방식이 적용되는 경우, 첫 번째 OFDM 심볼(OFDM 심볼 인덱스 0)을 제외한 인접한 두 OFDM 심볼들 상에서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000050
와
Figure PCTKR2016001606-appb-I000051
가 송신될 수 있다. 예를 들어, OFDM 심볼 인덱스 1이
Figure PCTKR2016001606-appb-I000052
을 위하여 이용되는 경우에, OFDM 심볼 인덱스 2 상에서는 DMRS가 송신되기 때문에, OFDM 심볼 인덱스 3이 인접한 OFDM 심볼로서 가정될 수 있다. 즉, 도 14의 경우, OFDM 심볼 인덱스 1과 3이 서로 인접한 채널로 가정된다. 따라서, 시간 도메인 상에서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000053
에 의하여 이용되는 OFDM 심볼에 인접한 OFDM 심볼이 DMRS를 위하여 이용되는 경우에, DMRS를 위한 OFDM 심볼에 후속하는 OFDM 심볼이
Figure PCTKR2016001606-appb-I000054
를 위한 OFDM 심볼로서 가정될 수 있다. 또한, 이러한 가정은 송수신단 사이에 공유될 수 있다.
다만, 상술한 바와 같이, DMRS로 인하여
Figure PCTKR2016001606-appb-I000055
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000056
사이에 하나의 OFDM 심볼이 존재하는 경우, 이러한 시간 간격으로 인하여 채널이 다소 변경될 수 있다. 이러한 채널의 변경은 STBC의 성능 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 성능 저하를 방지하기 위하여, DMRS의 위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, OFDM 심볼 인덱스 1 및 2 상에서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000057
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000058
이 송신될 수 있도록, 현재 OFDM 심볼 인덱스 2 상의 DMRS는 OFDM 심볼 인덱스 1 또는 5번 OFDM 심볼 상에서 송신되도록 변경될 수도 있다. 즉, 송신되는 STBC 쌍(pair)이 시간 도메인 상에서 연속된 OFDM 심볼에 할당되도록 DMRS가 배치될 수도 있다. 예를 들어, 1번 OFDM 심볼 상에서 DMRS가 송신되는 경우, OFDM 심볼 인덱스 2, 3, 4, 및 5에서 ,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000060
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000061
, 및
Figure PCTKR2016001606-appb-I000062
이 각각 전송될 수 있다.
STBC 방식에 따라 데이터를 맵핑함에 있어서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000063
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000064
이 시간 도메인 상에서 인접한 경우를 가정하여 설명한다. 예를 들어, 데이터를 송신하기 위한 OFDM 심볼들의 개수는 홀수일 수도 있다. 예를 들어, 2개의 안테나 포트가 이용되는 경우를 가정한다. 도 14와 같은 확장 CP의 경우, 하나의 서브프레임 내에 12개의 OFDM 심볼들이 존재한다. 이 중, 2개의 OFDM 심볼들은 DMRS를 위하여 이용되고, 첫 번째 OFDM 심볼(OFDM 심볼 인덱스 0)에는 STBC 구조가 적용되지 않는다. 따라서, STBC 방식이 적용되면, 확장 CP의 경우, 첫 번째 OFDM 심볼과 DMRS를 위한 2개의 OFDM 심볼들을 제외한 9개의 OFDM 심볼들이 데이터의 송신을 위하여 이용될 수 있다. 따라서, 홀수의 OFDM 심볼들이 남는바, 1개의 OFDM 심볼에서는 STBC가 적용될 수 없을 수도 있다. 따라서, 이처럼 STBC가 적용될 수 없는 OFDM 심볼 상에서는 DMRS가 한번 더 송신될 수도 있다. 예를 들어, 3개의 OFDM 심볼들이 DMRS의 송신을 위하여 이용될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 홀수개의 OFDM 심볼들이 DMRS 송신에 이용되는 경우, DMRS 송신을 위한 각각의 OFDM 심볼이 1개의 안테나 포트 (DMRS 포트) 만을 송신하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 3개의 OFDM 심볼들이 DMRS 송신에 이용되는 경우, 2개의 OFDM 심볼들은 DMRS 포트 0을 송신하고, 1개의 OFDM 심볼은 DMRS 포트 1을 송신하는데 이용될 수 있다. 즉, 하나의 OFDM 심볼은 하나의 DMRS 포트만을 송신하는바, 각 포트가 하나의 심볼 내에서 직교커버코드(Orthogonal Cover Code, OCC)에 의하여 구분될 필요가 없다. 따라서, 이 경우, OCC가 이용되지 않을 수 있다.
한편, 유사-직교 방식에 있어서, 다음과 같은 수학식 17에 따른 송신 신호의 데이터 맵핑이 고려될 수 있다.
[수학식 17]
상기 수학식 17에서, 신호 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000066
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000067
이 송신되는 자원요소와 신호 벡터
Figure PCTKR2016001606-appb-I000068
과
Figure PCTKR2016001606-appb-I000069
이 송신되는 자원요소는 서로 상이한 것으로 가정된다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000070
에서, DMRS 포트 0에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000071
이 송신되고, DMRS 포트 1에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000072
가 송신되고, DMRS 포트 2에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000073
가 송신되며, DMRS 포트 3에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000074
가 송신된다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000075
에서, DMRS 포트 0에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000076
이 송신되고, DMRS 포트 1에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000077
가 송신되고, DMRS 포트 2에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000078
가 송신되며, DMRS 포트 3에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000079
가 송신된다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000080
에서, DMRS 포트 0에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000081
이 송신되고, DMRS 포트 1에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000082
가 송신되고, DMRS 포트 2에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000083
가 송신되며, DMRS 포트 3에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000084
가 송신된다.
Figure PCTKR2016001606-appb-I000085
에서, DMRS 포트 0에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000086
이 송신되고, DMRS 포트 1에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000087
가 송신되고, DMRS 포트 2에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000088
가 송신되며, DMRS 포트 3에서 신호
Figure PCTKR2016001606-appb-I000089
가 송신된다. 또한, 이러한 신호 송신의 시퀀스는 송신단과 수신단 사이에 미리 설정되거나, 송신단이 수신단에 알려줄 수도 있다.
위 수학식 17에 있어서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000090
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000091
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000092
, 및
Figure PCTKR2016001606-appb-I000093
은 서로 인접한 채널로 가정될 수 있다. 예를 들어, 위 채널들은 주파수 도메인 상에서 인접한 채널로 가정될 수도 있다. 이 경우, 도 14를 참조하여,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000094
는 주파수 인덱스 0, 4, 8을 의미하고,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000095
은 주파수 인덱스 1, 5, 9를 의미하며,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000096
는 주파수 인덱스 2, 6, 10을 의미하며,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000097
은 주파수 인덱스 3, 7, 11을 의미할 수도 있다.
또한, 위 수학식 17에 있어서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000098
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000099
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000100
, 및
Figure PCTKR2016001606-appb-I000101
은 시간 도메인 상에서 인접한 채널들로 가정될 수도 있다. 또한, 첫 번째 OFDM 심볼은 AGC를 위하여 STBC 구조가 적용되지 않을 수 있다. 이 경우, 도 14를 참조하여, OFDM 심볼 인덱스 2를 갖는 OFDM 심볼 상에서 DMRS가 송신되고 있기 때문에, OFDM 심볼 1과 3은 서로 인접한 채널로 가정된다. 즉, 시간 도메인 상에서,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000102
(또는,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000103
또는
Figure PCTKR2016001606-appb-I000104
)의 인접 심볼이 DMRS송신을 위하여 이용되는 경우, 송신단과 수신단은 해당 DMRS 바로 다음의 OFDM 심볼이
Figure PCTKR2016001606-appb-I000105
(또는,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000106
또는
Figure PCTKR2016001606-appb-I000107
)인 것으로 가정할 수 있다.
상술한 바와 같이, DMRS 송신을 위한 OFDM 심볼을 제외한 심볼들 사이에서 인접성이 가정되는 경우, 도 14의 경우, OFDM 심볼 1번과 OFDM 심볼 3번 사이에 1개의 OFDM 심볼의 간격(gap)이 발생한다. 이 경우, STBC는 연속된 시간 상의 채널의 유사성으로부터 기인하기 때문에, OFDM 심볼의 간격으로 이한 채널의 변화가 발생할 수 있고, 이는 전반적인 성능 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위하여, 도 14에서, OFDM 심볼 인덱스 2번에서 송신되는 DMRS가 1번 OFDM 심볼 또는 5번 OFDM 심볼 상에서 송신되도록 배치될 수도 있다. 즉, 송신되는 STBC 쌍(pair)이 시간 도메인 상에서 연속된 OFDM 심볼 상에 할당되도록 DMRS가 배치될 수 있다. 예를 들어, 2번 OFDM 심볼 대신에 1번 OFDM 심볼에서 DMRS가 송신될 수 있다. 0번 OFDM 심볼은, 상술한 바와 같이, AGC를 위하여 STBC가 적용되지 않는다. 이 경우, OFDM 심볼 2, 3, 4, 및 5에서
Figure PCTKR2016001606-appb-I000108
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000109
,
Figure PCTKR2016001606-appb-I000110
, 및
Figure PCTKR2016001606-appb-I000111
이 각각 송신될 수 있다.
상술한 실시예들에 있어서, AGC를 고려하여 첫 번째 OFDM 심볼(예를 들어, OFDM 심볼 인덱스 0)에는 STBC 방식이 적용되지 않았다. 이 경우, STBC 방식이 적용되지 않는 첫 번째 OFDM 심볼이 낭비되지 않도록, 첫 번째 OFDM 심볼의 다른 용도가 고려될 수 있다. 이하의 실시예에 있어서는, 첫 번째 OFDM 심볼에 STBC 방식을 적용하지 않고, 첫 번째 OFDM 심볼이 다른 용도로 이용된다.
AGC의 효율적 수행 방안으로서, OFDM의 첫 번째 심볼에서 수신단이 알고 있는 기설정된 신호가 송신될 수 있다. 수신단은 OFDM의 첫 번째 심볼을 이용하여 AGC를 수행하고, 첫 번째 심볼에서 수신될 신호가 무엇인지 안다면 더욱 효율적인 AGC가 수행될 수도 있다. 첫 번째 OFDM 심볼의 이미 알고 있는 신호를 이용하여, 수신단은 AGC를 위한 전력 정보 등을 알아낼 수 있으며, 전력 정보 등을 이용하여 후속 OFDM 심볼들에 대하여 이득 제어를 수행할 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 참조 신호의 배치를 도시한다.
또한, 예를 들어, OFDM의 첫 번째 심볼에서 송신되는 기설정된 신호는 DMRS일 수도 있다. 확장 CP에 대하여 OFDM의 첫 번째 심볼에서 DMRS가 송신되는 경우, 도 15와 같이 DMRS가 할당될 수도 있다. 도 15에서, “D”로 표시된 자원요소들은 DMRS에 의하여 이용되는 자원요소를 나타낸다.
또한, 예를 들어, OFDM의 첫 번째 심볼에서, STBC 구조가 아닌 다른 형태로 데이터가 송신될 수도 있다. 예를 들어, OFDM의 첫 번째 심볼에서는 한 개의 안테나로만 데이터가 송신될 수도 있다. 또한, OFDM의 첫 번째 심볼에서는 서브캐리어 별로 서로 다른 안테나가 순차적으로 교차되며 전송될 수도 있다. 예를 들어, 2개의 안테나가 이용되는 경우, 첫 번째 OFDM 심볼의 짝수의 주파수 인덱스를 갖는 서브캐리어는 제1 안테나에 의하여 이용되고, 홀수 주파수 인덱스를 갖는 서브캐리어는 제2 안테나에 의하여 이용될 수도 있다.
또한, 상술한 STBC 방식의 적용 여부, 구체적인 STBC 방식, 및/또는 DMRS의 위치는 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC(Radio Resource Control) 시그널링)을 통하여 기지국이 단말에 지시하여 줄 수 있다. 또한, D2D 통신에 있어서, 기지국의 커버리지 범위 밖의 단말(Out of Coverage UE)들은 항상 STBC 방식을 이용하도록 설정되거나 항상 STBC 방식을 이용하지 않도록 설정될 수도 있다.
STBC 방식을 동적으로 적용하기 위하여 STBC 방식에 대한 정보가 시그널링될 수도 있다. 예를 들어, STBC 방식의 적용 여부, 구체적인 STBC 방식, 및/또는 DMRS의 위치는 DCI (Downlink Control Information) 및/또는 스케쥴링 할당(Scheduling Assignment, SA) (예를 들어, Physical Sidelink Control Channel, PSCCH를 통하여)을 통하여 송신단 및/또는 수신단에 알려질 수도 있다.
또한, 예를 들어, 여러 가지 형태의 STBC 방식들 중 어떤 방식의 STBC 방식이 적용되는지가 상술한 STBC 방식에 대한 정보로서 시그널링될 수도 있다. 또한, 여러 가지의 STBC 데이터 맵핑 방법 중에서 어떤 방식이 적용되는지가 상술한 STBC 방식에 대한 정보로서 함께 시그널링될 수도 있다. 예를 들어, Alamouti 방식의 적용 또는 유사-직교(quasi-orthogonal) 방식의 적용 여부가 단말에 지시될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 바와 같은 상향링크에 대한 MIMO 기술 지원 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말의 신호 송신 방법으로서,
    서브프레임(subframe) 내의 제1 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들을 매핑하는 단계;
    상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서, 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터를 매핑하는 단계; 및
    상기 서브프레임을 상향링크(uplink)에 할당된 자원을 이용하여 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는 기설정된 신호가 매핑되는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 포트들은 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트를 포함하고,
    상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터를 매핑하는 단계는, 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들에 상기 제1 안테나 포트로부터의 데이터와 상기 제2 안테나 포트로부터의 데이터를 교대로 매핑하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    확장 순환 프리픽스(Extended Cyclic Prefix)의 경우, 상기 제1 OFDM 심볼들은 OFDM 심볼 인덱스 3번 및 8번 OFDM 심볼들을 포함하는, 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼들은 적어도 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는, 상기 복수의 안테나 포트들 각각의 데이터가 서브캐리어(subcarrier) 별로 순차적으로 매핑되는, 방법.
  7. 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말의 신호 수신 방법으로서,
    상향링크에 할당된 자원을 이용하여 서브프레임(subframe)을 수신하는 단계; 및
    상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 이용하여 자동이득제어(Automatic Gain Control, AGC)를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 서브프레임 내의 제1 OFDM 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들이 매핑되고,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터가 매핑되는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는 기설정된 신호가 매핑되는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 포트들은 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트를 포함하고,
    상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터는, 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들에 상기 제1 안테나 포트로부터의 데이터와 상기 제2 안테나 포트로부터의 데이터가 교대로 매핑된, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    확장 순환 프리픽스(Extended Cyclic Prefix)의 경우, 상기 제1 OFDM 심볼들은 OFDM 심볼 인덱스 3번 및 8번 OFDM 심볼들을 포함하는, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 OFDM 심볼들은 적어도 상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 포함하는, 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼에는, 상기 복수의 안테나 포트들 각각의 데이터가 서브캐리어(subcarrier) 별로 순차적으로 매핑되는, 방법,
  13. 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말로서,
    신호를 송신하는 송신기; 및
    상기 송신기를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    서브프레임(subframe) 내의 제1 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들을 매핑하고,
    상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서, 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터를 매핑하며,
    상기 서브프레임을 상향링크(uplink)에 할당된 자원을 이용하여 송신하도록 더 구성된, 단말.
  14. 다중 안테나를 지원하는 무선 통신 시스템 상의 단말로서,
    신호를 수신하는 수신기; 및
    상기 수신기를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상향링크에 할당된 자원을 이용하여 서브프레임(subframe)을 수신하고, 상기 서브프레임 내에서 가장 낮은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼을 이용하여 자동이득제어(Automatic Gain Control, AGC)를 수행하도록 더 구성되며,
    상기 서브프레임 내의 제1 OFDM 심볼들에 복수의 안테나 포트들에 대응하는 복조참조신호(Demodulation Reference Signal, DMRS)들이 매핑되고,
    상기 가장 낮은 OFDM 심볼 인덱스를 갖는 OFDM 심볼과 상기 제1 OFDM 심볼들을 제외한 상기 서브프레임 내의 나머지 OFDM 심볼들의 적어도 일부에, STBC(Space-Time Block Code) 방식에 따라서 상기 복수의 안테나 포트들로부터의 데이터가 매핑되는, 단말.
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