WO2016153112A1 - 무선 통신 시스템에서 3 차원 mimo를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 3 차원 mimo를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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김수남
김기태
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for generating channel state information for a three-dimensional MIM0 in a wireless communication system.
  • LTE 3rd Gene rat ion Partnership Project Long Term Evolution ' , hereinafter referred to as "LTE"
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommuni- cation Systems
  • UMTS Mobile Telecommuni- cation Systems
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is an access gateway located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B), an eNB, and an network (E-UTRAN) and connected to an external network.
  • UE user equipment
  • eNode B base station
  • E-UTRAN network
  • a base station can transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • Sal is set to one of the bandwidth of 1.25 ⁇ 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz, etc. to provide downlink or uplink transmission service to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information to determine the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ hybr id automat ic repeat and reQuest (TLS) information, etc., to which the data is transmitted to the corresponding UE. Inform.
  • the base station transmits uplink scheduling information to uplink (UL) uplink (UL) data, and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. available to the user equipment.
  • An interface for transmitting user traffic or control traffic may be used between base stations.
  • the core network (CN) may consist of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a TACTracking Area composed of a plurality of cells.
  • the present invention proposes a method and apparatus for generating channel state information for three-dimensional MIM0 in a wireless communication system.
  • a method for generating channel state information by a terminal for multi-antenna-based bumpforming includes: receiving a first pilot signal and a second pilot signal from the base station; Selecting a first tank based on the first pilot signal and selecting a second tank based on the second pilot signal; Setting a rank search range for a three-dimensional channel based on the first tank and the second tank; And selecting a tank for a three-dimensional channel and a precoder for the tank for the three-dimensional channel within the tank search range.
  • the tank search range for the three-dimensional channel is a lower limit of a larger value of the first tank and the second rank, and a product of the value of the first ramp and the second rank is set to an upper limit. It will be characterized.
  • the tank search range for the three-dimensional channel is the lower limit of the larger value of the first tank and the second rank, the product of the value of the first tank and the second tank and the terminal Among the maximum implementation of the tank is characterized in that the smaller value is set as the upper limit.
  • the terminal device in a wireless communication system for receiving the first pilot signal and the second pilot signal from the base station; And a processor that selects a first tank based on the first pilot signal and selects a second tank based on the second pilot signal, wherein the processor comprises: 3 based on the first tank and the second tank; Setting a search range for the dimensional channel and selecting a tank for the 3D channel and a precoder corresponding to the tank for the 3D channel within the tank search range.
  • the processor is further configured to determine a tank search range for the three-dimensional channel, the lower limit of a larger value of the first hank and the second tank, and to determine the value of the first tank and the second tank.
  • the product is set to an upper limit.
  • the processor is further configured to set a tank search range for the three-dimensional channel to a lower limit between the first tank and the second tank, the value of the first tank and the second tank. It is characterized in that the multiplication of and the smallest value among the maximum implementation tank of the terminal device is set as an upper limit.
  • each of the first pilot signal and the second pilot signal is characterized by a vertical channel and a horizontal channel.
  • the channel quality indicator is calculated under the assumption that a tank for the 3D channel and a precoder for the tank for the 3D channel are applied, and the channel state reported to the base station from the terminal or the terminal device.
  • the information includes a tank for the three-dimensional channel, a precoder for the tank for the three-dimensional channel, and the channel quality indicator.
  • channel state information for 3D MIM0 may be efficiently generated and reported in a wireless communication system.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E—UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a UE and E—UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a UE and E—UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a general multi-antenna (MIM0) communication system.
  • MIM0 multi-antenna
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating the structure of a downlink reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 11 illustrates CSI-RS configuration # 0 when a downlink CSI-RS configuration defined in the current 3GPP standard document is a general CP.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an antenna tilting method.
  • FIG. 13 is a diagram comparing an existing antenna system and an active antenna system.
  • FIG. 14 illustrates an example of forming a terminal specific category based on an active antenna system.
  • Figure 15 shows a two-dimensional beam transmission scenario based on an active antenna system.
  • 16 illustrates an example in which inconsistency occurs in matching between layers when the UE feeds back the H-PMI and the V-PMI.
  • Figure 17 shows an example of a three-dimensional receive ray cluster environment.
  • FIG. 18 shows another example of a three-dimensional receive ray cluster environment.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention using an LTE system and an LTE-A system, but this is an example and the embodiment of the present invention can be applied to any communication system corresponding to the above definition.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention on the basis of the FDD scheme, which is an example of an embodiment of the present invention is H-FDD scheme or
  • the specification of the base station may be used in a generic term including a remote radio head (RRH), an eNB, a transmission point (TP), a receptor ion point (RP), a relay, and the like. .
  • RRH remote radio head
  • eNB transmission point
  • RP receptor ion point
  • relay a relay
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and a UT-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard; FIG. to be.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service (Informat ion Transfer Service) to a higher layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources.
  • the physical channel is modulated in an Orthogonal Frequency Diversity Access (0FDMA) scheme in downlink, and modulated in a Single Carrier Frequency Diversity Access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Diversity Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Diversity Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the Layer Data Packet Convergence Protocol (PDCP) layer of Layer 2 provides unnecessary control for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 over a narrow bandwidth air interface. Perform header compression to reduce information.
  • PDCP Layer Data Packet Convergence Protocol
  • a radio resource control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with the configuration (Conf igurat ion), re-conf igurat ion, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other.
  • RRC Connected between the UE and the RRC layer of the network
  • the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • a downlink transmission channel for transmitting data from a network to a terminal is a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a Paging Channel (PCH) for transmitting a paging message.
  • BCH Broadcast Channel
  • PCH Paging Channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of the downlink multicast or broadcast service may be transmitted through the downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink MOKMulticast Channel.
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • the logical channel mapped to the transport channel which is mapped to the transport channel, is a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a multicast control channel (MCCH), and an MTCH (mult).
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH MTCH
  • 3 is a diagram for explaining a physical channel used in the 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the terminal performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S301).
  • the UE may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. have.
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE which has completed the initial cell discovery receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to the information carried on the PDCCH for a more specific system.
  • Information can be obtained (S302).
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE preambles a specific sequence through a Physical Random Access Channel (PRACH).
  • PRACH Physical Random Access Channel
  • Transmit S303 and S305
  • receive S304 and S306
  • a Content Ion Resolut ion Procedure can be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink as a general uplink / downlink signal transmission procedure. Physical Uplink Ink Control Channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI), a PMKPrecoding Matr ix Index (CQI), RKRank Indicator) and the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 x T s ) and consists of 10 equally sized subframes.
  • Each subframe has a length of 1ms and consists of two slots.
  • Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x T s ).
  • the slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers X 7 (6) 0 FDM symbols.
  • Transmit Time Interval ( ⁇ ) which is the unit time at which data is transmitted, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the above-described radio frame is only an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of 0FDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a control channel included in a control region of one subframe in a downlink radio frame.
  • a subframe consists of 14 OFDM symbols.
  • the first 1 to 3 OFDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 OFDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (Reference Signal (RS) or Pi lot Signal) for antennas 0 to 3.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH (Physical Hybr id-ARQ Indicator CHannel), PDCCH (Physical Downl Ink Control CHannel), and the like.
  • PCFICH Physical Control Format Indicator CHannel
  • PHICH Physical Hybr id-ARQ Indicator CHannel
  • PDCCH Physical Downl Ink Control CHannel
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in the control region based on the cell ID Cel l IDent i ty.
  • One REG consists of four RE Resource Elements).
  • RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier and one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by quadrature phase shift keying (QPSK).
  • QPSK quadrature phase shift keying
  • PHICH is a physical HARQ Hybrid-Automatic Repeat and request) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. That is, PHICH represents a channel on which DL ACK / NAC information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH consists of one REG and is scrambled in a cell-specific manner.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shi ft keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shi ft keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group. The number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes. PHICH (Group) It is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n OFDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH informs each UE or UE group of information related to resource allocation of a transmission channel (PCH) and DL-SCHCDownl ink-shared channel (DLCH), an uplink scheduling grant, and HARQ information.
  • PCH transmission channel
  • DL_SCH downlink ink-shared channel
  • the base station and the terminal generally transmit and receive data through the PDSCH except for specific control information or specific service data.
  • Data of the PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is CRC masked with an RNTKRadio Network Temporary Identifier called " ⁇ ", a radio resource (eg, frequency location) called "B”, and a DCI format called "C", that is, a transmission format.
  • information on data transmitted using information eg, transport block size, modulation scheme, coding information, etc.
  • a UE in a cell uses RNTI information that it has. If there is one or more UEs that monitor, i.e. blindly decode, the PDCCH in the search domain and have an "A" RNTI, they receive the PDCCH and are indicated by "B” and "C” through the received PDCCH information.
  • Receive the PDSCH Receive the PDSCH.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • an uplink subframe may be divided into a region to which a Physical Upl Ink Control CHannei (PUCCH) carrying control information is allocated and a region to which a PUSCHCPhysical Upl Ink Shared CHannei (CPU) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both sides of the data region in the frequency domain The part is assigned to the PUCCH.
  • the control information transmitted on the PUCCH includes an ACK / NACK used for HARQ, a CQKChannel Quality Indicator indicating a downlink channel state, a RKRank Indicator for MIMO, and a scheduling request (SR) that is an uplink resource allocation request. have.
  • the PUCCH for one UE uses one resource block occupying a different frequency in each slot in a subframe. That is, two resource blocks allocated to the PUCCH are frequency hoped at the slot boundary.
  • MIMOCMul t iple-Input Mul t iple-Output is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve data transmission and reception efficiency. That is, by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system, the capacity can be increased and the performance can be improved.
  • MIM0 may be referred to as a “multi-antenna”.
  • multi-antenna technique it does not rely on a single antenna path to receive one entire message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data transmission rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while guaranteeing a specific data transmission rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.
  • FIG. NT transmitting antennas are provided at the transmitting end, and NR receiving antennas are provided at the receiving end.
  • NT transmitting antennas are provided at the transmitting end
  • NR receiving antennas are provided at the receiving end.
  • the increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved, and the frequency efficiency is
  • the maximum transmission rate when using one antenna is Ro
  • the transmission rate when using multiple antennas can theoretically be increased by multiplying the rate of increase rate Ri by the maximum transmission rate Ro as shown in Equation 1 below. have.
  • Ri is the smaller of NT and NR.
  • the trends of research on multi-antennas to date include the study of information theory aspects related to the calculation of multi-antenna communication capacity in various channel environments and multi-access environments, the study of wireless channel measurement and model derivation of multi-antenna systems, and the improvement of transmission reliability.
  • Active research is being conducted from various viewpoints, such as research on space-time signal processing technology for improving data rate.
  • each transmission power 5 1 ' 2 ' '" ' 5 ⁇ the transmission power can be changed.
  • the transmission information of which transmission power is adjusted is represented by a vector as in Equation 3 below.
  • the weight matrix is applied to the information vector whose transmission power is adjusted.
  • Equation 5 the weight between the th transmit antenna and the th information.
  • w is called a weight matrix or a precoding matrix.
  • the rank of the channel matrix is defined as the minimum number of independent rows or columns, so that the tanks of the matrix are larger than the number of rows or columns. It becomes impossible.
  • the tank (rank (H)) of the channel matrix H is limited as in Equation 6.
  • each of the different information sent using the multi-antenna technology will be defined as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, not be larger than the tank of the channel, which is the maximum number of different information that can be sent. Therefore, the channel matrix H can be expressed as Equation 7 below.
  • the LTE-A system which is the standard of the next generation mobile communication system, will support CoMP Coordinated Mult Point (TMP) transmission method, which was not supported in the existing standard, to improve the data rate.
  • TMP CoMP Coordinated Mult Point
  • the CoMP transmission scheme refers to a transmission scheme in which two or more base stations or cells cooperate with each other to communicate with a terminal in order to improve communication performance between a terminal and a base station (cell or sector) in a shaded area.
  • CoMP transmission method is a joint MIM0 type joint processing (CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) and CoMP-Coordinated Schinging / beamforming (CoMP-CS / CB) through data sharing. It can be divided into
  • a terminal may simultaneously receive data from each base station performing a CoMP transmission scheme simultaneously and combine the received Shanho signals from each base station to receive performance.
  • Joint Transition JT
  • one of the base stations performing the CoMP transmission scheme may consider a method of transmitting data to the terminal at a specific time point (DPS; Dynamic Point Select ion).
  • DPS Dynamic Point Select ion
  • the terminal may receive data through one base station, that is, a serving base station, through beamforming.
  • each base station may simultaneously receive a PUSCH signal from a user equipment (Joint Recept ion (JR)).
  • JR Joint Recept ion
  • CoMP-CS / CB the cooperative scheduling / bumping scheme
  • only one base station receives a PUSCH, where the decision to use the cooperative scheduling / bumping scheme is determined by the cooperative cells (or base stations). Is determined.
  • channel state informat ion (CSI) reporting is performed.
  • CSI channel state informat ion
  • the base station and the terminal may perform bumpforming based on channel state information in order to obtain a mult ixing gain of the MIM0 antenna.
  • the base station transmits a reference signal to the terminal to obtain channel state information from the terminal, and feeds back the channel state information measured based on the physical upl ink control channel (PUCCH) or the physical upl ink shared channel (PUSCH). Order.
  • PUCCH physical upl ink control channel
  • PUSCH physical upl ink shared channel
  • CSI is classified into three types of information: RI (Rank Indicator), PMK Precoding Matix Index (CQI), and Channel Quality Indicat ion (CQ I).
  • RI represents tank information of a channel as described above, and means the number of streams that a terminal can receive through the same frequency-time resource.
  • CQI Precoding Matix Index
  • CQ I Channel Quality Indicat ion
  • PMI is a value reflecting spatial characteristics of a channel and indicates a precoding matrix index of a base station preferred by a terminal based on a metric such as SINR.
  • CQI is a value representing the strength of the channel, which means the reception SINR that can be obtained when the base station uses PMI.
  • CQI index and the modulation order coding rate are shown in Table 1 below.
  • a reference signal which is known to both the transmitting side and the receiving side, is transmitted from the transmitting side to the receiving side together with data for channel measurement.
  • a reference signal informs the modulation technique as well as channel measurement, and plays a role of facilitating the demodulation process.
  • the reference signal is a dedicated RS (DRS) for a base station and a specific UE, that is, a UE-specific reference signal and a cell-specific reference signal for all UEs in a cell. ).
  • the Sal specific reference signal includes a reference signal for measuring and reporting the CQI / PMI / RI by the terminal to the base station, which is referred to as CSI—RS Channel State Information-RS.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams illustrating a structure of a reference signal in an LTE system supporting downlink transmission using four antennas.
  • FIG. 8 illustrates a case of normal cyclic prefix
  • FIG. 9 illustrates a case of extended cyclic prefix.
  • CRS Co ⁇ on Reference Signals which are cell-specific reference signals 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 a 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.
  • the terminal is the existence of the DM-RS that is the terminal specific RS through the upper layer Signal whether or not.
  • 8 and 9 illustrate DM-RSs corresponding to antenna ports 5, and 3GPP standard document 36.211 also defines DM-RSs for antenna ports 7 to 14, that is, a total of eight antenna ports.
  • FIG. 10 shows an example of downlink DM-RS allocation defined in the 3GPP standard document.
  • DM-RS corresponding to antenna ports ⁇ 7, 8, 11, 13 ⁇ is mapped to DM-RS group 1 using the antenna port-specific sequence, and to DM-RS group 2 DM-RSs corresponding to the antenna ports ⁇ 9, 10, 12, 14 ⁇ are similarly mapped using the antenna port-specific sequence.
  • the above-described CSI-RS has been proposed for channel measurement for PDSCH separately from the CRS.
  • the CSI-RS reduces inter-cel interference (ICI) in a multi-cell environment.
  • ICI inter-cel interference
  • Up to 32 different resource configurations (conf igurat ions) can be defined.
  • the CSI-RS (resource) configuration is different depending on the number of antenna ports, and is configured to transmit CSI-RS defined by different (resource) configurations as much as possible between adjacent cells.
  • CSI-RS supports up to eight antenna ports, and the 3GPP standard documents a total of eight antenna ports from antenna ports 15 to 22 as the antenna ports for CSI—RS.
  • CSI-RS settings defined in the 3GPP standard document are shown. In particular, Table 2 shows a case of Normal CP and Table 3 shows a case of Extended CP.
  • FIG. 11 exemplifies CSI-RS configuration # 0 in the case of a general CP among CSI-RS configuration defined in the current 3GPP standard document.
  • a CSI-RS subframe configuration may be defined, and is composed of a period -RS expressed in units of subframes and a subframe offset ( ⁇ 5 ⁇ «).
  • Table 4 below shows CSI-RS subframe configuration defined in 3GPP standard document.
  • the information on the current ZP (zero-power) CSI-RS is transmitted as included in the CSI-RS-Config-rlO message through the RRC layer signal as shown in Table 5 below.
  • the ZP CSI-RS resource configuration consists of zeroTxPowerSubframeConf ig-rlO and 16-bit bitmap zeroTxPowerResourceConf igList-rl0 ⁇ . It is composed.
  • zeroTxPowerSubframeConf ig-rlO informs the period and subframe offset that the corresponding ZP CSI-RS is transmitted through ⁇ -RS value corresponding to Table 4.
  • zeroTxPowerResourceConfigLi st-r 10 is information indicating ZP CSI-RS configuration, and each element of the bitmap includes four columns of antenna ports for CSI-RS in Table 2 or Table 3. Indicates the settings included in the. That is, according to the current 3GPP standard document, ZP CSI-RS is defined only when there are four antenna ports for CSI-RS.
  • QCL between antenna ports means that the large-scale properties of a signal (or a wireless channel to which the antenna port is received) from one antenna port is different from that of another antenna port. It can be assumed that all or some of the broad characteristics of the received signal (or the wireless channel corresponding to the corresponding antenna port) are the same.
  • the wide range characteristics include Doppler spread related to frequency offset, Doppler shi ft, average delay related to timing offset, delay spread, and the like. (average gain) may also be included.
  • the UE cannot assume that the wide range characteristics are the same between non-QCL antenna ports, that is, non-QCL (non quasi co-located) antenna ports. In this case, the UE must independently perform a tracking procedure for acquiring a frequency offset and a timing offset for each antenna port.
  • the UE may perform the following operations between the QCL antenna ports.
  • the UE calculates the power-delay profile, delay spread and Doppler spectrum, and Doppler spread estimation results for the wireless channel that the terminal performs on a specific antenna port. To the corresponding radio channel The same applies to the Wiener filter parameter used for channel estimation.
  • the terminal may apply the same synchronization to other antenna ports.
  • the UE may calculate a reference signal received power (RSRP) measurement value for each of the QCL antenna ports.
  • RSRP reference signal received power
  • the UE when the UE receives DM-RS based downlink data channel scheduling information through PDCCH (or E-PDCCH), for example, DCI format 2C, the UE indicates the DM- indicated by the scheduling information. It is assumed that data demodulation is performed after performing channel estimation on the PDSCH through the RS sequence.
  • PDCCH or E-PDCCH
  • the UE estimates its CRS antenna when channel estimation is performed through the corresponding DM—RS antenna port.
  • DM-RS-based downlink data channel reception performance can be improved by applying the wide-range propertise of the radio channel estimated from the port.
  • the UE performs CSI of the serving cell when channel estimation is performed through the corresponding DM-RS antenna port.
  • DM-RS based downlink data channel reception performance can be improved by applying the wide-scale properties of the radio channel estimated from the -RS antenna port.
  • the base station when transmitting a downlink signal in a transmission mode 10 of ⁇ ) ⁇ mode, the base station defines one of the QCL type A and the QCL type B through the higher layer signal to the UE.
  • QCL type A assumes that the antenna ports of the CRS, DM-RS, and CSI-RS have QCLs except for the average gain, and have a wide range of characteristics, where physical channels and signals are transmitted at the same node. It means that there is.
  • QCL type B supports up to four QCL modes per terminal to enable CoMP transmission such as DPS and JT. It is defined to be configured through an upper layer message, and dynamically configured through downlink control informat ion (DCI) which of which QCL mode should receive a downlink signal.
  • DCI downlink control informat ion
  • node # 1 configured with N fl antenna ports transmits CSI-RS resource # 1
  • node # 2 configured with N2 antenna ports transmits CSI-RS resource # 2.
  • the CSI-RS resource # 1 is included in the QCL mode parameter set # 1
  • the CSI-RS resource # 2 is included in the QCL mode parameter set # 2.
  • the base station configures parameter set # 1 and parameter set # 2 as a higher layer signal to a terminal existing within common coverage of node # 1 and node # 2.
  • the base station configures parameter set # 1 using DCI when transmitting data (that is, PDSCH) to the corresponding terminal through node # 1, and sets parameter set # 2 when transmitting data through node # 2.
  • DPS can be performed in a manner.
  • the UE assumes that the CSI-RS resource # 1 and the DM—RS are QCLed when the parameter set # 1 is set through the DCI.
  • the CSI-RS resource # 2 and the DM-RS are QCLed when the parameter set # 2 is set. Can be assumed.
  • AAS active antenna system
  • a base station reduces the interference between cells by using mechanical tilting or electrical tilting, and the throughput of UEs in a cell, for example, signal to interference plus noise ratio (SINR).
  • SINR signal to interference plus noise ratio
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an antenna tilting method.
  • FIG. 12A illustrates an antenna structure to which antenna tilt is not applied
  • FIG. 12B illustrates an antenna structure to which mechanical tilt is applied
  • FIG. 12C illustrates mechanical tilt and electric tilt. Both applied antenna structures are shown.
  • FIG. 12A Comparing FIG. 12A with FIG. 12B, in the case of mechanical tilting, as shown in FIG. 12B, the beam direction is fixed during initial installation. Furthermore, electrical In the case of tilting, the tilting angle can be changed using internal phase shift models as shown in FIG. 12 (c), but the vertical tilting is very limited due to the sal fixed tilting. Vertical beamforming) only.
  • FIG. 13 illustrates a comparison between an existing antenna system and an active antenna system (MS).
  • Figure 13 (a) shows an existing antenna system
  • Figure 13 (b) shows an active antenna system.
  • each of the plurality of antenna modules includes an RF module including an power amplifier, that is, an active element, unlike the conventional antenna system.
  • This system is characterized by adjustable phase.
  • the MIM0 antenna structure considered in consideration of a linear that is, a one-dimensional array antenna such as a uni form inear array (ULA).
  • a bump that can be generated by bump forming exists in a two-dimensional plane.
  • PAS Passive Antenna System
  • the vertical antennas are tied to one RF model so that beamforming in the vertical direction is impossible, and only the above-described mechanical tilting is applicable.
  • beams that can be generated may be expressed in three-dimensional space in the vertical and horizontal directions, and thus may be referred to as three-dimensional beamforming.
  • 3D beamforming has been made possible by evolving from a 1D array antenna structure to a planar 2D array antenna structure.
  • 3D bump forming is not only possible when the antenna array has a planar shape, but 3D bump forming is possible even in a ring structure of a 3D array.
  • the characteristic of three-dimensional bump forming is not the antenna structure of the existing one-dimensional array, but various antenna arrangements. This is why the MIMO process takes place in three-dimensional space.
  • FIG. 14 illustrates an example of forming a terminal specific beam based on an active antenna system. Referring to FIG. 14, it can be seen that beamforming is possible not only when the terminal moves to the left and right of the base station but also when moving forward and backward due to the three-dimensional bump forming, thereby providing a higher degree of freedom in the UE-specific beam formation.
  • the transmission environment using the antenna structure of the active antenna-based two-dimensional array includes not only an environment transmitted from an outdoor base station to an outdoor terminal, but also an environment transmitted by an outdoor base station to an indoor terminal (021 ⁇ Outdoor to Indoor) and Consider an indoor hotspot environment that the indoor base station transmits to the indoor terminal.
  • FIG. 15 illustrates a two-dimensional beam transmission scenario based on an active antenna system.
  • the base station when assuming an actual sal environment in which a plurality of buildings exist in a sal, the base station may not only terminal-specific horizontal beam steering but also vertical pan-steering capability considering various terminal heights depending on the building height. There is a need to consider. Considering such a cell environment, it is necessary to clarify channel characteristics, which are different from the existing wireless channel environment, for example, changes in shadow / path loss due to height differences, and fading characteristics.
  • 3D bump forming is an evolution of horizontal bump forming that has been performed only in the horizontal direction based on a linear 1 dimensional array antenna structure, and is an antenna of a multi dimensional array such as a planar array. Based on the structure, it refers to the MIM0 processing technique that is extended and combined to elevation bump forming or vertical bump forming.
  • a method of finding an optimal PMI, RI, and CQI by configuring all possible precoder sets in a 3D beamforming environment has a disadvantage of requiring a relatively high level of UE computation complexity for constructing feedback information.
  • codebooks for V-PMI (Vert ical PMI) and H-PMI (Hori zontal PMI) are each configured with N bit size for each rank
  • the UE is configured for i R ⁇ precoder configuration.
  • Transmission quality e.g., CQI, SNR, SINR, etc.
  • FIG. 16 illustrates an example in which inconsistencies occur in matching between layers when the UE feeds back the H-PMI and the V-PMI.
  • the transmitter When designing a precoder that performs 3D bumping-all, the transmitter should concentrate the transmit energy in the optimal direction in three-dimensional space so that the energy of the signal is concentrated in the receiver. Looking at this divided into V-PMI and H-PMI, as shown in Figure 16 below, 3D-PMI, that is, the intended direction (desi red direct ion) to which each layer is to be transmitted can be given.
  • L1 and L2 indicate a layer index.
  • the optimal 3D-PMI cannot be expressed.
  • the optimal 3D-PMI and the V-PMI and H-PMI pairs in completely different directions may be obtained from the terminal's point of view. Can be.
  • an inconsistency may occur in a matching relationship between L1 and L2 of V-PMI and L1 and L2 of H-PMI for each transport layer, and the base station may concentrate transmission energy in the wrong direction and cause transmission error.
  • inter-layer matching In order to solve a problem of inconsistent inter-layer matching that may occur when the UE feeds back the matrix-type H-PMI and V-PMI, inter-layer matching or
  • the permutation information may be included in the feedback information.
  • the terminal must configure a precoder of-'to compare transmission quality. Where 'r! '!' In 'means factorial operation.
  • the number of antennas increases as the evolved into a massive MIM0 environment. Therefore, the amount of calculation itself for constructing the precoder itself to obtain the channel quality also greatly increases. For example, when the number of vertical antennas ( ⁇ ) and the number of horizontal antennas (N h ) are 8, the terminal selects MIM0 precoders for 64 transmit antennas for each precoder configuration. The transmission quality must be calculated.
  • Equation 8 is a complexity when the layer permutation is not supported
  • Equation 9 is a complexity when the layer permutation is supported.
  • the UE considers calculating PM ⁇ RI and CQI according to steps 1 to 3 below.
  • Step 1 Independently select PMI and RI for the vertical channel and the horizontal channel. That is, ⁇ V-PML V-RI ⁇ and ⁇ H-PMI, H-RI ⁇ are selected.
  • Step 2 As shown in Equation 10 below, 3D-RI (r *) is determined as the larger of V-RI and H-RI.
  • Step 3 Set x-RI (ie, one of V-RI and H-RI) to r * for the domain x corresponding to the smaller of V-RI and H-RI, and correspond to the larger value
  • y-PMI i.e., one of H-PMI and V-PMI finds X-PMI again under fixed conditions with the value obtained in step 1.
  • Equation 11 The complexity required in step 1 is expressed by Equation 11 below.
  • FIG. 17 shows an example of a three-dimensional receive ray cluster environment.
  • cluster # 2 and cluster # 3 are located at the same vertical position (or vertical angle), but have different horizontal positions (or horizontal angle). Therefore, the RI measured in the vertical channel has a high probability of two days, and the RI measured in the horizontal channel has a high probability of three days. In this case, the RI measured in the 3D channel will be 3.
  • FIG. 17 may commonly occur in an actual wireless communication environment.
  • NLOS Non-Line Of Sight
  • components that are refracted on the building cluster # 1
  • components that turn around the building cluster # 2, cluster # 3
  • the 3D-RI have heard the consistent with the larger of V-RI and Il ⁇ RI, may have more clusters exist in the same direction actually 3D-RI> max (V- RI, H-RI Relationship is established.
  • cluster # 4 at vertical position X and horizontal position z
  • ⁇ -RI r * (the value determined in step 2) for the domain x corresponding to the smaller of V-RI and H-RI, and the larger of V-RI and H-RI. If y is a domain, y-PMI configures the entire 3D channel under the condition of using the value found in step 1 to find x-PMI.
  • the amount of computation required at this time i.e., the complexity of constructing the feedback information, is represented by Equation 12 when the 3D-RI is r * (l ⁇ r * ⁇ Rmax).
  • the conventional feedback configuration method 1 has a complexity of configuring feedback information as shown in Equations 14 and 15 below.
  • Equation 14 is a complexity when supporting layer permutation
  • Equation 15 is a complexity when supporting layer permutation.
  • step 3 the amount of computation required in step 3 may still be large. Accordingly, in order to further reduce the amount of calculation in step 3, one of the following methods may be applied.
  • a layer to be included in the x-PMI (ie, a column or a row of the precoding matrix) includes only the layers of the x-PMI obtained in step 1.
  • the layer to be included in the x-PMI includes the layers of X—PMI obtained in step 1.
  • step 3 After storing the preferred PMI for each tank in step 1, in step 3, ⁇ - ⁇ applies the preferred PMI value corresponding to r *.
  • the layers included in the x-PMI are composed of the layers of the x-PMI obtained in step 1 and the layers of the x-PMI corresponding to the tank corresponding to (r * -x-RI).
  • the scheme (1) is preferred in a domain having a smaller RI value as shown in FIG. 17. Precoding vectors are due to the tendency to overlap. Using this method (1), if a layer permutation is not supported, only a vector or matrix corresponding to a layer needs to be determined.
  • Equation 16 is a case in which layer permutation is not supported
  • Equation 17 is a case in which layer permutation is supported.
  • the new index (x-PMI) corresponding to the tank increased in step 3 the number of layers / batteries corresponding to the number of layers insufficient together with the x-PMI obtained in step 1 is obtained. It is possible to apply additional feedback on indexes. In this case, instead of finding and sending a new index corresponding to tank 3, it feeds back the index corresponding to tank 2 obtained in step 1 together with the index corresponding to the layer to be added when transferring tank 3, that is, the PMI index corresponding to rank 1. can do.
  • an index for an additional vector / matrix a method of bitmaping a row or column index to be used in duplicate in x-PMI may be considered. For example, if the vector added in the above example is a [1 0], b may transmit [0 ⁇ ].
  • the method (2) broadens the candidate range of the vector or matrix corresponding to the layer to be added, thereby increasing the complexity but increasing the performance of the layer precoder between the layer precoders. It is a method that can be applied to maintain the orthogonality to facilitate the application to the codebook corresponding to the high tank. Even in case of application (2) As in the case of this paper, it is possible to apply an additional feedback method for the indexes of the vector / matrix corresponding to the insufficient number of layers.
  • the method (3) can be used when it is desired to completely omit the transmission quality calculation process for the matrix of size Nv X Nh in step 3. In other words, it is the easiest to implement but the performance is lower than other methods.
  • the scheme (4) includes the layer precoding vectors of the x-PMI obtained in step 1, as in the scheme (1) or the scheme (2), and the layer precoding corresponding to the increased tank (r * -x-RI).
  • Vectors use the preferred PMI for their tank in step 1.
  • the layer precoding vector to be added for the vertical domain is likely to match the preferred PMI in tank 1 in the vertical domain).
  • Option (4) is a method that reduces the complexity by focusing on this. Using method (4), in the case of not supporting layer permutation, it is possible to completely omit the transmission quality calculation process for the matrix of size Nv X Nh in step 3.
  • the above-described conventional feedback configuration method 1 is a method for reducing the computational complexity while maintaining a high tank by optimizing most in actual wireless environment.
  • the conventional feedback configuration method 1 has a limitation that a calculation process for an added layer is required. Therefore, in order to reduce the complexity while reducing the transmission efficiency, the conventional feedback calculation method 2 for calculating the PMI, RI, and CQI, as in the following steps 1 to 3, has been proposed.
  • Step 1 Independently select PMI and RI for the vertical channel and the horizontal channel. That is, select ⁇ V-PMI, V-RI ⁇ and ⁇ H-PMI, H-RI ⁇ .
  • Step 2 As shown in Equation 18 below, 3D-RI is determined as the smaller of V-RI and H-RI. [199] [Equation 18]
  • step 2 the precoder is configured in such a manner that only two of the three clusters of FIG. 17 are selected. That is, tank 2 is transmitted using only cluster # 1 and cluster # 2 or a combination of cluster # 1 and cluster # 3.
  • step 3 a process of reducing the precoding matrix corresponding to the domain where the RI is large toward the smaller domain is performed.
  • the complexity of constructing the feedback information is shown in Equations 19 and 20 below.
  • Equation 19 is a complexity when no layer permutation is supported
  • Equation 20 is a complexity when layer permutation is supported.
  • step 3 in order to further reduce the complexity of step 3, one of the following methods may be applied.
  • the layer to be included in y-PMI (column or row of precoding matrix) is composed of some of the layers of y-PMI obtained in step 1.
  • step 3 after storing the preferred PMI for each tank, in step 3, the y-PMI applies the preferred PMI value corresponding to r *.
  • the method (1) is a method of constructing a precoding matrix using only some of the layer precoding vectors obtained in step 1. This is from the result observed in FIG. Is caused. In this case, instead of feeding back the PMI corresponding to the reduced tank, the vector of the black or black matrix corresponding to the layer to be deleted may be fed back.
  • the method (2) can be used when the transmission quality calculation process for the matrix of size Nv X Nh is to be completely omitted, as in the method (3) of the conventional feedback configuration method 1.
  • FIG. 18 illustrates another example of a three-dimensional receive ray cluster environment.
  • the present invention proposes that the UE calculates PMI, RI, and CQI in the following manner.
  • a reference signal or pilot signal
  • a reference signal or pilot signal
  • Stepl The V-RI RI for the vertical channel and the H-RI RI for the horizontal channel are independently obtained.
  • Step2 Find 3D-PMI and 3D-RI for tanks with max (V-RI, H-RI) and above (V-RI * H-RI) values.
  • Step 3 Find the CQI value for the final ⁇ 3D-PMI , 3D-RI ⁇ .
  • Step 1 1 1 performs the same process as step 1 of the conventional feedback configuration methods.
  • Step 2 we complete the PMI / RI sets of RIs in the range max (V— RI, H-RI) ⁇ RI ⁇ (V-RI * H-RI), as well as the traditional full search. Perform an exhaustive search. That is, for the PMI / RI sets for RI in the range max (V-RI, H-RI) ⁇ RI ⁇ (V-RI * H-RI), PMI / RI for optimal performance can be obtained.
  • the maximum transmittable tank may be limited by the number of base station / terminal RF chains (TXRU) or the number of antennas.
  • Ste P 2 searches up to the corresponding maximum implementation rank. That is, max (V-RI, H-RI) ⁇ RI ⁇ min ( ⁇ V-RI * H-RI ⁇ , RI_max).
  • RI_max corresponds to the maximum implementation bandwidth in the category of the terminal, which is black in implementation.
  • the proposed technique reduces the size of the tank candidate compared to the overall search method for the existing 3D PMI / RI, thereby reducing the amount of computation.
  • a more accurate tank is calculated, which has the effect of increasing the through back.
  • the amount of computation is reduced due to fewer PMI / RI candidates compared to the overall search method, but since the optimal 3D—PMI / RI can be found, the overall search method and the performance may be the same.
  • the PMI / RI / CQI calculation may be performed in units of subbands selected by the entire frequency band or the base station or by the terminal.
  • the calculation of the CQI can be calculated and applied independently for each codeword.
  • the proposed method is applicable when calculating CQI / PMI / RI for each cell, transmission point, or carrier in a plurality of cell or transmission point cooperative communication environments or carrier aggregation environments.
  • FIG. 19 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication device 1900 includes a processor 1910, a memory 1920, an RF module 1930, a display module 1940, and a user interface module 1950.
  • the communication device 1900 is shown for convenience of description and some models may be omitted. In addition, the communication device 1900 may further include necessary modules. Also, some of the hairs in the communication device 1900 can be divided into more granular hairs.
  • the processor 1910 is configured to perform an operation according to an embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. In detail, the detailed operation of the processor 1910 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 18.
  • the memory 1920 is connected to the processor 1910 and stores an operating system, an application, a program code, data, and the like.
  • the RF module 1930 is connected to the processor 1910 and converts a baseband signal to a radio signal or to convert a radio signal. Converts to baseband signal. To this end, the RF modules 1930 perform analog conversion, amplification, filtering and frequency up-conversion or their reverse processes.
  • Display modules 1940 are coupled to the processor 1910 and display various information.
  • the display modules 1940 may use well-known elements such as, but not limited to, LCDCLiquid Crystal Diplay, Light Emitting Diode (LED), and Zero Light Emitting Diode (0LED).
  • the user interface models 1950 are connected to the processor 1910 and can be configured with a combination of well known user interfaces such as a keypad, touch screen, and the like.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with the terminal in a network including 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.
  • a base station may be replaced by terms such as fixed station, Node B, eNode B (eNB), access point, and the like.
  • An embodiment according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the present invention may include one or more ASICs, DSPs, digital signals, processors, digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, functions, etc. that perform the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 다중 안테나 기반 빔포밍을 위하여 단말이 채널 상태 정보를 생성하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 상기 기지국으로부터 제 1 파일럿 신호 및 제 2 파일럿 신호를 수신하는 단계; 상기 제 1 파일럿 신호에 기반하여 제 1 랭크를 선택하고 상기 제 2 파일럿 신호에 기반하여 제 2 랭크를 선택하는 단계; 상기 제 1 랭크 및 상기 제 2 랭크에 기반하여 3차원 채널에 대한 랭크 탐색 범위를 설정하는 단계; 및 상기 랭크 탐색 범위 내에서 3차원 채널에 대한 랭크 및 상기 3차원 채널에 대한 랭크에 대응하는 프리코더를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선 통신 시스템에서 3 차원 MIM0를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치
【기술분야】
[1] 본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서， 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 3 차원 MIM0를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
[2] 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Gene rat ion Partnership Project Long Term Evolution', 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
[3] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E—UMTS( Evolved Universal Mobile Telecommuni cat ions System) 入 1스템은 기존 UMTS Jniversal Mobile Teleco隱 unicat ions System)에서 진화한 시스템으로서 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격 (technical speci f icat ion)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
[4] 도 1올 참조하면， E-UMTS는 단말 (User Equipment; UE)과 기지국 (eNode B; eNB, 네트워크 (E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이 (Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및 /또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
[5] 한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 샐은 1.25ᅳ 2.5， 5， 10， 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크 (Downl ink ; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간 /주파수 영역， 부호화， 데이터 크기， HARQ Hybr id Automat ic Repeat and reQuest ) 관련 정보 등을 알려준다. 또한， 상향링크 (Up l ink ; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간 /주파수 영역， 부호화， 데이터 크기， HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망 (Core Network ; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 샐들로 구성되는 TACTracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
[6] 무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만， 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한， 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소， 서비스 가용성 증대， 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스， 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다. 【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[7] 상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 3 차원 MIM0를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
【기술적 해결방법】
[8] 본 발명의 일 실시예인 무선 통신 시스템에서 다중 안테나 기반 범포밍을 위하여 단말이 채널 상태 정보를 생성하는 방법은， 상기 기지국으로부터 제 1 파일럿 신호 및 제 2 파일럿 신호를 수신하는 단계; 상기 제 1 파일럿 신호에 기반하여 제 1 탱크를 선택하고 상기 제 2 파일럿 신호에 기반하여 제 2 탱크를 선택하는 단계; 상기 제 1 탱크 및 상기 제 2 탱크에 기반하여 3차원 채널에 대한 랭크 탐색 범위를 설정하는 단계; 및 상기 탱크 탐색 범위 내에서 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대웅하는 프리코더를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. [9] 바람직하게는， 상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위는 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 랭크 중 큰 값을 하한으로， 상기 제 1 램크와 상기 제 2 랭크의 값의 곱이 상한으로 설정되는 것올 특징으로 한다.
[10] 보다 바람직하게는, 상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위는 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 랭크 중 큰 값을 하한으로， 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱과 상기 단말의 최대 구현 탱크 중 작은 값을 상한으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
[11] 한편， 본 발명의 다른 실시예인 무선 통신 시스템에서의 단말 장치는， 기지국으로부터 제 1 파일럿 신호 및 제 2 파일럿 신호를 수신하는 무선 통신 모들; 및 상기 제 1 파일럿 신호에 기반하여 제 1 탱크를 선택하고 상기 제 2 파일럿 신호에 기반하여 제 2 탱크를 선택하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 제 1 탱크 및 상기 제 2 탱크에 기반하여 3차원 채널에 대한 ¾크 탐색 범위를 설정하고， 상기 탱크 탐색 범위 내에서 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대응하는 프리코더를 선택하는 것을 특징으로 한다.
[ 12] 바람직하게는， 상기 프로세서는, 상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를， 상기 제 1 행크와 상기 제 2 탱크 중 큰 값을 하한으로， 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱이 상한으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
[13] 보다 바람직하게는， 상기 프로세서는, 상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를, 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크 중 큰 값을 하한으로， 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱과 상기 단말 장치의 최대 구현 탱크 중 작은 값을 상한으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
[14] 상기 실시예들에서， 상기 제 1 파일럿 신호 및 상기 제 2 파일럿 신호 각각은， 수직 방향 채널 및 수평 방향 채널에 대웅하는 것을 특징으로 한다.
[ 15] 또한， 채널 품질 지시자는 상기 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대웅하는 프리코더가 적용된다는 가정하에 산출되며， 상기 단말 또는 상기 단말 장치에서 기지국으로 보고되는 채널 상태 정보는 상기 3차원 채널에 대한 탱크， 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대웅하는 프리코더 및 상기 채널 품질 지시자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 【유리한 효과]
[ 16] 본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 3 차원 MIM0를 위한 채널 상태 정보를 효율적으로 생성하여 보고할 수 있다.
[ 17] 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【도면의 간단한 설명】
[ 18] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E— UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
[ 19] 도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E— UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol )의 제어평면 (Control Plane) 및 사용자평면 (User Pl ane) 구조를 나타내는 도면.
[20] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
[21] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면 .
[22] 도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
[23] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
[24] 도 7은 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도.
[25] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
[26] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
[27] 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 하향링크 CSI— RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
[28] 도 12는 안테나 틸팅 방식을 설명하기 위한 도면이다.
[29] 도 13은 기존 안테나 시스템과 능동 안테나 시스템을 비교하는 도면이다. [30] 도 14는 능동 안테나 시스템에 기반하여， 단말 특정 범을 형성한 예를 도시한다.
[31] 도 15는 능동 안테나 시스템 기반의 2 차원 빔 전송 시나리오를 도시한다.
[32] 도 16은 단말이 H-PMI와 V-PMI를 피드백하는 경우, 레이어 간 매칭에 불일치가 발생하는 예를 도시한다.
[33] 도 17는 3차원 수신 레이 클러스터 (ray cluster ) 환경의 예를 도시한다.
[34] 도 18는 3차원 수신 레이 클러스터 환경의 다른 예를 도시한다.
[35] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다. 【발명의 실시를 위한 형태】
[36] 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성， 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
[37] 본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만， 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한， 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만， 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는
TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
[38] 또한, 본 명세서는 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head) , eNB, TP( transmi ssion point ) , RP(recept ion point ) , 중계기 (relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다.
[39] 도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 Έ-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protoco l )의 제어평면 (Control Pl ane) 및 사용자평면 (User Pl ane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말 (User Equipment ; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터， 예를 들어， 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
[40] 제 1계층인 물리계층은 물리채널 (Phys i cal Channel )을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스 ( Informat ion Transfer Servi ce)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어 (Medium Access Control ) 계층과는 전송채널 (Transport Channel )을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 0FDMA( Orthogonal Frequency Divi sion Mul t iple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(S ingle Carr ier Frequency Divi sion Mul t iple Access) 방식으로 변조된다.
[41] 제 2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control ; MAC) 계층은 논리채널 (Logical Channel )을 통해 상위계층인 무선링크제어 (Radio Link Control ; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다.제 2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol ) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
[42] 제 3계층의 최하부에 위차한 무선 자원제어 (Radio Resource Control； RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러 (Radio Bearer； RB)들의 설정 (Conf igurat ion) , 재설정 (Re—conf igurat ion) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널， 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결 (RRC Connected)이 있을 경우， 단말은 RRC 연결 상태 (Connected Mode)에 있게 되고， 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태 ( Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리 (Session Management )와 이동성 관리 (Mobi l i ty Management ) 등의 기능을 수행한다.
[43] 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel ) , 페이징 메시지를 전송하는 PCH( Paging Channel ) 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고， 또는 별도의 하향 MOKMulticast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편， 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널 (Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH (Paging Control Channel), CCCH( Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Mult icast Traffic Channel) 등이 있다.
[44] 도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다..
[45] 단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 샐 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다 (S301). 이를 위해， 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널 (Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널 (Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고， 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널 (Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편， 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal； DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
[46] 초기 샐 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널 (Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다 (S302).
[47] 한편， 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정 (Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다 (단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널 (Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고 (S303 및 S305) , PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 웅답 메시지를 수신할 수 있다 (S304 및 S306) . 경쟁 기반 RACH의 경우 추가적으로 층돌 해결 절차 (Content ion Resolut ion Procedure)를 수행할 수 있다.
[48] 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 (S307) 및 물리 상향링크 공유 채널 (Physi cal Upl ink Shared Channel ; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널 (Physical Upl ink Control Channel ; PUCCH) 전송 (S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보 (Downl ink Control Informat ion; DCI )를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며， 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
[49] 한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제아 정보는 하향링크 /상향링크 ACK/NACK 신호， CQI (Channel Qual i ty Indicator) , PMKPrecoding Matr ix Index) , RKRank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및 /또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
[50] 도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
[51] 도 4를 참조하면， 무선 프레임 (radio frame)은 10ms (327200 xTs)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 xTs)의 길이를 가진다. 여기에서， Ts 는 샘플링 시간을 나타내고， Ts=l/( 15kHz X 2048)=3.2552 X 10_8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심볼을 포함하고 주파수 영역에서 복수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파 X 7(6)개의 0FDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 πΐ (Transmi ssion Time Interval )는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고， 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수， 슬롯에 포함되는 0FDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다. [52] 도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
[53] 도 5를 참조하면， 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호 (Reference Signal (RS) 또는 Pi lot Signal )를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고， 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel ) , PHICH(Physical Hybr id-ARQ Indicator CHannel ) , PDCCH(Physical Downl ink Control CHannel ) 등이 있다.
[54] PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고， 각각의 REG는 셀 ID Cel l IDent i ty)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE Resource Element )로 구성된다. RE는 하나의 부반송파 X하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shi ft Keying)로 변조된다.
[55] PHICH는 물리 HARQ Hybrid - Automat ic Repeat and request ) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉， PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NAC 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고， 샐 특정 (cel l— speci f ic)하게 스크램블 (scrambl ing) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며， BPSK(Binary phase shi ft keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자 (Spreading Factor ; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및 /또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복 (repet it ion)된다.
[56] PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서， n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH (Paging channel ) 및 DL- SCHCDownl ink-shared channel )의 자원할당과 관련된 정보， 상향링크 스케줄링 그랜트 (Upl ink Schedul ing Grant ) , HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려춘다. PCH (Paging channel ) 및 DL_SCH(Downl ink—shared channel )는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
[57] PDSCH의 데이터가 어떤 단말 (하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩 (decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어， 특정 PDCCH가 "Α' '라는 RNTKRadio Network Temporary Ident i ty)로 CRC 마스킹 (masking)되어 있고 "B"라는 무선자원 (예， 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉， 전송 형식 정보 (예， 전송 블록 사이즈, 변조 방식， 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고， "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고， 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
[58] 도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
[59] 도 6을 참조하면， 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Upl ink Control CHannei)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCHCPhysical Upl ink Shared CHannei )가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고， 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQKChannel Qual i ty Indicator) , MIMO를 위한 RKRank Indicator) , 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Schedul ing Request ) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉， PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑 (frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=l인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
[60] 이하 MIM0 시스템에 대하여 설명한다. MIMOCMul t iple- Input Mul t iple- Output )는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서， 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉， 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIM0를 '다중 안테나 '라 지칭할 수 있다.
[61] 다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각 ( fragment )을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면， 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나， 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지 (coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
[62] 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고， 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는， 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서， 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면， 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로， 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
[63] 【 1】
Figure imgf000013_0001
[65] 예를 들어， 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIM0 통신 시스템에서는， 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후， 실질적으로 데이터 전송를을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며， 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 .세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
[66] 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.
[67] 다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 '구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저， 송신 신호에 대해 살펴보면， NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로， 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 백터로 나타낼 수 있다.
Figure imgf000013_0002
[70] 한편， 각각의 전송 정보 51 ' 2 ' ' " ' 5^ 에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며， 이때 각각의 전송 전력을 '킈' ' 라 하면， 전송 전력이 조정된 전송 정보를 백터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
[71] 【수학식 3】
S = S S ^ S Plsl,P2s2,-- · ,PN T s NT
[72]
[73] 또한， S 를 전송 전력의 대각행렬 P를 이용하여 나타내면 하기의 수학식
4와 같다.
74] 【수학식 4】
Figure imgf000014_0001
한편， 전송전력이 조정된 정보 백터 에 가중치 행렬 가 적용되어 실제
",Χ
전송되는 NT 개의 송신신호 (transmitted signal) τ가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호 ? ： X
Figure imgf000014_0002
백터 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 는 번째 송신안테나와 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. w는 가중치 행렬 (Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬 (Precoding Matrix)이라고 불린다.
[77] 【수학식 5】
Figure imgf000015_0001
[79] 일반적으로， 채널 행렬의 탱크의 물리적인 의口 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 탱크 (rank)는 서로 독립인 ( independent ) 행 (row) 또는 열 (column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로， 행렬의 탱크는 행 (row) 또는 열 (column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면， 채널 행렬 H의 탱크 (rank(H) )는 수학식 6과 같이 제한된다.
[80] 【수학식 6】 [81] rank(H)≤ min( Vr， N
[82] 또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림 (Stream) ' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer) ' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 탱크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서， 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
[83] 【수학식 7】
[g4] # of streams < rank ¥L) < m{NT， NR )
[85] 여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편， 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
[86] 한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대웅시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고， 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 흔합 (Hybr id)된 형태도 가능하다.
[87] 한편 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP Coordinated Mul t i Point ) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국 (셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
[88] CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIM0 형태의 조인트 프로세싱 (CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링 /범포밍 (CoMP- Coordinated Schedul ing/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
[89] 하향링크의 경우 조인트 프로세싱 (CoMP-JP) 방식에서 , 단말은 CoMP전송 방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며， 각 기지국으로부터의 수신한 샨호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다 (Joint Transmi ssion; JT) . 또한, CoMP전송 방식을 수행하는 기지국들 중 하나가 특정 시점에 상기 단말로 데이터를 전송하는 방법도 고려할 수 있다 (DPS; Dynamic Point Select ion) .
[90] 이와 달리， 협력 스케줄링 /범포밍 방식 (CoMP-CS/CB)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국， 즉 서빙 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
[91] 상향링크의 경우 조인트 프로세싱 (CoMP-JP) 방식에서， 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다 (Joint Recept ion; JR) . 이와 달리， 협력 스케줄링 /범포밍 방식 (CoMP-CS/CB)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH를 수신하는데 이때 협력 스케줄링 /범포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀 (혹은 기지국)들에 의해 결정된다.
[92] 이하에서는， 채널 상태 정보 (channel state informat ion; CSI ) 보고에 관하여 설명한다. 현재 LTE 표준에서는 채널 정보 없이 운용되는 개루프 (open- loop) MIM0와 채널 정보에 기반하여 운용되는 폐루프 (closed-loop) MIM0 두 가지 송신 방식이 존재한다. 특히, 폐루프 MIM0 에서는 MIM0 안테나의 다중화 이득 (mul t iplexing gain)을 얻기 위해 기지국 및 단말 각각은 채널 상태 정보를 바탕으로 범포밍을 수행할 수 있다. 기지국은 채널 상태 정보를 단말로부터 얻기 위해， 단말에게 참조 신호를 전송하고， 이에 기반하여 측정한 채널 상태 정보를 PUCCH(Physical Upl ink Control CHannel ) 또는 PUSCH (Physical Upl ink Shared CHannel )를 통하여 피드백 하도톡 명령한다.
[93] CSI는 RI (Rank Indicator) , PMKPrecoding Matr ix Index) , CQ I (Channel Qual i ty Indicat ion) 세가지 정보로 크게 분류된다. 우선, RI는 상술한 바와 같이 채널의 탱크 정보를 나타내며， 단말이 동일 주파수 -시간 자원을 통해 수신할 수 있는 스트림의 개수를 의미한다. 또한， RI는 채널의 통텀 페이딩 ( long term fading)에 의해 결정되므로 PMI , CQI 값 보다 통상 더 긴 주기로 기지국으로 피드백 된다.
[94] 두 번째로， PMI는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭 (metr ic)을 기준으로 단말이 선호하는 기지국의 프리코딩 행렬 인덱스를 나타낸다.
[95] 마지막으로, CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다. 참고로， 현재 3GPP 표준문서에 따르면 CQI 인덱스와 이에 대웅하는 변조 차수 코딩 레이트 등은 아래 표 1과 같다.
[96] 【표 1】 [97] 이하에서는
Figure imgf000018_0001
[98] 일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신측과 수신측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신측에서 수신측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도톡 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말을 위한 전용 참조 신호 (dedicated RS; DRS), 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 샐 특정 참조 신호인 공통 참조 신호 (co匪 on RS 또는 Cell specific RS; CRS)로 구분된다. 또한, 샐 특정 참조 신호는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며, 이를 CSI—RS Channel State Information-RS)라고 지칭한다.
[99] 도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 8은 일반 (normal) 순환 전치 (Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며， 도 9는 확장 (extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
[100] 도 8 및 도 9를 참조하면， 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS Co隱 on Reference Signal)를 의미하며， 상기 샐 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
[101] 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 8 및 도 9는 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.
[102] 도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다 .
[ 103] 도 10을 참조하면， DM-RS 그룹 1에는 안테나 포트 {7， 8， 11， 13}에 해당하는 DM-RS가 안테나 포트 별 시뭔스를 이용하여 맵핑되며, DM-RS 그룹 2에는 안테나 포트 {9， 10， 12， 14}에 해당하는 DM-RS가 마찬가지로 안테나 포트 별 시뭔스를 이용하여 맵핑된다.
[104] 한편， 상술한 CSI-RS 는 CRS와 별도로 PDSCH에 대한 채널 측정을 목적으로 제안되었으며， CRS와 달리 CSI-RS는 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭 ( inter-cel l interference ; ICI )를 줄이기 위하여 최대 32가지의 서로 다른 자원 설정 (conf igurat ion)으로 정의될 수 있다.
[105] CSI-RS (자원) 설정은 안테나 포트 개수에 따라 서로 다르며， 인접 샐 간에는 최대한 다른 (자원) 설정으로 정의되는 CSI-RS가 송신되도톡 구성된다. CSI-RS는 CRS와 달리 최대 8개의 안테나 포트까지 지원하며， 3GPP 표준문서에서는 안테나 포트 15 내지 22까지 총 8개의 안테나 포트를 CSI— RS를 위한 안테나 포트로 할당한다ᅳ 아래 표 2 및 표 3은 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 설정을 나타내며， 특히， 표 2는 일반 (Normal CP)인 경우를， 표 3은 일반 (Extended CP)인 경우를 나타낸다.
[106] 【표 2】
Figure imgf000019_0001
oo
Figure imgf000020_0001
인덱스를， '는 OFDM 심볼 인텍스를 나타낸다. 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
[ 109] 또한， CSI-RS 서브프레임 설정이 정의될 수 있으며， 이는 서브프레임 단위로 표현되는 주기 -RS )와 서브프레임 오프셋 ( Δ 5Μ« )으로 구성된다. 아래 표 4는， 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 서브프레임 설정을 나타낸다.
[ 110] 【표 4】
Figure imgf000021_0002
[111] 현재 ZP( zero-power ) CSI-RS에 관한 정보는 아래 표 5와 같은 형태로 RRC 계층 신호를 통하여 CSI-RS-Conf ig-rlO 메시지에 포함되어 전송된다. 특히 ZP CSI-RS 자원 설정은 zeroTxPowerSubframeConf ig-rlO와 16 비트 사이즈의 비트맵인 zeroTxPowerResourceConf igList-rl0≤. 구성된다. 이 중， zeroTxPowerSubframeConf ig-rlO는 표 4에 해당하는 ^ -RS값을 통해 해당 ZP CSI- RS가 전송되는 주기 및 서브프레임 오프셋을 알려준다. 또한， zeroTxPowerResourceConf igLi st-r 10은 ZP CSI-RS 설정을 알려주는 정보로서, 상기 비트맵의 각각의 요소는 상기 표 2 또는 상기 표 3에서 CSI-RS를 위한 안테나 포트가 4개인 열 (Column)에 포함된 설정들을 지시한다. 즉 현재 3GPP 표준문서에 따르면 ZP CSI-RS는 CSI-RS를 위한 안테나 포트가 4개인 경우만으로 정의된다.
[ 112] 【표 5】
Figure imgf000021_0001
zeroTxPowerCSI-RS-rlO CHOICE {
release NULL,
setup SEQUENCE {
zeroTxPowerResourceConf igLi st-r 10 BIT STRING (SIZE ( 16) )
zeroTxPowerSubf rameConf ig-r 10 INTEGER (0. . 154)
}
}
― ASN1ST0P
[ 113] 이하, 안테나 포트 간 QCL (Quasi Co-Locat ion)에 관하여 설명한다.
[ 114] 안테나 포트 간 QCL되어 있다는 것은， 단말이 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호 (혹은 해당 안테나 포트에 대웅하는 무선 채널)의 광범위 특성들 ( large-scale propert ies)이 다른 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호 (혹은 해당 안테나 포트에 대응하는 무선 채널)의 광범위 특성들과 모두 또는 일부가 동일하다고 가정할 수 있다는 것을 의미한다. 여기서, 상기 광범위 특성들은 주파수 오프셋과 관련된 도플러 확산 (Doppler spread) , 도플러 시프트 (Doppler shi ft ) , 타이밍 오프셋과 관련된 평균 지연 (average delay) , 지연 확산 (delay spread) 등을 포함하고， 나아가 평균 이득 (average gain) 또한 포함할 수 있다.
[115] 위 정의에 의하면, 단말은 QCL되지 않은 안테나 포트, 즉 NQCL(Non Quasi co-Located)된 안테나 포트들 간에는 광범위 특성들이 동일하다고 가정할 수 없다. 이 경우 단말은 안테나 포트 별로 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋 등을 획득하기 위한 트랙킹 (tracking) 절차를 독립적으로 수행하여야 한다.
[116] 반면에, QCL되어 있는 안테나 포트들 간에는 단말이 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
[117] 1) 단말이 특정 안테나 포트에 대웅하는 무선 채널에 대한 전력 -지연 프로파일 (power-delay prof i le) , 지연 확산 및 도플러 스펙트럼 (Doppler spectrum)와 도플러 확산 추정 결과를， 다른 안테나 포트에 대응하는 무선 채널에 대한 채널 추정 시 사용되는 위너 필터 (Wiener f i l ter ) 파라미터 등에 동일하게 적용할 수 있다.
[ 118] 2) 또한, 단말은 상기 특정 안테나 포트에 대한 시간 동기 및 주파수 동기를 획득한 후， 동일한 동기를 다른 안테나 포트에 대하여도 적용할 수 있다.
[ 119] 3) 마지막으로， 평균 이득에 관하여도 단말은 QCL되어 있는 안테나 포트들 각각에 대한 RSRP (Reference Signal Received Power) 측정값올 평균치로 계산할 수 있다.
[ 120] 예를 들어， 단말이 PDCCH (혹은 E-PDCCH)를 통해 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 스케줄링 정보， 예를 들어， DCI 포맷 2C을 수신하면， 단말은 상기 스케줄링 정보에서 지시하는 DM-RS 시퀀스를 통하여 PDSCH에 대한 채널 추정을 수행한 후， 데이터 복조를 수행하는 경우로 가정한다.
[ 121] 이와 같은 경우， 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CRS 안테나 포트와 QCL되어 있다면， 단말은 해당 DM— RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 자신의 CRS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들 ( l arge-scale propert i es)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
[ 122] 마찬가지로， 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트와 QCL되어 있다면, 단말은 해당 DM-RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들 ( l arge-scale propert ies)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
[ 123] 한편, LTE 시스템에서는 α)ΜΡ 모드인 전송 모드 10으로 하향링크 신호를 송신할 시， 기지국이 상위 계층 신호를 통하여 QCL 타입 Α와 QCL 타입 B 중 하나를 단말에게 설정하도록 정의하고 있다.
[ 124] 여기서， QCL 타입 A는 CRS , DM-RS 및 CSI-RS의 안테나 포트가 평균 이득을 제외한 나머지 광범위 특성들이 QCL되어 있다고 가정하는 것으로， 동일 노드 (point )에서 물리 채널 및 신호들이 전송되고 있음을 의미한다. 반면에， QCL 타입 B는 DPS , JT등의 CoMP전송이 가능하도록 단말당 최대 4개까지의 QCL 모드를 상위 계층 메시지를 통해 설정하고， 이 중 어떤 QCL 모드로 하향링크 신호를 수신해야하는지 동적으로 DCI (downlink control informat ion)를 통해 설정하도록 정의되어 있다.
[125] QCL 타입 B가 설정된 경우의 DPS 전송에 관하여 , 보다 구체적으로 설명한다.
[126] 우선， N fl의 안테나 포트들로 구성된 노드 #1는 CSI-RS 자원 (resource) #1를 전송하고， N2개의 안테나 포트들로 구성된 노드 #2는 CSI-RS 자원 (resource) #2를 전송하는 것으로 가정한다. 이 경우， CSI-RS 자원 #1을 QCL 모드 파라미터 세트 #1에 포함시키고， CSI-RS 자원 #2를 QCL 모드 파라미터 세트 #2에 포함시킨다. 나아가， 기지국은 노드 #1과 노드 #2의 공통 커버리지 내에 존재하는 단말에게 상위 계층 신호로 파라미터 세트 #1과 파라미터 세트 #2를 설정한다.
[127] 이후, 기지국이 해당 단말에게 노드 #1을 통해 데이터 (즉， PDSCH) 전송 시 DCI를 이용하여 파라미터 세트 #1을 설정하고, 노드 #2를 통해 데이터 전송시 파라미터 세트 #2를 설정하는 방식으로 DPS를 수행할 수 있다. 단말 입장에서는 DCI를 통해 파라미터 세트 #1을 설정 받으면 CSI-RS 자원 #1과 DM— RS가 QCL되어 있다고 가정하고， 파라미터 세트 #2를 설정 받으면 CSI-RS 자원 #2과 DM-RS가 QCL되어 있다고 가정할 수 있다.
[128] 이하， 능동 안테나 시스템 (Active Antenna System; AAS) 및 3 차원 범포밍에 관하여 설명한다.
[129] 기존 셀를러 시스템에서 기지국은 기계적 틸팅 (mechanical tilting) 흑은 전기적 틸팅 (electrical tilting)을 이용하여 셀 간 간섭을 줄이고 셀 내 단말들의 쓰루풋, 예를 들어 SINR (Signal to Interference plus Noise ratio)의 향상시키는 방안을 사용해 왔다. 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
[130] 도 12는 안테나 틸팅 방식을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 12의 (a)는 안테나 틸팅이 적용되지 않은 안테나 구조를 도시하고, 도 12의 (b)는 기계적 틸팅이 적용된 안테나 구조를 도시하며， 도 12의 (c)는 기계적 틸팅과 전기적 틸팅 모두 적용된 안테나 구조흩 도시한다.
[131] 도 12의 (a)와 도 12의 (b)를 비교하면， 기계적 틸팅의 경우 도 12의 (b)와 같이 초기 설치 시 빔 방향이 고정되어 버리는 단점이 있다. 나아가， 전기적 틸팅의 경우 도 12의 (c)와 같이 내부 위상 천이 (phase shi ft ) 모들을 이용하여 틸팅 각 (t i lt ing angle)을 변경할 수 있지만， 사실상 샐 고정적 틸팅으로 인하며 매우 제약적인 수직 빔포밍 (수직 빔포밍 )만 가능한 단점이 있다.
[ 132] 도 13은 기존 안테나 시스템과 능동 안테나 시스템 (Act ive Antenna System; MS)을 비교하는 도면이다. 특히， 도 13의 (a)는 기존 안테나 시스템을 도시하고, 도 13의 (b)는 능동 안테나 시스템을 도시한다.
[ 133] 도 13을 참조하면， 능동 안테나 시스템은 기존 안테나 시스템과 달리 복수의 안테나 모들 각각이 전력 증폭기를 비롯한 RF모들， 즉 능동 (act ive) 소자를 포함하고 있어， 안테나 모들 각각에 대한 전력 및 위상 조절이 가능한 특징이 있는 시스템이다.
[134] 일반적으로 고려하던 MIM0 안테나 구조는 ULA(uni form l inear array)와 같이 선형적인， 즉 1 차원 어레이의 안테나를 고려하였다. 이러한 1 차원 어레이 구조에서는 범포밍으로 생성 가능한 범이 2 차원 평면 내에 존재하게 된다. 이는 기존 기지국의 수동 안테나 시스템 (Passive Antenna System; PAS) 기반 MIMO구조에도 적용된다. PAS 기반 기지국에도 수직 안테나들 및 수평 안테나들이 존재하지만， 수직 안테나들은 하나의 RF모들에 묶여있어 수직방향으로 빔포밍이 불가능하며， 상술한 기계적 틸팅 만이 적용 가능하다.
[135] 그러나， 기지국의 안테나 구조가 능동 안테나 시스템으로 진화하면서 수직 방향의 안테나들에도 독립적인 RF모들이 구현되었으며， 이에 따라 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 빔포밍이 가능하게 되었다. 이를 엘리베이션 빔포밍 (elevat ion beamforming)이라고 지칭한다.
[136] 엘리베이션 빔포밍에 따르면， 생성 가능한 빔들은 수직 및 수평방향으로 3차원 공간에 표현될 수 있으므로, 이를 3 차원 빔포밍이라 지칭할 수도 있다. 즉， 3 차원 빔포밍은 1 차원 어레이의 안테나 구조에서 평면형태의 2 차원 어레이의 안테나 구조로 진화하며 가능해 진 것이다. 여기서, 3 차원 범포밍은 안테나 어레이가 꼭 평면 (planar) 형상인 경우에만 가능한 것은 아니고, 링 (r ing) 형태의 3차원 형태의 어레이 구조에서도 3 차원 범포밍이 가능하다. 3 차원 범포밍의 특징은 기존 1 차원 어레이의 안테나 구조가 아닌 다양한 형태의 안테나 배치로 인해 MIMO 프로세스가 3 차원 공간 상에서 이루어 진다는 것이다.
[137] 도 14는 능동 안테나 시스템에 기반하여， 단말 특정 빔을 형성한 예를 도시한다. 도 14를 참조하면， 3 차원 범포밍으로 인하여 단말이 기지국 좌우로 움직일 경우뿐만 아니라 전후로 움직이는 경우까지 빔포밍이 가능하므로， 단말 특정 빔 형성에 보다 높은 자유도가 제공됨을 알 수 있다.
[138] 나아가， 능동 안테나 기반의 2 차원 어레이의 안테나 구조를 이용한 전송 환경으로는 실외 기지국에서 실외 단말에게 전송하는 환경뿐만 아니라 실외 기지국이 실내 단말에 대하여 전송하는 환경 (021ᅳ Outdoor to Indoor) 및 실내 기지국이 실내 단말에 전송하는 환경 ( Indoor hotspot ) 둥을 고려할 수 있다.
[ 139] 도 15는 능동 안테나 시스템 기반의 2 차원 빔 전송 시나리오를 도시한다.
[140] 도 15를 참조하면， 샐 내 다양한 다수의 건물들이 존재하는 실제 샐 환경을 가정하게 될 경우， 기지국은 단말 특정 수평 빔 조향 뿐만 아니라 건물 높이에 따론 다양한 단말 높이를 고려한 수직 범 조향 능력까지 고려해야 할 필요가 있다. 이와 같은 셀 환경올 고려할 경우， 기존 무선 채널 환경과는 많이 다른 채널 특성, 예를 들어 높이 차이에 따른 음영 /경로 손실 변화， 페이딩 특성 변화 등을 반명할 필요가 있다.
[ 141] 다시 말해， 3 차원 범포밍은 기존에 선형적인 1 차원 어레이의 안테나 구조에 기반하여 수평 방향으로만 이루어지던 수평 범포밍이 진화된 것으로， 평면 배열 (planar array) 등의 다차원 어레이의 안테나 구조를 기반으로 엘리베이션 범포밍 혹은 수직 범포밍까지 확장 및 결합된 형태로 이루어 지는 MIM0 프로세싱 기법을 지칭한다.
[142] 한편, 3D 빔포밍 환경에서 가능한 모든 프리코더 집합올 구성하여 최적의 PMI , RI , CQI를 찾는 방법은， 피드백 정보 구성을 위해 상당히 높은 수준의 단말 계산 복잡도를 요구하는 단점이 있다. 예를 들어， V-PMI (Vert ical PMI )와 H-PMI (Hori zontal PMI )에 대한 코드북이 랭크 별로 각각 N 비트 사이즈로 구성되어 있다고 가정하면， 단말은 i R^만큼의 프리코더 구성에 대한 전송 품질 (예를 들어， CQI , SNR, SINR 등) 계산 및 비교 과정이 필요하다. 여기서 는 최대 전송 탱크를 의미한다. [ 143] 도 16은 단말이 H-PMI와 V-PMI를 피드백하는 경우， 레이어 간 매칭에 불일치가 발생하는 예를 도시한다.
[144] 3D 범포밍올 수행하는 프리코더 설계 시 송신기가 3차원 공간에서 최적의 방향으로 송신 에너지를 집중하여 수신기에 신호의 에너지가 집중되도록 해야 한다. 이를 V-PMI와 H-PMI로 나누어 살펴보면， 아래 도 16과 같이， 각 레이어가 전송되어야 하는 3D-PMI , 즉 의도 방향 (desi red direct ion)이 주어질 수 있다. 여기서， L1 및 L2는 레이어 인덱스를 지시한다.
[145] 한편， 단말 및 기지국 주변의 3차원 무선 환경에 의해 종속적이다. 따라서， 단말이 레이어 단위의 V-PMI와 H-PMI만을 피드백 한다고 했을 때， 최적의 3D-PMI를 표현할 수 없다. 또는 단말이 레이어 단위의 V-PMI와 H-PMI를 각각의 도메인으로 수신 신호를 전사하여 구한다면 단말의 입장에서 최적의 3D-PMI와 전혀 다른 방향의 V-PMI와 H-PMI 짝이 구해질 수 있다. 결국, 각 전송 레이어에 대한 V-PMI의 L1 및 L2와 H-PMI의 L1 및 L2 간의 매칭 관계에 불일치가 발생 할 수 있으며， 기지국은 엉뚱한 방향으로 에너지를 집중시켜 전송오류를 일으킬 수 있다.
[146] 이와 같이， 단말이 행렬 형태의 H-PMI와 V-PMI를 피드백 할 경우 발생할 수 있는 레이어 간 매칭 불일치 문제를 해결하기 위하여, 레이어 간 매칭 혹은
N2 £ ! 퍼뮤테이션 정보를 피드백 정보에 포함할 수 있으며, 이 경우, 단말은 -' 만큼의 프리코더를 구성해서 전송 품질을 비교해야만 한다. 여기서 'r ! ' 에서 '！' 은 팩토리얼 ( factorial ) 연산을 의미한다.
[147] 상술한 프리코더 구성 경우의 수가 증가하는 것뿐만 아니라， 메시브 (massive) MIM0 환경으로 진화하면서 안테나 수가 늘어나게 된다. 따라서， 프리코더 자체를 구성하여 채널 품질을 구하는 계산량 자체도 크게 증가한다. 예를 들어， 수직 안테나의 수 (^)와 수평 안테나의 수 (Nh)가 각각 8이라 할 때， 단말은 각 프리코더 구성에 대해 64개의 송신 안테나에 대한 MIM0 프리코더를 선택하고, 이에 대한 전송 품질을 산출해야 한다.
[148] N개의 송신 안테나， M개의 수신 안테나 및 r개의 송신 레이어 개수를 기준으로 MIM0 프리코더를 선택하고 이에 대한 전송 품질올 산출하는 과정의 복잡도를 C(N,M,r) 이라 하면 위의 예시에서 기존 방식의 복잡도는 다음 수학식 8 및 수학식 9와 같다. 특히， 수학식 8은 레이어 퍼뮤테이션을 지원하지 않는 경우의 복잡도이고， 수학식 9는 레이어 퍼뮤테이션을 지원하는 경우의 복잡도를 나타낸다.
[149] 【수학식 8】
Figure imgf000028_0001
[151] 【수학식 9】
N2¾r!C(Nv-NA,N„r)
[152] -1
[153] 상술한 두 가지 복잡도 증가 요인， 즉 프리코더 구성 경우의 수 자체의 증가 및 각 프리코더 구성 시에 대한 연산량 증가를 최대한 억제하기 위한 피드백 산출 및 구성 방법이 아래 2가지와 같이 제안되었었다.
[154] <종래의 피드백 산출 방법 1>
[155] 종래 기술에서는 단말이 아래 단계 1 내지 단계 3에 따라 PM^ RI 및 CQI를 계산하는 것을 고려하였다.
[156] 단계 1: 수직 방향 채널 및 수평 방향 채널에 대한 PMI와 RI를 독립적으로 선택한다. 즉, {V-PML V-RI}와 {H-PMI, H-RI}를 선택한다.
[157] 단계 2: 아래 수학식 10과 같이， 3D-RI (r*)를 V-RI와 H-RI 중 큰 값으로 결정한다.
[158] 【수학식 10】
[159] r*= max(V-RI , H-RI)
[160] 단계 3: V-RI와 H-RI 중 작은 값에 해당하는 도메인 x에 대해 x-RI (즉， V- RI와 H-RI 중 하나)를 r*로 설정하고， 큰 값에 해당하는 도메인 y에 대해서 y-PMI (즉， H-PMI 와 V-PMI 중 하나)는 단계 1에서 구한 값으로 고정된 조건하에서 X- PMI를 다시 찾는다.
[161] 단계 1에서 소요되는 복잡도는 다음 수학식 11과 같다.
[162] 【수학식 11】 N∑ C(NV , Nr ,r) + N^ C(Nh , Nr, r)
[163] r=l r=l
[ 164] 단계 2에서 3D-RI를 V_RI와 H-RI의 최대값으로 구성하는 이유는 도 17를 참조하여 설명한다.
[ 165] 도 17는 3차원 수신 레이 클러스터 (ray cluster) 환경의 예를 도시한다.
[166] 도 17를 참조하면， 3개의 도미넌트 (dominant )한 레이 클러스터들이 존재하는 환경에 단말이 존재한다고 가정해 보자. 그림에서 클러스터 #2와 클러스터 #3는 동일한 수직 방향 위치 (또는 수직 방향 각도)에 위치하지만, 서로 다른 수평 방향 위치 (또는 수평 방향 각도)을 갖는다. 따라서 수직 방향 채널에서 측정한 RI는 2일 확를이 높으며， 수평 방향 채널에서 측정한 RI는 3일 확률이 높다. 이 때ᅳ 3차원 채널에서 측정한 RI는 3일 것이다.
[167] 도 17의 예시는 실제 무선통신환경에서 흔히 발생할 수 있다. NLOS (Non- Line Of Sight ) 환경에서 낮은 건물 뒤에 사용자가 존재할 경우, 건물 위에서 굴절되어 들어오는 성분 (클러스터 #1)과 건물 좌우를 돌아서 들어오는 성분 (클러스터 #2， 클러스터 #3)이 존재할 수 있다. 도 17에서는 3D-RI가 V-RI와 Il¬ RI중 큰 값과 일치하는 예를 들었으나， 동일한 방향에 더 많은 클러스터가 존재할 수 있으므로 실제로는 3D-RI > max (V-RI , H-RI ) 인 관계가 성립한다. (예를 들어， 수직 방향 위치 X 및 수평 방향 위치 z에 있는 클러스터 #4) 그러나 최대값에 해당하는 3D-RI를 측정하기 위해서는 3D 채널을 모두 구성하는 과정이 필요하므로 제안 방식에서는 3D-RI값을 max (V-RI , H-RI )와 동일하게 설정한다.
[168] 단계 3에서는 V-RI와 H-RI 중 작은 값에 해당하는 도메인 x에 대해 χ- RI=r* (단계 2에서 결정한 값)이며， V-RI와 H-RI 중 큰 값에 해당하는 도메인을 y라 하면， y-PMI 는 단계 1에서 찾은 값을 사용하는 조건 하에서 전체 3D 채널을 구성하여 x-PMI를 찾는다. 이 때 필요한 연산량， 즉 피드백 정보 구성 복잡도은 3D-RI를 r* ( l≤r*≤Rmax)라 할 때， 수학식 12과 같다.
[169] 【수학식 12】
[170]
Figure imgf000029_0001
, , [171] 다만， 다양한 레이어 매칭 관계를 지원하고자 한다면， 다음 수학식 13과 같은 피드백 정보 구성 복잡도를 가진다. 이 경우ᅳ 최적의 레이어 퍼뮤테이션 관계에 대한 정보가 피드백 정보에 포함될 수 있다.
[172] 【수학식 13】
Figure imgf000030_0001
[174] 따라서， 기존 피드백 구성 방법 1에서는 다음 수학식 14 및 수학식 15와 같은 피드백 정보 구성 복잡도를 가진다. 특히， 수학식 14는 레이어 퍼뮤테이션을 지원하지 않는 경우의 복잡도이고, 수학식 15은 레이어 퍼뮤테이션을 지원하는 경우의 복잡도이다.
[175] 【수학식 14】
" j "
[176] r=x r=l
[177] 【수학식 15】
Figure imgf000030_0002
[178] 1
[179] 다만 레이어 퍼뮤테이션을 지원하며 r*가 큰 경우， 단계 3에서 소요되는 연산량이 여전히 클 수 있다. 따라, 단계 3에서 연산량을 추가로 감소시키기 위해 다음 중 하나의 방법을 적용할 수 있다.
[180] (1) x-PMI에 포함될 레이어 (즉， 프리코딩 행렬의 열 또는 행)는 단계 1에서 구한 x-PMI의 레이어들로만 구성한다.
[181] (2) x-PMI에 포함될 레이어 (프리코딩 행렬의 열 또는 행)는 단계 1에서 구한 X— PMI의 레이어 들을 포함시킨다.
[182] (3) 단계 1에서 각 탱크 별 선호 PMI를 저장한 후， 단계 3에서 χ-ΡΜΙ는 r*에 해당하는 선호 PMI 값올 적용한다.
[183] (4) x-PMI에 포함되는 레이어는 단계 1에서 구한 x-PMI의 레이어들과 (r*- x-RI )에 해당하는 탱크에 해당하는 x-PMI의 레이어들로 구성한다.
[184] 상기 방안 ( 1)은 도 17에서와 같이 RI 값이 더 작은 도메인에서의 선호 프리코딩 백터는 중복되어 사용되는 경향이 존재함에 기인한다. 본 방식 (1)을 사용하면 레이어 퍼뮤테이션을 지원하지 않는 경우, 어떤 레이어에 해당하는 백터 또는 행렬을 추가할 지만 결정하면 된다.
[185] 예를 들어, 단계 1에서 구한 x-PMI = [a b] (a와 b는 N x 1 열 백터로서， 각 레이어에 대한 프리코딩 백터) 이고， 단계 2에서 구한 r*=3 인 경우, 단계 3에서 가능한 프리코딩 행렬은 다음 수학식 16 및 수학식 17과 같다. 수학식 16은 레이어 퍼뮤테이션을 지원하지 않는 경우이고， 수학식 17은 레이어 퍼뮤테이션을 지원하는 경우이다.
[186] 【수학식 16】
[187] [a b a] [a b b]
[188] 【수학식 17】
[189] b a] [a a b] [b a a] [a b b] [b a b] [b b a]
[190] 수학식 16 및 수학식 17을 살펴보면， 비교 대상인 프리코더의 경우의 수가 매우 줄어드는 것을 알 수 있다.
[191] 또한， 상술한 방안 (1) 적용 시， 단계 3에서 증가한 탱크에 해당하는 새로운 인덱스 (x-PMI ) 대신 단계 1에서 구한 x-PMI와 함께 부족한 레이어수 만큼에 해당하는 백터 /행렬에 대한 인텍스를 추가로 피드백 하는 방식을 적용 가능하다. 이 경우， 탱크 3에 해당하는 새로운 인덱스를 찾아서 보내는 것이 아니라, 단계 1에서 구한 탱크 2에 해당하는 인덱스와 함께 탱크 3 전송 시 추가될 레이어에 해당하는 인텍스， 즉 랭크 1에 해당하는 PMI 인덱스를 피드백 할 수 있다. 추가되는 백터 /행렬에 대한 인덱스의 또 다른 예로서 x-PMI에서의 중복되어 사용될 행 또는 열 인덱스를 비트맵화하여 구성하는 방법도 고려할 수 있다. 일례로， 상기 예에서 추가되는 백터가 a이면 [1 0] , b이면 [0 ^을 전송할 수 있다.
[192] 방안 (2)는 방안 (1)과 달리 추가될 레이어에 해당하는 백터 또는 행렬의 후보 범위를 더 넓혀 방안 (1)보다 복잡도는 좀 더 상승하되 성능을 높이고자 하거나， 레이어 프리코더 간 직교성을 유지하여 높은 탱크에 해당하는 코드북에 적용을 용이하게 하기 위해 적용할 수 있는 방안이다. 방안 (2) 적용 시에도， 앞 서와 마찬가지로 부족한 레이어 수만큼에 해당하는 백터 /행렬에 대한 인텍스를 추가로 피드백 하는 방식을 적용 가능하다
[193] 방안 (3) 은 단계 3에서 Nv X Nh 크기의 행렬에 대한 송신 품질 계산 과정을 완전히 생략하고자 할 때 사용 가능하다. 즉， 가장 구현을 용이하게 할 수 있으나 성능은 다른 방식에 비해 떨어지는 방법이다.
[194] 방안 (4)는 방안 (1)이나 방안 (2)처럼 단계 1에서 구한 x-PMI의 레이어 프리코딩 백터들을 포함하고， 증가한 탱크 (r* ― x-RI )에 해당하는 레이어 프리코딩 백터들은 단계 1에서 해당 탱크에 해당하는 선호 PMI를 사용하는 방법이다. 도 17의 참조하면， 수직 도메인에 대해 추가될 레이어 프리코딩 백터는 수직 도메인에서 탱크 1 에서의 선호 PMI와 일치할 확률이 높다 도 17에서 수직 방향 위치 y에 해당) . 방안 (4)는 이에 착안하여 복잡도를 더 낮춘 방법이다. 방안 (4)을 사용하면 레이어 퍼뮤테이션을 지원하지 않는 경우， 단계 3에서 Nv X Nh 크기의 행렬에 대한 송신 품질 계산 과정을 완전히 생략 가능하다. 다만, 레이어 퍼뮤테이션을 지원하고자 한다면， Nv X Nh 크기의 행렬에 대한 송신 품질 계산 과정은 필요하다. 이 방법 역시 방안 (1)이나 방안 (2)와 마찬가지로 부족한 레이어 수만큼에 해당하는 백터 /행렬에 대한 인텍,스를 추가로 피드백 하는 방식을 적용 가능하다.
[ 195] <종래의 피드백 산출 방법 2> '
[196] 상술한 종래의 피드백 구성 방법 1은 실제 무선환경에 가장 최적화하여 높은 탱크를 유지하면서도 계산 복잡도를 낮추기 위한 방법이다. 그러나， 종래의 피드백 구성 방법 1는 추가된 레이어에 대한 계산 과정이 필요하다는 한계는 존재한다. 따라서， 전송 효율 감소를 감수하면서도 복잡도를 보다 낮추기 위해서는 단말은 다음 단계 1 내지 단계 3과 같이 PMI , RI 및 CQI를 계산하는 종래 피드백 산출 방법 2가 제안되었으며， 이는 아래와 같다.
[197] 단계 1 : 수직 방향 채널 및 수평 방향 채널에 대한 PMI와 RI를 독립적으로 선택한다 . 즉 , {V-PMI , V-RI }와 {H-PMI , H-RI }를 선택한다 .
[198] 단계 2 : 아래 수학식 18과 같이, 3D-RI를 V-RI와 H-RI 중 작은 값으로 결정한다. [199] 【수학식 18】
[200] r*= minCV-RI, H-RI)
[201] 단계 3: V-RI와 H-RI 중 큰 값에 해당하는 도메인 y에 대해 y-RI=r*이고, 작은 값에 해당하는 도메인 X에 대해서 x-PMI는 단계 1에서 구한 값으로 고정된 조건 하에서 y-PMI를 다시 찾는다.
[202] 피드백 구성 방법 2에서는 상술한 피드백 구성 방법 1에서의 단계 2 및 단계 3의 과정이 바뀐 것을 알 수 있다.
[203] 구체적으로, 단계 2에서는， 도 17의 세 개의 클러스터 중 두 개만 선택하는 형태로 프리코더를 구성한다. 즉， 클러스터 #1 및 클러스터 #2 혹은 클러스터 #1 및 클러스터 #3 형태의 조합만을 이용해 데이터를 탱크 2 전송한다. 단계 3에서는 RI가 컸던 도메인에 해당하는 프리코딩 행렬을 작은 도메인 쪽으로 줄이는 과정을 수행한다. 이 때 피드백 정보 구성 복잡도는 다음 수학식 19 및 수학식 20과 같다. 특히， 수학식 19는 레이어 퍼뮤테이션올 지원하지 않는 경우의 복잡도이고， 수학식 20은 레이어 퍼뮤테이션을 지원하는 경우의 복잡도이다.
[204] 【수학식 19】
N C(Nv,Nr,r) + NJ C(Nh,Nr,r) + N■ C(NV -Nh,Nr,r*)
[205] -» ->
[206] 【수학식 20】
N C(Nv,N,,r) + N2C(N,,Nr,r) + N-r*!-C(Nv-N,,Nr, )
[207] -i
[208] 이 경우도 역시， 단계 3의 추가적인 복잡도 감소를 위하여， 다음의 방법 중 하나를 적용할 수 있다.
[209] (1) y-PMI에 포함될 레이어 (프리코딩 행렬의 열 또는 행)는 단계 1에서 구한 y-PMI의 레이어들 중 일부로 구성함
[210] (2) 단계 1에서 각 탱크별 선호 PMI를 저장한 후, 단계 3에서 y-PMI는 r*에 해당하는 선호 PMI 값을 적용함
[211] 상기 방법 (1)은 단계 1에서 구한 레이어 프리코딩 백터들 중 일부만을 사용하여 프리코딩 행렬을 구성하는 방법이다. 이는 도 17에서 관찰된 결과로부터 기인한다. 이 경우， 줄어든 탱크에 해당하는 PMI를 피드백 하는 대신 삭제될 레이어에 해당하는 백터 흑은 행렬의 인덱스가 피드백 될 수 있다.
[212] 상기 방법 (2)는 종래의 피드백 구성 방법 1의 방안 (3)과 마찬가지로 Nv X Nh 크기의 행렬에 대한 송신 품질 계산 과정을 완전히 생략하고자 할 때 사용 가능하다.
[213] 한편， 상술한 종래의 피드백 구성 방법 1 및 종래의 피드백 구성 방법 2는 연산량을 최소화 하는 데에 중점을 두어 설계되었다. 따라서， 실제 3D 무선 채널에서 가능한 탱크 값보다 같거나 낮은 탱크 값을 설정하는 단점이 존재한다. 도면을 참조하여 설명한다.
[214] 도 18는 3차원 수신 레이 클러스터 환경의 다른 예를 도시한다.
[215] V-RI=2 및 H-RI=3인 경우， 도 17과 같이 3D-RI=3인 경우가 존재할 수 있지만ᅳ 도 18과 같이 3D-RI=V-RI * H-RI=6이 나오는 환경이 존재할 수 있다. RI값이 최적의 RI값보다 작다면 쓰루풋 (throughput ) 저하를 피할 수 없다는 한계가 있다.
[216] 따라서， 본 발명에서는 단말이 다음과 같은 방식으로 PMI , RI 및 CQI를 계산할 것을 제안한다. 또한， 본 발명에서는 수직 방향 채널 측정을 위한 참조 신호 (또는 파일럿 신호)와 수평 방향 채널 축정을 위한 참조 신호 (또는 파일럿 신호)를 수신한 것으로 가정한다.
[217] Stepl : 수직 방향 채널에 대한 RI인 V-RI 및 수평 방향 채널에 대한 RI인 H- RI를 독립적으로 구한다.
[218] Step2 : max (V-RI , H-RI )값 이상 (V-RI * H-RI ) 값 이하에 해당하는 탱크들에 대해서 3D-PMI와 3D-RI를 찾는다.
[219] Step3 : 최종 결정된 {3D-PMI， 3D-RI }에 대한 CQI값을 찾는다.
[220] 상기 Stepl은 종래의 피드백 구성 방법들의 단계 1과 동일한 과정을 수행한다. Step2에서는 max(V— RI , H-RI ) <RI < (V-RI * H-RI ) 범위에 해당하는 RI에 대한 PMI/RI 집합들에 대해 기존 전체 탐색 (ful l search) 방식과 같이 완전 탐색 (exhaust ive search)를 수행한다. 즉， max(V-RI , H-RI )≤RI < (V-RI * H-RI ) 범위에 해당하는 RI에 대한 PMI/RI 집합들에 대하여， 최적의 성능을 낼 수 있는 PMI/RI를 검출한다. [221] 전송 가능한 최대 탱크는 기지국 /단말의 RF 체인 (TXRU) 수 혹은 안테나 수에 의해 제약이 될 수 있다. 만약 단말이나 기지국의 상황에 따라 최대 구현 탱크가 존재하는 경우， SteP2에서는 해당 최대 구현 랭크까지 탐색한다. 즉， max(V-RI , H-RI ) <RI <min({V-RI * H-RI } , RI_max) 일 수 있다. 여기서 RI_max는 구현상 흑은 단말의 카테고리 (category) 상 최대 구현 ¾크에 해당한다.
[222] 본 제안 기술은 기존 3D PMI/RI에 대한 전체 탐색 방식 대비 탱크 후보의 크기를 낮추므로 연산량 감소 효과가 존재한다. 또한 상술한 종래의 피드백 구성 방법들에 비해서는 보다 정확한 탱크가 산출되어 쓰루훗을 증가시키는 효과가 있다. 특히， 전체 탐색 방식 대비 PMI/RI 후보가 줄어들어 연산량은 감소하지만, 실제 최적의 3D— PMI/RI를 찾을 수 있으므로 전체 탐색 방식과 성능은 동일할 수 있다. 상기 PMI/RI /CQI 계산은 전체 주파수 밴드 혹은 기지국이 선택하거나 단말이 선택한 서브 밴드 단위로 계산 가능하다. 또한， CQI의 계산은 코드워드 마다 독립적으로 계산 및 적용 가능하다.
[223] 상기 제안 방법은 다수의 셀 혹은 전송 포인트 협력 통신 환경 혹은 반송파 집성 환경에서， 샐 혹은 전송 포인트 별 혹은 반송파 별 CQI/PMI/RI를 계산 시 적용 가능하다.
[224] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
[225] 도 19를 참조하면 , 통신 장치 (1900)는 프로세서 ( 1910) , 메모리 (1920) , RF 모들 (1930)， 디스플레이 모듈 (1940) 및 사용자 인터페이스 모들 (1950)올 포함한다.
[226] 통신 장치 (1900)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모들은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치 (1900)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한， 통신 장치 (1900)에서 일부 모들은 보다 세분화된 모들로 구분될 수 있다. 프로세서 (1910)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로， 프로세서 ( 1910)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 18에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
[227] 메모리 (1920)는 프로세서 (1910)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템， 어플리케이션， 프로그램 코드， 데이터 등을 저장한다. RF 모듈 (1930)은 프로세서 (1910)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해， RF 모들 (1930)은 아날로그 변환, 증폭， 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모들 ( 1940)은 프로세서 (1910)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모들 (1940)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCDCLiquid Crystal Di splay) , LED(Light Emi tt ing Diode) , 0LED(0rganic Light Emi tt ing Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모들 (1950)은 프로세서 (1910)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.
[228] 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 대웅하는 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.
[229] 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉， 기지국을 포함하는 복수의 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. 기지국은 고정국 (f ixed stat ion) , Node B, eNode B(eNB) , 억세스 포인트 (access point ) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
[230] 본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단， 예를 들어， 하드웨어， 펌웨어 ( f i r画 are) , 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(appl i cat ion speci f ic integr ted circui ts) , DSPsCdigi tal signal processors) , DSPDs(digi tal signal processing devices) , PLDs( programmable logic devices) , FPGAs( f ield programmable gate arrays) , 프로세서， 콘트롤러， 마이크로 콘트롤러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[231] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들, 절차， 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여， 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받올 수 있다.
[232] 본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 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.
【산업상 이용가능성】
[233] 상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 3 차원 MIM0를 위한 채널 상태 정보 생성 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나， 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
무선 통신 시스템에서 다중 안테나 기반 빔포밍을 위하여 단말이 채널 상태 정보를 생성하는 방법에 있어서，
상기 기지국으로부터 제 1 파일럿 신호 및 제 2 파일럿 신호를 수신하는 단계；
상기 제 1 파일럿 신호에 기반하여 제 1 탱크를 선택하고 상기 제 2 파일럿 신호에 기반하여 제 2 탱크를 선택하는 단계 ;
상기 제 1 랭크 및 상기 제 2 탱크에 기반하여 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를 설정하는 단계; 및
상기 랭크 탐색 범위 내에서 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 램크에 대웅하는 프리코더를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는， 채널 상태 정보 생성 방법.
[청구항 2】
제 1 항에 있어서，
상기 3차원 채널에 대한 ¾크 탐색 범위는，
상기 제 1 랭크와 상기 제 2 탱크 중 큰 값을 하한으로
상기 제 1 랭크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱이 상한으로 설정되는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 생성 방법 .
【청구항 3]
제 1 항에 있어서，
상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위는，
상기 제 1 랭크와 상기 제 2 탱크 중 큰 값을 하한으로，
상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱과 상기 단말의 최대 구현 랭크 중 작은 값을 상한으로 설정되는 것을 특징으로 하는,
채널 상태 정보 생성 방법.
【청구항 4] 제 1 항에 있어서，
상기 제 1 파일럿 신호 및 상기 제 2 파일럿 신호 각각은,
수직 방향 채널 및 수평 방향 채널에 대응하는 것을 특징으로 하는， 채널 상태 정보 생성 방법.
【청구항 5】
제 1 항에 있어서，
상기 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대응하는 프리코더가 적용된다는 가정하에， 채널 품질 지시자를 산출하는 단계; 및
상기 3차원 채널에 대한 탱크， 상기 3차원 채널에 대한 랭크에 대웅하는 프리코더 및 상기 채널 품질 지시자를 포함하는 상기 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는，
채널 상태 정보 생성 방법. '
【청구항 6]
^선 통신 시스템에서의 단말 장치로서，
기지국으로부터 제 1 파일럿 신호 및 제 2 파일럿 신호를 수신하는 무선 통신 모듈; 및
상기 제 1 파일럿 신호에 기반하여 제 1 탱크를 선택하고 상기 제 2 파일럿 신호에 기반하여 제 2 탱크를 선택하는 프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는，
상기 제 1 탱크 및 상기 제 2 탱크에 기반하여 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를 설정하고， 상기 탱크 탐색 범위 내에서 3차원 채널에 대한 랭크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대응하는 프리코더를 선택하는 것을 특징으로 하는
단말 장치 .
【청구항 7】
제 6 항에 있어서，
상기 프로세서는，
상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를， 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 랭크 중 큰 값을 하한으로， 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱이 상한으로 설정하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치ᅳ
【청구항 8】
제 6 항에 있어서，
상기 프로세서는，
상기 3차원 채널에 대한 탱크 탐색 범위를, 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크 중 큰 값을 하한으로, 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크의 값의 곱과 상기 단말 장치의 최대 구현 탱크 중 작은 값을 상한으로 설정하는 것을 특징으로 하는， 단말 장치 .
【청구항 9】
제 6 항에 있어서，
상기 제 1 파일럿 신호 및 상기 제 2 파일럿 신호 각각은，
수직 방향 채널 및 수평 방향 채널에 대응하는 것을 특징으로 하는， 단말 장치 .
【청구항 10】
제 6 항에 있어서，
상기 프로세서는，
상기 3차원 채널에 대한 탱크 및 상기 3차원 채널에 대한 탱크에 대웅하는 프리코더가 적용된다는 가정하에， 채널 품질 지시자를 산출하고，
상기 3차원 채널에 대한 탱크， 상기 3차원 채널에 대한 램크에 대웅하는 프리코더 및 상기 채널 품질 지시자를 포함하는 상기 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 보고하도록 상기 무선 통신 모들을 제어하는 것을 특징으로 하는，
단말 장치 .
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