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KR101481166B1 - 다중안테나 시스템에서의 귀환데이터 전송 방법 - Google Patents

다중안테나 시스템에서의 귀환데이터 전송 방법 Download PDF

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KR101481166B1
KR101481166B1 KR20080056002A KR20080056002A KR101481166B1 KR 101481166 B1 KR101481166 B1 KR 101481166B1 KR 20080056002 A KR20080056002 A KR 20080056002A KR 20080056002 A KR20080056002 A KR 20080056002A KR 101481166 B1 KR101481166 B1 KR 101481166B1
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Abstract

다중안테나 시스템에서 귀환데이터 전송방법은 채널상태 보고를 위한 채널정보를 수집하는 단계, 상기 채널정보를 바탕으로 귀환데이터를 생성하는 단계 및 상기 귀환데이터를 전송주기에 따라 전송하는 단계를 포함하되, 상기 귀환데이터는 상기 전송주기에 따라 포함되는 제어신호의 종류가 서로 다른 복수의 보고 유형으로 전송된다. 귀환데이터를 효율적으로 구성하여 전송함으로써 제어신호의 전송에 따른 오버헤드를 줄일 수 있다.

Description

다중안테나 시스템에서의 귀환데이터 전송 방법{Method for transmitting feedback data in multiple antenna system}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중안테나 시스템에서의 귀환데이터 전송 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 다양한 종류의 통신을 제공하기 위해 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 음성 및/또는 데이터가 무선통신 시스템에 의해 제공되고 있다. 일반적인 무선통신 시스템은 다중 사용자에게 하나 또는 그 이상의 공유 자원을 제공한다. 예를 들어 무선통신 시스템은 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access) 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)와 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터 는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다. OFDM에 의하면, 광대역 채널의 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 환경에서 수신기의 복잡도를 낮추고, 부반송파간의 상이한 채널 특성을 활용하여 주파수 영역에서의 선택적 스케줄링 등을 통해 주파수 효율(spectral efficiency)을 높일 수 있다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는 OFDM을 기반으로 한 다중 접속 방식이다. OFDMA에 의하면 다중 사용자에게 상이한 부반송파를 할당함으로써 무선자원의 효율성을 높일 수 있다.
한편, 최근에는 무선통신 시스템의 성능과 통신용량을 극대화하기 위하여 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 시스템이 주목받고 있다. MIMO 기술은 지금까지 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 채택해 송수신 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방법이다. MIMO 시스템을 다중안테나(Multiple antenna) 시스템이라고도 한다. MIMO 기술은 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 그 결과, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다.
무선통신 시스템에서 일반적으로 기지국은 상향링크 및 하향링크의 무선자원을 스케줄링한다. 상향링크 및 하향링크의 무선자원에는 사용자 데이터 또는 제어신호가 실린다. 사용자 데이터가 실리는 채널을 데이터 채널이라 하고, 제어신호가 실리는 채널을 제어채널이라 한다. 제어신호에는 기지국과 단말 간의 통신에 필요한 다양한 종류의 제어신호들이 있다. 예를 들어, 다중안테나 시스템에서 무선자원의 스케줄링에 필요한 제어신호로 채널품질정보(Channel Quality Indicator; CQI), 랭크 정보(Rank Indicator; RI), 프리코딩 행렬 정보(Precoding Matrix Indicator; PMI) 등이 있다. 단말이 CQI, RI, PMI 등의 제어신호를 기지국으로 전송하고, 기지국은 다수의 단말로부터 수신되는 제어신호를 바탕으로 상향링크 및 하향링크 무선자원을 스케줄링한다. 기지국은 스케줄링한 무선자원에 대한 RI, PMI, 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS) 등을 하향링크로 알려준다.
이와 같이, 다중안테나 시스템에서 단말은 CQI, RI, PMI 등 많은 제어신호를 전송하여야 한다. 또한 빠르게 변하는 채널환경 하에서 무선자원 스케줄링에 필요한 제어신호는 보다 자주 전송되어야 한다. 한정된 무선자원에서 모든 종류의 제어신호를 자주 전송하는 것 많은 오버헤드(overhead)를 유발한다.
다양한 제어신호를 효율적으로 전송하여 오버헤드를 줄일 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중안테나 시스템에서 제어신호로 인한 오버헤드를 줄일 수 있는 귀환데이터 전송 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 다중안테나 시스템에서 귀환데이터 전송방법은 채널상태 보고를 위한 채널정보를 수집하는 단계, 상기 채널정보를 바탕으로 귀환데이터를 생성하는 단계 및 상기 귀환데이터를 전송주기에 따라 전송하는 단계를 포함하되, 상기 귀환데이터는 상기 전송주기에 따라 포함되는 제어신호의 종류가 서로 다른 복수의 보고 유형으로 전송된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 다중안테나 시스템에서 귀환데이터 전송방법은제1 전송주기에 복수의 제어신호가 포함된 제1 귀환데이터를 상향링크 공용제어채널을 통하여 전송하는 단계 및 제2 전송주기에 상기 제1 귀환데이터에 포함된 복수의 제어신호 중 일부의 제어신호를 포함하는 제2 귀환데이터를 상향링크 전용 제어채널을 통하여 전송하는 단계를 포함한다.
귀환데이터를 효율적으로 구성하여 전송함으로써 제어신호의 전송에 따른 오버헤드를 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 설명을 명확히 하기 위해, 이하에서는 OFDMA 기반의 무선통신 시스템에 대하여 설명한다.
무선통신 시스템은 다중안테나(multiple antenna) 시스템일 수 있다. 다중안 테나 시스템은 다중입출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템일 수 있다. 또는 다중안테나 시스템은 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템 또는 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수도 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.
도 2는 다중안테나를 가지는 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 송신기(100)는 스케줄러(110), 채널인코더(120-1, ..., 120-K), 맵퍼(130-1, ..., 130-K), 전처리기(140-1, ..., 140-K) 및 다중화기(150)를 포함한다. 송신기(100)는 Nt(Nt>1)개의 송신 안테나(190-1, ..., 190-Nt)를 포함한다. 송신기(100)는 하향링크에서 기지국의 일부분일 수 있다. 송신기(100)는 상향링크에서 단말의 일부분일 수 있다.
스케줄러(110)는 N명의 사용자들로부터 데이터를 입력받아, 한 번에 전송될 K개의스트림을 출력한다. 스케줄러(110)는 각 사용자의 채널정보를 이용하여 가용할 수 있는 무선자원에 전송할 사용자와 전송률을 결정한다. 스케줄러(110)는 귀환 데이터로부터 채널 정보를 추출하여 코드율(code rate), 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme; MCS) 등을 선택한다.
채널 정보에는 채널상태 정보(Channel state information; CSI), 채널품질 정보(Channel quality information; CQI) 또는 사용자 우선순위 정보(User priority information) 등이 포함될 수 있다. 채널 상태 정보에는 송수신기 사이의 채널행렬(channel matrix), 채널의 상관행렬(channel correlation matrix), 양자화된(quantized) 채널행렬 또는 양자화된 채널상관 행렬 등이 있다. 채널 품질 정보에는 송수신기 사이에 신호대잡음비(signal to noise ratio; SNR), 신호대간섭과잡음비(signal to interference and noise ratio; SINR) 등이 있다. 사용자 우선순위 정보는 각 사용자의 레벨 등에 따른 사용자에 대한 우선순위를 가지는 정보이다.
스케줄러가 할당하는 가용 무선자원은 무선통신 시스템에서 데이터 전송시에 사용되는 무선자원을 의미한다. 예를 들어, TDMA(Time division multiple access) 시스템에서는 각 시간 슬롯(time slot)이 자원이고, CDMA(Code division multiple access) 시스템에서는 각 코드와 시간 슬롯이 자원이며, OFDMA(Orthogonal frequency division multiple access) 시스템에서는 각 부반송파와 시간슬롯이 자원이다. 동일한 셀(Cell) 또는 섹터(Sector)내에서 다른 사용자에게 간섭을 일으키지 않기 위하여 각 자원은 시간, 코드 또는 주파수 영역에서 직교하게 정의될 수 있다.
채널인코더(120-1,...,120-K)는 입력되는 스트림을 정해진 코딩방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data)를 형성한다. 맵퍼(130-1,...,130-K)는 부호화된 데이터를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑한다. 이를 정보심벌이라 한다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 BPSK, QPSK 또는 8-PSK 일 수 있다. m-QAM은 16-QAM, 64-QAM 또는 256-QAM 일 수 있다.
전처리기(140-1,...,140-K)는 입력되는 정보심벌(u1,...,uK)에 대해 프리코딩(Precoding)을 수행하여 입력심벌(x1,...,xK)을 생성한다. 프리코딩은 전송할 정보 심벌에 전처리를 수행하는 기법이며, 이러한 프리코딩 기법 중에서는 정보심벌에 가중치 벡터 또는 프리코딩 행렬 등을 적용하여 입력심벌을 생성하는 RBF(random beamforming), ZFBF(zero forcing beamforming) 등이 있다.
다중화기(150)는 입력심벌(x1,...,xK)을 적절한 부반송파에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. 다중화된 심벌은 변조되어 송신안테나(190-1,...,190-Nt)를 통해 송신된다.
도 3은 다중 안테나를 가지는 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 수신기(200)는 복조기(210), 채널추정기(220), 후처리기(230), 디맵퍼(240), 채널 디코더(250) 및 제어기(260)를 포함한다. 수신기(200)는 Nr(Nr>1)개의 수신 안테나(290-1,...,290-Nr)를 포함한다. 수신기(200)는 하향링크에서 단말의 일부분일 수 있다. 수신기(200)는 상향링크에서 기지국의 일부분일 수 있다.
수신 안테나(290-1,...,290-Nr)로부터 수신된 신호는 복조기(210)에 의해 복조된다. 채널 추정기(220)는 채널을 추정하고, 후처리기(230)는 전처리기(140-1,...,140-K)에 대응하는 후처리를 수행한다. 디맵퍼(240)는 입력심벌을 부호화된 데이터로 디맵핑하고, 채널 디코더(250)는 부호화된 데이터를 디코딩하여 원래 데이터를 복원한다. 제어기(260)는 채널상태정보(CSI) 또는 채널품질정보(CQI) 또는 사용자 우선순위 정보 등을 포함하는 귀환데이터를 송신기로 귀환시킨다.
이하에서는 상기 무선통신 시스템에서의 무선자원 할당에 대하여 제어신호가 적용되는 규모(granularity)에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당에 대한 제어신호의 규모(granularity)를 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 사용자 데이터 및 제어신호는 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함하는 프레임에 실려서 전송된다. 프레임은 시간 축에서 복수의 OFDMA 심벌과 주파수 축에서 복수의 자원블록을 포함할 수 있다. 자원블록은 무선자원 할당의 기본 단위로서 인접하는 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. 이때, 부반송파는 사용자 데이터 또는 제어신호가 실리는 데이터 부반송파와 파일럿 신호가 실리는 파일럿 부반송파가 될 수 있다. 파일럿 부반송파에는 다중안테나 시스템에서 각 안테나에 대한 파일럿 신호가 실릴 수 있다. 자원블록에서 데이터 부반송파와 파일럿 부반송파의 배열은 다양한 구성으로 배열될 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 하나의 프레임을 전송하는데 필요한 시간이다.
프레임은 주파수 축으로 전체 밴드(Whole Band; WB), PMI 밴드(PMI Band; PB), 서브 밴드(Sub Band; SB) 등 다양한 규모(granularity)로 구분될 수 있다. 서브밴드(SB)는 적어도 하나의 사용자 데이터 또는 제어신호가 실릴 수 있는 주파수 대역을 나타낸다. 서브밴드(SB)는 적어도 하나의 자원블록을 포함할 수 있다. PMI 밴드(PB)는 인접하는 적어도 하나의 서브밴드를 포함한다. 전체 밴드(WB)는 전체 주파수 대역을 나타내다. 이들의 크기를 서로 비교하면, SB ≤ PB ≤ WB 가 될 수 있다.
한편, 제어신호의 전송 방식에 따라 프레임은 주파수 축으로 베스트 밴드(Best Band; BB)와 나머지 밴드(Residual Band; RB)로 구분될 수 있다. 베스트 밴드는 복수의 서브 밴드 중에서 선택되는 특정 서브 밴드를 나타낸다. 나머지 밴드(RB)는 전체 밴드(WB)에서 베스트 밴드(BB)를 제외한 나머지 서브 밴드를 나타낸다. 예를 들어, CQI를 Best-M 방식으로 전송하는 경우(M=2)를 가정할 때, CQI는 서브 밴드별로 구해지며, 서브 밴드별 CQI 중 CQI 값이 가장 큰 서브 밴드를 2개 선택한다. 선택된 2개의 서브 밴드가 베스트 밴드(BB)가 되고, 그 외의 밴드가 나머지 밴드(RB)가 된다. 2개의 베스트 밴드(BB)의 CQI는 그대로 전송하고, 나머지 밴드(RB)의 CQI는 나머지 밴드(RB)에 속하는 모든 서브 밴드의 CQI를 평균하여 하나의 평균값으로 전송할 수 있다.
이와 같이, 전체 주파수 대역을 다양한 규모로 나누는 것은 기지국과 단말 간의 통신에서 원활한 통신이 이루어지도록 제어신호로 인한 오버헤드를 줄이고 제어신호를 효율적으로 전송하기 위해서이다. 예를 들어, CQI는 복수의 단말에게 보다 좋은 서비스 품질(Quality of Service; QoS)의 서비스를 제공하기 위하여 서브 밴드 별로 구하여 전송하는 것이 효과적이다. 그러나 모든 서브 밴드의 CQI를 전송하는 경우에는 오버헤드가 커지게 되므로, CQI가 좋은 몇 개의 서브 밴드를 베스트 밴드(BB)로 지정하여 원래의 CQI를 전송하고, 나머지 밴드(RB)의 CQI는 평균값만을 전송하게 된다. PMI는 사용자 데이터의 전처리와 후처리에 필요한 제어정보로서, CQI에 비하여 무선통신 시스템의 서비스 품질에 미치는 영향이 작으므로 서브 밴드보다 규모가 큰 PMI 밴드(PB) 단위로 PMI를 구하여 전송하는 것이 효과적이다. RI는 다중안테나에 의하여 다중화될 수 있는 각각의 독립 채널을 나타내는 것으로, 전체 밴드(WB) 단위로 구하여 전송하는 것으로 충분하다. 그리고 전체 밴드(WB)에 대해 CQI의 평균값이나 PMI를 구하여 전송할 수도 있다. 또는 서브밴드(SB)의 크기를 늘려 각 서브밴드(SB)의 CQI를 전송할 수도 있다. 이때 PMI 밴드(PB)의 크기는 서브밴드(SB)와 동일한 크기를 가지거나 더 큰 크기를 가질 수 있다.
상술한 프레임의 구성 및 이에 포함되는 다양한 규모의 밴드들은 예시에 불과하며, 각 밴드들의 크기 및 수는 다양하게 변형되어 적용될 수 있다.
이하에서는 상기의 무선통신 시스템에서의 제어신호 전송 방법에 대하여 설명한다. 상향링크 또는 하향링크로 PMI를 전송하는 것으로 가정하여 설명한다. 그러나 이는 한정이 아니며, PMI 이외의 다른 제어신호의 전송에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 기지국은 단말로 채널상태 보고 요청을 전송한다(S110). 채널상태 보고 요청은 채널상태 보고 요청 메시지를 통하여 전송될 수 있다. 채널상태 보고 요청 메시지에는 채널상태 보고를 위한 상향링크 무선자원 할당 정보, 프레임 오프셋(frame offset), 각종 제어신호의 보고 유형 및 전송주기 등에 관한 정보가 포함될 수 있다.
단말은 기지국으로부터 수신한 신호로부터 채널 정보를 추출한다(S115). 채 널 정보에는 채널 상태 정보(CSI), 채널 품질 정보(CQI) 또는 사용자 우선 순위 정보 등이 포함될 수 있다. 단말은 채널 정보를 바탕으로 기지국과의 채널환경에 적합한 RI, PMI, CQI 등을 선택하여, 이를 기지국으로 전송할 귀환데이터에 포함시킬 수 있다. 이때, 단말은 기지국이 지정하거나 사전에 약속된 제어신호의 보고 유형에 맞추어 상향링크 제어신호를 생성할 수 있다.
다음 표 1은 귀환데이터에 포함되는 상향링크 제어신호의 보고 유형에 대한 일 예를 나타낸다.
보고 유형 비트맵 RI Best-M CQI 평균 CQI PMI
A comprised WB SB SB PB
B comprised WB SB WB PB
C comprised WB SB OL PB
D comprised WB WB WB PB
E comprised WB WB OL PB
F comprised WB OL OL -
'비트맵'은 다수의 서브 밴드(SB) 중 선택한 서브밴드(SB)를 지정하는 지시자(indicator)이다. 즉, 비트맵으로 제어신호가 나타내는 서브 밴드(SB) 또는 PMI 밴드(PB)를 지정할 수 있다. 예를 들어, 6개의 서브 밴드를 6비트의 비트맵으로 나타내는 경우, 첫 번째 서브 밴드와 세 번째 서브 밴드를 '101000'로 지정할 수 있다. 또는 비트맵으로 다수의 제어신호들을 구분할 수 있다. 예를 들어, 1개의 RI, 2개의 베스트 밴드(BB)의 CQI, 1개의 나머지 밴드(RB)의 평균 CQI, 3개의 PMI 밴드(PB)의 PMI의 순서를 가진 제어신호를 7비트의 비트맵으로 나타내는 경우, 비트맵이 '0111000'과 같이 주어지면 제어신호에 2개의 베스트 밴드(BB)의 CQI와 1개의 나머지 밴드(RB)의 CQI가 포함된 것을 의미한다. 또는 N개의 서브밴드 중에서 N개의 베스트 CQI를 전송하는 경우나, Best-M 에서 전체 밴드(WB)의 CQI가 전송되는 경우에는 0 비트의 비트맵이 전송될 수도 있다.
'RI'는 전체 밴드(WB)에 대한 값으로 귀환 데이터에 포함될 수 있다.
M개의 베스트 밴드에 대한 CQI인 'Best-M CQI'와 '평균 CQI'는 각 보고 유형에 따라 서브 밴드(SB)에 대한 값 또는 전체 밴드(WB)에 대한 값으로 귀환 데이터에 포함될 수 있다. 서브 밴드(SB)에 대한 CQI를 주파수 선택적 CQI(Frequency Selective CQI)라 하고, 전체 밴드(WB)에 대한 CQI를 주파수 균일 CQI(Frequency Flat CQI)라 한다.
귀환데이터에 포함되는 제어신호의 보고 유형 'A'에서, 'Best-M CQI'는 CQI 값이 높은 순서의 M개의 서브 밴드의 CQI이거나 M개의 서브 밴드의 평균 CQI이고, '평균 CQI'는 나머지 밴드(RB)의 CQI의 평균값이 된다.
보고 유형 'B'에서, 'Best-M CQI'는 CQI 값이 높은 순서의 M개의 서브 밴드의 CQI이거나 M개의 서브 밴드의 평균 CQI이고, '평균 CQI'는 전체 밴드(WB)의 CQI의 평균값이 된다.
보고 유형 'C'에서, 'Best-M CQI'는 CQI 값이 높은 순서의 M개의 서브 밴드의 CQI이거나 M개의 서브 밴드의 평균 CQI이고, '평균 CQI'는 개방 루프(Open Loop; OL)가 적용되는 것으로, 평균 CQI를 전송하지 않거나 보다 긴 주기로 평균 CQI를 전송하는 것을 의미한다. 개방 루프는 기지국과 단말 간의 CSI를 이용하지 않고 데이터를 전송하는 방식이다.
보고 유형 'D'에서, 'Best-M CQI'와 '평균 CQI'는 전체 밴드(WB)에 대한 CQI의 평균값이 된다. 보고 유형 'E'에서, 'Best-M CQI'는 전체 밴드(WB)에 대한 CQI의 평균값이 되고, '평균 CQI'는 전송되지 않거나 보다 긴 주기로 전송한다. 보고 유형 'F'에서, 'Best-M CQI'와 '평균 CQI'는 전송되지 않는다.
'PMI'는 PMI 밴드(PB)에 대한 값 또는 전체 밴드(WB)에 대한 값으로 귀환데이터에 포함될 수 있다. PMI 밴드(PB)는 서브 밴드(SB)와 같은 범위를 가지거나, 서브 밴드(SB)보다 크고 전체 밴드(WB)보다 작은 범위를 가질 수 있다. PMI 밴드(PB)의 범위는 가변적일 수 있다. 전체 밴드(WB) 중 선택된 특정 밴드에 대한 PMI를 주파수 선택적 PMI(Frequency Selective PMI)라 한다. 전체 밴드(WB)에 대한 PMI를 주파수 균일 PMI(Frequency Flat PMI)라 한다.
귀환데이터에 포함되는 제어신호의 보고 유형에 따라 PMI 밴드(PB)의 범위(granularity)는 다양하게 정해질 수 있다.
먼저 PMI의 범위(granularity)는 다음과 같이 정해질 수 있다고 하자.
(1) 최소 PMI 밴드(Smallest PMI Band; S-PB)
PMI 밴드(PB)는 서브 밴드(SB)와 같은 범위(PB=SB) : (a) PMI 밴드의 범위는 M개의 CQI를 위한 서브 밴드와 동일한 범위로 정해질 수 있다.
(2) 중간 PMI 밴드(Middle PMI Band; M-PB)
PMI 밴드(PB)는 서브 밴드(SB)보다 정수(integral number)배 만큼 큰 범위(SB<PB<WB) : (a) PMI 밴드의 범위는 M개의 CQI를 위한 서브 밴드의 연속된 서브 밴드의 크기로 정해질 수 있다. (b) M개의 평균 CQI가 전송될 때, M개의 서브 밴드가 PMI 밴드로 정해질 수 있다. (c) N개의 서브밴드 중 선택되지 않은 밴드(Non-selected Band)인 (N-M)개의 서브 밴드가 PMI 밴드로 정해질 수 있다.
(3) 최대 PMI 밴드(Largest PMI Band; L-PB)
PMI 밴드(PB)는 전체 밴드(WB)와 같은 범위(PB=WB) : (a) PMI 밴드의 범위는 전체 밴드와 동일한 범위로 정해질 수 있다.
이제, 상술한 PMI의 범위(S-PB, M-PB, L-PB)를 바탕으로 보고 유형에 따른 PMI 밴드의 범위에 대하여 설명한다.
제어신호의 보고 유형이 'A'와 같을 때, 서브 밴드 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 S-PB, M-PB(a) 또는 M-PB(b)가 될 수 있으며, 나머지 밴드(RB)의 평균 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 M-PB(c)가 될 수 있다.
제어신호의 보고 유형이 'B'와 같을 때, 서브 밴드 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 S-PB, M-PB(a) 또는 M-PB(b)가 될 수 있으며, 전체 밴드(WB)의 평균 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 M-PB(c) 또는 L-PB가 될 수 있다. 또한, 선택되는 밴드의 수 M이 전체 서브 밴드의 수 N과 동일할 때, 서브 밴드 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 S-PB가 될 수 있으며, 전체 밴드(WB)의 평균 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 L-PB가 될 수 있다.
제어신호의 보고 유형이 표 1의 'C'와 같을 때, 서브 밴드 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 S-PB, M-PB(a) 또는 M-PB(b)가 될 수 있으며, 전체 밴드(WB)에 대한 PMI 밴드의 범위는 M-PB(c) 또는 L-PB가 될 수 있다.
제어신호의 보고 유형이 표 1의 'D' 또는 'E'와 같을 때, 전체 밴드(WB)에 대한 평균 CQI를 위한 PMI 밴드의 범위는 L-PB가 될 수 있다.
귀환데이터에 포함되는 제어신호의 유형은 예시에 불과하며 제한이 아니다. 예를 들어, 'PMI'는 서브 밴드(SB) 또는 전체 밴드(WB)에 대한 값으로 주어질 수 있고, 이에 따라 귀환데이터에 포함되는 제어신호의 유형은 다양하게 변형될 수 있다.
단말은 기지국으로 귀환데이터를 전송한다(S120). 귀환데이터는 채널상태 보고 요청 메시지에 대한 응답 메시지가 된다. 귀환데이터는 기지국이 지정하거나 사전에 약속된 상향링크 제어신호의 전송주기에 따라 주기적으로 전송될 수 있다.
다음 표 2는 단말이 기지국으로 전송하는 상향링크 제어신호의 전송주기에 대한 일 예를 나타낸다. CQI의 전송주기를 기준으로 다른 제어신호의 전송주기를 나타낸다.
전송주기 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI RI RI
Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap
PMI PMI PMI PMI PMI PMI
CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI
제1, 제5, 제9 전송주기에서 CQI/PMI는 표 1의 보고유형 'A', 'B', 'C', 'E'에 따라 물리적 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH) 또는 상향링크 전용 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)을 통하여 다음과 같이 전송될 수 있다.
보고유형 'B'에서, 전체 서브 밴드의 수(N)와 선택되는 서브 밴드의 수(M)가 같으면(N=M), 비트맵은 0비트로 전송될 수 있고, M개의 서브 밴드 각각에 대한 CQI/PMI(individual M CQI/PMI) 및 전체 밴드에 대한 평균 CQI가 전송될 수 있다.
보고유형 'A' 또는 'B'에서 N>M이면, 비트맵, Best-M CQI/PMI 및 평균 CQI/PMI가 전송될 수 있다. Best-M CQI/PMI는 M개의 서브 밴드 각각에 대한 CQI/PMI 또는 M개의 서브 밴드의 평균 CQI/PMI(Average M CQI/PMI)를 의미한다. 평균 CQI/PMI는 (a)전체 밴드에 대한 평균 CQI/PMI 또는 (b)전체 밴드에 대한 평균 CQI와 나머지 밴드에 대한 PMI 또는 (c)나머지 밴드에 대한 평균 CQI/PMI를 의미한다.
보고유형 'C'에서 N>M이면, Best-M CQI/PMI가 전송될 수 있다. Best-M CQI/PMI는 M개의 서브 밴드 각각에 대한 CQI/PMI 또는 M개의 서브 밴드의 평균 CQI/PMI를 의미한다.
보고유형 'E'에서 전체 밴드에 대한 CQI/PMI가 전송될 수 있다.
제1 전송주기에서 RI, Bitmap, PMI, CQI가 모두 전송된다. 이후 제9 전송주기에서 RI, Bitmap, PMI, CQI가 모두 전송된다. 제1 전송주기와 제9 전송주기는 단말이 전송할 모든 귀환 정보가 전송되는 전송주기이다. 제1 전송주기와 제9 전송주기에서와 같이 귀환데이터의 크기가 큰 경우, 귀환데이터는 많은 양의 정보를 수용할 수 있는 데이터 채널(PUSCH)을 통하여 전송될 수 있다. 데이터 채널은 사용자 데이터와 제어신호를 다중화해서 전송할 수 있는 채널이다. 사용자 데이터와 제어신호의 다중화는 TDM(Time Division Multiplexing), CDM(Code Division Multiplexing), FDM(Frequency Division Multiplexing) 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 사용자 데이터와 제어신호는 접합 코딩(joint coding) 또는 분산 코딩(separating coding)될 수 있다. 사용자 데이터와 제어신호를 다중화해서 전송할 수 있는 데이터 채널의 일례로 물리적 상향링크 공유 채널(Physical Unlink Shared Channel; PUSCH)이 있다. 또는, 가변적인 크기를 가지는 귀환데이터를 위해 할당되는 특정 제어채널(PUCCH)을 통하여 RI, Bitmap, PMI, CQI가 모두 포함되는 귀환데이터를 전송할 수도 있다.
모든 귀환 정보를 포함하는 귀환데이터를 수용할 수 있는 채널은 자원 제약이 상대적으로 적기 때문에 CRC(cyclic redundancy check)와 같이 에러 검출을 위한 비트(bit)를 귀환데이터에 삽입하여 전송할 수 있다. CRC 이외에도 에러 검출을 위한 다른 방법을 적용할 수 있다. 이와 같이, 귀환데이터의 에러 여부를 검출할 수 있는 상향링크 채널을 에러 검출 채널(Error Check Channel)이라 한다. 상향링크 데이터 채널을 에러 검출 채널로 사용할 수 있다. 에러 검출 채널을 통하여 주파수 선택적 PMI 또는 주파수 균일 PMI가 전송될 수 있다. 기지국은 PMI의 에러 여부를 검출할 수 있고, PMI의 에러 여부를 바탕으로 승인 메시지를 전송함으로써, 하향링크에 적용되는 PMI에 대한 정보를 단말에게 전송하지 않을 수 있으므로 하향링크 제어 시그널링의 오버헤드를 줄일 수 있다.
상대적으로 에러율이 낮은 RI의 전송주기는 CQI의 전송주기보다 8배 긴 전송주기를 가지고 전송될 수 있다. Bitmap과 PMI는 CQI보다 2배 긴 전송주기를 가지고 전송될 수 있다. Bitmap은 채널 상태가 좋은 베스트 밴드(BB)를 선택하여 CQI를 전송하는 Best-M 방식을 고려한 것이다. CQI의 전송 방식은 달라질 수 있고 이에 따라 Bitmap은 다르게 표현될 수 있다. 단말이 전송하는 PMI는 주파수 선택적 PMI 또는 주파수 균일 PMI가 될 수 있다. PMI는 CQI와 상관되어 구해지므로, 단말이 주파수 균일 PMI를 전송한 경우에도 이후에 주파수 선택적 CQI가 계산되면 PMI는 주파수 선택적 PMI로 구해져서 전송될 수 있다. 주파수 선택적 PMI는 에러 검출 채널을 통하여 전송하고, 주파수 균일 PMI는 에러 검출 채널 또는 제어채널을 통하여 전송할 수 있다.
CQI는 각 전송주기마다 전송된다. 이때, CQI는 제1 전송주기에서 베스트 밴드(BB)의 CQI와 나머지 밴드(RB)의 평균 CQI가 전송될 수 있다. 또는 CQI는 제1 전송주기에 베스트 밴드(BB)의 CQI와 전체 밴드(WB)의 평균 CQI가 전송될 수 있다. CQI는 앞서 전송한 RI, Bitmap, PMI를 기반으로 다시 계산된다. 즉, CQI는 매 전송주기마다 새로이 계산되어 전송된다. 제1 전송주기 이후 전송되는 CQI는 새로이 계산된 CQI 값이 전송되거나, 제1 전송주기에서의 CQI 또는 바로 이전의 전송주기에서의 CQI와의 차이값으로 전송될 수 있다.
단말이 전송할 모든 귀환 정보가 전송되지 않는 전송주기(제2 내지 제8 전송주기)에 귀환데이터는 제어채널을 통하여 전송될 수 있다. 예를 들어, CQI만 전송되는 경우는 CQI 전송을 위한 제어채널을 통하여 전송될 수 있다. 제어정보만을 전송하는 제어채널의 일례로 물리적 상향링크 제어채널(Physical Unlink Control Channel; PUCCH)이 있다.
다시 말해, 단말이 기지국으로 전송하는 귀환데이터는 귀환 정보의 크기, 귀환 정보의 종류 등에 따라 데이터 채널 및/또는 제어채널을 통해서 전송될 수 있다.
다음 표 3은 단말이 기지국으로 전송하는 상향링크 제어신호의 전송주기에 대한 다른 예를 나타낸다.
전송주기 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI RI RI
Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap
PMI PMI PMI PMI PMI PMI
CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI
귀환데이터에서 Bitmap의 전송주기를 PMI의 전송주기보다 더 길게 만들 수 있다. 전송주기를 서로 비교하면, CQI < PMI < Bitmap < RI 가 된다.
제3, 제7 전송주기에서 CQI/PMI는 물리적 상향링크 공유 채널(PUSCH) 또는 상향링크 전용 채널(PUCCH)을 통하여 다음과 같이 전송될 수 있다. 이전 전송주기의 비트맵을 적용하여, M개의 서브 밴드에 대한 CQI/PMI(M CQI/PMI)는 PUSCH를 통하여 전송되고, M개의 서브 밴드에 대한 평균 CQI/PMI(Average M CQI/PMI)는 PUSCH 또는 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다. 전체 밴드에 대한 CQI/PMI는 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다.
제1, 제5, 제9 전송주기에서 CQI/PMI는 보고유형 'A', 'B', 'C' 중 어느 하나에 따라 상향링크 전용 채널(PUCCH)을 통하여 다음과 같이 전송될 수 있다.
전체 서브 밴드의 수(N)와 선택되는 서브 밴드의 수(M)가 같으면(N=M), 비트맵은 0비트로 전송될 수 있고, M개의 서브 밴드 각각에 대한 CQI/PMI(individual M CQI/PMI) 및 전체 밴드에 대한 평균 CQI가 전송될 수 있다.
N>M이면, 비트맵, Best-M CQI/PMI 및 평균 CQI/PMI가 전송될 수 있다. Best-M CQI/PMI는 M개의 서브 밴드 각각에 대한 CQI/PMI 또는 M개의 서브 밴드의 평균 CQI/PMI(Average M CQI/PMI)를 의미한다. 평균 CQI/PMI는 (a)전체 밴드에 대한 평균 CQI/PMI 또는 (b)전체 밴드에 대한 평균 CQI와 나머지 밴드에 대한 PMI 또는 (c)나머지 밴드에 대한 평균 CQI/PMI를 의미한다.
제1, 제5, 제9 전송주기와 제3, 제7 전송주기에서 다음과 같은 조합으로 제어신호를 전송할 수 있다. 이 조합은 일 예에 불과하며 제한이 아니다.
(1) 제1, 제5, 제9 전송주기에서 N=M일 때 보고유형 'B'을 적용하고, 제3, 제7 전송주기에서는 전체 밴드의 CQI/PMI을 적용할 수 있다. 즉, 제1, 제5, 제9 전송주기에서는 M개의 CQI/PMI 및 전체 밴드에 대한 평균 CQI를 전송하고, 제3, 제7 전송주기에서는 전체 밴드에 대한 CQI/PMI를 전송할 수 있다.
(2) 제1, 제5, 제9 전송주기에서 N>M일 때 보고유형 'A' 또는 'B'를 적용하고, 제 3, 제7 전송주기에서는 제1, 제5, 제9 전송주기에서 사용한 비트맵 정보를 바탕으로 다시 계산된 Best-M CQI/PMI를 전송할 수 있다.
(3) 제1, 제5, 제9 전송주기에서 N>M일 때 보고유형 'A', 'B', 'C' 중 어느 하나를 적용할 수 있고, 제3, 제7 전송주기에서는 전체 밴드에 대한 CQI/PMI를 전송할 수 있다. 보고유형 'A' 또는 'B'를 적용하여 제1, 제5, 제9 전송주기에서 평균 CQI/PMI로서 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI 및 나머지 밴드에 대한 PMI를 전송하고, 제3, 제7 전송주기에서는 전체 밴드에 대한 CQI/PMI가 전송할 수 있다. 보고유형 'C'를 적용하여 제1, 제5, 제9 전송주기에서 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI/PMI를 전송하지 않고, 제3, 제7 전송주기에서만 평균 CQI/PMI를 전송할 수도 있다.
PMI 및 CQI가 전송되는 전송주기(제3, 제7 전송주기)에서, PMI와 CQI는 제1 전송주기의 RI와 Bitmap 정보가 변하지 않는 것으로 가정하여 다시 계산된 것이다. 상대적으로 잘 변하지 않는 RI와 Bitmap의 전송을 줄이고 상대적으로 변화가 큰 PMI와 CQI만을 전송함으로써, 귀환데이터의 전송으로 인한 상향링크 채널의 오버헤드를 줄이면서 채널 환경의 변화에 적절히 대응할 수 있다. PMI 및 CQI의 전송을 위한 채널을 통하여 베스트 밴드에 대한 평균 CQI와 상기 베스트 밴드에 적용되는 PMI가 전송될 수 있다. 또는 PMI 및 CQI가 전송되는 전송주기에는 모든 귀환 정보가 전송되는 전송주기(제1, 제9 전송주기) 사이에서 주파수 균일 PMI 및 주파수 균일 CQI가 전송될 수 있다. 주파수 균일 PMI 및 주파수 균일 CQI가 계산되어 전송되는 경우, 이에 적절한 랭크가 결정되어 함께 전송될 수 있다. 이는 기지국의 스케줄링에 필요한 추가적인 정보가 될 수 있다.
다음 표 4는 단말이 기지국으로 전송하는 상향링크 제어신호의 전송주기에 대한 또 다른 예를 나타낸다.
전송주기 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI RI RI
Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap Bitmap
PMI PMI PMI PMI
CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI CQI
귀환데이터에서 PMI의 전송주기를 Bitmap의 전송주기보다 더 길게 만들 수 있다. 전송주기를 서로 비교하면, CQI < Bitmap < PMI < RI 가 된다.
제3, 제7 전송주기에서 CQI/PMI는 물리적 상향링크 공유 채널(PUSCH) 또는 상향링크 전용 채널(PUCCH)을 통하여 다음과 같이 전송될 수 있다. 이전 전송주기의 PMI를 사용하는 서브밴드에 대한 CQI는 PUSCH를 통하여 비트맵과 함께 M개의 서브밴드에 각각 대한 CQI(individual M CQI)로 전송될 수 있다. 비트맵 및 M개의 서브밴드에 대한 평균 CQI는 PUSCH 또는 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다.
제1, 제5, 제9 전송주기의 CQI/PMI는 보고유형 'A', 'B', 'E' 중 어느 하나에 따라 PUSCH 또는 PUCCH를 통하여 다음과 같이 전송될 수 있다.
N>M이면, 비트맵, (a)Best-M CQI, 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI, 전체 밴드에 대한 PMI가 PUSCH를 통하여 전송될 수 있다. 또는, (b)비트맵, M개의 서브 밴드의 평균 CQI(Average M CQI), 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI, 전체 밴드에 대한 PMI가 PUSCH 또는 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다. 또는, (c)비트맵, Best-M CQI, 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI, PMI 밴드에 대한 PMI가 PUSCH를 통하여 전송될 수 있다. 또는, (d)비트맵, M개의 서브 밴드의 평균 CQI(Average M CQI), 전체 밴드 또는 나머지 밴드에 대한 평균 CQI, PMI 밴드에 대한 PMI가 PUSCH 또는 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다. PMI의 전송을 위한 PMI 밴드의 크기(granularity)는 CQI 전송을 위한 서브 밴드와 같거나 더 클 수 있는데, 제1, 제5, 제9 전송주기에서는 보고해야 하는 전체 대역의 각 PMI 밴드별 PMI를 모두 전송할 수 있다.
보고유형 'E'에서, 비트맵은 0비트로 전송되고, 전체 밴드에 대한 CQI/PMI가 PUCCH를 통하여 전송될 수 있다.
제1, 제5, 제9 전송주기와 제3, 제7 전송주기에서 다음과 같은 조합으로 제어신호를 전송할 수 있다. 이 조합은 일 예에 불과하며 제한이 아니다.
(1) 제1, 제5, 제9 전송주기에서 보고유형 'D'가 적용될 때, 제3, 제7 전송주기에서는 제1, 제5 전송주기에서 계산된 전체 밴드에 대한 PMI를 바탕으로 CQI를 계산하여 전송할 수 있다.
(2) 제1, 제5, 제9 전송주기에서 보고유형 'A' 또는 'B'가 적용될 때, 제3, 제7 전송주기에서는 제1, 제5 전송주기에서 계산된 PMI 밴드 또는 전체 밴드에 대한 PMI를 바탕으로 CQI를 계산하여 전송할 수 있다.
표 2 내지 4에서 CQI만 전송되거나 PMI 및 CQI가 전송되는 경우에 있어서, 주파수 균일 CQI 및/또는 주파수 균일 PMI는 상대적으로 적은 무선자원으로 전송될 수 있다. 적은 무선자원을 사용하는 제어채널, 즉 무선자원 할당에 제약이 있는 제어채널을 통하여 CQI 및/또는 PMI를 전송하는 경우에는 블라인드 디코딩(Blind Decoding) 방식을 적용할 수 있다. 블라인드 디코딩 방식은 수신한 데이터가 자신의 데이터인지 아닌지를 알지 못하는 상황에서 자신의 데이터를 찾을 때까지 주어진 데이터를 디코딩하는 방법이다. 블라인드 디코딩 방식을 적용하는 경우에는 정보의 신뢰성을 위하여 하향링크 제어채널에는 선택된 PMI 및 CQI에 대한 명확한 지시가 있어야 한다. 하향링크 전송에 적용되는 PMI에 대한 지시자는 하향링크 제어채널에 실릴 수 있다. 하향링크 전송에 적용되는 PMI를 직접 알려주게 되면 귀환데이터의 에러율을 낮출 수 있고 PMI 전송의 신뢰성을 높일 수 있다.
무선자원 할당에 제약이 있는 제어채널을 통해서는 주파수 선택적 PMI를 전송하는 것은 무리가 있을 수 있다. 예를 들어, 블라인드 디코딩을 사용하는 채널을 통해서 주파수 선택적 PMI를 전송하는 경우에는 선택된 복수의 PMI에 대하여 지시자를 부여하여야 한다. 이는 제어채널에 큰 오버헤드가 될 뿐만 아니라, 블라인드 검출을 위해 PMI의 수만큼 블라인드 검출 횟수가 증가하여 시스템에 부담을 주게 된다. 예를 들어, 10 내지 20 비트의 한정된 메시지만을 전송할 수 있는 무선자원을 가진 채널의 경우에는 CQI만을 전송하는 것도 한계가 있으며, CQI, PMI 및 RI를 함께 보내는 경우 CRC와 같은 별도의 에러 검출 비트를 포함시키는 것조차 부담이 된다. 블라인드 디코딩을 사용하는 채널을 통하여 수신되는 CQI, PMI, RI 등이 디코딩만 되어도 신뢰하고 사용한다.
따라서 블라인드 디코딩을 사용하는 채널을 통해서는 주파수 균일 PMI를 전송하는 것이 바람직하다. 주파수 균일 PMI를 사용하면 별도의 지시자를 전송할 필요가 없으므로 오버헤드가 줄어든다.
표 2 내지 4에서 단말이 기지국으로 전송하는 제어신호의 전송주기는 예시에 불과하며, 각 제어신호의 전송주기는 다양한 방식으로 주어질 수 있다. 예를 들어, 여기서는 CQI 전송주기를 기준으로 CQI와 동일한 시각에 전송되는 것으로 가정하였으나, CQI가 전송되지 않는 시각에 다른 제어신호가 전송될 수도 있다. 또한, CQI를 차이값으로 전송하지 않고 원래의 CQI 값으로 전송하거나 Best-M 방식에서 선택한 베트스 밴드의 수를 줄이거나 늘여서 전송할 수도 있다. 또한, PMI가 이전에 전송한 PMI 값과 동일한 경우에는 PMI의 전송주기에 PMI 값을 귀환데이터에 포함시키지 않거나 동일한 PMI임을 의미하는 1비트의 값을 귀환데이터에 포함시킬 수 있다. 표 2 내지 4의 전송주기는 제한이 아니며 각각의 전송 주기를 다양하게 조합하여 적용할 수 있다.
기지국은 단말로부터 수신한 귀환데이터의 에러를 검출한다(S125). 에러 검출 채널을 통하여 PMI가 전송되는 경우, 기지국은 PMI에 대한 에러 여부를 확인할 수 있다. PMI 정보에 에러가 있는 경우, 기지국은 단말이 전송한 PMI를 사용할지 여부를 결정한다.
귀환 데이터에 에러가 검출된 경우 이전 귀환 데이터에 포함된 정보를 이용할 수도 있다. 즉, 현재 채널 상태와 이전 채널 상태가 급격하게 변화하지 않는 경우 이전에 수신된 귀환 데이터에 포함된 정보를 이용하여 MIMO 송신 방식을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 표 2의 제9 전송주기에서 보고유형 'A', 'B' 또는 'C'로 CQI/PMI가 전송될 때, 귀환 데이터에서 에러가 검출되면 기지국은 이전에 보고 받은 귀환 데이터 중 에러가 없는 가장 최근의 귀환 데이터를 사용할 수 있으며, 지시자를 통해 사용된 귀환 데이터의 전송 주기를 알려 줄 수 있다. 표 3에서 제1, 제5, 제9 전송주기에서 보고유형 'A' 또는 'B' 또는 'C'로 CQI/PMI가 전송되고 제3, 제7 전송주기에서 보고유형 'E'로 CQI/PMI가 전송될 때, 제5 전송주기에서 귀환 데이터에 에러가 검출되면 기지국은 제3 전송주기의 데이터를 사용할 수 있다.
기지국은 단말에게 승인 메시지를 전송한다(S130). 단말이 자신에게 가장 적합한 PMI를 선택하여 전송한 상향링크 제어신호에 대하여 기지국이 이를 그대로 적용할 것인지의 여부에 대한 승인 메시지를 단말로 전송한다. 여러 제어신호 중에서 일부 또는 전부를 단말이 기지국으로 전송한 내용 그대로 사용하는 경우에는 단말에게 그 내용을 다시 알려줄 필요 없이 승인 메시지만을 보내게 된다. 특히, PMI는 단말이 전송한 제어신호에 에러가 발생하거나 스케줄링의 이유로 기지국이 다른 PMI를 사용하도록 지정하는 경우를 제외하고는 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용한다. 단말은 기지국과 단말간의 채널 정보, 채널상태 정보(CSI) 등을 이용하여 최적의 PMI를 선택하는데, 일반적으로 채널상태 정보는 데이터량이 많아서 기지국으로 전송되지 않는다. 또한 단말이 전송한 CQI는 PMI에 맞추어 계산되어 양자화(quantization)된 것으로, PMI가 바뀌는 경우 CQI는 다시 계산되어 바뀌어야 한다. 그러나 단말로부터 전송되는 PMI가 없는 경우에 기지국은 PMI를 다시 계산할 수 없으며, 임의의 PMI를 사용하게 되면 서비스 품질(QoS)을 더욱 악화시킬 수 있다.
승인 메시지는 단말이 최근에 전송한 PMI에 대한 승인 메시지일 수 있다. 이때, 승인 메시지는 에러 검출 채널(Error Detection Channel)을 통해 전송되는 PMI에 대하여 전송된다. 즉, 에러 검출 채널을 통하여 주파수 선택적 PMI 또는 주파수 균일 PMI가 전송될 수 있는데, 이에 대한 승인 메시지이다.
한편, 승인 메시지는 단말이 최근에 전송한 주파수 선택적 PMI에 대한 승인 메시지일 수 있다. 또는 승인 메시지는 단말이 최근에 전송한 주파수 선택적 CQI를 위한 채널을 통해 전송되는 PMI에 대한 승인 메시지일 수 있다. 예를 들어, 표 3과 같이 귀환데이터가 전송될 때, Bitmap, CQI 및 PMI가 함께 전송되는 전송주기(제1, 제5, 제8 전송주기)에는 주파수 선택적 CQI와 주파수 선택적 PMI가 전송되며, CQI 및 PMI가 전송되는 전송주기(제3, 제7 전송주기)에는 주파수 균일 CQI와 주파수 균일 PMI가 전송된다고 가정한다. 이러한 경우 승인 메시지는 주파수 선택적 PMI와 주파수 균일 PMI 중 단말이 가장 최근에 전송한 PMI에 대한 승인 메시지는 의미하게 되는데, 주파수 선택적 PMI를 사용하여 수율 이득(throughput gain)을 얻을 수 있음에도 불구하고, 새로이 보고되는 주파수 균일 PMI로 인하여 주파수 선택적 PMI를 사용하는 경우보다 적은 수율 이득을 가지게 될 경우가 있다. 따라서, 승인 메시지는 주파수 균일 PMI에 대해서는 전송되지 않고, 최근의 주파수 선택적 PMI에 대해서만 전송될 수 있다. 또는 승인 메시지는 주파수 선택적 CQI의 전송을 위한 채널을 통해 전송되는 PMI에 대해서 전송될 수 있다.
승인 메시지는 단순히 상향링크 제어신호의 적용여부를 나타내는 1비트의 ACK(Acknowledgment)/NACK(Non-Acknowledgment) 신호가 될 수 있다. 예를 들어, 단말이 전송한 PMI에 대하여 ACK은 이 PMI를 그대로 사용한다는 의미이고, NACK은 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용하지 않는다는 의미가 된다. 기지국이 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용하지 않는 것으로 결정한 경우에는 어떤 PMI를 적용할 것인지에 대한 정보를 더 알려줄 수 있다. 또는 승인 메시지는 이전에 보낸 PMI를 사용하도록 2비트로 표현할 수 있다. 예를 들어, 승인 메시지가 '00'이면 가장 최근에 전송한 PMI를 그대로 사용하고, '01'이면 두 번째 전송주기 이전에 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용하며, '10'이면 세 번째 전송주기 이전에 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용한다는 의미가 될 수 있다. 승인 메시지가 '11'이면 단말이 전송한 PMI를 그대로 사용하지 않는다는 의미가 될 수 있다. 승인 메시지의 의미는 예시에 불과하며 당업자로서 자명한 형태로 변형하여 적용할 수 있다.
기지국은 하향링크 데이터를 전송하고, 단말은 상향링크 데이터를 전송한다(S140). 이때, 기지국은 단말이 전송한 PMI에 대한 CQI를 바탕으로 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 정하여 단말에게 알려준다. 한편, 기지국은 단말이 전송하는 상향링크 제어신호의 보고 유형에 따라 할당된 무선자원의 할당 유형에 대한 다양한 형태의 승인 메시지를 단말에게 보낼 수 있다.
단말은 기지국으로 주파수 선택적 PMI(Frequency Selective PMI) 및/또는 주파수 균일 PMI(Frequency Flat PMI)를 전송할 수 있다. 이하, PMI를 효율적으로 구성하여 적은 상향링크 오버헤드로 데이터의 수율을 높일 수 있는 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, CQI 레벨이 높은 베스트 밴드(#1, #2) 각각의 PMI(PMI #A, PMI #B)와 나머지 밴드(#3 내지 #5) 각각의 PMI(PMI #C 내지 #F)를 전송하는 경우이다. 즉, 모든 서브밴드에 대한 주파수 선택적 PMI를 전송하는 경우이다. 데이터 수율을 높일 수는 있으나, 상향링크 오버헤드가 매우 크게 증가한다. PMI를 4비트로 표현하는 경우 6개의 PMI를 전송하기 위해 24비트의 자원을 사용한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, CQI 레벨이 높은 베스트 밴드(#1, #2) 각각의 PMI(PMI #A, PMI #B)와 나머지 밴드(#3 내지 #5)에 대해 하나의 PMI(PMI #H)를 전송하는 경우이다. 즉, 베스트 밴드에 대한 주파수 선택적 PMI를 전송하고 나머지 밴드에 대한 주파수 균일 PMI를 전송하는 경우이다. 상향링크 오버헤드를 줄일 수 있고, 베스트 밴드의 PMI를 그대로 전송할 수 있으므로 데이터 수율도 높일 수 있다. PMI를 4비트로 표현할 때, PMI 전송을 위해 12비트의 자원을 사용한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, PMI 밴드의 규모(granularity)를 서브밴드보다 크게 설정할 수 있다. 여기서, PMI 밴드의 크기가 서브밴드보다 2배 큰 크기를 가지므로, CQI 레벨이 높은 베스트 밴드(#1, #2)에 대해 하나의 PMI(PMI #A)를 전송하고, 나머지 밴드(#3 내지 #5)에 대해 2개의 PMI(PMI #C, #F)를 전송하는 경우이다. 모든 주파수 선택적 PMI를 전송하는 경우이지만, PMI 밴드의 크기를 서브밴드보다 크게 설정하여 상향링크 오버헤드를 줄일 수 있다. PMI를 4비트로 표현할 때, PMI 전송을 위해 12비트의 자원을 사용한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 전체 밴드에 대하여 하나의 PMI를 전송하는 경우이다. 즉, 하나의 주파수 균일 PMI를 전송하는 경우이다. 상향링크 오버헤드는 줄어들지만 데이터 수율이 나빠질 수 있다.
이상, Best-M 방식에서 PMI를 전송하는 여러 가지 방법에 대하여 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 서브밴드의 수, 베스트 밴드의 수는 다양하게 변경될 수 있으며, PMI 밴드의 수 및 크기도 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 베스트 밴드에 대한 주파수 선택적 PMI와 전체 밴드에 대한 주파수 균일 PMI를 전송하거나, 다수의 베스트 밴드 중에서 일부 베스트 밴드에 대한 PMI만을 전송하는 것과 같이 다양한 방법으로 PMI를 전송할 수 있다.
도 10 및 11은 상향링크 PMI의 전송에 따른 시스템 효율(efficiency ratio)을 나타낸 그래프이다. 도 10은 2개의 베스트 밴드를 선택하는 경우(Best-M 방식에서 M=2)이고, 도 11은 3개의 베스트 밴드를 선택하는 경우(Best-M 방식에서 M=3)이다.
도 10 및 11을 참조하면, 전체 밴드가 6개의 서브밴드를 포함하고, 서브밴드의 크기(Frequency Granularity; FG)가 4개의 자원블록(resource block; RB)인 것으로 가정한다. (a)는 모든 서브밴드에 대한 PMI를 전송하는 경우이다. (b)는 베스트 밴드의 PMI와 나머지 밴드에 대한 PMI를 전송하는 경우이다. (c)는 PMI 밴드의 크기를 8개의 자원블록으로 정하여 각 PMI 밴드에 대한 PMI를 전송하는 경우이다. (d)는 전체 밴드에 대한 PMI를 전송하는 경우이다.
Best-M 방식으로 베스트 밴드에 대한 PMI를 전송하는 경우가 적은 시스템 성능 손실로 PMI 전송에 따른 오버헤드를 줄일 수 있는 것을 알 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 다중안테나를 가지는 송신기를 도시한 블록도이다.
도 3은 다중안테나를 가지는 수신기를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당에 대한 제어신호의 규모(granularity)를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PMI 전송 방법을 도시한 것이다.
도 10 및 11은 상향링크 PMI의 전송에 따른 시스템 효율(efficiency ratio)을 나타낸 그래프이다.

Claims (9)

  1. 다중 안테나 시스템에서 단말에 의해 수행되는 기지국과의 통신 방법에 있어서,
    상기 기지국으로부터 피드백 요청 메시지를 수신하는 단계;
    제1 프리코딩 행렬을 지시하는 PMI(precoding matrix index)를 포함하는 피드백 데이터를 상기 피드백 요청 메시지에 대한 응답으로 생성하는 단계;
    상기 피드백 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 피드백 데이터에 대한 ACK(acknowledgement) 메시지 및 제2 프리코딩 행렬이 곱해진 하향링크 데이터를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 하향링크 데이터를 상기 ACK 메시지에 기반하여 디코딩하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 프리코딩 행렬 및 상기 제2 프리코딩 행렬은 코드북에 포함되고,
    상기 ACK 메시지는 상기 제2 프리코딩 행렬이 상기 제1 프리코딩 행렬과 동일한지 여부를 지시하되, 상기 코드북에서 상기 제2 프리코딩 행렬을 지시하는데 필요한 비트 사이즈보다 더 적은 비트 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 ACK 메시지는 1비트이고, 상기 ACK 메시지의 값이 1인 경우 상기 제2 프리코딩 행렬이 상기 제1 프리코딩 행렬과 동일함을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 데이터는 CQI(channel quality indicator) 및 RI(rank indicator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백 데이터에 상기 PMI, 상기 CQI 및 상기 RI가 어떤 형태로 포함되는지를 지시하는 보고 유형 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보고 유형 정보는 RRC(radio resource control) 메시지를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 데이터가 CQI(channel quality indicator) 또는 RI(rank indicator)를 더 포함할 경우, 상기 피드백 데이터는 데이터 채널을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
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