WO2017217586A1 - 무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile

Abstract

무선 통신 시스템에서 빔을 통해 통신하는 방법 및 기기가 제공된다. 구체적으로, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS를 수신한다. 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응된다. 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력을 기반으로 제1 최적 빔을 선택한다. BRS를 기반으로 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그를 포함하는 빔 상태 정보를 보고한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법 및 이를 사용한 기기에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽의 수요를 충족시키기 위해서 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방안들이 연구되어 왔다. 이러한 방안 중 하나로 밀리미터파(mmWave) 대역에서 넓은 주파수 대역을 활용하는 빔포밍(beamforming) 기반의 기지국을 사용함으로써 셀룰러 시스템의 획기적인 용량증대를 기대할 수 있다.
한편, 다수 개의 정보를 단일 사용자 혹은 다중 사용자에게 전송하기 위하여, 기존 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 등의 표준에서 고려되는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서는 다수 개의 디지털 패스(Digital Path) 혹은 RF(Radio Frequency) chain을 보유하고 있다. 이러한 다수 개의 디지털 패스를 사용하여 MIMO 통신을 수행할 경우, 다이버시티 이득(diversity gain) 혹은 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain) 등의 성능 이득을 획득할 수 있다. 하지마, 더 큰 이득을 얻기 위하여 디지털 패스의 수를 증가시킬 경우, 디지털 패스 간의 동기화, 비용, 운용 복잡도 등의 문제가 발생할 수 있다.
밀리미터파 대역 시스템에서는 경로 감쇄의 단점을 많은 수의 물리 안테나를 사용한 빔포밍 이득을 통해 상쇄시킬 수 있다. 하지만 기존 MIMO 시스템에서의 디지털 빔포밍 기법은 하나의 물리 안테나에 하나의 RF chain이 필요하므로 많은 수의 RF chain이 필요하다. 이는 비용, 운영의 복잡도 등의 문제를 발생시킨다. 따라서, 밀리미터파 대역에서 효율적인 통신을 하기 위해 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 동시에 사용하는 하이브리드(Hybrid) 빔포밍 시스템을 고려해볼 수 있다. 아날로그 빔포밍은 하나의 RF chain에 여러 개의 물리 안테나를 array로 연결하고, 페이즈 쉬프터(phase shifter)를 사용하여 좁은(narrow) 빔 형성이 가능하다. 디지털 빔포밍에 비해 아날로그 빔포밍은 빔의 샤프함(sharpness) 및 방향성 조절에 대한 유연함(flexibility)은 떨어지지만 디지털 패스의 수를 증가시키지 않음으로 구현 비용과 복잡도가 낮은 장점이 있다. 밀리미터파 대역에서 효율적으로 높은 통신 용량을 얻기 위하여 상기의 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍의 장단점을 적절히 조합한 하이브리드 빔포밍 시스템을 고려해볼 수 있다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 방법을 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 기지국의 송신 빔은 기지국이 지원하는 아날로그 빔에 대응하고, 단말의 수신 빔은 단말이 지원하는 아날로그 빔에 대응할 수 있다. 제1 최적 빔은 기지국의 송신 빔 중 수신된 전력(RP)이 높은 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 있는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있고, 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 없는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 최적 빔은 제2 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 제3 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 단말이 선택하고, 제2 최적 빔 및 제3 최적 빔은 기지국이 선택한다. 단말의 수신 빔은 단말의 최적 빔에 대응할 수 있다. 빔 미스매치는 기지국의 최적 빔과 단말의 최적 빔이 서로 대응하지 않고 어긋나는 경우 발생할 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다. 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)은 CSI-RS를 포함할 수 있다.
먼저, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, BRS의 전송 주기는 기지국의 송신 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 기지국의 송신 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
단말은 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력(RP)을 기반으로 제1 최적 빔을 선택할 수 있다.
단말은 상기 BRS를 기반으로 빔 상태 정보를 기지국으로 보고한다. 이때, 빔 상태 정보는 제1 최적 빔의 빔 인덱스(BI) 및 제1 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 포함한다. 즉, 단말이 빔 상태 정보를 보고한다고 하더라도 기지국은 단말의 수신 빔에 대한 정보는 알 수 없다. 단말이 채널 상태를 지시하는 RS를 수신하기 위해서는 기지국의 최적 빔에 대응하는 단말의 수신 빔의 설정이 필요하다. 따라서, 상기 빔 상태 정보는 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그(flag)도 포함한다. 플래그가 on으로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응하지 않고, 플래그가 off로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응할 수 있다.
본 명세서에서는 기지국과 단말 간에 빔 미스매치가 발생하는 경우 단말의 수신 빔의 설정을 위해 기지국이 빔 상태 정보를 다시 받는 것을 기술하고 있다. 따라서, 기지국은 빔 상태 정보를 보고받기 전에 빔 상태 정보를 요청하는 트리거링 메시지(triggering message)를 단말에게 전송할 수 있다. 단말 입장에서는, 단말은 빔 상태 정보를 보고하기 전에, 빔 상태 정보를 요청하기 위한(보고받기 위한) 트리거링 메시지를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 트리거링 메시지는 단말이 빔 상태 정보를 보고하기 위한 자원 할당 정보 등이 포함될 수 있다.
기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 제2 최적 빔(플래그가 on으로 지시)을 선택하면, 단말은 상기 제2 최적 빔을 지시하는 비트맵 인덱스(bitmap index)를 포함하는 빔 지시자(beam indication)를 기지국으로부터 수신한다.
상기 빔 지시자는 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스(subframe index)를 더 포함한다. 상기 비트맵 인덱스는 기지국이 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하기 위해 어떠한 빔을 사용할지를 나타내기 위해 빔 인덱스를 비트맵 형식으로 나타낸 것이다. 또한, 서브프레임 인덱스는 빔 지시자를 전송한 뒤 얼마만큼의 서브프레임 이후에 채널 상태를 지시하는 RS가 전송되는지를 나타내는 값이다. 서브프레임 인덱스가 K이면, 채널 상태를 지시하는 RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송된다. 이때, K는 자연수이다.
기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하면, 단말의 수신 빔은 변경될 필요가 없으므로(이미 기지국의 제3 최적 빔과 단말의 수신 빔은 서로 대응되므로) 단말은 별도의 빔 지시자를 기지국으로부터 수신하지 않는다.
상기 빔 지시자를 수신한 단말은 상기 빔 지시자에 따라 단말의 수신 빔을 변경하여 새로 설정한다(update). 이에 따라, 단말은 상기 제2 최적 빔에 대응되도록 변경된 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
만약, 기지국이 상기 플래그를 기반으로 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하여 단말이 빔 지시자를 수신하지 않는다면, 단말은 수신 빔을 변경하지 않고 기존 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 지시자를 수신하는 장치를 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 기지국의 송신 빔은 기지국이 지원하는 아날로그 빔에 대응하고, 단말의 수신 빔은 단말이 지원하는 아날로그 빔에 대응할 수 있다. 제1 최적 빔은 기지국의 송신 빔 중 수신된 전력(RP)이 높은 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 있는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있고, 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 없는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 최적 빔은 제2 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 제3 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 단말이 선택하고, 제2 최적 빔 및 제3 최적 빔은 기지국이 선택한다. 단말의 수신 빔은 단말의 최적 빔에 대응할 수 있다. 빔 미스매치는 기지국의 최적 빔과 단말의 최적 빔이 서로 대응하지 않고 어긋나는 경우 발생할 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다. 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)은 CSI-RS를 포함할 수 있다.
상기 장치는 단말일 수 있다. 상기 장치는 무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 먼저, 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, BRS의 전송 주기는 기지국의 송신 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 기지국의 송신 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
상기 프로세서는 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력(RP)을 기반으로 제1 최적 빔을 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 BRS를 기반으로 빔 상태 정보를 기지국으로 보고한다. 이때, 빔 상태 정보는 제1 최적 빔의 빔 인덱스(BI) 및 제1 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 포함한다. 즉, 단말이 빔 상태 정보를 보고한다고 하더라도 기지국은 단말의 수신 빔에 대한 정보는 알 수 없다. 단말이 채널 상태를 지시하는 RS를 수신하기 위해서는 기지국의 최적 빔에 대응하는 단말의 수신 빔의 설정이 필요하다. 따라서, 상기 빔 상태 정보는 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그(flag)도 포함한다. 플래그가 on으로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응하지 않고, 플래그가 off로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응할 수 있다.
본 명세서에서는 기지국과 단말 간에 빔 미스매치가 발생하는 경우 단말의 수신 빔의 설정을 위해 기지국이 빔 상태 정보를 다시 받는 것을 기술하고 있다. 따라서, 기지국은 빔 상태 정보를 보고받기 전에 빔 상태 정보를 요청하는 트리거링 메시지(triggering message)를 단말에게 전송할 수 있다. 단말 입장에서는, 단말은 빔 상태 정보를 보고하기 전에, 빔 상태 정보를 요청하기 위한(보고받기 위한) 트리거링 메시지를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 트리거링 메시지는 단말이 빔 상태 정보를 보고하기 위한 자원 할당 정보 등이 포함될 수 있다.
기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 제2 최적 빔(플래그가 on으로 지시)을 선택하면, 단말은 상기 제2 최적 빔을 지시하는 비트맵 인덱스(bitmap index)를 포함하는 빔 지시자(beam indication)를 기지국으로부터 수신한다.
상기 빔 지시자는 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스(subframe index)를 더 포함한다. 상기 비트맵 인덱스는 기지국이 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하기 위해 어떠한 빔을 사용할지를 나타내기 위해 빔 인덱스를 비트맵 형식으로 나타낸 것이다. 또한, 서브프레임 인덱스는 빔 지시자를 전송한 뒤 얼마만큼의 서브프레임 이후에 채널 상태를 지시하는 RS가 전송되는지를 나타내는 값이다. 서브프레임 인덱스가 K이면, 채널 상태를 지시하는 RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송된다. 이때, K는 자연수이다.
기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하면, 단말의 수신 빔은 변경될 필요가 없으므로(이미 기지국의 제3 최적 빔과 단말의 수신 빔은 서로 대응되므로) 단말은 별도의 빔 지시자를 기지국으로부터 수신하지 않는다.
상기 빔 지시자를 수신한 단말은 상기 빔 지시자에 따라 단말의 수신 빔을 변경하여 새로 설정한다(update). 이에 따라, 단말은 상기 제2 최적 빔에 대응되도록 변경된 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
만약, 기지국이 상기 플래그를 기반으로 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하여 단말이 빔 지시자를 수신하지 않는다면, 단말은 수신 빔을 변경하지 않고 기존 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
본 명세서는 단말이 빔 상태 정보를 보고하고 단말의 수신 빔을 설정하기 위해 빔 지시자를 수신받음으로써 빔 미스매치가 발생한 경우에도 효율적으로 빔을 설정하여 통신을 수행할 수 있다. 또한, 빔 지시자에 비트맵 정보를 포함시켜 빔 지시자를 전송하는 DCI(Downlink Control Information)의 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
도 1은 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 4는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 싱글 빔을 나타낸 일례이다.
도 5는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 멀티 빔을 나타낸 일례이다.
도 6은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 빔포밍 기반 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동기 신호 및 BRS를 포함하는 동기화 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임의 자원 블록 상에서 BRS가 할당되는 패턴의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임 내에서 BRS가 전송되는 주기의 일례를 나타낸다.
도 10은 빔 주기 구성이 00일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 11은 빔 주기 구성이 01일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 12는 빔 주기 구성이 10일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 13은 빔 주기 구성이 11일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국이 플래그가 off로 설정된 빔을 선택하는 경우 CSI-RS를 수신하는 순서도이다.
도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국이 플래그가 on으로 설정된 빔을 선택하는 경우 CSI-RS를 수신하는 순서도이다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 빔 지시자를 수신하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 17은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
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) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 Nul 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. SC-FDMA 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 시스템에 따라 OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다. 자원블록은 자원 할당 단위로 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 Nul은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 전송 대역폭은 시스템 정보(system information)이다. 단말은 시스템 정보를 획득하여 Nul을 알 수 있다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,Nul×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 SC-FDMA 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 SC-FDMA 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 부반송파의 수와 SC-FDMA 심벌의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록이 포함하는 SC-FDMA 심벌의 수 또는 부반송파의 수는 다양하게 변경될 수 있다. SC-FDMA 심벌의 수는 CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 6이다.
도 2의 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다. 다만, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함한다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 하향링크 서브프레임은 2개의 연속적인(contiguous) 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 제1 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 PDCCH(physical downlink control channel)가 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당되는 데이터 영역(data region)이 된다. 제어영역에는 PDCCH 이외에도 PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid-ARQ indicator channel) 등의 제어채널이 할당될 수 있다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다. 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수는 PCFICH를 통해 알 수 있다. PHICH는 상향링크 데이터 전송의 응답으로 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK(acknowledgement)/NACK(not-acknowledgement) 정보를 나른다.
PDCCH는 PDSCH 상의 하향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 하향링크 그랜트를 나를 수 있다. 단말은 PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 디코딩하여 PDSCH를 통해 전송되는 하향링크 사용자 데이터를 읽을 수 있다. 또한, PDCCH는 단말에게 PUSCH(physical uplink shared channel) 스케줄링을 위해 사용되는 제어정보를 나를 수 있다. PUSCH 스케줄링을 위해 사용되는 제어정보는 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 그랜트이다.
제어영역은 복수의 CCE(control channel elements)들의 집합으로 구성된다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group)에 대응된다. 자원요소 그룹은 자원요소로의 제어채널 맵핑을 정의하기 위해 사용된다. 하향링크 서브프레임에서 CCE의 총 수가 Ncce라면, CCE는 0부터 Ncce,k-1까지 CCE 인덱스가 매겨진다. 서브프레임마다 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수가 변할 수 있기 때문에, 서브프레임 내 CCE의 총 수 역시 서브프레임마다 변할 수 있다.
이하에서는 빔포밍(beamforming) 기술에 대해 설명한다.
빔포밍은 송신단에서 수행되는 송신 빔포밍 및 수신단에서 수행되는 수신 빔포밍으로 구분될 수 있다. 상기 송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 특정한 방향으로 집중시켜 지향성(direcivity)을 증대시킨다. 이때, 다수의 안테나들이 집합된 형태는 안테나 어레이(antenna array)라 지칭되고, 상기 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘레먼트(array element)라 지칭될 수 있다. 상기 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 송신 빔포밍을 사용하면 신호의 지향성이 증대되고 이를 통해 상기 신호의 전송 거리 또한 증가한다. 또한, 지향되는 방향 이외의 다른 방향으로는 신호가 거의 전송되지 않으므로, 수신단에서는 다른 수신단에 대한 신호 간섭이 크게 감소된다.
상기 수신단은 수신 안테나 어레이를 이용하여 수신 신호에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 수신 빔포밍은 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시켜 상기 특정 방향으로 수신되는 수신 신호의 감도를 증가시키고, 상기 특정 방향 이외의 방향에서 들어오는 신호는 수신 신호에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단하는 이득을 제공한다.
도 4는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 싱글 빔을 나타낸 일례이다.
도 4를 참조하면, 2개의 서브 어레이(sub-array)를 포함하는 하나의 안테나 어레이를 이용하여 1개의 RF(Radio Frequency) 빔(싱글 빔, single beam)을 정의하고 있다. 이때, 하나의 서브 어레이는 8(H)*8(V)*2(P) 안테나(P는 Xpol을 나타낸다)로 구성되고 2개의 RF chain을 갖는다. 또한, 상기 1개의 RF 빔의 너비(width)는 15'(H)*15'(V)이다.
도 5는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 멀티 빔을 나타낸 일례이다.
도 5를 참조하면, 각 RF chain 별로 서로 다른 방향을 갖는 RF 빔(멀티 빔, multi beam)을 정의하고 있다. 이 경우, 각 RF chain에 따른 4개의 빔은 서로 다른 지역을 커버할 수 있다.
상기 싱글 빔 또는 멀티 빔을 이용하여 빔 스캐닝을 하는 경우, 아래의 표 1과 같은 장단점이 있다.
싱글 빔 멀티 빔
장점 높은 빔 이득(Higher beam gain) 빠른 빔 스캐닝(Faster beam scanning)
단점 느린 빔 스캐닝(Slower beam scanning) 낮은 빔 이득(Lower beam gain)
이하에서는 단일 사용자 혹은 다중 사용자에게 다수의 신호를 송신하는 환경에서 단말이 유효 채널에 대해 보다 정확한 채널 관련 정보를 기지국에게 피드백하기 위한 방법 및 장치를 제안한다.
도 6은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 빔포밍 기반 시스템의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 하이브리드 빔포밍 기반 시스템(600)은 일례로, 송신기(610)와 수신기(620)를 포함하여 구성된다. 상기 송신기(610)는 각각 MIMO 채널을 형성하기 위해서 미리 결정된 개수의 안테나 어레이(616)를 구비한다. 설명의 편의상, 상기 안테나 어레이 (616-1, 616-2,..., 616-n)가 총 n개 구비된 경우를 가정한다. 상기 안테나 어레이(616-1, 616-2,..., 616-n) 각각은 미리 결정된 수의 안테나 원소들로 구성된다. 여기서는, 각각의 안테나 어레이를 구성하는 안테나 원소들의 수가 동일한 경우를 예시하고 있으나, 안테나 어레이 별로 상이한 수의 안테나 원소들로 구성될 수도 있다. 상기 수신기(620) 역시 송신기(610)의 안테나 어레이와 동일하게 구성되는 안테나 어레이(622-1, 622-2,..., 622-m)를 구비할 수 있다. 여기서는, 일례로, 수신기(620)의 안테나 어레이(622)의 총 수를 m인 경우로 가정하였다. 상기 m과 n은 각각 1 이상의 자연수로써, 실시예에 따라 서로 동일한 값으로 설정될 수도 상이한 값으로 설정될 수도 있다.
상기 송신기(610)는 전송할 신호에 대해 부호화 및 프리코딩하기 위한 MIMO 인코더(encoder, 612)와 기저대역 프리코더(precoder, 614)를 구비하고, 상기 수신기(620)는 상기 안테나 어레이(622)를 통해서 수신되는 신호를 컴바이닝하고 복호하기 위한 기저대역 컴바이너(combiner, 624) 및 MIMO 디코더(decoder, 626)를 구비한 경우를 도시하고 있다. 상기 송신기(610) 및 수신기(620) 각각은 설명의 편의상 개략적인 구성들을 포함하고 있는 형태로 도시되어 있는 것으로, 본 명세서의 실시예에 따라 보다 세부적인 구성들로 구체화될 수 있다.
상기한 바와 같은 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템에서 송신기는 다중 사용자 혹은 단일 사용자에게 다수의 신호를 송신(이하, '멀티플렉스 전송'이라 칭함)하는 경우, 해당 수신기를 통해서 피드백(feedback)받은 채널 관련 정보를 다양한 목적으로 활용할 수 있다. 대표적인 예로, 송신기는 멀티플렉싱 전송시 상기한 채널 관련 정보를 기반으로 하는 프리코딩(Precoding) 방식을 적용함에 따라 다중 안테나를 가진 단일 사용자의 신호 간 간섭, 혹은 다중 사용자 간의 간섭을 감소시킴으로써 시스템 전송 용량을 증가시킬 수 있다.
상기 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템에서 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing; FDD)을 사용하는 경우를 가정한다. 이 경우, 수신기는 송신기로부터 기준 신호(reference signal)를 수신하면, 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 송신기 및 수신기 사이의 채널 정보를 추정할 수 있다. 그리고, 상기 추정된 채널 정보를 상기 송신기에게 피드백한다. 예를 들어, LTE-Advanced 시스템의 경우, 상기 추정된 채널 정보의 피드백을 PMI(Precoding Matrix Indicator) 피드백이라 칭한다. 그리고, 수신기로부터 피드백받은 PMI는 송신기가 수신기에 대한 프리코딩 매트릭스 형성 시 사용된다. 구체적으로 송신기 및 수신기는 프리코딩 매트릭스를 미리 저장하고, 상기 PMI는 상기 프리코딩 매트릭스 중 하나를 지시한다.
또한, 수신기가 송신기에게 CQI(Channel Quality Indicator) 등을 더 전송하고, 이를 기반으로, 송신기가 스케줄링, MCS(Modulation and Coding Scheme) 선정 등에 사용되도록 할 수 있다.
상기 하이브리드 빔포밍 기반 시스템(600)이 밀리미터파 대역에서 동작할 경우, 높은 주파수 대역으로 인해 매우 작은 안테나 폼 팩터(antenna form factor)를 가지게 된다. 그러므로, 다수 개의 어레이(array) 안테나들을 이용한 빔포밍 시스템의 구성이 매우 용이하게 된다. 이러한 밀리미터파 대역에서의 빔포밍은, 각 어레이 안테나 원소에 서로 다른 위상천이 값을 적용함으로써 원하는 방향으로 빔 방향을 변경하여 전송할 수 있다. 그리고, 밀리미터파 대역에서의 높은 패스 로스(pathloss)를 보상하기 위하여 각 안테나 원소가 좁은 빔폭을 갖도록 배치할 수 있다.
이에 따라, 도 6에 도시한 바와 같은 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)은 안테나 어레이를 사용하여 빔을 형성한다는 점에서 기존의 MIMO 시스템 대비 차이점을 갖는다.
구체적으로, 다중 사용자들에 대한 상기 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템을 구성할 경우, 구비한 안테나 어레이의 개수를 증가시킴에 따라 각 안테나 어레이의 빔이 샤프(sharp)할수록, 해당 안테나에 대한 유효 채널 이득(gain) 값의 차이가 크게 나타난다. 예를 들어, 단일 빔이 하나의 사용자만을 위한 신호를 전송하는 BDMA(Beam Division Multiple Access) 형태의 통신을 가정하면, 상기 단일 빔에 대응하는 안테나에 대한 유효 채널의 이득값이 나머지 안테나들에 비해 매우 높은 값을 가지며, 상기 나머지 안테나들 각각에 대한 유효 채널의 이득값은 '0'에 가까운 값을 갖게 될 수 있다.
한편, 기존의 무선 통신 표준들 중 일례로, LTE-Advanced에서는 PMI 피드백을 위해 유니터리(unitary) 행렬을 기반으로 하는 코드북(code book)을 사용한다. 유니터리 행렬은 채널 이득의 편차가 크지 않고 유니폼(uniform)한 특성을 갖는다.
또한, 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)에서 단말은 BRS(Beam Reference Signal)를 사용하여 물리적인 안테나가 형성하는 빔에 대응하는 아날로그 빔(analog beam)을 선택하고, 코드북을 사용하여 가장 좋은 디지털 빔(digital beam)을 선택한다. 디지털 빔은 디지털 프리코더(digital precoder)에 대응될 수 있다. 단말은 선택한 아날로그 빔과 디지털 빔을 기지국으로 피드백하고, 기지국은 아날로그 빔과 디지털 빔을 사용하여 단말에게 빔 포밍을 수행할 수 있다. 아날로그 빔은 개략적(rough)이고, 빔 폭이 넓고(wide), 느리게 변한다(slow variation). 디지털 빔은 정확하고(precise), 빔 폭이 좁고(narrow), 빠르게 변한다(fast variation). 따라서, 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)에서는 샤프(sharp)한 최종 빔을 얻을 수 있다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동기 신호 및 BRS를 포함하는 동기화 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
CSI(Channel State Indicator)-RS(Reference Signal)와 같은 기준 신호(Reference Signal)는 기지국에서 지원하는 다수 개의 빔에 대해 시 분할 다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식, 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing; FDM) 방식 또는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing; CDM) 방식으로 구분되어 전송된다. CSI-RS는 각 안테나 포트에 대한 빔의 방사 각도가 120도 정도로 넓다. 다만, 본 명세서에의 실시예에서 적용될 수 있는 BRS(Beam Reference Signal)는 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하기 위한 기준 신호이다. BRS는 CSI-RS에 비해 빔의 방사 각도가 작아 샤프(sharp)한 빔에 대해 적용될 수 있다. 또한, BRS는 하나의 심벌에서 안테나 포트 별로 FDM 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송될 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌마다 하나의 안테나 포트는 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 즉, BRS는 도 7과 같이, 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서만 전송될 수 있다.
상기 BRS를 전송하는 서브프레임을 동기화 서브프레임(Synchronization subframe)이라 할 수 있다. 상기 동기화 서브프레임은 12개 또는 14개의 심벌을 가지고 있고 5ms마다 하나의 동기화 서브프레임이 전송되는 전송 주기에 따라 전송될 수 있다. 여기서는, 동기화 서브프레임이 노멀 CP인 경우를 고려하여 14개의 심벌(2개의 슬롯)을 가지고 있다고 가정한다. 상기 심벌은 OFDM 심벌에 대응할 수 있다.
단말은 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및/또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 사용하여 하향링크 동기를 획득한 후 BRS를 사용하여 최적 빔을 선택한다. 도 7을 참조하면, PSS, SSS 및/또는 ESS와 같은 동기 신호는 중심 주파수를 기준으로 비교적 작은 대역을 점유한다. 반면, BRS는 기지국의 전체 시스템 대역을 점유하고 있어 광대역 채널을 기준으로 최적 빔에 대한 탐색이 가능하다는 장점을 가진다.
또한, PSS, SSS 및/또는 ESS는 하나의 심벌 안에서 FDM 방식으로 다중화되어 있다. 또한, BRS도 상기 PSS, SSS 및/또는 ESS와 같은 동기 신호와 하나의 심벌 안에서 FDM 방식으로 다중화되어 있다. 밀리미터파 대역의 경우 샤프한 빔을 사용하므로 빔 방사 각도가 120도인 영역을 다 커버하기 위해서는 도 7과 같은 동기화 서브프레임을 사용할 수 있다. 동기화 서브프레임은 14개의 PSS로 이루어져 있고, 14개의 PSS는 서로 다른 방향을 가르키고 있다. 단말은 상기 14개의 PSS 중 수신된 전력(received power)이 가장 강한 PSS와 시간 동기가 이루어진다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임의 자원 블록 상에서 BRS가 할당되는 패턴의 일례를 나타낸다.
도 8은 기지국이 8개의 안테나 포트를 가지는 경우 자원 블록 내의 BRS 할당 패턴의 일례를 나타낸다. 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 12개의 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함할 수 있다. 이때, 12개의 부반송파 중 8개의 부반송파에는 8개의 안테나 포트(안테나 포트 0부터 안테나 포트 7까지)에 대한 BRS가 할당될 수 있고, 나머지 4개의 부반송파에는 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 할당될 수 있다. PBCH는 시스템의 핵심적인 정보(예를 들어, 시스템 프레임 넘버, BRS 전송 주기 구성, ePBCH 전송 지시자 등)를 전송하기 위한 신호로서 40ms의 주기마다 전송될 수 있다. 또한, PBCH는 도 8과 같이, BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송될 수 있다.
도 8을 참조하면, BRS는 하나의 심벌에서 안테나 포트 별로 FDM 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송될 수 있다. 즉, BRS는 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다.
도 8을 참조하면, 자원 블록의 각 심벌에서 맨 위를 기준으로 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당된다. 도 8에 도시하지는 않았으나, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당된다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당된다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당된다. 다만, 도 8은 설명의 편의를 위해 특정 안테나 포트에 대한 BRS가 자원 블록 내의 동일한 부반송파에 할당되는 일례를 도시한 것일 뿐, 항상 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 특정 안테나 포트에 대한 BRS는 각 심벌에서 서로 다른 부반송파에 할당될 수도 있다. 예를 들어, 안테나 포트 0에 대한 BRS는 첫 번째 심벌에서는 첫 번째 부반송파에 할당되나 두 번째 심벌에서는 두 번째 부반송파에도 할당될 수 있다.
도 8에서 자원 블록 내 자원 요소(RE)에 쓰여있는 0~55의 숫자는 빔 인덱스(beam index)를 나타낸다. 빔 인덱스는 복수의 빔 각각에 대해 인덱스를 붙인 것이다. 여기서, 복수의 빔은 셀에서 기지국이 지원하는 빔에 대응될 수 있다. 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하므로, 빔 인덱스가 다른 빔은 서로 다른 방향을 지시하는 빔에 해당된다. 복수의 빔 및 빔 인덱스에 대해서는 도 10 내지 도 13에서 후술한다.
도 8을 참조하면, 자원 블록 내 각 심벌에 대해 하나의 안테나 포트는 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 상술한 바와 같이 안테나 포트에 대한 BRS의 위치 또한 각 심벌마다 달라질 수 있으므로 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑도 다양하게 수행될 수 있다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임 내에서 BRS가 전송되는 주기의 일례를 나타낸다.
BRS의 전송 주기는 기지국의 빔의 전체 커버리지, 기지국의 빔 개수, 기지국의 안테나 포트의 개수에 따라 결정될 수 있다. BRS는 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, BRS가 동기화 서브프레임 내에서 전송되는 주기를 빔 주기(beam period)라고 정의한다. 도 9 및 아래의 표 2는 빔 주기의 일례를 나타낸다.
빔 주기 구성(Beam period configuration) 동기화 서브프레임의 개수 빔 주기 빔 스캐닝의 최대 개수
00 1/2개의 동기화 서브프레임 5ms or <5ms Np*Nsym
01 1개의 동기화 서브프레임 5ms 2*Np*Nsym
10 2개의 동기화 서브프레임 10ms 4*Np*Nsym
11 4개의 동기화 서브프레임 20ms 8*Np*Nsym
상기 표 2에서 Np는 BRS의 안테나 포트의 개수이고, Nsym은 한 슬롯 내 OFDM 심벌의 수이다.
발명의 이해를 돕기 위해, 상기 표 2의 빔 주기 구성에 따른 기지국의 빔의 방사 패턴과 빔 주기에 따른 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례들을 도 10 내지 도 13에서 도시한다. 여기서는, Np=8(안테나 포트 8개), Nsym=7(1개의 슬롯은 7개의 심벌)인 것을 가정한다. 다만, 설명의 편의를 위해 도 10 내지 도 13에서는 동기화 서브프레임 내에 PBCH는 생략하고 BRS에 대해서만 도시하고 있다.
도 10은 빔 주기 구성이 00일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 00이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 56개이다(Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 56개가 될 수 있다. 따라서, 도 10과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~55까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 5ms(또는 5ms 이하)가 되고, 1/2개의 동기화 서브프레임(즉, 1개의 슬롯)에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 10을 참조하면, BRS가 5ms마다 동기화 서브프레임의 1개의 슬롯 내에서 전송되고, 이때, 동기화 서브프레임의 1개의 슬롯 내에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 11은 빔 주기 구성이 01일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 01이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 112개이다(2*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 112개가 될 수 있다. 따라서, 도 11과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~111까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 5ms가 되고, 1개의 동기화 서브프레임(즉, 2개의 슬롯)에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 11을 참조하면, BRS가 5ms마다 1개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 12는 빔 주기 구성이 10일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 10이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 224개이다(4*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 224개가 될 수 있다. 따라서, 도 12와 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~223까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 10ms가 되고, 2개의 동기화 서브프레임에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 12를 참조하면, BRS가 10ms마다 2개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 112~167인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 168~223인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 13은 빔 주기 구성이 11일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 11이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 448개이다(8*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 448개가 될 수 있다. 따라서, 도 13과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~447까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 20ms가 되고, 4개의 동기화 서브프레임에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 13을 참조하면, BRS가 20ms마다 4개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 112~167인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 168~223인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 세 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 224~279인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 세 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 280~335인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 네 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 336~391인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 네 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 392~447인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
본 명세서에서 단말은 BRS를 사용하여 각 안테나 포트에서 각각의 아날로그 빔을 측정하고, 이에 대한 빔 상태 정보(beam state information)을 기지국에게 전송하기 위해 빔 인덱스(Beam Index; BI)와 수신된 전력(Received Power; RP)를 사용한다.
예를 들어, 상기 표 2에서 빔 주기 구성이 11이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 448개가 될 수 있다. 따라서, 총 448개의 빔 중 선택된 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해서는 총 9비트가 사용된다. 이때, 빔 인덱스는 빔 주기, 안테나 포트의 번호, OFDM 심벌의 번호에 대한 정보를 포함한다. 또한, 단말은 BRS를 사용하여 빔의 수신된 전력 값을 측정할 수 있다. 이를 기지국으로 피드백하기 위해서 아래의 표 3을 이용하여 측정된 값으로부터 BRSRP(BRS Received Power) 인덱스를 도출할 수 있다. BRSRP 인덱스를 피드백하기 위해서는 총 7비트가 사용될 수 있다.
BRSRP 인덱스 값
0 < -140 dBm
1 -140 dBm < ~ < -139 dBm
... ...
97 > -44 dBm
앞서 설명한 바와 같이, CSI-RS는 각 안테나 포트에 대한 빔의 방사 각도가 120도 정도로 넓은(broad) 빔에 대해 적용될 수 있으나, 본 명세서에의 실시예에서 적용될 수 있는 BRS는 CSI-RS에 비해 빔의 방사 각도가 작아 샤프(sharp)한 빔에 대해 적용될 수 있다.
다만, 넓은 빔이 적용될 수 있는 CSI-RS를 사용할 때는 기지국과 단말 간에 빔 미스매치(beam mismatch)가 발생되지 않았으나, 샤프한 빔이 적용될 수 있는 BRS를 사용하면서 기지국과 단말 간에 동기화 후 빔 트랙킹(beam tracking) 과정에서 빔 미스매치가 발생하는 경우가 있다. 빔 미스매치는 특정 빔이 수신된 전력(RP)이 매우 낮다거나 품질(quality)가 떨어지는 경우가 있는지 여부를 기준으로 판단할 수 있다.
빔 미스매치가 발생하면 기지국의 송신 빔(Tx beam)과 단말의 수신 빔(Rx beam) 간의 빔의 재설정을 위해 빔 상태 정보(beam state information)을 다시 보낼 필요가 있다. 이때, 기지국은 빔 상태 정보를 추정하고 빔 상태 정보를 보고하는 동작을 트리거하기 위한 트리거 메세지를 단말로 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 단말이 빔 상태 정보를 보고(report)할 수 있도록 자원 할당을 할 수도 있다. 이에 단말은 앞서 정의된 BRS를 사용하여 각 안테나 포트에서 각각의 기지국의 아날로그 빔을 측정하고, 이에 대한 빔 상태 정보를 기지국에게 피드백 또는 보고할 수 있다. 여기서, 기지국의 아날로그 빔은 기지국의 송신 빔에 대응할 수 있다.
단말은 각각의 기지국의 송신 빔에 대해 수신된 전력을 측정하여 최적 빔을 선택할 수 있다. 또한, 단말은 최적 빔에 대한 빔 인덱스(BI) 정보와 수신된 전력(RP) 정보를 기지국으로 보고할 수 있다. 기지국은 고용량 서비스 및 저용량 고신뢰도 서비스 등 다양한 서비스를 하기 위해 단말에게 복수의 최적 빔에 대한 보고를 요구할 수 있다. 이때, 각각의 최적 빔에 대응하는 단말의 수신 빔은 다를 수 있다. 단말이 복수의 최적 빔에 대해 빔 상태 정보를 피드백하는 경우, 각각의 최적 빔에 대한 단말의 수신 빔의 정보는 기지국이 알 수 없다. 만약 서비스 별로 기지국이 선택적으로 최적 빔을 사용하여 CSI-RS를 전송하는 경우, 단말은 CSI-RS를 수신하기 위해 최적 빔에 대응하는 수신 빔의 설정이 필요하다. 따라서, 단말의 수신 빔을 설정하기 위해 기지국은 최적 빔의 정보를 단말에게 알려주는 빔 지시자(beam indication)가 필요하다. 이에 따라, 본 명세서에서는 효율적인 단말의 빔 상태 정보를 보고하는 기법과 기지국의 빔 지시자를 시그널링하는 기법을 제안한다. 본 명세서에서는 기지국이 선택적으로 최적 빔을 사용하여 CSI-RS를 전송하는 기법에 대해 설명하고 있으나 항상 이에 제한되는 것은 아니고 다양한 RS(Reference Signal)가 최적 빔을 통해 전송될 수 있다.
먼저, 발명의 이해를 돕기 위해 용어를 정리하면, 기지국의 송신 빔은 기지국이 지원하는 아날로그 빔에 대응하고, 단말의 수신 빔은 단말이 지원하는 아날로그 빔에 대응할 수 있다. 단말의 수신 빔은 단말의 최적 빔에 대응할 수 있다. 빔 미스매치는 기지국의 최적 빔과 단말의 최적 빔이 서로 대응하지 않고 어긋나는 경우 발생할 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다. 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)은 CSI-RS를 포함할 수 있다.
일례로, 단말의 빔 상태 정보의 보고에 대해, 기지국은 다음과 같이 빔 지시자를 설정할 수 있다. 기지국이 설정한 빔 지시자는 단말에게 서비스할 빔의 인덱스(또는 비트맵 인덱스) 및/또는 CSI-RS를 전송을 위한 서브프레임 인덱스(subframe index)를 포함한다. 기지국은 상기 빔 지시자를 RRC(Radio Resource Control) 또는 DCI(Downlink Control Information)을 통해 단말에게 전달할 수 있다.
예를 들어, 단말이 다음과 같이 6개의 기지국이 지원하는 최적 빔 {#3, #6, #8, #11, #17, #20}을 선택하여 기지국으로 빔 상태 정보를 보고한다고 가정한다. 각각의 최적 빔에 대해서 단말의 수신 빔을 설정하기 위해, 기지국은 단말이 보낸 6개의 최적 빔 중 기지국이 사용할 송신 빔을 비트맵 인덱스로 단말에게 알려준다. 여기서 기지국이 사용할 송신 빔은 기지국이 CSI-RS를 전송할 빔에 대응할 수 있다. 그리고, 기지국은 상기 기지국이 사용할 송신 빔에 대해 CSI-RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스를 단말에게 알려준다. 만약 기지국이 6개의 최적 빔 중 {#3, #11}을 사용할 경우, 기지국은 비트맵 인덱스 [1 0 0 1 0 0]과 서브프레임 인덱스 K를 포함하는 빔 지시자를 단말로 전송한다. 서브프레임 인덱스가 K라면, 상기 CSI-RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송된다. 이때, K는 자연수이다.
다른 예로, 단말은 UCI(Uplink Control Information)와 관련된 빔에 대한 빔 상태 정보를 기지국으로 보고할 수 있다. UCI와 관련된 빔은 각 빔 당 빔 지시자를 요청하는 플래그(flag)를 포함한다. 기지국은 UCI에 포함된 플래그를 통해 선택한 빔에 대하여 빔 지시자를 결정한다.
UCI와 관련된 빔에 대한 빔 상태 정보는 빔 인덱스(BI), 빔의 수신된 전력(RP) 및 빔 지시자를 요청하는 플래그를 포함한다. 만약 기지국이 플래그가 on으로 설정된 빔을 선택한다면 기지국은 CSI-RS를 전송하기 전에 선택된 빔을 단말에게 빔 지시자를 통해 알려줄 수 있다. 만약 기지국이 플래그가 off로 설정된 빔을 선택한다면 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 없기 때문에 기지국은 BSI에 대한 응답없이, 즉, 빔 지시자의 전송 없이, CSI-RS를 전송할 수 있다.
발명의 이해를 돕기 위해 도 14 및 도 15에서 제시하는 예시를 살펴본다. 도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국이 플래그가 off로 설정된 빔을 선택하는 경우 CSI-RS를 수신하는 순서도이다. 도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 기지국이 플래그가 on으로 설정된 빔을 선택하는 경우 CSI-RS를 수신하는 순서도이다.
구체적으로, 단말은 다음과 같이 6개의 최적 빔 {#3, #6, #8, #11, #17, #20}을 선택한다고 가정한다. 빔 지시자를 요청하는 플래그(on/off)에 따라 6개의 최적 빔은 {#3(off), #8(off), #11(off), #6(on), #17(on), #20(on)}으로 표현한다. 따라서, 빔 지시자를 요청하는 플래그를 위해 각각의 최적 빔에 추가적인 1비트가 요구되어, 총 M개의 최적 빔을 보고할 때 추가로 플래그에 대한 M 비트가 요구된다.
도 14를 참조하면, 단말은 UCI와 관련된 빔에 대한 빔 상태 정보를 기지국으로 보고한다(S1410). 빔 상태 정보를 보고받은 기지국이 상기 6개의 최적 빔 중 최적 빔 {#3(off), #8(off), #11(off)}를 선택한다면, 도 14와 같이 기지국은 단말에게 별도의 빔 지시자 없이 송신 빔을 통해 CSI-RS를 전송한다(S1420). 이때, 단말은 기존 수신 빔을 통해 CSI-RS를 수신할 수 있다. 여기서, 플래그는 단말이 선택한 6개의 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시한다. 기지국은 플래그가 off로 설정되어 있는 최적 빔 {#3(off), #8(off), #11(off)}를 선택하였으므로, {#3(off), #8(off), #11(off)}은 단말의 수신 빔에 대응됨을 알 수 있다. 따라서, 단말은 별도의 빔 지시자를 수신받을 필요가 없고, 단말의 수신 빔의 변경 없이 기존 수신 빔을 통해서 CSI-RS를 수신할 수 있다.
반면에, 도 15를 참조하면, 단말은 UCI와 관련된 빔에 대한 빔 상태 정보를 기지국으로 보고한다(S1510). 빔 상태 정보를 보고받은 기지국이 상기 6개의 최적 빔 중 최적 빔 {#3(off), #17(on), #20(on)}을 선택한다면, 도 15와 같이 기지국은 단말에게 빔 지시자를 전송(S1520)하여 최적 빔 {#17(on), #20(on)}에 대한 빔 인덱스를 비트맵으로 시그널링할 수 있다. 기지국은 빔 상태 정보를 통해 받은 6개의 최적 빔 중 {#17(on), #20(on)}를 CSI-RS를 전송할 최적 빔으로 사용하므로 이를 비트맵 인덱스 [0 1 1]으로 시그널링할 수 있다. 여기서, 플래그는 단말이 선택한 6개의 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시한다. 기지국은 플래그가 off로 설정되어 있는 최적 빔 {#3(off)}과 플래그가 on으로 설정되어 있는 최적 빔 {#17(on), #20(on)}를 선택하였으므로, {#17(on), #20(on)}은 단말의 수신 빔에 대응되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 단말은 단말의 수신 빔이 {#17(on), #20(on)}에 대응되도록 변경될 수 있게 별도의 빔 지시자를 수신받을 필요가 있다. 기지국은 최적 빔 {#17(on), #20(on)}를 통해 CSI-RS를 전송할 수 있고(S1530), 상기 빔 지시자에 따라 변경된 수신 빔을 통해 단말은 CSI-RS를 수신할 수 있다. 즉, 단말은 기지국이 전송한 빔 지시자를 이용하여 최적 빔 {#17(on), #20(on)}에 대응하는 단말의 수신 빔을 설정할 수 있다. 상기 빔 지시자는 CSI-RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스 K도 포함하고 있다. 따라서, 상기 빔 지시자가 N번째 서브프레임에서 전송된다면, 상기 CSI-RS는 N번째 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후인 N+K번째 서브프레임에서 전송된다.
상술한 기법을 정리하면, 단말은 빔 상태 정보를 보고할 때 빔 지시자를 요청하는 플래그(즉, 단말의 수신 빔이 새로 설정될 필요가 있는지 여부를 지시한다)를 기지국으로 전달하고, 만약 단말의 수신 빔의 변경이 필요하지 않다면 기지국은 단말에게 추가적인 시그널링 없이(즉, 별도의 빔 지시자 없이) CSI-RS 전송이 가능하다. 만약 단말의 수신 빔의 변경이 필요하면 기지국은 단말에게 별도의 빔 지시자를 전송하여 기지국의 최적 빔에 대응되도록 단말의 수신 빔을 변경할 수 있고, 단말은 변경된 수신 빔을 통해 CSI-RS를 수신할 수 있다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 빔 지시자를 수신하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
먼저 용어를 정리하면, 기지국의 송신 빔은 기지국이 지원하는 아날로그 빔에 대응하고, 단말의 수신 빔은 단말이 지원하는 아날로그 빔에 대응할 수 있다. 제1 최적 빔은 기지국의 송신 빔 중 수신된 전력(RP)이 높은 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔에 대응하는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 제2 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 있는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있고, 제3 최적 빔은 제1 최적 빔 중 단말의 수신 빔을 변경할 필요가 없는 기지국의 최적 빔에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 최적 빔은 제2 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 제3 최적 빔을 포함할 수 있다. 또한, 제1 최적 빔은 단말이 선택하고, 제2 최적 빔 및 제3 최적 빔은 기지국이 선택한다. 단말의 수신 빔은 단말의 최적 빔에 대응할 수 있다. 빔 미스매치는 기지국의 최적 빔과 단말의 최적 빔이 서로 대응하지 않고 어긋나는 경우 발생할 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다. 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)은 CSI-RS를 포함할 수 있다.
먼저, 단계 S1610에서, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, BRS의 전송 주기는 기지국의 송신 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 기지국의 송신 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
단계 S1620에서, 단말은 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력(RP)을 기반으로 제1 최적 빔을 선택할 수 있다.
단계 S1630에서, 단말은 상기 BRS를 기반으로 빔 상태 정보를 기지국으로 보고한다. 이때, 빔 상태 정보는 제1 최적 빔의 빔 인덱스(BI) 및 제1 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 포함한다. 즉, 단말이 빔 상태 정보를 보고한다고 하더라도 기지국은 단말의 수신 빔에 대한 정보는 알 수 없다. 단말이 채널 상태를 지시하는 RS를 수신하기 위해서는 기지국의 최적 빔에 대응하는 단말의 수신 빔의 설정이 필요하다. 따라서, 상기 빔 상태 정보는 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그(flag)도 포함한다. 플래그가 on으로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응하지 않고, 플래그가 off로 지시된 최적 빔은 단말의 수신 빔에 대응할 수 있다.
본 명세서에서는 기지국과 단말 간에 빔 미스매치가 발생하는 경우 단말의 수신 빔의 설정을 위해 기지국이 빔 상태 정보를 다시 받는 것을 기술하고 있다. 따라서, 기지국은 빔 상태 정보를 보고받기 전에 빔 상태 정보를 요청하는 트리거링 메시지(triggering message)를 단말에게 전송할 수 있다. 단말 입장에서는, 단말은 빔 상태 정보를 보고하기 전에, 빔 상태 정보를 요청하기 위한(보고받기 위한) 트리거링 메시지를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 트리거링 메시지는 단말이 빔 상태 정보를 보고하기 위한 자원 할당 정보 등이 포함될 수 있다.
단계 S1640에서, 기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 제2 최적 빔(플래그가 on으로 지시)을 선택하면, 단말은 상기 제2 최적 빔을 지시하는 비트맵 인덱스(bitmap index)를 포함하는 빔 지시자(beam indication)를 기지국으로부터 수신한다.
상기 빔 지시자는 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스(subframe index)를 더 포함한다. 상기 비트맵 인덱스는 기지국이 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하기 위해 어떠한 빔을 사용할지를 나타내기 위해 빔 인덱스를 비트맵 형식으로 나타낸 것이다. 또한, 서브프레임 인덱스는 빔 지시자를 전송한 뒤 얼마만큼의 서브프레임 이후에 채널 상태를 지시하는 RS가 전송되는지를 나타내는 값이다. 서브프레임 인덱스가 K이면, 채널 상태를 지시하는 RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송된다. 이때, K는 자연수이다.
기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하면, 단말의 수신 빔은 변경될 필요가 없으므로(이미 기지국의 제3 최적 빔과 단말의 수신 빔은 서로 대응되므로) 단말은 별도의 빔 지시자를 기지국으로부터 수신하지 않는다.
단계 S1650에서, 상기 빔 지시자를 수신한 단말은 상기 빔 지시자에 따라 단말의 수신 빔을 변경하여 새로 설정한다(update). 이에 따라, 단말은 상기 제2 최적 빔에 대응되도록 변경된 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
만약, 기지국이 상기 플래그를 기반으로 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔(플래그가 off로 지시)를 선택하여 단말이 빔 지시자를 수신하지 않는다면, 단말은 수신 빔을 변경하지 않고 기존 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 기지국으로부터 수신한다.
도 17은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
무선장치(1700)는 프로세서(1710), 메모리(1720), RF(radio frequency) 유닛(1730)을 포함할 수 있다.
프로세서(1710)는 상술한 기능, 절차, 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 라디오 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층(layer)들은 프로세서에 구현될 수 있다. 프로세서(1710)는 상술한 동작을 구동하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 메모리(1720)는 동작적으로 프로세서(1710)에 연결되고, RF 유닛(1730)은 프로세서(1710)에 동작적으로 연결된다.
프로세서(1710)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1720)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1730)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1720)에 저장되고, 프로세서(1710)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1720)는 프로세서(1710) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 널리 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1710)와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 무선통신시스템에서 단말이 빔(beam)을 통해 통신하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신하되, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응되는, 단계;
    상기 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력(received power)을 기반으로 제1 최적 빔을 선택하는 단계;
    상기 BRS를 기반으로 빔 상태 정보(beam state information)를 상기 기지국으로 보고(report)하되, 상기 빔 상태 정보는 상기 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그(flag)를 포함하는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 제2 최적 빔을 선택하면,
    상기 제2 최적 빔을 지시하는 비트맵 인덱스(bitmap index)를 포함하는 빔 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 제2 최적 빔에 대응되도록 변경된 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔을 선택하면,
    상기 단말이 상기 빔 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하지 않고, 상기 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 빔 상태 정보를 보고하기 전에, 상기 빔 상태 정보를 보고받기 위한 트리거링 메시지(triggering message)를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빔 상태 정보는 상기 제1 최적 빔의 빔 인덱스(beam index) 및 상기 제1 최적 빔의 수신된 전력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 빔 지시자는 상기 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스(subframe index)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서브프레임 인덱스가 K이면, 상기 채널 상태를 지시하는 RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송되고,
    상기 K는 자연수인 것을 특징으로 하는
    방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 BRS의 전송 주기는 상기 기지국의 송신 빔의 개수 및 상기 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  9. 무선통신시스템에서 빔(beam)을 통해 통신하는 단말에 있어서,
    무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 동작적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신하되, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 기지국의 송신 빔 중 하나의 빔에 대응되고,
    상기 기지국의 송신 빔에 대한 수신된 전력(received power)을 기반으로 제1 최적 빔을 선택하고,
    상기 BRS를 기반으로 빔 상태 정보(beam state information)를 상기 기지국으로 보고(report)하되, 상기 빔 상태 정보는 상기 제1 최적 빔이 단말의 수신 빔에 대응하는지 여부를 지시하는 플래그(flag)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하지 않는 제2 최적 빔을 선택하면, 상기 제2 최적 빔을 지시하는 비트맵 인덱스(bitmap index)를 포함하는 빔 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하고, 및
    상기 제2 최적 빔에 대응되도록 변경된 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS(Reference Signal)를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  11. 제10항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 기지국이 상기 플래그를 기반으로 상기 제1 최적 빔 중 상기 단말의 수신 빔에 대응하는 제3 최적 빔을 선택하면,
    상기 빔 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하지 않고, 상기 단말의 수신 빔을 통해 채널 상태를 지시하는 RS를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  12. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 빔 상태 정보를 보고하기 전에, 상기 빔 상태 정보를 보고받기 위한 트리거링 메시지(triggering message)를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 빔 상태 정보는 상기 제1 최적 빔의 빔 인덱스(beam index) 및 상기 제1 최적 빔의 수신된 전력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 빔 지시자는 상기 채널 상태를 지시하는 RS를 전송하는 타이밍을 지시하는 서브프레임 인덱스(subframe index)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서브프레임 인덱스가 K이면, 상기 채널 상태를 지시하는 RS는 상기 빔 지시자를 전송하는 서브프레임보다 K번째 서브프레임 이후의 서브프레임에서 전송되고,
    상기 K는 자연수인 것을 특징으로 하는
    단말.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 BRS의 전송 주기는 상기 기지국의 송신 빔의 개수 및 상기 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는
    단말.
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