WO2017105129A1

WO2017105129A1 - 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: WO2017105129A1
Application number: PCT/KR2016/014798
Authority: WO
Inventors: 박해욱; 박종현; 김기준
Original assignee: 엘지전자(주)
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20180375561A1; US10536206B2

Abstract

본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보(CSI(Channel State Information))를 보고(reporting)하기 위한 방법에 있어서, 채널 상태 정보-참조 신호(CSI-RS(Reference Signal))가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 상기 CSI-RS를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고(reporting)하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 채널 상태 정보(Channel State Information)를 송수신하기 위한 방법을 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 발명의 목적은 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 송수신하기 위한 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은 CSI-RS가 전송되는 안테나 포트들을 효율적으로 넘버링하는 방식을 제안하고자 함이 그 목적이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보(CSI(Channel State Information))를 보고(reporting)하기 위한 방법에 있어서, 채널 상태 정보-참조 신호(CSI-RS(Reference Signal))가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 상기 CSI-RS를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고(reporting)하는 단계; 를 포함하되, 상기 CSI-RS 자원이 복수의 레가시(legacy) CSI-RS 자원들이 병합(aggregate)되어 구성되고, 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원들이 레가시 CSI-RS 포트 넘버를 갖는 복수의 안테나 포트들에 매핑되는 경우, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 단위로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 각각 일대일 매핑되되, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원별로 할당된 CSI-RS 자원 넘버의 오름차순으로 상기 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 매핑되고, 상기 할당된 CSI-RS 자원 넘버에 대응되는 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들 중 일부는 상기 최종 안테나 포트 넘버들 내 제1 그룹에 오름차순으로 매핑되며, 나머지는 상기 최종 안테나 포트 넘버 내 제2 그룹에 오름차순으로 매핑될 수 있다.

또한, 상기 제1 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 제1 편파(polarization)를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하며, 상기 제2 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 상기 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당할 수 있다.

또한, 상기 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑된 복수의 안테나 포트들 중 일부를 통해 전송되는 상기 CSI-RS는, 레가시 단말에 의해 측정될 수 있다.

또한, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들이 상기 제1 및 제2 그룹 단위로 상기 최종 안테나 포트 넘버들에 매핑되는 경우는, 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 각각이 매핑되는 안테나 포트 수가 상기 복수의 안테나 포트들의 안테나 레이아웃 내 수평 방향의 안테나 포트 수보다 적은 경우로 한정될 수 있다.

또한, 상기 단말의 CSI 보고 방법은 상기 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑되는 방식에 관한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 CSI 보고 방법은 상기 복수의 안테나 포트들의 전체 레이아웃 정보 및 상기 복수의 안테나 포트들의 부분 집합인 특정 안테나 포트들의 부분 레이아웃 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 부분 레이아웃 정보에서 지시하는 상기 특정 안테나 포트들은 레가시 단말에 의해 측정 가능한 CSI-RS가 매핑되는 안테나 포트들일 수 있다.

또한, 상기 CSI-RS를 수신하는 단계는, 상기 CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들을 상기 부분 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들로 동적 전환(dynamic switching)하고, 상기 동적 전환된 안테나 포트들을 통해 상기 CSI-RS를 수신하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 단말의 CSI 보고 방법은 상기 CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들의 동적 전환 가능 여부를 지시하는 상기 단말의 능력 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 CSI 보고 방법은 상기 전체 레이아웃 정보 및 상기 부분 레이아웃 정보 중 선호하는 하나의 레이아웃 정보를 선택하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고하는 단계는, 상기 선택한 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들을 통해 전송된 CSI-RS에 기초하여 상기 CSI를 생성하고, 상기 CSI를 상기 선택한 레이아웃 정보와 함께 상기 기지국으로 보고하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 CSI-RS 자원은, 프리코딩 되지 않은(non-precoded) CSI-RS 자원 또는 빔포밍된 CSI-RS 타입의 복수의 CSI-RS 자원에 해당할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양상은, 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 전송하는 단말에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및 상기 RF 유닛을 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 프로세서는, 채널 상태 정보-참조 신호(CSI-RS(Reference Signal))가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신하고, 상기 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 상기 CSI-RS를 수신하고, 상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고(reporting)하되, 상기 CSI-RS 자원이 복수의 레가시(legacy) CSI-RS 자원들이 병합(aggregate)되어 구성되고, 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원들이 레가시 CSI-RS 포트 넘버를 갖는 복수의 안테나 포트들에 매핑되는 경우, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 단위로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 각각 일대일 매핑되되, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원별로 할당된 CSI-RS 자원 넘버의 오름차순으로 상기 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 매핑되고, 상기 할당된 CSI-RS 자원 넘버에 대응되는 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들 중 일부는 상기 최종 안테나 포트 넘버들 내 제1 그룹에 오름차순으로 매핑되며, 나머지는 상기 최종 안테나 포트 넘버 내 제2 그룹에 오름차순으로 매핑될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 단말이 원활하게 기지국에게 CSI를 도출하여 피드백할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 CSI-RS 패턴을 사용하는 경우, 레가시 시스템의 CSI-RS 패턴을 재사용하므로, 레가시 시스템을 크게 변경하지 않고도 새롭고 효율적인 CSI-RS 패턴의 도출/사용이 가능하다는 효과를 갖는다. 또한, 이로써 새로운 시스템과 레가시 시스템과의 호환성이 유지될 수 있다는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 포트 넘버링 방식을 사용하는 경우, 차세대 단말 및 레가시 단말이 기지국으로부터 전송되는 CSI-RS를 공유(sharing)할 수 있게 되어 새로운 시스템과 레가시 시스템과의 호환성이 유지될 수 있다는 효과를 갖는다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 5는 일반적인 다중 입출력 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.

도 6은 다수의 송신 안테나에서 하나의 수신 안테나로의 채널을 나타낸 도이다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 자원 블록 쌍에 매핑된 참조 신호 패턴을 예시한다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 참조 신호가 매핑되는 자원을 예시하는 도면이다.

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 참조 신호가 매핑되는 자원을 예시하는 도면이다.

도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서, 64개의 안테나 요소(antenna elements)를 가지는 2차원 능동 안테나 시스템을 예시한다.

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 기지국 또는 단말이 AAS 기반의 3D(3-Dimension) 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 예시한다.

도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 교차 편파(cross polarization)를 가지는 2차원 안테나 시스템을 예시한다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 트랜스시버 유닛 모델을 예시한다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-포트의 CSI-RS 자원/패턴 단위로 병합된 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 예시한 도면이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-포트 단위로 병합된 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 예시한 도면이다.

도 16 및 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다.

도 18 및 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 CSI-RS를 전송하는 24-포트에 대한 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS를 전송하는 32-포트에 대한 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 CSI 전송 방법에 관한 순서도이다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템 일반

3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.

도 1의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.

무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.

FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다.

타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.

TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다.

표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.

표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.

DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.

상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.

표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 1의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)라 하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다.

하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

MIMO (Multi-Input Multi-Output)

MIMO 기술은 지금까지 일반적으로 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신(Tx) 안테나와 다중 수신(Rx) 안테나를 사용한다. 다시 말해서, MIMO 기술은 무선 통신 시스템의 송신단 또는 수신단에서 다중 입출력 안테나를 사용하여 용량 증대 또는 성능 개성을 꾀하기 위한 기술이다. 이하에서는 'MIMO'를 '다중 입출력 안테나'라 칭하기로 한다.

더 구체적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 하나의 완전한 메시지(total message)를 수신하기 위하여 한 개의 안테나 경로에 의존하지 않으며, 여러 개의 안테나를 통해 수신한 복수의 데이터 조각을 수집하여 완전한 데이터를 완성시킨다. 결과적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 특정 시스템 범위 내에서 데이터 전송율을 증가시킬 수 있으며, 또한 특정 데이터 전송율을 통해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.

차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하므로 효율적인 다중 입출력 안테나 기술이 반드시 필요할 것으로 예상된다. 이와 같은 상황에서 MIMO 통신 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 따라 다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로서 관심을 모으고 있다.

한편, 현재 연구되고 있는 다양한 전송효율 향상 기술 중 다중 입출력 안테나(MIMO) 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다.

도 5를 참조하면, 송신 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이트(transfer rate)를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이 경우, 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(R_o)에 다음과 같은 레이트 증가율(R_i)이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다.

즉, 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다.

이와 같은 다중 입출력 안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다.

각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

첫째로, 공간 다이버시티 방식의 경우에는 시공간 블록 부호 계열과, 다이버시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스(Trelis) 부호 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능과 부호 생성 자유도는 트렐리스 부호 방식이 우수하지만, 연산 복잡도는 시공간 블록 부호가 간단하다. 이와 같은 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수(N_T)와 수신 안테나 수(N_R)의 곱(N_T × N_R)에 해당되는 양을 얻을 수 있다.

둘째로, 공간 멀티플렉싱 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 열을 송신하는 방법인데, 이때 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 적절한 신호처리 기법을 이용하여 제거한 후 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식은 MLD(maximum likelihood detection) 수신기, ZF(zero-forcing) 수신기, MMSE(minimum mean square error) 수신기, D-BLAST (Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time), V-BLAST(Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time) 등이 있으며, 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD(singular value decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.

셋째로, 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 결합된 기법을 들 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이득이 점차 포화되며, 공간 멀티플렉싱 이득만을 취하면 무선 채널에서 전송 신뢰도가 떨어진다. 이를 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식들이 연구되어 왔으며, 이 중 시공간 블록 부호 (Double-STTD), 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식이 있다.

상술한 바와 같은 다중 입출력 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다.

먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, 이와 같이 N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개 이므로, 이를 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보 s_1, s_2, ..., s_N_T에 있어 전송 전력을 달리 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 P_1, P_2, ..., P_N_T라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

또한, 수학식 3의 전송 전력이 조정된 전송 정보를 전송 전력의 대각 행렬 P로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 수학식 4의 전송 전력이 조정된 정보 벡터는 그 후 가중치 행렬 W가 곱해져 실제 전송되는 N_T개의 전송 신호 x_1, x_2, ..., x_N_T를 구성한다. 여기서, 가중치 행렬은 전송 채널 상황 등에 따라 전송 정보를 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송 신호 x_1, x_2, ..., x_N_T를 벡터 x를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, w_ij는 i번째 송신 안테나와 j번째 전송 정보간의 가중치를 나타내며, W는 이를 행렬로 나타낸 것이다. 이와 같은 행렬 W를 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)라 부른다.

한편, 상술한 바와 같은 전송 신호(x)는 공간 다이버시티를 사용하는 경우와 공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우로 나누어 생각해 볼 수 있다.

공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우는 서로 다른 신호를 다중화하여 보내게 되므로, 정보 벡터 s의 원소들이 모두 다른 값을 가지게 되는 반면, 공간 다이버시티를 사용하게 되면 같은 신호를 여러 채널 경로를 통하여 보내게 되므로 정보 벡터 s의 원소들이 모두 같은 값을 갖게 된다.

물론, 공간 멀티플랙싱과 공간 다이버시티를 혼합하는 방법도 고려 가능하다. 즉, 예를 들어 3 개의 송신 안테나를 통하여 같은 신호를 공간 다이버시티를 이용하여 전송하고, 나머지는 각각 다른 신호를 공간 멀티플랙싱하여 보내는 경우도 고려할 수 있다.

다음으로, 수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우, 각 안테나의 수신신호 y_1, y_2, ..., y_N_R을 벡터 y로 다음과 같이 나타내기로 한다.

한편, 다중 입출력 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링하는 경우, 각각의 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 h_ij로 표시하기로 한다. 여기서, h_ij의 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이 총 N_T개의 송신 안테나로부터 수신안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.

또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N_T개의 송신 안테나로부터 N_R개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H를 거친 후에 백색 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)가 더해지게 되므로, N_R개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색 잡음 n_1, n_2, ..., n_N_R을 백터로 표현하면 다음과 같다.

상술한 바와 같은 전송 신호, 수신 신호, 채널, 및 백색 잡음의 모델링을 통해 다중 입출력 안테나 통신 시스템에서의 각각은 다음과 같은 관계를 통해 나타낼 수 있다.

한편, 채널의 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행과 열의 수는 송수신 안테나 수에 의해서 결정된다. 채널 행렬 H는 앞서 살펴본 바와 같이 행의 수는 수신 안테나의 수 N_R과 같아지고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N_T와 같아 지게 된다. 즉, 채널 행렬 H는 N_R×N_T 행렬이 된다.

일반적으로, 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 다음과 같이 제한된다.

또한, 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition)를 하였을 때, 랭크는 고유치(eigen value)들 중에서 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 비슷한 방법으로, 랭크를 SVD(singular value decomposition) 했을 때 0이 아닌 특이값(singular value)들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

본 명세서에 있어, MIMO 전송에 대한 '랭크(Rank)'는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어(layer)의 개수'는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대응하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 랭크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.

참조 신호( RS : Reference Signal)

무선 통신 시스템에서 데이터는 무선 채널을 통해 전송되기 때문에, 신호는 전송 중에 왜곡될 수 있다. 수신단에서 왜곡된 신호를 정확하게 수신하기 위하여, 수신된 신호의 왜곡은 채널 정보를 이용하여 보정되어야 한다. 채널 정보를 검출하기 위하여 송신측과 수신측 모두 알고 있는 신호 전송 방법과 신호가 채널을 통해 전송될 때 왜곡된 정도를 이용하여 채널 정보를 검출하는 방법을 주로 이용한다. 상술한 신호를 파일럿 신호 또는 참조 신호(RS: reference signal)라고 한다.

또한 최근 대부분의 이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피, 다중송신안테나와 다중수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 사용한다. 다중 입출력 안테나를 이용하여 데이터를 송수신할 때, 신호를 정확하게 수신하기 위하여 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 상태가 검출되어야 한다. 따라서 각 송신 안테나는 개별적인 참조 신호를 가져야 한다.

이동 통신 시스템에서 RS는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 상태 정보 획득을 위한 목적의 RS와 데이터 복조를 위해 사용되는 RS가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 상태 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 UE라도 그 RS를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 무선 자원 무선 자원 관리(RRM: Radio Resource Management) 측정 등을 위해서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 리소스에 함께 보내는 RS로서, UE는 해당 RS를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 RS는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

하향 참조 신호는 셀 내 모든 단말이 공유하는 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정 등을 위한 하나의 공통 참조 신호(CRS: common RS)와 특정 단말만을 위하여 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조 신호(dedicated RS)가 있다. 이와 같은 참조 신호들을 이용하여 복조(demodulation)와 채널 측정(channel measurement)을 위한 정보를 제공할 수 있다. 즉, DRS는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다 사용된다.

수신 측(즉, 단말)은 CRS로부터 채널 상태를 측정하고, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index) 및/또는 RI(Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신 측(즉, 기지국)으로 피드백한다. CRS는 셀 특정 기준신호(cell-specific RS)라고도 한다. 반면, 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)의 피드백과 관련된 참조 신호를 CSI-RS라고 정의할 수 있다.

DRS는 PDSCH 상의 데이터 복조가 필요한 경우 자원 요소들을 통해 전송될 수 있다. 단말은 상위 계층을 통하여 DRS의 존재 여부를 수신할 수 있으며, 상응하는 PDSCH가 매핑되었을 때만 유효하다. DRS를 단말 특정 참조 신호(UE-specific RS) 또는 복조 참조 신호(DMRS: Demodulation RS)라고 할 수 있다.

도 7을 참조하면, 참조 신호가 매핑되는 단위로 하향링크 자원 블록 쌍은 시간 영역에서 하나의 서브 프레임 × 주파수 영역에서 12개의 부 반송파로 나타낼 수 있다. 즉, 시간 축(x축) 상에서 하나의 자원 블록 쌍은 일반 순환 전치(normal CP: normal Cyclic Prefix) 인 경우 14개의 OFDM 심볼의 길이를 가지고(도 7(a)의 경우), 확장 순환 전치(extended CP: extended Cyclic Prefix)인 경우 12개의 OFDM 심볼의 길이를 가진다(도 7(b)의 경우). 자원 블록 격자에서 '0', '1', '2' 및 '3'으로 기재된 자원 요소들(REs)은 각각 안테나 포트 인덱스 '0', '1', '2' 및 '3'의 CRS의 위치를 의미하며, 'D'로 기재된 자원 요소들은 DRS의 위치를 의미한다.

기지국이 단일의 송신 안테나를 사용하는 경우, 단일 안테나 포트를 위한 참조 신호가 배열된다.

기지국이 2개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 2개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing) 및/또는 주파수 분할 다중화(FDM Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하여 배열된다. 즉, 2개의 안테나 포트를 위한 참조 신호는 각각이 구별되기 위해 서로 다른 시간 자원 및/또는 서로 다른 주파수 자원이 할당된다.

게다가, 기지국이 4개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 4개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 TDM 및/또는 FDM 방식을 이용하여 배열된다. 하향링크 신호의 수신 측(단말)에 의하여 측정된 채널 정보는 단일의 송신 안테나 전송, 송신 다이버시티, 폐쇄 루프 공간 다중화(closed-loop spatial multiplexing), 개방 루프 공간 다중화(open-loop spatial multiplexing) 또는 다중 사용자-다중 입출력 안테나(Multi-User MIMO)와 같은 전송 방식을 이용하여 전송된 데이터를 복조하기 위하여 사용될 수 있다.

다중 입출력 안테나가 지원되는 경우 참조 신호가 특정의 안테나 포트로부터 전송될 때, 상기 참조 신호는 참조 신호의 패턴에 따라 특정된 자원 요소들의 위치에 전송되며, 다른 안테나 포트를 위해 특정된 자원 요소들의 위치에 전송되지 않는다. 즉, 서로 다른 안테나 사이의 참조 신호는 서로 겹치지 않는다.

LTE 시스템의 진화 발전된 형태의 LTE-A 시스템에서 기지국의 하향 링크로 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있도록 디자인되어야 한다. 따라서 최대 8개 송신 안테나에 대한 RS 역시 지원되어야 한다. LTE 시스템에서 하향 링크 RS는 최대 4개의 안테나 포트에 대한 RS만 정의되어 있으므로, LTE-A 시스템에서 기지국이 4개 이상 최대 8개의 하향 링크 송신 안테나를 가질 경우 이들 안테나 포트에 대한 RS가 추가적으로 정의되고 디자인되어야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS는 위에서 설명한 채널 측정을 위한 RS와 데이터 복조를 위한 RS 두 가지가 모두 디자인되어야 한다.

LTE-A 시스템을 디자인 함에 있어서 중요한 고려 사항 중 하나는 하위 호환성(backward compatibility), 즉 LTE 단말이 LTE-A 시스템에서도 아무 무리 없이 잘 동작해야 하고, 시스템 또한 이를 지원해야 한다는 것이다. RS 전송 관점에서 보았을 때, LTE에서 정의되어 있는 CRS가 전 대역으로 매 서브 프레임마다 전송되는 시간-주파수 영역에서 추가적으로 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS가 추가적으로 정의되어야 한다. LTE-A 시스템에서 기존 LTE의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 RS 패턴을 매 서브 프레임마다 전 대역에 추가하게 되면 RS 오버헤드가 지나치게 커지게 된다.

따라서 LTE-A 시스템에서 새로이 디자인되는 RS는 크게 두 가지 분류로 나누게 되는데, MCS, PMI 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 RS (CSI-RS: Channel State Information-RS, Channel State Indication-RS 등)와 8개의 전송 안테나로 전송되는 데이터 복조를 위한 RS(DM-RS: Data Demodulation-RS)이다.

채널 측정 목적의 CSI-RS는 기존의 CRS가 채널 측정, 핸드 오버 등의 측정 등의 목적과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리 채널 측정 위주의 목적을 위해서 디자인되는 특징이 있다. 물론 이 또한 핸드 오버 등의 측정 등의 목적으로도 사용될 수도 있다. CSI-RS가 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로 CRS와 달리 매 서브 프레임마다 전송되지 않아도 된다. CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 CSI-RS는 시간 축 상에서 간헐적으로 전송된다.

LTE-A 시스템에서 기지국의 하향 링크로 최대 8개의 송신 안테나를 지원한다. LTE-A 시스템에서 기존 LTE의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 RS를 매 서브 프레임마다 전 대역에 전송하게 되면 RS 오버헤드가 지나치게 커지게 된다. 따라서 LTE-A 시스템에서는 MCS, PMI 등의 선택을 위한 CSI 측정 목적의 CSI-RS와 데이터 복조를 위한 DM-RS로 분리되어 두 개의 RS가 추가되었다. CSI-RS는 RRM 측정 등의 목적으로도 사용될 수는 있지만 CSI 획득의 주목적을 위해서 디자인되었다. CSI-RS는 데이터 복조에 사용되지 않으므로 매 서브 프레임마다 전송될 필요는 없다. 그러므로 CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 시간 축 상에서 간헐적으로 전송하도록 한다. 즉, CSI-RS는 한 서브 프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 전송되거나 특정 전송 패턴으로 전송될 수 있다. 이 때 CSI-RS가 전송되는 주기나 패턴은 eNB가 설정할 수 있다.

CSI-RS를 측정하기 위해서 UE는 반드시 자신이 속한 셀의 각각의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 CSI-RS의 전송 서브 프레임 인덱스, 전송 서브 프레임 내에서 CSI-RS 자원 요소(RE) 시간-주파수 위치, 그리고 CSI-RS 시퀀스 등에 대한 정보를 알고 있어야 한다.

LTE-A 시스템에 eNB는 CSI-RS를 최대 8개의 안테나 포트에 대해서 각각 전송해야 한다. 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS 전송을 위해 사용되는 자원은 서로 직교(orthogonal)해야 한다. 한 eNB가 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송할 때 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 다른 RE에 맵핑함으로써 FDM/TDM 방식으로 이들 자원을 orthogonal하게 할당할 수 있다. 또는 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 orthogonal한 코드에 맵핑시키는 CDM 방식으로 전송할 수 있다.

CSI-RS에 관한 정보를 eNB가 자기 셀 UE에게 알려줄 때, 먼저 각 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 매핑되는 시간-주파수에 대한 정보를 알려줘야 한다. 구체적으로, CSI-RS가 전송되는 서브 프레임 번호들, 또는 CSI-RS가 전송되는 주기, CSI-RS가 전송되는 서브 프레임 오프셋이며, 특정 안테나의 CSI-RS RE가 전송되는 OFDM 심볼 번호, 주파수 간격(spacing), 주파수 축에서의 RE의 오프셋 또는 쉬프트 값 등이 있다.

CSI-RS는 1개, 2개, 4개 또는 8개의 안테나 포트를 통해 전송된다. 이때, 사용되는 안테나 포트는 각각 p=15, p=15,16, p=15,...,18, p=15,...,22이다. CSI-RS는 서브캐리어 간격 Δf=15kHz에 대해서만 정의될 수 있다.

CSI-RS 전송을 위해 설정된 서브프레임 내에서, CSI-RS 시퀀스는 아래 수학식 12와 같이 각 안테나 포트(p) 상의 참조 심볼(reference symbol)로서 이용되는 복소 변조 심볼(complex-valued modulation symbol) a_k,l^(p)에 매핑된다.

상기 수학식 12에서, (k',l')(여기서, k'는 자원 블록 내 부반송파 인덱스이고, l'는 슬롯 내 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다.) 및 n_s의 조건은 아래 표 3 또는 표 4와 같은 CSI-RS 설정(configuration)에 따라 결정된다.

표 3는 일반 CP에서 CSI-RS 구성으로부터 (k',l')의 매핑을 예시한다.

표 4는 확장 CP에서 CSI-RS 구성으로부터 (k',l')의 매핑을 예시한다.

표 3 및 표 4를 참조하면, CSI-RS의 전송에 있어서, 이종 네트워크(HetNet: heterogeneous network) 환경을 포함하여 멀티 셀 환경에서 셀간 간섭(ICI: inter-cell interference)을 줄이기 위하여 최대 32개(일반 CP 경우) 또는 최대 28개(확장 CP 경우)의 서로 다른 구성(configuration)이 정의된다.

CSI-RS 구성은 셀 내의 안테나 포트의 개수 및 CP에 따라 서로 다르며, 인접한 셀은 최대한 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 또한, CSI-RS 구성은 프레임 구조에 따라 FDD 프레임과 TDD 프레임에 모두 적용하는 경우와 TDD 프레임에만 적용하는 경우로 나눠질 수 있다.

표 3 및 표 4를 기반으로 CSI-RS 구성에 따라 (k',l') 및 n_s가 정해지고, 각 CSI-RS 안테나 포트에 따라 CSI-RS 전송에 이용하는 시간-주파수 자원이 결정된다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 참조 신호가 매핑되는 자원을 예시하는 도면이다. 특히, 도 8은 normal CP가 적용된 서브프레임 내에서 CSI-RS 안테나 포트가 1, 2, 4 또는 8개인 경우에 대한 CSI-RS 패턴들을 예시한다.

도 8(a)는 1개 또는 2개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의한 CSI-RS 전송에 사용 가능한 20가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이고, 도 8(b)는 4개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 사용 가능한 10가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이며, 도 8(c)는 8개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 CSI-RS 전송에 사용 가능한 5가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이다.

이와 같이, 각 CSI-RS 구성에 따라 CSI-RS가 전송되는 무선 자원(즉, RE 쌍)이 결정된다.

특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 1개 혹은 2개의 안테나 포트가 설정되면, 도 8(a)에 도시된 20가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.

마찬가지로, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 4개의 안테나 포트가 설정되면, 도 8(b)에 도시된 10가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다. 또한, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 8개의 안테나 포트가 설정되면, 도 8(c)에 도시된 5가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.

2개의 안테나 포트 별(즉, {15,16}, {17,18}, {19,20}, {21,22})로 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS는 동일한 무선 자원에 CDM되어 전송된다. 안테나 포트 15 및 16를 예를 들면, 안테나 포트 15 및 16에 대한 각각의 CSI-RS 복소 심볼은 동일하나, 서로 다른 직교 코드(예를 들어, 왈시 코드(walsh code)가 곱해져서 동일한 무선 자원에 매핑된다. 안테나 포트 15에 대한 CSI-RS의 복소 심볼에는 [1, 1]이 곱해지고, 안테나 포트 16에 대한 CSI-RS의 복소 심볼에는 [1 -1]이 곱해져서 동일한 무선 자원에 매핑된다. 이는 안테나 포트 {17,18}, {19,20}, {21,22}도 마찬가지이다.

UE는 전송된 심볼에 곱해진 코드를 곱하여 특정 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 검출할 수 있다. 즉, 안테나 포트 15에 대한 CSI-RS를 검출하기 위해서 곱해진 코드 [1 1]을 곱하고, 안테나 포트 16에 대한 CSI-RS를 검출하기 위해서 곱해진 코드 [1 -1]을 곱한다.

도 8(a) 내지 (c)를 참조하면, 동일한 CSI-RS 구성 인덱스에 해당하게 되면, 안테나 포트 수가 많은 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원은 CSI-RS 안테나 포트 수가 적은 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원을 포함한다. 예를 들어, CSI-RS 구성 0의 경우, 8개 안테나 포트 수에 대한 무선 자원은 4개 안테나 포트 수에 대한 무선 자원과 1 또는 2개의 안테나 포트 수에 대한 무선 자원을 모두 포함한다.

특히, 도 9는 extended CP가 적용된 서브프레임 내에서 CSI-RS 안테나 포트가 1, 2, 4 또는 8개인 경우에 대한 CSI-RS 패턴들을 나타낸다.

도 9(a)는 1개 또는 2개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의한 CSI-RS 전송에 사용 가능한 16가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이고, 도 8(b)는 4개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 사용 가능한 8가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이며, 도 8(c)는 8개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 CSI-RS 전송에 사용 가능한 4가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이다.

특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 1개 혹은 2개의 안테나 포트가 설정되면, 도 9(a)에 도시된 16가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.

마찬가지로, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 4개의 안테나 포트가 설정되면, 도 9(b)에 도시된 8가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다. 또한, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 8개의 안테나 포트가 설정되면, 도 9(c)에 도시된 4가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.하나의 셀에서 복수의 CSI-RS 구성이 사용될 수 있다. 넌-제로 전력(NZP: non-zero power) CSI-RS는 0개 또는 1개 CSI-RS 구성만이 이용되고, 제로 전력(ZP: zero power) CSI-RS는 0개 또는 여러 개의 CSI-RS 구성이 이용될 수 있다.

상위 계층에 의해 설정되는 16 비트의 비트맵인 ZP CSI-RS(ZeroPowerCSI-RS)에서 1로 설정된 각 비트 별로, UE는 위의 표 3 및 표 4의 4개의 CSI-RS 열(column)에 해당하는 RE들에서(상위 계층에 의해 설정된 NZP CSI-RS를 가정하는 RE와 중복되는 경우를 제외) 제로 전송 전력을 가정한다. 최상위 비트(MSB: Most Significant Bit)는 가장 낮은 CSI-RS 구성 인덱스에 해당하고, 비트맵 내에서 그 다음의 비트는 순서대로 다음의 CSI-RS 구성 인덱스에 해당한다.

CSI-RS는 위의 표 3 및 표 4에서 (n_s mod 2)의 조건을 만족하는 하향링크 슬롯 및 CSI-RS 서브프레임 구성을 만족하는 서브프레임에서만 전송된다.

프레임 구조 타입 2(TDD)의 경우, 스페셜 서브프레임, 동기 신호(SS), PBCH 또는 SIB 1(SystemInformationBlockType1) 메시지 전송과 충돌되는 서브프레임 또는 페이징 메시지 전송을 위해 설정된 서브프레임에서 CSI-RS는 전송되지 않는다.

또한, 안테나 포트 세트 S(S={15}, S={15,16}, S={17,18}, S={19,20} 또는 S={21,22}) 내 속하는 어떠한 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 전송되는 RE는 PDSCH 또는 다른 안테나 포트의 CSI-RS 전송에 사용되지 않는다.

CSI-RS 전송에 사용되는 시간-주파수 자원들은 데이터 전송에 사용될 수 없으므로, CSI-RS 오버헤드가 증가할수록 데이터 처리량(throughput)이 감소하게 된다. 이를 고려하여 CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되도록 구성되지 않고, 다수의 서브프레임에 해당하는 소정의 전송 주기마다 전송되도록 구성된다. 이 경우, 매 서브프레임마다 CSI-RS가 전송되는 경우에 비하여 CSI-RS 전송 오버헤드가 많이 낮아질 수 있다.

CSI-RS 전송을 위한 서브프레임 주기(이하, 'CSI 전송 주기'로 지칭함)(T_CSI-RS) 및 서브프레임 오프셋(Δ_CSI-RS)은 아래 표 5과 같다.

표 5은 CSI-RS 서브프레임 구성을 예시한다.

표 5을 참조하면, CSI-RS 서브프레임 구성(I_CSI-RS)에 따라 CSI-RS 전송 주기(T_CSI-RS) 및 서브프레임 오프셋(Δ_CSI-RS)이 결정된다.

표 5의 CSI-RS 서브프레임 구성은 앞서 'SubframeConfig' 필드 및 'zeroTxPowerSubframeConfig' 필드 중 어느 하나로 설정될 수 있다. CSI-RS 서브프레임 구성은 NZP CSI-RS 및 ZP CSI-RS에 대하여 개별적으로(separately) 설정될 수 있다.

CSI-RS를 포함하는 서브프레임은 아래 수학식 13을 만족한다.

수학식 13에서 T_CSI-RS는 CSI-RS 전송 주기, Δ_CSI-RS는 서브프레임 오프셋 값, n_f는 시스템 프레임 넘버, n_s는 슬롯 넘버를 의미한다.

서빙 셀에 대해 전송 모드 9(transmission mode 9)가 설정된 UE의 경우, UE는 하나의 CSI-RS 자원 구성이 설정될 수 있다. 서빙 셀에 대해 전송 모드 10(transmission mode 10)이 설정된 UE의 경우, UE는 하나 또는 그 이상의 CSI-RS 자원 구성(들)이 설정될 수 있다.

매시브 MIMO (Massive MIMO )

다수의 안테나를 가지는 MIMO 시스템을 매시브 MIMO(Massive MIMO) 시스템으로 지칭할 수 있으며, 스펙트럼 효율(spectral efficiency), 에너지 효율(energy efficiency), 프로세싱 복잡도(processing complexity)를 향상 시키기 위한 수단으로써 주목 받고 있다.

최근 3GPP에서는 미래의 이동 통신 시스템의 스펙트럼 효율성에 대한 요구사항을 만족시키기 위하여 매시브 MIMO 시스템에 대한 논의가 시작되었다. 매시브 MIMO는 전-차원 MIMO(FD-MIMO: Full-Dimension MIMO)로도 지칭된다.

LTE 릴리즈(Rel: release)-12 이후의 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템(AAS: Active Antenna System)의 도입이 고려되고 있다.

신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나 시스템과 달리, AAS는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 시스템을 의미한다.

AAS는 능동 안테나 사용에 따라 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블, 커넥터, 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고, 따라서 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히, AAS는 각 안테나 별 전자식 빔 제어(electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIMO 기술을 가능하게 한다.

AAS 등의 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO 구조 또한 고려되고 있다. 일례로, 기존의 일자 형 안테나 배열과 달리 2차원(2D: 2-Dimension) 안테나 배열을 형성할 경우, AAS의 능동 안테나에 의해 3차원 빔 패턴을 형성할 수 있다.

도 10에서는 일반적인 2차원(2D: 2 Dimension) 안테나 배열을 예시하고 있으며, 도 10과 같이 N_t=N_v * N_h개의 안테나가 정방형의 모양을 갖는 경우를 고려할 수 있다. 여기서, N_h는 수평 방향으로 안테나 열의 개수를 N_v는 수직 방향으로 안테나 행의 개수를 나타낸다.

이러한 2D 구조의 안테나 배열을 이용하면, 3차원 공간에서 전송 빔을 제어할 수 있도록 무선 파장(radio wave)이 수직 방향(고도(elevation)) 및 수평 방향(방위각(azimuth))으로 모두 제어될 수 있다. 이러한 타입의 파장 제어 메커니즘을 3차원 빔포밍으로 지칭할 수 있다.

도 11은 앞서 설명한 예를 도식화한 것으로서, 2차원 안테나 배열(즉, 2D-AAS)를 이용한 3D MIMO 시스템을 예시한다.

송신 안테나 관점에서 상기 3차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준-정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며 일례로 수직 방향의 섹터 형성 등의 응용을 고려할 수 있다.

또한, 수신 안테나 관점에서는 대규모 수신 안테나를 활용하여 수신 빔을 형성할 때, 안테나 배열 이득(antenna array gain)에 따른 신호 전력 상승 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 상향링크의 경우, 기지국이 다수의 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있으며, 이때 단말은 간섭 영향을 줄이기 위해 대규모 수신 안테나의 이득을 고려하여 자신의 송신 전력을 매우 낮게 설정할 수 있는 장점이 있다.

편파(Polarization)를 고려한 2D 평면 배열 안테나(planar antenna array) 모델의 경우, 도 12와 같이 도식화할 수 있다.

수동적 안테나(passive antenna)에 따른 기존의 MIMO 시스템과 달리, 능동 안테나에 기반한 시스템은 각 안테나 요소에 부착된(또는 포함된) 능동 소자(예를 들어, 증폭기)에 가중치를 적용함으로써 안테나 요소의 이득(gain)을 동적으로 조절할 수 있다. 방사 패턴(radiation pattern)은 안테나 요소의 개수, 안테나 간격(spacing) 등과 같은 안테나 배치(arrangement)에 의존하므로, 안테나 시스템은 안테나 요소 레벨에서 모델링될 수 있다.

도 12의 예시와 같은 안테나 배열 모델을 (M, N, P)로 나타낼 수 있으며, 이는 안테나 배열 구조를 특징 짓는 파라미터에 해당된다.

M은 각 열(즉, 수직 방향에서)에서 같은 편파(polarization)를 가지고 있는 안테나 요소(antenna element)의 개수(즉, 각 열에서 +45°경사(slant)를 가지고 있는 안테나 요소의 개수 또는 각 열에서 -45°경사(slant)를 가지고 있는 안테나 요소의 개수)를 나타낸다.

N은 수평 방향의 열의 개수(즉, 수평 방향에서 안테나 요소의 개수)를 나타낸다.

P는 편파(polarization)의 차원(dimension)의 개수를 나타낸다. 도 11의 경우와 같이 교차 편파(cross polarization)의 경우 P=2이나, 동일 편파(co-polarization)의 경우 P=1이다.

안테나 포트(antenna port)는 물리적 안테나 요소(physical antenna element)로 매핑될 수 있다. 안테나 포트(antenna port)는 해당 안테나 포트와 관련된 참조 신호에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, LTE 시스템에서 안테나 포트 0는 CRS(Cell-specific Reference Signal)와 관련되고, 안테나 포트 6는 PRS(Positioning Reference Signal)와 관련될 수 있다.

일례로, 안테나 포트와 물리적 안테나 요소 간은 일대일 매핑될 수 있다. 단일의 교차 편파(cross polarization) 안테나 요소가 하향링크 MIMO 또는 하향링크 전송 다이버시티를 위해 사용되는 경우 등이 이에 해당될 수 있다. 예를 들어, 안테나 포트 0는 하나의 물리적 안테나 요소에 매핑되는 반면, 안테나 포트 1은 다른 물리적 안테나 요소에 매핑될 수 있다. 이 경우, 단말 입장에서는, 2개의 하향링크 전송이 존재한다. 하나는 안테나 포트 0을 위한 참조 신호와 관련되고, 또 다른 하나는 안테나 포트 1을 위한 참조 신호와 관련된다.

다른 일례로, 단일의 안테나 포트는 다중의 물리적 안테나 요소에 매핑될 수 있다. 빔포밍(beamforming)을 위해 사용되는 경우 등이 이에 해당될 수 있다. 빔포밍은 다중의 물리적 안테나 요소를 이용함으로써, 하향링크 전송이 특정 단말에게 향하도록 할 수 있다. 일반적으로 다중의 교차 편파(cross polarization) 안테나 요소의 다중의 열(column)로 구성되는 안테나 배열(antenna array)를 사용하여 이를 달성할 수 있다. 이 경우, 단말 입장에서는, 단일의 안테나 포트로부터 발생된 단일의 하향링크 전송이 존재한다. 하나는 안테나 포트 0을 위한 CRS와 관련되고, 또 다른 하나는 안테나 포트 1을 위한 CRS와 관련된다.

즉, 안테나 포트는 기지국에서 물리적 안테나 요소로부터 전송된 실제 하향링크 전송이 아닌 단말 입장에서의 하향링크 전송을 나타낸다.

다른 일례로, 다수의 안테나 포트가 하향링크 전송을 위해 사용되나, 각 안테나 포트는 다중의 물리적 안테나 요소에 매핑될 수 있다. 이 경우는 안테나 배열이 하향링크 MIMO 또는 하향링크 다이버시티를 위해 사용되는 경우 등이 이에 해당될 수 있다. 예를 들어, 안테나 포트 0 및 1은 각각 다중의 물리적 안테나 요소에 매핑될 수 있다. 이 경우, 단말 입장에서는, 2개의 하향링크 전송이 존재한다. 하나는 안테나 포트 0을 위한 참조 신호와 관련되고, 또 다른 하나는 안테나 포트 1을 위한 참조 신호와 관련된다.

FD-MIMO 에서는, 데이터 스트림의 MIMO 프리코딩은 안테나 포트 가상화, 트랜스시버 유닛(또는 송수신 유닛)(TXRU: transceiver unit) 가상화, 안테나 요소 패턴을 거칠 수 있다.

안테나 포트 가상화는 안테나 포트 상의 스트림이 TXRU 상에서 프리코딩된다. TXRU 가상화는 TXRU 신호가 안테나 요소 상에서 프리코딩된다. 안테나 요소 패턴은 안테나 요소로부터 방사되는 신호는 방향성의 이득 패턴(directional gain pattern)을 가질 수 있다.

기존의 송수신기(transceiver) 모델링에서는, 안테나 포트와 TXRU 간의 정적인 일대일 매핑이 가정되고, TXRU 가상화 효과는 TXRU 가상화 및 안테나 요소 패턴의 효과 모두를 포함하는 정적인 (TXRU) 안테나 패턴으로 합쳐진다.

안테나 포트 가상화는 주파수-선택적인 방법으로 수행될 수 있다. LTE에서 안테나 포트는 참조 신호(또는 파일럿)와 함께 정의된다. 예를 들어, 안테나 포트 상에서 프리코딩된 데이터 전송을 위해, DMRS가 데이터 신호와 동일한 대역폭에서 전송되고, DMRS와 데이터 모두 동일한 프리코더(또는 동일한 TXRU 가상화 프리코딩)로 프리코딩된다. CSI 측정을 위해 CSI-RS는 다중의 안테나 포트를 통해 전송된다. CSI-RS 전송에 있어서, 단말에서 데이터 프리코딩 벡터를 위한 TXRU 가상화 프리코딩 행렬을 추정할 수 있도록 CSI-RS 포트와 TXRU 간의 매핑을 특징짓는 프리코더는 고유한 행렬로 설계될 수 있다.

TXRU 가상화 방법은 1차원 TXRU 가상화(1D TXRU virtualization)와 2차원 TXRU 가상화(2D TXRU virtualization)이 논의되며, 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.

1D TXRU 가상화에 있어서, M_TXRU 개의 TXRU은 동일한 편파(polarization)을 가지는 단일의 열(column) 안테나 배열로 구성되는 M개의 안테나 요소와 관련된다.

2D TXRU 가상화에 있어서, 앞서 도 11의 안테나 배열 모델 구성 (M, N, P)에 상응하는 TXRU 모델 구성은 (M_TXRU, N, P)로 나타낼 수 있다. 여기서, M_TXRU는 2D 같은 열, 같은 편파(polarization)에 존재하는 TXRU의 개수를 의미하며, M_TXRU ≤ M을 항상 만족한다. 즉, TXRU의 총 개수는 M_TXRU×N×P와 같다.

TXRU 가상화 모델은 안테나 요소와 TXRU와의 상관 관계에 따라 도 12(a)와 같이 TXRU 가상화(virtualization) 모델 옵션-1: 서브-배열 분할 모델(sub-array partition model)과 도 12(b)와 같이 TXRU 가상화 모델 옵션-2: 전역 연결(full-connection) 모델로 구분될 수 있다.

도 13(a)를 참조하면, 서브-배열 분할 모델(sub-array partition model)의 경우, 안테나 요소는 다중의 안테나 요소 그룹으로 분할되고, 각 TXRU는 그룹 중 하나와 연결된다.

도 13(b)를 참조하면, 전역 연결(full-connection) 모델의 경우, 다중의 TXRU의 신호가 결합되어 단일의 안테나 요소(또는 안테나 요소의 배열)에 전달된다.

도 13에서 q는 하나의 열(column) 내 M개의 같은 편파(co-polarized)를 가지는 안테나 요소들의 송신 신호 벡터이다. w는 광대역 TXRU 가상화 가중치 벡터(wideband TXRU virtualization weight vector)이며, W는 광대역 TXRU 가상화 가중치 행렬(wideband TXRU virtualization weight matrix)이다. x는 M_TXRU 개의 TXRU들의 신호 벡터이다.

여기서, 안테나 포트와 TXRU들과의 매핑은 일대일(1-to-1) 또는 일대다(1-to-many)일 수 있다.

도 13에서 TXRU와 안테나 요소 간의 매핑(TXRU-to-element mapping)은 하나의 예시를 보여주는 것일 뿐이고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 하드웨어 관점에서 이 밖에 다양한 형태로 구현될 수 있는 TXRU와 안테나 요소 간의 매핑에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.

채널 상태 정보 송수신 방법

2D-AAS 안테나 구조 등을 사용하는 매시브 MIMO 시스템에서는, 단말이 CSI를 획득하고 이를 기지국으로 보고하도록 하기 위해, 많은 수의 RS 포트들에 대한 CSI-RS 패턴이 지원/디자인될 필요가 있다. 대표적으로 레가시 시스템에서는 1-포트, 2- 포트, 4- 포트 또는 8-포트 CSI-RS 패턴을 지원하고 있고, Rel. 13에서는 종래의 4-포트 및/또는 8-포트 CSI-RS 패턴이 병합(aggregation)된 12-포트 및 16-포트 패턴을 지원하고 있다. 향후, 더 높은 spectral efficiency를 달성하기 위하여, 더 많은 수의 포트(예를 들어 20-포트, 24-포트, 32-포트, 64-포트 등)를 위한 새로운 CSI-RS 패턴 및 이에 대한 설정 방법이 고려될 필요가 있다.

이는, 매시브 MIMO 시스템과 같이 많은 수(예를 들어, MⅩNⅩP)의 전송 안테나 요소들을 구비한 송신단으로부터의 효과적인 (closed-loop) MIMO 전송을 지원하기 위해 Q-포트 CSI-RS 패턴(예를 들어, Q <= MNP)이 단말에 설정될 수 있는데, 이 경우 단말은 이러한 Q-포트 CSI-RS를 측정하여 CSI를 도출/계산할 수 있어야 하기 때문이다. 대표적으로 이러한 Q-포트 CSI-RS는, non-precoded CSI-RS로서, 송신단에서 전송될 때 빔포밍이 적용되지 않으며, wide beam width를 갖는 각 CSI-RS 포트가 전송되는 형태로 전송될 수 있다.

이렇듯 상술한 목적을 달성하기 위한 새로운 CSI-RS 패턴 디자인을 위해 고려될 수 있는 옵션들은 다음과 같다.

제1 실시예: 레가시(2-, 4-, 8-포트) 및 Rel. 13에서 정의된 12-, 16-포트들을 병합(aggregation)하여 사용하는 방법

제2 실시예: 새로운 패턴을 정의하는 방법

제2 실시예는 제1 실시예에 의해 정의/표현되는 CSI-RS 디자인 중 적어도 하나를 선택/이용하여, 다수의 CSI-RS 패턴을 정의하는 방법이다.

제1 실시예에 대한 보다 구체적인 실시예로, 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 고려해볼 수 있다. 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 만들기 위해, 10개의 2-포트 CSI-RS 자원/패턴들, 혹은 5개의 4-포트 CSI-RS 자원/패턴들이 병합될 수 있다. 10개의 2-포트 CSI-RS 자원/패턴을 병합하는 경우, 총

가지의 20-포트 CSI-RS 자원/패턴이 도출될 수 있으며, 5개의 4-포트 CSI-RS 자원/패턴을 병합하는 경우, 총

가지의 20-포트 CSI-RS 자원/패턴이 도출될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-포트의 CSI-RS 자원/패턴 단위로 병합된 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 예시한 도면이다. 2-포트 단위의 CSI-RS 자원/패턴 병합의 경우, 네트워크의 유연성(flexibility)을 높인다는 측면에서는 바람직하나, 복잡도(complexity)를 높일 수 있다는 단점이 존재한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-포트 단위로 병합된 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 예시한 도면이다. 특히, 도 15는 레가시 4-포트 CSI-RS 자원/패턴들로 구성된 20-포트 CSI-RS 자원/패턴을 예시한다.

이하에서는 상술한 바와 같이 레가시 포트 CSI-RS 자원/패턴을 병합하여 보다 큰 포트수의 CSI-RS 자원/패턴을 디자인할 경우, 상기 디자인된 큰 포트수의 CSI-RS 자원/패턴을 전송하기 위해 사용되는 안테나 포트들에 포트 넘버를 (재)할당/부여하는 ‘포트 넘버링 방법’에 관하여 제안하기로 한다. 그리고/또는, 포트 넘버링 방법 적용 시, 병합되는 포트들에 기할당/기매핑되어 있는 포트 넘버 대신 새로운 포트 넘버가 할당/매핑될 수 있으므로, ‘포트 넘버링 방법’은 ‘포트 넘버링 스위칭 방법’이라 지칭될 수도 있다.

포트 넘버링 방식에는 크게 아래와 같은 두 가지 실시예(제3 및 제4 실시예)가 존재할 수 있다.

제3 실시예: 병합된 각 CSI-RS 자원들(또는 병합된 각 CSI-RS 자원들에 매핑되는 포트들)을 순차적으로 넘버링하는 방식

제4 실시예: 레가시 단말(혹은 Rel. 13이 적용된 단말들)도 CSI-RS의 재사용/측정이 가능하도록 넘버링하는 방식

이러한 제3 및 제4 실시예에 관한 보다 상세한 설명은 도 16 및 17을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

제3 실시예는 레가시 단말들의 CSI-RS 측정/재사용을 고려하지 않고, 보다 큰 포트수의 CSI-RS(또는 복수의 n-포트 CSI-RS 자원들이 병합된 CSI-RS 패턴/자원)를 해석/측정/인식할 수 있는 단말들(이하, ‘차세대 단말’이라 지칭함)만을 위하여, 순차적으로 같은 편파(polarization)를 갖는 안테나 포트부터 넘버링이 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 16에서, “/”로 표현된 제1 편파를 갖는 포트들부터 왼쪽에서 오른쪽 방향, 그리고 아래에서 위 방향으로 순차적으로 넘버링될 수 있으며, “＼”로 표현된 제2 편파를 갖는 포트들 역시 이와 같은 순서로 순차적으로 넘버링될 수 있다. 다만, 이는 실시예에 불과하며 동일한 편파를 갖는 포트별로 아래에서 위 방향, 그리고 왼쪽에서 오른쪽으로도 순차적으로 넘버링되거나, 제1 대신 제2 편파를 갖는 포트들 먼저 넘버링되는 등 다양한 방식으로 확장 가능하다.

즉, 다시 말하면, 동일한 편파를 갖는 안테나별로 순차적으로 포트 넘버링이 수행될 수 있으며, 이때 넘버링되는 방향은 실시예에 따라 다양하게 결정될 수 있다.

본 도면에 도시된 포트 넘버링 방식을 수식으로 표현하면 아래의 수학식 14와 같이 도출될 수 있다.

여기서, L은 포트 넘버링 대상인 CSI-RS 자원/패턴에 병합/포함되는 CSI-RS 자원/패턴의 포트 수, K는 상기 병합/포함되는 CSI-RS 자원/패턴 수, p’는 병합되는 레가시 CSI-RS 포트 넘버이며, LK는 전체 포트 수, l은 포트 넘버링 결과에 따른 최종 CSI-RS 포트 넘버(또는 병합된/매핑되는 CSI-RS 포트 넘버) 및 k는 병합되는 CSI-RS 자원 넘버를 나타낸다.

수학식 14에 따른 포트 넘버링 방식을 5개의 레가시 4-포트가 병합된 20-포트의 실시예로 도식화하면, 도 17과 같이 표현될 수 있다. 도 17을 참조하면, 수학식 14에 따를 때, 병합된 K개의 레가시 CSI-RS 자원들(K=5)들은 병합되는 CSI-RS 자원 넘버(k=1, 2, 3, 4, 5)의 오름차순으로 (재)넘버링/매핑되되, 각 CSI-RS 자원 넘버에 속하는 포트들도 오름차순으로 하나씩 최종 CSI-RS 포트 넘버(즉, 15 내지 34)에 각각 (재)넘버링/매핑될 수 있다.

이렇듯 도 16 및 17에 도시된 20-포트로 병합되는 첫 번째 레가시 4-포트 넘버 {15,16,17,18}는 제1 편파를 갖는 포트들(1610)에만 넘버링/매핑/할당되므로, X-pol(또는 cross pol) 구조의 코드북을 사용하는 레가시 4-포트 CSI-RS 자원이 할당된 단말에 상기 20-포트 중 일부를 CSI-RS를 전송하는 데 재사용할 수 없게 된다. 이는, 기지국은 차세대 단말에게 CSI-RS를 전송하는 20-포트 중 일부 포트를 레가시 단말에게 CSI-RS를 전송하는 데 재사용할 수 없으며, 레가시 단말도 기지국으로부터 전송된 20-포트 CSI-RS를 재사용/측정할 수 없는 것으로 해석될 수 있다. 다만, 본 실시예를 따르는 경우, 차세대 단말과 레가시 단말과의 CSI-RS 공유(sharing)로 인한 오버헤드가 감소한다는 장점이 존재한다.

도 18 및 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다. 본 도면의 경우, 레가시 단말들의 CSI-RS 재사용(또는 CSI-RS 전송하는 데 사용되는 안테나 포트의 재사용)을 가능하도록 하기 위해 5개의 레가시 4-포트들을 병합하여 20-포트를 구성하는 하나의 예시를 나타낸다.

제4 실시예는, 제3 실시예와 달리, 레가시 단말들의 CSI-RS 측정/재사용을 고려한 포트 넘버링이 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 특정 포트 단위(도 18의 실시예의 경우 X-pol 구조로 구성된 4-포트)(1810)로 넘버링이 수행되되, 각 포트 단위(1810) 내에서는 동일한 편파를 갖는 포트별로 순차적으로 넘버링이 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 18에서, 포트 넘버링 단위는 서로 다른 편파쌍 2개로 구성된 4-포트(1810)로 설정될 수 있다. 이때, 해당 4-포트(1810) 내에서 “/”로 표현된 제1 편파를 갖는 두 개의 포트들이 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 순차적으로 포트 넘버링되고, “＼”로 표현된 제2 편파를 갖는 나머지 포트들 역시 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 순차적으로 포트 넘버링될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과하며, 넘버링되는 포트 단위, 포트 단위 별로 넘버링되는 방향 및/또는 포트 단위 내에서 동일한 편파를 갖는 포트별로 넘버링되는 방향 등은 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 도면에 도시된 포트 넘버링 방식을 수식으로 표현하면 아래의 수학식 15와 같이 도출될 수 있다.

여기서, 본 수학식에 포함되어 있는 변수(l, p’, L, k 및 K)에 관한 설명은 수학식 14와 관련하여 상술한 설명이 동일/유사하게 적용된다. 다만, k의 범위는 수학식 14와는 달리, 0부터 K-1까지의 범위로 정의된다. 만일, k가 수학식 14와 동일하게 1부터 K까지 정의되는 경우에는 아래의 수학식 16과 같이 정의될 수 있다.

수학식 15 또는 16에 따른 포트 넘버링 방식을 5개의 레가시 4-포트가 병합된 20-포트의 실시예로 도식화하면, 도 19와 같이 표현될 수 있다. 도 19를 참조하면, 수학식 15 또는 16에 따를 때, 병합된 K개의 레가시 CSI-RS 자원들(K=5)들은 병합되는 CSI-RS 자원 넘버(k=1, 2, 3, 4, 5)별로 오름차순으로 넘버링되되, 각 CSI-RS 자원 넘버에 속하는 포트 내에서 최상위 L/2개의 레가시 포트 넘버는 제1 그룹(1st group)에 포함된(또는 제1 편파, “/” slant에 대응되는) 최종 CSI-RS 포트 넘버들(즉, 15 내지 24)에, 나머지 최하위 L/2개의 레가시 포트 넘버는 제2 그룹(2nd group)에 포함된(또는 제2 편파, “\” slant에 대응되는) 최종 CSI-RS 포트 넘버들(즉, 25 내지 34)에 각각 오름차순으로 (재)넘버링/매핑될 수 있다.

여기서, 제1 그룹은 최종 CSI-RS 포트 넘버들 중 최상위 (LK)/2개의 포트 넘버들을 그룹핑한 단위에 해당하며, 제2 그룹은 최종 CSI-RS 포트 넘버들 중 최하위 (LK)/2개의 포트 넘버들을 그룹핑한 단위에 해당한다. 또한, 이때 제1 그룹은 동일한 제1 편파를 갖는 포트들과 대응되는 최종 CSI-RS 포트 넘버들이 포함되어 있을 수 있으며, 제2 그룹은 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 갖는 포트들과 대응되는 최종 CSI-RS 포트 넘버들이 포함되어 있을 수 있다. 즉, 수학식 15에 따르면, 동일한 편파를 갖는 레가시 포트 단위로 최종 CSI-RS 넘버가 (재)넘버링/매핑될 수 있다.

도 18 및 19에 도시된 20-포트로 병합되는 첫 번째 레가시 4-포트 넘버 {15,16,17,18}는 제1 및 제2 편파를 갖는 포트들(1810)에 넘버링/매핑/할당되므로, X-pol(또는 cross pol) 구조의 코드북을 사용하는 레가시 단말도 해당 4-포트로 전송되는 CSI-RS를 측정/인식하여 이를 재사용할 수 있다는 장점이 존재하게 된다. 즉, 본 명세서에서 ‘레가시 단말이 CSI-RS를 재사용함’은, 차세대 단말로 20-포트 이상의 안테나 포트들을 통해 전송되는 CSI-RS 중 적어도 일부가 레가시 단말에 의해서도 인식/측정할 수 있다는 의미로 해석될 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 CSI-RS를 전송하는 24-포트에 대한 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다. 본 실시예에서 24-포트를 통해 전송되는 CSI-RS 자원/패턴은 3개의 8-포트 CSI-RS 자원/패턴이 병합되며, 24-포트는 앞서 상술한 제4 실시예에 따라 포트 넘버링된다고 가정한다. 특히, 도 20(a)는 제4 실시예에 따라 24-포트에 대해 수평 방향(horizontal domain)으로 넘버링을 수행한 실시예에 해당하며, 도 20(b)는 수직 방향(vertical domain)으로 넘버링을 수행한 실시예에 해당한다.

도 20(a)와 (b)의 실시예에 따라 CSI-RS가 전송되는 경우, 모두 레가시 단말이 8-포트 CSI-RS를 재사용/측정할 수는 있으나, 레가시 8-포트 단말이 측정할 수 있는 CSI-RS는 수평 방향으로 배치(deploy)된 레가시 8-포트 단말에 맞지 않는 안테나 포트 레이아웃(antenna port layout)으로부터의 CSI-RS 이므로, 레가시 8-포트 코드북과는 맞지 않아 성능 열화가 심할 것으로 예상된다.

제4 실시예를 적용하는 목적이 레가시 L-포트(예를 들어, 2-, 4-, 8-포트)(또는 L-포트 CSI-RS)의 재사용인 경우, L≤NP(여기서, N은 수평 방향의 열의 개수, P는 편파의 차원의 개수)인 경우로 한정하여, 제4 실시예에 따른 포트 넘버링 규칙을 적용/사용할 수 있다. 다시 말해, 기존의 레가시 안테나 레이아웃이 수평 방향의 1D 레이아웃임을 감안하여, 병합 단위인 L-포트 수가 20-포트 이상의 안테나 레이아웃 내 수평 방향의 안테나 포트 수보다 적은 경우로 한정하여 제4 실시예에 따른 포트 넘버링을 적용할 수 있다.

또는, 포트 넘버링 방식에 관한 제3 및 제4 실시예에 관한 정보/내용을 RRC 시그널링을 통하여 단말에 지시함으로써 포트 넘버링(또는 포트 넘버 스위칭)을 하는 방법이 있을 수 있다. 레가시 단말들이 제4 실시예에 따라 넘버링된 포트를 통해 전송되는 CSI-RS를 측정/재사용하게 되면, 레가시 포트 넘버링 방식에 따라 넘버링된 포트를 통해 전송되는 CSI-RS를 측정/사용했을 때의 파워를 ‘1’로 상정했을 때에 비하여, ‘1/K’의 파워를 이용하여 CSI-RS를 추정해야 하므로, 성능 열화가 발생한다. 따라서, 레가시 단말들이 기지국에 가까이 위치하여, 적은 파워로도 충분한 CSI-RS 추정 성능이 보장되는 경우에만 제4 실시예에 따른 포트 넘버링 방식을 적용하는 것으로 한정하여, 레가시 단말이 차세대 단말로 전송되는 CSI-RS를 재사용/측정하도록 설정할 수 있다.

이러한 방식을 일반화 확장하면, 상술한 제3 및 제4 실시예외에 또 다른 포트 넘버링 방법이 사전에 정의/설정되었을 경우, 단말에게 이들 중 특정 포트 넘버링 방법을 적용하도록 RRC 시그널링을 통해 설정/지시해줄 수 있다. 예를 들어, 기지국은 CSI process 설정을 통해 특정 포트 넘버링 방법을 단말에게 설정/지시해줄 수 있다.

상술한 레가시 포트를 재사용하는 방법(즉, 제4 실시예)을 확장하여, 레가시 단말(예를 들어, Rel. 13 단말)(12-, 16-포트 CSI-RS 자원의 측정 가능)이 새롭게 정의되는 20-포트 이상의 CSI-RS 자원의 부분 집합으로 구성되는 CSI-RS들을 측정/재사용할 수 있도록 포트 넘버링하는 방법에 관하여 이하에서 살펴보기로 한다. 한편, 본 명세서에서 레가시 단말이 CSI-RS를 재사용함은, 20-포트 이상의 안테나 포트들을 통해 차세대 단말로 전송되는 CSI-RS 중 적어도 일부를, 레가시 단말이 CSI를 획득하는 데 측정/사용할 수 있음을 의미할 수 있다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI-RS를 전송하는 32-포트에 대한 포트 넘버링 방식을 예시한 도면이다. 특히, 도 19는 32-포트에 대해 제4 실시예에 따라 수평 방향(horizontal domain)으로 넘버링을 먼저 수행한 실시예에 해당한다.

도 21에서 점선으로 표시된 사각형(16-포트)에 포함된 CSI-RS 포트는 32-포트의 부분 집합으로서, 32-포트의 CSI-RS와 함께 재사용 가능한 포트를 나타낸다(예를 들어, 16-포트 CSI-RS 자원/패턴 두 개가 병합되어 하나의 32-포트 CSI-RS 자원/패턴을 구성할 수 있음). 다시 말하면, 해당 CSI-RS 포트(16-포트)는 차세대 단말뿐만 아니라, 레가시 단말에 의해 CSI-RS 측정을 위해 재사용될 수 있는 안테나 포트 부분 집합을 나타낸다.

Rel. 13에서 정의하는 안테나 형상은 1D 및 2D이며, 그 형상에 따라서 코드북의 구성은 상이할 수 있다. Rel.13에서 정의되는 8-, 12-, 16-포트 및 새롭게 정의될 18-포트 이상의 포트들의 CSI-RS를 레가시 단말이 재사용하기 위해서는, 추가적으로 레가시 단말에 의해 재사용될 안테나 그룹 형상(또는, 안테나 (포트) 레이아웃)이 필요할 수 있다. 이를 위해, 기지국은 재사용될 안테나 그룹 형상에 관한 정보, 예를 들어, N1’, N2’를 추가적으로 단말에 RRC 시그널링해줄 수 있다.

본 명세서에서, N1’, N2’는 추가적으로 단말에 설정/시그널링되는 안테나 포트 사이즈 정보(또는 레가시 단말에 의해 재사용되는 안테나 그룹 형상/레이아웃/사이즈에 관한 정보)를 나타낸다. 특히, N1’는 수평 방향의 전체 포트 사이즈/개수가 N1(도 12에서 ‘M’에 해당)인 경우, N1에서 레가시 단말에 의해 재사용되는 포트 사이즈/개수를 나타내며, N2’는 수직 방향의 전체 포트 사이즈/개수가 N2(도 12에서 ‘N’에 해당)인 경우, N2에서 레가시 단말에 의해 재사용되는 포트 사이즈/개수를 나타낸다. 본 명세서에서 N1 및 N2에 관해 시그널링된 정보를 ‘전체 레이아웃 정보’, N1’ 및 N2’에 관해 시그널링된 정보를 ‘부분 레이아웃 정보’라 지칭할 수 있다.

안테나 포트 사이즈 정보(예를 들어, N1’, N2’에 관한 정보)는 CSI-RS의 재사용 목적 외에도, 포트의 동적 전환(dynamic switching)의 목적으로도 사용될 수 있다. 하나의 예로, 셀 중앙에 위치한 단말의 경우, 기지국으로부터 신호의 세기가 충분히 커, CSI-RS의 재사용으로부터 발생하는 신호 감쇠의 영향이 크지 않을 수 있다. 또한, 같은 oversampling factor를 사용한다고 가정했을 때, 사용되는 안테나 포트 사이즈에 따라 코드북 사이즈는 증가할 수 있는데, 이는 상향 링크 피드백 오버헤드(uplink feedback overhead)의 증가로 이어질 수 있다.

따라서, 기지국은 CSI-RS가 매핑되는 전체 안테나 포트 사이즈 정보(N1, N2) 외에 부분 안테나 포트 사이즈 정보(N1’, N2’)를 추가적으로 RRC 시그널링하여, 단말이 ‘선호하는 안테나 포트(preferred port-layout indicator: PPI)’(또는 Rel. 13의 Class B(K>1인 경우, 여기서 K는 CSI-RS 자원/구성 수) 설정으로 확장하여, Port-layout and CSI-RS Resource Indicator; PCRI이라 지칭될 수도 있음, 여기서 class B는 빔포밍된(beamformed) CSI-RS를 기반으로 한 CSI process 타입을 지칭)를 동적 전환하여 사용할 수 있도록 설정할 수 있다. 이러한 PPI는 별도의 특정 CSI 보고 타입으로 정의되어 주기적(periodic) 및/또는 비주기적 CSI 보고를 통해 단말로부터 기지국으로 피드백될 수 있다. 또한, PPI는 class A 및 class B 모두에서 사용이 가능하다.

예를 들어, 단말이 PPI와 함께 CSI(예를 들어, RI/PMI/CQI)를 보고하는 것은, 단말이 특정 포트 레이아웃(예를 들어, (N1, N2) or (N1’, N2’))을 가정한 상태에서 이들에 대한 CSI를 측정/계산하여 보고하는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 주기적 CSI 보고 절차에 따라 CSI가 보고된다면, PPI는 RI, PTI 및/또는 CRI와 joint encoding되어 또는 단독으로 보고될 수 있으며, 단말은 이와 같이 보고된 PPI를 기초로 후속 CSI 보고를 수행할 수 있다.

만일, 상술한 실시예들이 Rel-13 Class A 설정에 기반하여 확장된 형태로 적용된다면, (16 포트 이상의) 하나의 CSI-RS 자원/패턴에 대해서 적용될 수 있다. 또는, 상술한 실시예들이 Rel-13 Class B 설정에 기반하여 확장된 형태로 적용된다면, 다수의 CSI-RS 자원/패턴들(K>1)이 설정되고 각 CSI-RS 자원/패턴이 상기 특정 포트 레이아웃(예를 들어, (N1(=M)_, N2(=N)) or (N1’, N2’))에 대응되는 형태로 설정될 수가 있으며, 이러한 관점에서는 PPI 대신 PCRI라는 명칭이 적합할 수 있다.

또한, 기지국은 S-bit 지시자(예를 들어, S=1)를 사용하여 전체 안테나 포트 사이즈(N1, N2)를 그대로 사용할지, 전체 안테나 포트 사이즈의 부분 집합으로 구성된 안테나 포트 혹은 기설정된 특정 안테나 레이아웃을 사용할지를 지시할 수 있다.

혹은 단말은 capability signaling을 이용하여 상술한 포트 넘버링/포트-레이아웃 설정의 전환/보고 기능을 단말이 지원하는지 여부를 기지국에 알릴 수 있다. 예를 들어, 단말은 자신의 capability를 고려하여 사용 가능한 안테나 포트 세트 또는 사용 불가능한 안테나 포트 세트에 관한 안테나 포트 설정 정보를 비트맵 형태로 기지국에 알려줄 수 있다.

상술한 실시예들은 CDM-2(또는 길이 2의 CDM)를 기반으로 도출된 방법들이지만, CDM-4(또는 길이 4의 CDM)가 지원 가능한 12-, 16-포트 단독 혹은 레가시 포트를 포함하는 다른 포트들과의 병합으로 20-포트 이상의 CSI-RS 자원/패턴을 디자인 하는 경우에도 확장 적용될 수 있다

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 CSI 전송 방법에 관한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략한다.

우선, 단말은 CSI-RS가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S2210).

다음으로, 단말은 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 CSI-RS를 수신할 수 있다(S2220).

다음으로, 단말은 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 CSI를 기지국으로 보고(reporting)할 수 있다(S2230).

이때, 상기 CSI-RS 자원은 복수의 레가시 CSI-RS 자원들이 병합(aggregate)되어 구성될 수 있으며, 병합되는 레가시 CSI-RS 자원들이 레가시 CSI-RS 포트 넘버를 갖는 복수의 안테나 포트들에 매핑될 수 있다. 또한, 상기 CSI-RS 자원은, 프리코딩 되지 않은(non-precoded) CSI-RS 자원 또는 빔포밍된 CSI-RS 타입의 복수의 CSI-RS 자원에 해당할 수 있다.

이 경우, 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 단위로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 각각 일대일 매핑되되, 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 병합되는 레가시 CSI-RS 자원별로 할당된 CSI-RS 자원 넘버의 오름차순으로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 매핑될 수 있다. 또한, 할당된 CSI-RS 자원 넘버에 대응되는 레가시 CSI-RS 포트 넘버들 중 일부는 최종 안테나 포트 넘버들 내 제1 그룹에 오름차순으로 매핑되며, 나머지는 최종 안테나 포트 넘버 내 제2 그룹에 오름차순으로 매핑될 수 있다.

여기서, 상기 제1 그룹은 최종 안테나 포트 넘버들 중 제1 편파(polarization)를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하며, 상기 제2 그룹은 최종 안테나 포트 넘버들 중 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당할 수 있다.

또한, 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑된 복수의 안테나 포트들 중 일부를 통해 전송되는 CSI-RS는, 레가시 단말에 의해 측정될 수 있다.

또한, 레가시 CSI-RS 포트 넘버들이 상기 제1 및 제2 그룹 단위로 상기 최종 안테나 포트 넘버들에 매핑되는 경우는, 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 각각이 매핑되는 안테나 포트 수가 복수의 안테나 포트들의 안테나 레이아웃 내 수평 방향의 안테나 포트 수보다 적은 경우로 한정될 수 있다.

또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, 단말은 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑되는 방식에 관한 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다.

또한, 본 순서도에는 도시하지 않았으나, 단말은 복수의 안테나 포트들의 전체 레이아웃 정보 및 복수의 안테나 포트들의 부분 집합인 특정 안테나 포트들의 부분 레이아웃 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 부분 레이아웃 정보에서 지시하는 특정 안테나 포트들은 레가시 단말에 의해 측정 가능한 CSI-RS가 매핑되는 안테나 포트들일 수 있다. 이 경우, 단말은 S2220 단계에서, CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들을 부분 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들로 동적 전환하고, 동적 전환된 안테나 포트들을 통해 CSI-RS를 수신할 수 있다. 이를 위해, 단말은 CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들의 동적 전환 가능 여부를 지시하는 단말의 능력 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.

또한, 단말은 전체 레이아웃 정보 및 부분 레이아웃 정보 중 선호하는 하나의 레이아웃 정보를 선택하는 경우, CSI의 보고 시, 선택한 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들을 통해 전송된 CSI-RS에 기초하여 CSI를 생성하고, 생성한 CSI를 선택한 레이아웃 정보와 함께 기지국으로 보고할 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 23을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(2310)과 기지국(2310) 영역 내에 위치한 다수의 단말(2320)을 포함한다.

기지국(2310)은 프로세서(processor, 2311), 메모리(memory, 2312) 및 RF부(radio frequency unit, 2313)을 포함한다. 프로세서(2311)는 앞서 도 1 내지 도 22에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2311)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2312)는 프로세서(2311)와 연결되어, 프로세서(2311)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(2313)는 프로세서(2311)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말(2320)은 프로세서(2321), 메모리(2322) 및 RF부(2323)을 포함한다. 프로세서(2321)는 앞서 도 1 내지 도 22에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2321)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2322)는 프로세서(2321)와 연결되어, 프로세서(2321)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(2323)는 프로세서(2321)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(2312, 2322)는 프로세서(2311, 2321) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2311, 2321)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국(2310) 및/또는 단말(2320)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.

발명의 실시를 위한 다양한 형태가 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 설명되었다.

본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 채널 상태 정보(CSI(Channel State Information))를 보고(reporting)하기 위한 방법에 있어서,

채널 상태 정보-참조 신호(CSI-RS(Reference Signal))가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;

상기 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 상기 CSI-RS를 수신하는 단계; 및

상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고(reporting)하는 단계; 를 포함하되,

상기 CSI-RS 자원이 복수의 레가시(legacy) CSI-RS 자원들이 병합(aggregate)되어 구성되고, 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원들이 레가시 CSI-RS 포트 넘버를 갖는 복수의 안테나 포트들에 매핑되는 경우,

상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 단위로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 각각 일대일 매핑되되, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원별로 할당된 CSI-RS 자원 넘버의 오름차순으로 상기 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 매핑되고,

상기 할당된 CSI-RS 자원 넘버에 대응되는 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들 중 일부는 상기 최종 안테나 포트 넘버들 내 제1 그룹에 오름차순으로 매핑되며, 나머지는 상기 최종 안테나 포트 넘버 내 제2 그룹에 오름차순으로 매핑되는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 제1 편파(polarization)를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하며, 상기 제2 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 상기 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑된 복수의 안테나 포트들 중 일부를 통해 전송되는 상기 CSI-RS는, 레가시 단말에 의해 측정되는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들이 상기 제1 및 제2 그룹 단위로 상기 최종 안테나 포트 넘버들에 매핑되는 경우는,

상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 각각이 매핑되는 안테나 포트 수가 상기 복수의 안테나 포트들의 안테나 레이아웃 내 수평 방향의 안테나 포트 수보다 적은 경우로 한정되는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑되는 방식에 관한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 를 더 포함하는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 안테나 포트들의 전체 레이아웃 정보 및 상기 복수의 안테나 포트들의 부분 집합인 특정 안테나 포트들의 부분 레이아웃 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 를 더 포함하는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 부분 레이아웃 정보에서 지시하는 상기 특정 안테나 포트들은 레가시 단말에 의해 측정 가능한 CSI-RS가 매핑되는 안테나 포트들인, 단말의 CSI 보고 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 CSI-RS를 수신하는 단계는,

상기 CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들을 상기 부분 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들로 동적 전환(dynamic switching)하고, 상기 동적 전환된 안테나 포트들을 통해 상기 CSI-RS를 수신하는 단계인, 단말의 CSI 보고 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 CSI-RS를 수신하는 안테나 포트들의 동적 전환 가능 여부를 지시하는 상기 단말의 능력 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 를 더 포함하는, 단말의 CSI 보고 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 전체 레이아웃 정보 및 상기 부분 레이아웃 정보 중 선호하는 하나의 레이아웃 정보를 선택하는 단계; 를 더 포함하고,

상기 CSI를 상기 기지국으로 보고하는 단계는, 상기 선택한 레이아웃 정보가 지시하는 안테나 포트들을 통해 전송된 CSI-RS에 기초하여 상기 CSI를 생성하고, 상기 CSI를 상기 선택한 레이아웃 정보와 함께 상기 기지국으로 보고하는 단계인, 단말의 CSI 보고 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 CSI-RS 자원은,

프리코딩 되지 않은(non-precoded) CSI-RS 자원 또는 빔포밍된 CSI-RS 타입의 복수의 CSI-RS 자원에 해당하는, 단말의 CSI 보고 방법.
무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 전송하는 단말에 있어서,

무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및

상기 RF 유닛을 제어하는 프로세서; 를 포함하고,

상기 프로세서는,

채널 상태 정보-참조 신호(CSI-RS(Reference Signal))가 매핑되는 CSI-RS 자원에 관한 CSI-RS 자원 정보를 기지국으로부터 수신하고,

상기 수신한 CSI-RS 자원 정보에 기초하여 상기 기지국으로부터 하나 이상의 안테나 포트를 통해 전송되는 상기 CSI-RS를 수신하고,

상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 생성한 상기 CSI를 상기 기지국으로 보고(reporting)하되,

상기 CSI-RS 자원이 복수의 레가시(legacy) CSI-RS 자원들이 병합(aggregate)되어 구성되고, 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원들이 레가시 CSI-RS 포트 넘버를 갖는 복수의 안테나 포트들에 매핑되는 경우,

상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 단위로 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 각각 일대일 매핑되되, 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들은 상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원별로 할당된 CSI-RS 자원 넘버의 오름차순으로 상기 최종 CSI-RS 포트 넘버들로 매핑되고,

상기 할당된 CSI-RS 자원 넘버에 대응되는 상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들 중 일부는 상기 최종 안테나 포트 넘버들 내 제1 그룹에 오름차순으로 매핑되며, 나머지는 상기 최종 안테나 포트 넘버 내 제2 그룹에 오름차순으로 매핑되는, 단말.
제 12 항에 있어서,

상기 제1 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 제1 편파(polarization)를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하며, 상기 제2 그룹은 상기 최종 안테나 포트 넘버들 중 상기 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 안테나 포트들에 할당되는 CSI-RS 포트 넘버에 해당하는, 단말.
제 13 항에 있어서,

상기 최종 안테나 포트 넘버들이 매핑된 복수의 안테나 포트들 중 일부를 통해 전송되는 상기 CSI-RS는, 레가시 단말에 의해 측정되는, 단말.
제 14 항에 있어서,

상기 레가시 CSI-RS 포트 넘버들이 상기 제1 및 제2 그룹 단위로 상기 최종 안테나 포트 넘버들에 매핑되는 경우는,

상기 병합되는 레가시 CSI-RS 자원 각각이 매핑되는 안테나 포트 수가 상기 복수의 안테나 포트들의 안테나 레이아웃 내 수평 방향의 안테나 포트 수보다 적은 경우로 한정되는, 단말.