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KR101668709B1 - 무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR101668709B1
KR101668709B1 KR1020157018244A KR20157018244A KR101668709B1 KR 101668709 B1 KR101668709 B1 KR 101668709B1 KR 1020157018244 A KR1020157018244 A KR 1020157018244A KR 20157018244 A KR20157018244 A KR 20157018244A KR 101668709 B1 KR101668709 B1 KR 101668709B1
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김영태
김기준
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Abstract

무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일례에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 채널상태정보(CSI)를 전송하는 방법은, 2-차원 안테나 배열을 지원하는 기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계; 상기 참조신호를 이용하여 상기 CSI를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 CSI를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 CSI는, 상기 2-차원 안테나 배열의 제 1 차원에서 정의되는 T (T≥1) 개의 빔 후보(beam candidate)들의 각각에 대한 CSI 세트를 포함할 수 있다. 상기 CSI 세트는, 상기 제 1 차원에서의 랭크 지시자(RI), 상기 제 1 차원에서의 프리코딩행렬인덱스(PMI), 제 2 차원에서의 RI, 상기 제 2 차원에서의 PMI, 또는 채널품질지시자(CQI) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 차원에서의 RI는 상기 T 개의 빔 후보들의 각각에서 가변적일 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR REPORTING CHANNEL STATE INFORMATION FOR 3-DIMENSIONAL BEAM FORMING IN WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
다중 입출력(Multi-Input Multi-Output; MIMO) 기술은 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 기술이다. 단일 안테나를 사용하면 수신단은 데이터를 단일 안테나 경로(path)를 통해 수신하지만, 다중 안테나를 사용하면 수신단은 여러 경로를 통해 데이터를 수신한다. 따라서, 데이터 전송 속도와 전송량을 향상시킬 수 있고, 커버리지(coverage)를 증대시킬 수 있다.
MIMO 동작의 다중화 이득을 높이기 위해서 MIMO 수신단으로부터 채널 상태 정보(Channel Status Information; CSI)를 피드백 받아 MIMO 송신단에서 이용할 수 있다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
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.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 채널상태정보(CSI)를 전송하는 방법은, 2-차원 안테나 배열을 지원하는 기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계; 상기 참조신호를 이용하여 상기 CSI를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 CSI를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 CSI는, 상기 2-차원 안테나 배열의 제 1 차원에서 정의되는 T (T≥1) 개의 빔 후보(beam candidate)들의 각각에 대한 CSI 세트를 포함할 수 있다. 상기 CSI 세트는, 상기 제 1 차원에서의 랭크 지시자(RI), 상기 제 1 차원에서의 프리코딩행렬인덱스(PMI), 제 2 차원에서의 RI, 상기 제 2 차원에서의 PMI, 또는 채널품질지시자(CQI) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 차원에서의 RI는 상기 T 개의 빔 후보들의 각각에서 가변적일 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널상태정보(CSI)를 전송하는 단말 장치는, 전송 모듈; 수신 모듈; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 수신 모듈을 이용하여, 2-차원 안테나 배열을 지원하는 기지국으로부터 참조신호를 수신하고; 상기 참조신호를 이용하여 상기 CSI를 결정하고; 결정된 상기 CSI를 상기 기지국으로 상기 전송 모듈을 이용하여 전송하도록 설정될 수 있다. 상기 CSI는, 상기 2-차원 안테나 배열의 제 1 차원에서 정의되는 T (T≥1) 개의 빔 후보(beam candidate)들의 각각에 대한 CSI 세트를 포함할 수 있다. 상기 CSI 세트는, 상기 제 1 차원에서의 랭크 지시자(RI), 상기 제 1 차원에서의 프리코딩행렬인덱스(PMI), 제 2 차원에서의 RI, 상기 제 2 차원에서의 PMI, 또는 채널품질지시자(CQI) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 차원에서의 RI는 상기 T 개의 빔 후보들의 각각에서 가변적일 수 있다.
상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 적용될 수 있다.
상기 CQI는 상기 T 개의 빔 후보들 중에서 i-번째 (i=0, 1,..., T-1) 빔 후보에 대해서 개별적으로 계산될 수 있다.
상기 CQI는 상기 T 개의 빔 후보들에 대한 통합 CQI로서 계산될 수 있다.
상기 제 1 차원에서의 랭크 값이 1로 제한되는 경우, 상기 CSI 세트에서 상기 제 1 차원에서의 RI는 생략될 수 있다.
상기 제 2 차원에서의 RI 및 상기 제 2 차원에서의 PMI는, 상기 제 1 차원에서의 RI 및 상기 제 1 차원에서의 PMI에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 CSI 세트는, 상기 단말이 선택한 T 값에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 T 값의 후보에 대한 정보가 상기 기지국에 의해서 설정될 수 있다.
주기적 CSI 보고의 경우, 상기 T 개의 빔 후보들 중에서 하나의 빔 후보에 대한 상기 CSI 세트가 보고된 후, 후속하는 하나의 빔 후보에 대한 상기 CSI 세트가 보고될 수 있다. 또는, 상기 T 개의 빔 후보들 전체에 대한 특정 타입의 CSI가 보고된 후, 상기 T 개의 빔 후보들 전체에 대한 상기 특정 타입과 상이한 타입의 CSI가 보고될 수 있다.
상기 T 개의 빔 후보들 각각에 대해서 하나의 CSI-프로세스가 설정될 수 있다. 상기 하나의 CSI-프로세스는, 상기 T 개의 빔 후보들 각각에 대해서 설정되는 CSI-참조신호(RS) 자원, 및 상기 T 개의 빔 후보들에 공통으로 설정되는 CSI-간섭측정(IM) 자원에 의해서 설정될 수 있다.
상기 제 1 차원에서의 RI 또는 상기 제 2 차원에서의 RI의 최소값은 0일 수 있다.
상기 T 개의 빔 후보들 중에서 i-번째 (i=0, 1,..., T-1) 빔 후보에 대한 특정 타입의 CSI의 값이, 상기 i+1-번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI의 값과 동일한 경우, 상기 i 번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI 값은 유효하게 보고되고, 상기 i+1-번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI의 값은 누락되거나 널(Null) 값으로 설정될 수 있다.
상기 T 개의 빔 후보들에 대한 T 개의 동일한 타입의 CSI는 조인트 인코딩될 수 있다.
상기 T 개의 빔 후보들 중에서 특정 빔 후보에 대한 상기 제 1 차원의 RI 또는 상기 제 2 차원의 RI 중의 하나 이상의 값은 1 이상으로 설정될 수 있다.
상기 제 1 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수평(Horizontal) 방향에 대응하고, 상기 제 2 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수직(Vertical) 방향에 대응할 수 있다. 또는, 상기 제 1 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수직 방향에 대응하고, 상기 제 2 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수평 방향에 대응할 수 있다.
본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 정확하고 효율적으로 보고할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 7은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도.
도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 하향링크 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 하향링크 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
도 12는 대규모 MIMO 기술의 개념도를 도시한다.
도 13은 안테나 가상화의 개념을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 3-차원 MIMO 빔포밍의 개념을 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널상태정보 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 단말 장치 및 기지국 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head), eNB, TP(transmission point), RP(reception point), 중계기(relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
이하 MIMO 시스템에 대하여 설명한다. MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
Figure 112015066012320-pct00001
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 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00002
한편, 각각의 전송 정보
Figure 112015066012320-pct00003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure 112015066012320-pct00004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
Figure 112015066012320-pct00005
또한,
Figure 112015066012320-pct00006
를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
Figure 112015066012320-pct00007
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure 112015066012320-pct00008
에 가중치 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 NT 개의 송신신호(transmitted signal)
Figure 112015066012320-pct00009
가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure 112015066012320-pct00010
는 벡터 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 W ij 는 i 번째 송신안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
Figure 112015066012320-pct00011
일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
Figure 112015066012320-pct00012
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00013
여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.
이하에서는, 참조 신호에 관하여 보다 상세히 설명한다.
일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신 측과 수신 측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신 측에서 수신 측으로 전송된다. 이러한 참조 신호는 채널 측정뿐만 아니라 변조 기법을 알려주어 복조 과정이 수행되도록 하는 역할을 수행한다. 참조 신호는 기지국과 특정 단말을 위한 전용 참조 신호(dedicated RS; DRS), 즉 단말 특정 참조 신호와 셀 내 모든 단말을 위한 셀 특정 참조 신호인 공통 참조 신호(common RS 또는 Cell specific RS; CRS)로 구분된다. 또한, 셀 특정 참조 신호는 단말에서 CQI/PMI/RI 를 측정하여 기지국으로 보고하기 위한 참조 신호를 포함하며, 이를 CSI-RS(Channel State Information-RS)라고 지칭한다.
도 8 및 도 9는 4개의 안테나를 이용한 하향링크 전송을 지원하는 LTE 시스템에서의 참조 신호의 구조를 도시하는 도면이다. 특히 도 8은 일반(normal) 순환 전치(Cyclic Prefix)인 경우를 도시하며, 도 9는 확장(extended) 순환 전치인 경우를 도시한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 격자에 기재된 0 내지 3은 안테나 포트 0 내지 3 각각에 대응하여 채널 측정과 데이터 복조를 위하여 송신되는 셀 특정 참조 신호인 CRS(Common Reference Signal)를 의미하며, 상기 셀 특정 참조 신호인 CRS는 데이터 정보 영역뿐만 아니라 제어 정보 영역 전반에 걸쳐 단말로 전송될 수 있다.
또한, 격자에 기재된 'D'는 단말 특정 RS인 하향링크 DM-RS(Demodulation-RS)를 의미하고, DM-RS는 데이터 영역 즉, PDSCH를 통하여 단일 안테나 포트 전송을 지원한다. 단말은 상위 계층을 통하여 상기 단말 특정 RS인 DM-RS의 존재 여부를 시그널링 받는다. 도 8 및 도 9는 안테나 포트 5에 대응하는 DM-RS를 예시하며, 3GPP 표준문서 36.211에서는 안테나 포트 7 내지 14, 즉 총 8개의 안테나 포트에 대한 DM-RS 역시 정의하고 있다.
도 10은 현재 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 하향링크 DM-RS 할당 예를 도시한다.
도 10을 참조하면, DM-RS 그룹 1에는 안테나 포트 {7, 8, 11, 13}에 해당하는 DM-RS가 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 매핑되며, DM-RS 그룹 2에는 안테나 포트 {9, 10, 12, 14}에 해당하는 DM-RS가 마찬가지로 안테나 포트 별 시퀀스를 이용하여 매핑된다.
한편, 상술한 CSI-RS 는 CRS와 별도로 PDSCH에 대한 채널 측정을 목적으로 제안되었으며, CRS와 달리 CSI-RS는 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭(inter-cell interference; ICI)를 줄이기 위하여 최대 32가지의 서로 다른 CSI-RS 설정(configuration)으로 정의될 수 있다.
CSI-RS 설정은 안테나 포트 개수에 따라 서로 다르며, 인접 셀 간에는 최대한 다른 CSI-RS 설정으로 정의되는 CSI-RS가 송신되도록 구성된다. CSI-RS는 CRS와 달리 최대 8개의 안테나 포트까지 지원하며, 3GPP 표준문서에서는 안테나 포트 15 내지 22까지 총 8개의 안테나 포트를 CSI-RS를 위한 안테나 포트로 할당한다. 아래 표 1 및 표 2는 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 설정을 나타내며, 특히, 표 1은 일반(Normal CP)인 경우를, 표 2는 일반(Extended CP)인 경우를 나타낸다.
Figure 112015066012320-pct00014
Figure 112015066012320-pct00015
표 1 및 표 2에서, (k',l') 는 RE 인덱스를 나타내며, k' 는 부반송파 인덱스를, l' 는 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다. 도 11은 현재 3GPP 표준문서에서 정의된 CSI-RS 설정 중 일반 CP인 경우의 CSI-RS 설정 #0을 예시한다.
또한, CSI-RS 서브프레임 설정이 정의될 수 있으며, 이는 서브프레임 단위로 표현되는 주기( T CSI-RS )와 서브프레임 오프셋( ΔCSI-RS )으로 구성된다. 아래 표 3은, 3GPP 표준문서에서 정의하고 있는 CSI-RS 서브프레임 설정을 나타낸다.
Figure 112015066012320-pct00016
본 발명에서는 다수의 입출력 안테나 및 다차원 안테나 구조를 가질 수 있는 대규모 MIMO (massive MIMO) 기법이 적용된 시스템의 상항링크 및 하향링크에서 효과적으로 채널 상태 정보(channel state information; CSI) 피드백을 수행하기 위한 방법을 제안한다.
차세대 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템(active antenna system; AAS)의 도입이 고려되고 있다. 신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나와 달리, 능동 안테나는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 것을 의미한다. 능동 안테나 시스템은 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블, 커넥터, 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고, 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히 능동 안테나 시스템은 각 안테나 별 전자식 빔 제어(electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3-차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIMO 기술을 가능하게 한다.
이와 같이, 능동 안테나와 같은 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO (massive MIMO) 구조 또한 고려되고 있다. 일례로 기존의 일자형 안테나 배열 (혹은 1 차원 안테나 배열)과 달리 2-차원 안테나 배열을 형성할 경우, 능동 안테나 시스템의 능동 안테나에 의해 3-차원 빔 패턴을 형성할 수 있다.
도 12는 대규모 MIMO 기술의 개념도를 도시한다. 특히, 도 12는, 기지국 또는 단말이 능동 안테나 시스템 기반의 3D 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 도식화한 것이다.
도 12를 참조하면, 송신 안테나 관점에서 3-차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준-정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며, 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.
이하, 대규모 MIMO 기술을 적용하기 위한, 안테나 가상화 (antenna virtualization)에 관하여 설명한다.
도 13은 안테나 가상화의 개념을 도시하는 도면이다. 특히, 도 13은, CSI-RS는 S개의 안테나 포트를 사용하고, CRS는 C개의 안테나 포트를 사용하는 것을 나타내었다. 또한, CSI-RS를 위한 안테나 가상화 행렬 B는 UE특정하게 정의되고, CRS를 위한 안테나 가상화 행렬 A는 모든 UE에게 동일하게 정의되는 것으로 가정한다.
도 13을 참조하면, CSI-RS가 x = [x 1 x 2 ... x S]T 로 주어진 경우, 안테나 가상화 이후의 신호는 z = [z 1 z 2 ... z N]T = B·x 로 표현될 수 있다. 또한, CRS가 y = [y 1 y 2 ... y C]T 로 주어진 경우, 안테나 가상화 이후의 신호는 z = [z 1 z 2 ... z N]T = A·y 로 표현될 수 있다.
또한, 최종 안테나의 전송신호는 주파수 선택적인 안테나 가상화 적용을 위하여 다음 수학식 8과 같이 각각의 안테나의 전송 신호에 각각 다른 시간 지연을 적용하여 전송될 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00017
여기서 안테나 가상화 행렬 B는 해당 UE에게 수신되는 신호의 에너지가 최대가 되도록 설정하는 것이 바람직하며, UE별로 UE의 위치 등에 의해 좌우되어 결정되어야 한다. 안테나 가상화 행렬 B를 정의하기 위하여, 상향링크와 하향링크 간의 채널 대칭성에 근거하여 SRS를 활용할 수 있으며, UE의 위치 변경 및 채널 환경 변화 등에 의한 최적 안테나 가상화 행렬 B의 추적은 SRS와 이전에 보고된 CSI 피드백 정보 등을 이용할 수 있다.
본 발명에서는 능동 안테나 시스템과 같은 대규모(massive) MIMO 기법을 구현하기 위하여, 패널 안테나를 활용하는 폐루프(closed-loop) 3-차원 MIMO 빔포밍을 위한 CSI 피드백 방법에 관하여 설명한다.
도 14는 본 발명에 따른 3-차원 MIMO 빔포밍의 개념을 예시하는 도면이다. 특히, 도 14는 eNB의 안테나가 수평(Horizontal) 방향(또는 H-방향)으로 L개의 안테나 포트가 존재하고, 수직(Vertical) 방향(또는 V-방향)으로 M개의 안테나 포트가 존재한다고 가정한다. 즉, L*M 패널 안테나 구조를 가정한다. 여기서, L개의 안테나 포트 및 M개의 안테나 포트는 물리적인 안테나 포트일 수 있거나, 안테나 가상화 행렬로 표현되는 논리적인 안테나 포트일 수도 있다.
다만, 도 14에서는 설명의 편의를 위하여, L=8 및 M=4인 경우를 예시하였다. 즉, 이 경우는 8*4 패널 안테나 구조로서, 총 32개의 안테나 포트로부터 송출되는 신호가 수평 방향 및 수직 방향으로 빔이 형성되어, 3-차원 MIMO 전송을 구현할 수 있도록 한다.
구체적으로, 수평 방향으로 구성된 L개의 안테나 포트가 PAL (physical-antenna-layer) 1층, 2층,..., M층에 각각 존재하는 총 N = L*M 안테나 포트로부터 신호를 송출하기 이전에, 도 13에서 예시한 바와 같이 특정한 안테나 가상화 행렬을 적용함으로써 수평 방향의 L개의 안테나 포트로부터 송출되는 신호가 VAL(virtual-antenna-layer) 1층, 2층,..., M층 중에 어느 특정 하나의 층으로 빔(beam)이 모일 수 있음을 뜻한다.
따라서, VAL m=1에서의 L개의 안테나 포트는 VAL 1층을 타겟팅하는 L개의 안테나 포트라고 지칭할 수 있으며, 일반적으로는 VAL m=M에서의 L개의 안테나 포트를 VAL M층을 타겟팅하는 L개의 안테나 포트라고 칭할 수 있다. 또한, eNB가 L-포트 CSI-RS 설정을 정의한다면, VAL 1층을 타겟팅하는 L-포트 CSI-RS 설정과 VAL M층을 타겟팅하는 L-포트 CSI-RS 설정은 서로 다를 수 있다.
합-랭크 기반 CSI 피드백
이하에서는 위와 같은 2차원 안테나 어레이 구조를 활용한 3차원 빔포밍을 지원하기 위한 CSI 피드백 방안에 대해서 제안한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서는 eNB의 N(=L*M) 개의 안테나 포트로부터 RS(예를 들어, CSI-RS)가 전송되고, eNB의 N 개의 안테나 포트(이하, N-port)로부터 UE로의 무선 채널을 상기 RS를 이용하여 측정한 상황에서, CSI(예를 들어, RI, PMI, CQI) 피드백을 효율적으로 수행하는 방안에 대해서 제안한다. 또한, 본 발명에 제안하는 CSI 계산 및 생성의 기초가 되는 합-랭크(sum-rank) 개념에 대해서 구체적으로 설명한다.
N-port 무선 채널을 UE가 측정할 수 있도록 하기 위한, 다양한 RS 설정을 고려할 수 있다. 예를 들어, N-port CSI-RS를 설계하여 eNB가 이를 설정하고 전송함으로써, UE는 N-port에 대한 무선 채널을 측정할 수 있다. N-port에 대한 무선 채널은, NRx-by-N 크기의 행렬 HALL이라고 표현할 수 있으며, NRx는 UE의 총 수신안테나 개수를 의미한다. 또는, 전술한 예시에서와 같이 총 M개의 상이한 L-port CSI-RS들을 eNB가 설정하고 전송함으로써, UE가 각각의 L-port CSI-RS를 통해 측정한 무선 채널을 합성하도록 할 수도 있다. 또는, H-방향을 대표하는 특정 L-port CSI-RS를 eNB가 설정하여 전송하고, V-방향을 대표하는 특정 M-port CSI-RS를 eNB가 설정하여 전송함으로써, UE는 이러한 CSI-RS들에 기초한 측정 후에 2차원적으로 인터폴레이션(interpolation) 등을 수행하여 총 N-port에 대한 무선 채널을 추정하도록 동작할 수 있다. 이와 같이, 다양한 형태로 채널 측정이 수행 가능하고, 본 발명에서는 위와 같은 예시에 따르거나 또는 물론 다른 방식으로도 상기 N-port에 대한 무선 채널이 측정된 상황에서, UE가 N-by-RIALL 프리코딩 행렬, 총 랭크 RIALL, 및 CQI 등의 CSI를 효율적으로 피드백하는 방안에 대해서 제안한다. 본 발명에서는 NRx＞1인 경우에 대해 일반적으로 적용될 수 있는 방법을 제안하고 있으나, 이하에서는 설명의 편의상 별도의 언급이 없으면 일반성을 잃지 않고 UE의 특정 수신안테나로 수신되는 경우에 대한 제안 방식의 설명으로 볼 수 있다.
실시예 1
본 발명에서는, 제 2 차원(dimension) (예를 들어, V-방향)에 대한 특정 프리코딩 행렬(예를 들어, WV)이 적용되는 것(또는 상기 특정 프리코딩 행렬의 적용에 따른 제 2 차원에서의 빔)을 가정한 상태에서, 제 1 차원(예를 들어, H-방향)에 대한 최적의 프리코딩 행렬(예를 들어, WH)을 구하되, 제 1 차원의 랭크(예를 들어, rH)가 제 2 차원에 대해서 적용되는 프리코딩 행렬이 무엇인지에 따라서 달라질 수 있는 프리코딩 방식을 고려한다. 더 구체적으로는, i-번째 VAL(또는 빔 후보)에 대한 제 1 차원의 최적의 프리코딩 행렬(예를 들어, WH (i))의 랭크(예를 들어, rH (i))는 제 2 차원에 대해서 적용되는 프리코딩 행렬(예를 들어, WV (i)) 이 무엇인지에 따라서 달라질 수 있다. 이 경우, 총 랭크(RIALL)(예를 들어, υ)는 아래의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00018
상기 수학식 9에서 총 랭크는 제 1 차원의 VAL 별 랭크의 합이 되므로, 이를 합-랭크 프리코딩(sum-rank precoding) 방식이라고 칭할 수 있다.
여기서, 제 2 차원의 VAL의 후보(또는 가설(hypothesis))의 최대 개수를 T (T≥1)라고 하고, T 개의 VAL 중에서 특정 하나의 VAL은 i-번째 VAL이라고 칭할 수 있고, i=1,..., T (또는 i=0,..., T-1)이다. 동일한 의미를 달리 표현하자면, UE 입장에서 보이는 제 2 차원에서의 빔 후보들(beam candidates)의 최대 개수가 T 라고 정의될 수도 있다. 예를 들어, L*M 안테나 포트를 가정하면, V-방향의 M 개의 안테나 포트에 의해서 형성될 수 있는 구분되는 빔의 최대 개수가 T 라고 할 수 있다.
만약 제 2 차원(예를 들어, V-방향)이 랭크-1 로 제한(rank-1-restricted)되는 경우, UE는 상기 HALL에 대한 제 2 차원에서 i-번째 VAL(또는 빔 후보)에 대한 최적의 제 2 PMI(예를 들어, M-by-1 크기의 WV (i)), 상기 제 2 PMI를 가정했을 때의 제 1 RI(예를 들어, rH (i)), 및 제 1 RI에 기초한 제 1 PMI(예를 들어, L-by-rH (i)크기의 WH (i))를 하나의 조합으로 피드백 보고할 수 있다. 여기서, VAL 인덱스 i는 하나(예를 들어, i=0)일 수도 있고, 다수의 인덱스 i(예를 들어, i=0, 1, ..., T-1)에 대한 {제 2 PMI, 제 1 RI, 제 1 PMI}가 모두 피드백 보고될 수도 있다. 여기서, T는 제 2 차원에서의 VAL의 후보(또는 가설)의 최대 개수이다. 또한, 아래의 수학식 10에서와 같이 인덱스 i 에 대한 PMI들은 조합되어 전송 신호를 구성할 수도 있다.
Figure 112015066012320-pct00019
상기 수학식 10에서 z는 프리코딩이 적용된 신호 또는 심볼이고, x (i)는 인덱스 i 별 PMI(예를 들어, 제 1 PMI 및 제 2 PMI)에 적용되는 전송 데이터 심볼이다. 예를 들어, 전송 데이터 심볼은 DM-RS일 수도 있고, PDSCH를 통해 전송될 데이터일 수도 있다. 즉, DM-RS와 PDSCH에 동일한 프리코딩이 공통으로 적용되어 데이터 복조가 수행될 수도 있다. 한편, 상기 수학식 10에서 ⓧ 는 WV (i)과 WH (i)의 2-차원 인터폴레이션(예를 들어, 크로네커 곱(Kronecker product))을 의미한다.
이 경우, CQI는 i-번째 조합(예를 들어, {제 2 PMI, 제 1 RI, 제 1 PMI}) 마다 피드백 보고될 수도 있고, 전체 T 개의 인덱스에 대한 모든 PMI, RI에 기반한 CQI가 통합 CQI로서 계산되어 피드백 보고될 수도 있다. 이 경우 총 랭크(RIALL)는 상기 수학식 9와 같이 정의된다.
구체적으로, UE의 수신기 빔포밍 가정(receiver beamforming assumptions) (예를 들어, Minimum Mean Square Error (MMSE) 수신기, MMSE-Interference Rejection Combiner (IRC) 수신기 등)을 고려하여, 레이어 별(또는 랭크 별)로 수신 SINR 값을 UE가 계산할 수 있다. 또한, 복수개의 코드워드를 지원하는 경우라면, 어떤 레이어 신호들이 어떤 코드워드에 매핑되는지를 정의하는 코드워드-대-레이어 매핑 규칙에 따라서, 특정 코드워드에 매핑되는 레이어(들)에 대한 SINR 값들의 평균을 산출하여 코드워드 별로 CQI 인덱스를 결정할 수도 있다.
실시예 2
전술한 실시예 1에서는 제 2 차원(예를 들어, V-방향)이 랭크-1로 제한되는 것을 가정하였지만, 동일한 원리는 제 1 차원(예를 들어, H-방향)이 랭크-1로 제한되는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
만약 제 1 차원(예를 들어, H-방향)이 랭크-1 로 제한되는 경우, UE는 상기 HALL에 대한 제 1 차원에서 i-번째 VAL(또는 빔 후보)에 대한 최적의 제 1 PMI(예를 들어, L-by-1 크기의 WH (i)), 상기 제 1 PMI를 가정했을 때의 제 2 RI(예를 들어, rv (i)), 및 제 2 RI에 기초한 제 2 PMI(예를 들어, M-by-rv (i)크기의 WV (i))를 하나의 조합으로 피드백 보고할 수 있다. 여기서, VAL 인덱스 i는 하나(예를 들어, i=0)일 수도 있고, 다수의 인덱스 i(예를 들어, i=0, 1, ..., T-1)에 대한 {제 1 PMI, 제 2 RI, 제 2 PMI}가 모두 피드백 보고될 수도 있다. 여기서, T는 제 1 차원에서의 VAL의 후보(또는 가설)의 최대 개수이다. 또한, 아래의 수학식 11에서와 같이 인덱스 i 에 대한 PMI들은 조합되어 전송 신호를 구성할 수도 있다.
Figure 112015066012320-pct00020
상기 수학식 11에서 z는 프리코딩이 적용된 신호 또는 심볼이고, x (i)는 인덱스 i 별 PMI(예를 들어, 제 1 PMI 및 제 2 PMI)에 적용되는 전송 데이터 심볼이다. 예를 들어, 전송 데이터 심볼은 DM-RS일 수도 있고, PDSCH를 통해 전송될 데이터일 수도 있다. 즉, DM-RS와 PDSCH에 동일한 프리코딩이 공통으로 적용되어 데이터 복조가 수행될 수도 있다. 한편, 상기 수학식 11에서 ⓧ 는 WH (i)과 WV (i)의 2-차원 인터폴레이션(예를 들어, 크로네커 곱)을 의미한다.
이 경우, CQI는 i-번째 조합(예를 들어, {제 1 PMI, 제 2 RI, 제 2 PMI}) 마다 피드백 보고될 수도 있고, 전체 T 개의 인덱스에 대한 모든 PMI, RI에 기반한 CQI가 통합 CQI로서 계산되어 피드백 보고될 수도 있다. 또한, 최대 2 코드워드 전송을 지원하는 경우라면, 어떤 레이어 신호들이 어떤 코드워드에 매핑되는지를 정의하는 코드워드-대-레이어 매핑 규칙에 따라서, 코드워드 별로 CQI를 계산 및 피드백 보고할 수도 있다. 이 경우 총 랭크(RIALL)는 아래의 수학식 12와 같이 정의된다.
Figure 112015066012320-pct00021
또한, 상기 수학식 10과 수학식 11은 연산자 ⓧ 가 어떻게 정의되는지에 따라 동일한 의미를 가질 수도 있다. 즉, ⓧ 연산에 있어서 제 1 PMI(WH (i))와 제 2 PMI(WV (i)) 중에서 무엇이 먼저 적용되는지를 eNB와 UE간에 사전에 정하여 두었다면 어떤 수학식으로 표현되더라도 문제는 없다.
실시예 3
본 실시예는 제 1 차원 또는 제 2 차원에 대한 랭크 제한(예를 들어, 랭크-1 제한)이 없는 경우의 합-랭크 프리코딩 방안에 대한 것이다.
구체적으로, UE는 상기 HALL에 대한 제 1 차원에서 i-번째 VAL(또는 빔 후보)에 대한 최적의 제 1 RI(예를 들어, rH (i)), 제 1 RI에 기초한 제 1 PMI(예를 들어, L-by-rH (i) 크기의 WH (i)), 상기 제 1 PMI를 가정했을 때의 제 2 RI(예를 들어, rv (i)), 및 제 2 RI에 기초한 제 2 PMI(예를 들어, M-by-rv (i)크기의 WV (i))를 하나의 조합으로 피드백 보고할 수 있다. 여기서, VAL 인덱스 i는 하나(예를 들어, i=0)일 수도 있고, 다수의 인덱스 i(예를 들어, i=0, 1, ..., T-1)에 대한 {제 1 RI, 제 1 PMI, 제 2 RI, 제 2 PMI}가 모두 피드백 보고될 수도 있다. 여기서, T는 제 1 차원에서의 VAL의 후보(또는 가설)의 최대 개수이다. 또한, 상기 수학식 10 또는 수학식 11에 따라서 인덱스 i 에 대한 PMI들은 조합되어 전송 신호를 구성할 수도 있다.
이 경우, CQI는 i-번째 조합(예를 들어, {제 1 RI, 제 1 PMI, 제 2 RI, 제 2 PMI}) 마다 피드백 보고될 수도 있고, 전체 T 개의 인덱스에 대한 모든 PMI, RI에 기반한 CQI가 통합 CQI로서 계산되어 피드백 보고될 수도 있다. 또한, 최대 2 코드워드 전송을 지원하는 경우라면, 어떤 레이어 신호들이 어떤 코드워드에 매핑되는지를 정의하는 코드워드-대-레이어 매핑 규칙에 따라서, 코드워드 별로 CQI를 계산 및 피드백 보고할 수도 있다. 이 경우 총 랭크(RIALL)는 아래의 수학식 13과 같이 정의된다.
Figure 112015066012320-pct00022
본 실시예에 있어서 상기 제 2 RI(예를 들어, rv (i))는 가변할 수 있으며, 이에 따라 피드백 오버헤드가 줄어들 수 있다. 즉, 특정 차원(또는 특정 방향)에서 랭크-1 제한이 적용되는 상기 실시예들에서 개별적으로 보내던 피드백이, 복수개의 인덱스 i에 해당하는 피드백이 그룹화될 수 있으므로, 결과적으로 피드백 오버헤드가 줄어들 수 있다. 구체적인 예시로서, 상기 실시예 1 또는 2에서는 i=0, 1, 2, 3 으로 구성된다면, 본 실시예 3에서는 i'=0, 1, 2 으로 구성되고, i'=2 는 i=2 및 3에 대응할 수 있다. i' 역시 특정 차원에서의 VAL의 인덱스에 해당하며, i'는 i의 일부 또는 전부를 그룹화한 것에 대한 인덱스로서 정의된다.
상기 실시예 1 내지 3에 있어서, UE는 하나의 i 인덱스(예를 들어, i=0)에 대해서만 선택적으로 피드백 보고를 할 수도 있다. 이 경우, UE는 상기 하나의 i 인덱스에 대응하는 하나의 CSI 세트를 피드백할 수 있다. 상기 하나의 CSI 세트는 {rH (i), rV (i), WH (i), WV (i), 및 CQI}를 포함할 수 있으며, 상기 rH (0)는 H-방향에 대한 랭크 제한이 적용되지 않는 경우에 포함될 수 있고, 상기 rV (0)는 V-방향에 대한 랭크 제한이 적용되지 않는 경우에 포함될 수 있다.
나아가, 상기 실시예 1 내지 3 에 있어서, UE는 하나 이상의 i 인덱스(예를 들어, i=0,1,...,T-1)에 대해서 선택적으로 피드백 보고를 할 수도 있다. 이 경우, UE는 상기 하나 이상의 i 인덱스의 각각에 하나씩 대응하는 하나 이상의 CSI 세트를 피드백할 수 있다. 예를 들어, T 개의 i 인덱스에 대한 피드백 보고를 수행하는 경우, T 개의 CSI 세트를 피드백할 수 있다. T 개의 CSI 세트의 각각은 {rH (0), rV (0), WH (0), WV (0), 및 CQI}를 포함할 수 있으며, 상기 rH (0)는 H-방향에 대한 랭크 제한이 적용되지 않는 경우에 포함될 수 있고, 상기 rV (0)는 V-방향에 대한 랭크 제한이 적용되지 않는 경우에 포함될 수 있다. 또는, CQI의 경우에는 i 인덱스 별로 피드백 보고되지 않고, 전체 T 개의 i 인덱스에 대한 모든 PMI, RI에 기반한 CQI가 통합 CQI로서 계산되어 피드백 보고될 수도 있다.
이와 같이 UE가 전체 T 개의 i 인덱스 중에서 어떤 i 인덱스(들)에 대한 (또는 i=0 부터 몇 번째 i 인덱스까지에 대한) CSI를 피드백 보고하는지를 선택 또는 결정할 수 있다. 이에 따라, 피드백 오버헤드가 가변할 수도 있다. 예를 들어, rV (i)=1의 rank-1 제한이 주어지고, i=0에 해당하는 rH (0)=4이고, i=1에 해당하는 rH (1)=2 이라고 가정하면, 최종 합-랭크는 6으로 결정될 수 있다. 즉, 특정 차원(예를 들어, 제 2 차원 또는 V-방향)에 대한 특정 프리코딩 행렬(예를 들어, WV (i))이 적용되는 것(또는 상기 특정 프리코딩 행렬의 적용에 따른 제 2 차원에서의 빔)을 가정한 상태에서, 제 1 차원(예를 들어, H-방향)에 대한 최적의 프리코딩 행렬(예를 들어, WH (i))을 구하는 경우에, 제 1 차원에서의 랭크(예를 들어, rH (i))는 상기 제 2 차원에서 가정하는 특정 프리코딩 행렬(예를 들어, WV (i))에 따라서 달라질 수 있음을 고려하는 것이다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 CSI 피드백 방안은, VAL 별로 최적의 프리코딩 행렬(예를 들어, WH (i))의 기초가 되는 랭크 값(예를 들어, rH (i))는 가변적임 또는 독립적임(즉, 동일할 수도 있고 상이할 수도 있음, 또는 동일하다는 제한이 적용되지 않음)을 고려하는 다양한 변형예들을 포함한다.
실시예 4
본 발명에 따르면 UE가 몇 개의 i 인덱스에 대한 CSI 피드백 보고를 하는지를 나타내는 선택자 비트(selector bit)를 eNB에게 보고할 수 있다. 상기 선택자 비트는 상기 예시들에서의 T 값을 보고하는 것으로도 표현할 수 있다. 이러한 T 값에 대한 정보 또는 선택자 비트는, CSI 피드백에 포함될 수 있다.
비주기적 CSI 보고(예를 들어, PUSCH를 통한 CSI 보고)의 경우, 보고되는 T 값이 무엇인지에 따라서 몇 개의 CSI 세트가 피드백되는지가 결정된다. 즉, 전체 피드백 오버헤드는 T 값에 따라서 결정된다고 할 수 있다.
또한, 특정 DCI에 비주기적 CSI 보고를 트리거링하는 필드(예를 들어, CSI request 필드)가 포함될 수 있는데, 이 필드가 D 비트폭을 가진다고 가정한다(예를 들어, DCI 포맷 2D의 경우, 2-비트 크기의 CSI request 필드가 포함될 수 있으며, 본 발명은 특정 DCI 포맷으로 제한되지 않고 D 필드 크기의 CSI request 필드를 포함하는 임의의 DCI에도 적용될 수 있다). 이러한 경우, 본 발명에서는 CSI request 필드가 가질 수 있는 2D 개의 상태(state) 중에서 적어도 하나의 상태 값을 이용하여, T 값으로 적용 가능한 값(또는, T 값의 제한 정보)을 설정하여 주는 방안을 제안한다. 즉, eNB는 UE가 선택할 수 있는 T 값을 제한할 수 있고, UE는 제한된 값 내에서 T 값을 선택하여 CSI 결정/계산을 수행할 수 있다.
T 값의 제한 정보는, 예를 들어, T 값의 최대값(Tmax), 최소값(Tmin), 범위(즉, 최대값 및 최소값), 또는 후보 세트(예를 들어, {1, 2, 4}) 중의 하나 이상의 방식으로 주어질 수 있다.
구체적으로, CSI request 필드의 2D 개의 상태 중에서, CSI 보고가 요청되지 않음을 지시하는 특정 상태 값을 제외하고, 나머지 상태 값들 중에서 적어도 하나를 이용하여 비주기적 CSI 보고가 트리거링될 수 있다. 아래의 표 4는 2-비트 크기의 CSI request 필드의 예시이다.
Figure 112015066012320-pct00023
예를 들어, 단말-특정 탐색 공간에서 검출된 PDCCH/Enhanced-PDCCH(EPDCCH)의 상향링크 DCI 포맷 내의 CSI request 필드의 값이 01 인 경우에, 서빙셀 c에 대해서 상위 계층(예를 들어, RRC)에 의해서 설정된 CSI-프로세스(들)의 세트에 대한 비주기적 CSI 보고가 트리거링될 수 있다. 여기서, 상기 표 4의 Description 부분에 T 값의 제한 정보가 포함되어, 만약 CSI request 필드의 상태 값 01이면 그에 해당하는 T 값의 제한 정보가 적용되도록 할 수 있다(CSI request 필드의 값이 10 또는 11인 경우에도 그에 따른 T 값의 제한 정보가 설정되어 있을 수 있다). 또는, 상기 표 4에서는 직접적으로 T 값의 제한 정보를 포함하지 않더라도, 특정 서빙 셀에 대한(및/또는 특정 CSI-프로세스 또는 특정 서브-CSI-프로세스)에 대한 CSI 보고에 적용될 T 값의 제한 정보를 미리 상위계층 시그널링을 통해서 제공하여 둔 후에, 상기 CSI request 필드의 상태 값에 따라서 상기 특정 서빙 셀/특정 CSI-프로세스/특정 서브-CSI-프로세스에 대한 CSI 보고가 트리거링되면, 그에 해당하는 상기 T 값의 제한 정보를 적용하는 방식으로 정의될 수도 있다. 이와 같이 CSI request 필드를 이용하여, UE가 CSI를 결정/계산함에 있어서 적용할 T 값의 제한 정보를 동적으로 지시할 수 있다.
실시예 5
주기적 CSI 보고(예를 들어, PUCCH를 통한 CSI 보고)의 경우에는, 전송 용량의 제한으로 인하여 UE가 eNB로 전송하는 CSI의 종류(RI, PMI, CQI) 또는 속성(광대역(wideband; WB), 서브대역(subband; SB)) 등에 따라서 다양한 CSI를 복수개의 보고 시점에 걸쳐 전송하는 피드백 보고 체인으로 구성될 수 있다.
이러한 경우, T 값에 대한 정보(또는 선택자 비트)는 피드백 보고 체인 중의 특정 시점에서 전송되는 정보에 포함될 수도 있다.
예를 들어, T 값에 대한 정보는 롱-텀(long-term)으로 피드백 보고되는 타입의 CSI가 전송되는 시점에 함께 전송될 수 있다. 예를 들어, T 값에 대한 정보는 RI 전송 시점에서 RI와 조인트 인코딩되어 전송될 수도 있다. 또는, PMI가 제 1 PMI(예를 들어, W1 또는 i1으로 표기됨) 및 제 2 PMI(예를 들어, W2 또는 i2로 표기됨)의 조합으로 특정되는 경우라면, T 값에 대한 정보는 제 1 PMI와 조인트 인코딩되어 전송될 수도 있다.
또는, T 값에 대한 정보는 숏-텀(short-term)으로 피드백 보고되는 타입의 CSI가 전송되는 시점에 함께 전송될 수 있다. 예를 들어, T 값에 대한 정보는 제 2 PMI와 조인트 인코딩되어 전송될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, T 값이 피드백 보고 체인 상의 특정 보고 시점에 포함되어 전송된다면, 이어지는 보고 시점들에서 피드백 보고 설정(예를 들어, 피드백 보고 타입, 피드백 보고 주기 등)이 상기 T 값에 따라서 가변할 수 있다.
예를 들어, T=1 임이 특정 보고 시점에서 보고되면, 다음 T 가 보고되기 전까지는 (또는 특정 보고 시점까지는), i=0 에 대한 CSI 만이 피드백 보고되도록 제한될 수 있다.
예를 들어, T≥2 임이 특정 보고 시점에서 보고되면, 다음 T가 보고되기 전까지는 (또는 특정 보고 시점까지는), i=0, 1, ..., T-1 에 대한 CSI가 피드백 보고된다.
여기서, i 인덱스의 순서(예를 들어, 오름차순의 순서 또는 내림차순의 순서)로 먼저, 동일한 i 인덱스에 대한 CSI 중에서는 피드백 보고 타입 순서(예를 들어, RI, PMI, CQI의 순서)로 피드백 체인이 구성될 수 있다. 예를 들어, i=0에 대한 모든 CSI가 보고된 후에, i=1에 대한 모든 CSI가 보고될 수 있다.
또는, 동일 또는 유사한 피드백 보고 타입 순서로 먼저, 동일/유사한 피드백 보고 타입에 해당하는 CSI 중에서는 i 인덱스의 순서로 피드백 체인이 구성될 수도 있다. 예를 들어, RI들이 먼저 보고되는데 i=0인 경우의 RI, i=1인 경우의 RI, ... i=T-1인 경우의 RI의 순서로 보고되고 나서, 그 다음으로 PMI가 보고되는데 i=0인 경우의 PMI, i=1인 경우의 PMI, ... i=T-1인 경우의 PMI의 순서로 보고될 수 있다.
실시예 6
3GPP LTE 릴리즈-11에서는, CSI-프로세스가 정의된다. 각각의 CSI-프로세스는 CSI-프로세스 설정 정보요소(IE)에 의해서 UE에게 설정될 수 있다. CSI-프로세스 설정 IE는 CSI-RS 식별정보, CSI-간섭측정자원(Interference Measurement resource; IM) 식별정보, 및 CSI-프로세스 식별정보를 포함할 수 있다. CSI-RS 식별정보는 CSI-RS 설정 IE에 의해서 설정되고, CSI-IM 식별정보는 CSI-IM 설정 IE에 의해서 설정될 수 있다. CSI-프로세스 설정은 CSI-RS 식별정보 및 CSI-IM 식별정보를 지칭할 수도 있다. 또한, CSI-프로세스 설정은 CSI-프로세스 식별정보를 더 포함하여, CSI-RS 식별정보, CSI-IM 식별정보 및 CSI-프로세스의 연관관계를 정의할 수도 있다.
본 발명에 따르면, i 인덱스 별로 특정 CSI-프로세스 인덱스가 부여되고, 각각의 CSI-프로세스 인덱스 별로 비주기적 또는 주기적 피드백이 수행될 수도 있다. i 인덱스와 CSI-프로세스 인덱스의 매핑 관계는 eNB와 UE 간에 사전에 미리 약속될 수도 있고, eNB가 UE-특정 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링)을 통해서 설정하여 줄 수도 있다.
여기서, CSI-프로세스 인덱스는 CSI-RS 식별정보, CSI-IM 식별정보 및 CSI-프로세스 식별정보의 조합에 대해서 부여되는 인덱스일 수도 있고, 또는 서브-CSI-프로세스 인덱스로서 부여될 수도 있다. 구체적으로, LTE 릴리즈-11 표준에 따라서 최대 4 개의 CSI-프로세스 인덱스(예를 들어, 0, 1, 2, 3)가 설정되는 경우에, 각각의 CSI-프로세스는 4 개의 서로 다른 협력멀티포인트(CoMP) 피드백 설정에 대응하는 것으로 해석될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 서브-CSI-프로세스 인덱스는 하나의 CoMP 피드백 설정(예를 들어, 하나의 전송 포인트(TP)로부터의 하향링크 전송에 대한 CSI 피드백을 위한 설정) 내에서 안테나 포트 그룹 별로 보다 세분화된 피드백 설정을 특정하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 TP가 L*M 안테나 구조를 가지는 경우에, 하나의 동일한 TP로부터의 하향링크 전송에 대한 CSI 피드백을 위한 설정을 세분화하여 복수개의 서브-CSI-프로세스로 구분하고, 각각의 서브-CSI-프로세스 인덱스를 i 인덱스에 대응시킬 수 있다.
이하에서는 간명함을 위하여 i 인덱스 별로 특정 CSI-프로세스가 설정된다고 설명하지만, 이러한 설명은 i 인덱스 별로 서브-CSI-프로세스가 설정된다는 설명으로 대체될 수 있다.
추가적으로, 본 발명에서는, i 인덱스 별로 특정 CSI-프로세스가 설정되는 경우에, RI=0의 피드백을 정의 및 제안한다. 기존의 LTE 시스템에서는 RI의 최소값은 RI=1이었지만, 본 발명에서는 RI=0인 피드백을 새롭게 정의한다. 만약 RI가 항상 1 이상의 값을 가지도록 정의된다면, UE는 i 인덱스 별로 항상 랭크-1 전송(즉, 1-레이어 전송)이 수행되는 경우만을 고려해야 한다. 예를 들어, T=2인 경우에, UE의 입장에서 보기에 eNB로부터의 하향링크 전송이 간섭을 일으키지 않고 최대의 스루풋(throughput)을 달성할 수 있는 적절한 레이어의 개수가 i=0에 대해서는 랭크 2이고(예를 들어, rH (0)=2 또는 rV (0)=2), i=1에 대해서는 랭크 0인 것(예를 들어, rH (0)=0 또는 rV (0)=0)으로 결정할 수 있다(즉, i=0에 대해서는 2-레이어 전송을 하고 i=1에 대해서는 전송을 하지 않는 것이 최적으로 결정할 수 있다). 그럼에도 불구하고, RI의 최소값이 1로 제한되어 있다면, UE는 최적의 랭크 값이 아니라 i=0에 대해서는 랭크 2 전송을 하고 i=1에 대해서는 랭크 1 전송을 하는 것으로 보고해야 하며, 이러한 CSI 피드백은 실제 채널 상태를 올바르게 반영하지 못하여 네트워크 자원 활용의 효율성을 저하시킨다.
따라서, 본 발명에서는 랭크 값의 범위를 0 내지 rmax 로 설정하는 것을 제안한다. 특정 i에 대한 RI=0의 의미는, UE의 입장에서는, 상기 특정 i에 대해서 eNB가 데이터 전송을 하지 않는 것을 선호(prefer)한다는 것으로 이해될 수도 있다.
또한, 이와 같은 0-랭크 지시자를 CSI-프로세스 별로 설정한다는 의미는, UE가 T 값에 대한 정보(또는 선택자 비트)를 피드백 보고하는 다른 방식으로도 적용될 수 있다. 예를 들어, 총 T개의 i (i=0, 1,..., T-1)가 설정되는 경우에, 그 중에서 특정 i(예를 들어, i=1)에 대한 RI=0라면 실질적으로는 i가 T-1개가 설정되는 것(예를 들어, i=0, 2,..., T-1)으로 해석될 수 있다. 이에 따라, UE가 T 값에 대한 정보를 보고하지 않더라도, eNB는 RI=0이 아닌 i 인덱스의 개수를 UE가 선호하는 T 값으로 결정할 수 있다.
또한, 특정 i에 대한 RI=0인 경우에, 해당 i에 대한 PMI가 피드백되지 않거나(또는 생략, 또는 누락(drop))되거나 널(Null) 상태 값이 피드백될 수도 있다.
예를 들어, 주기적 CSI 피드백의 경우에, 특정 i 인덱스에 대한 RI=0인 경우에, 이어지는 보고 시점들에서 피드백 보고 설정(예를 들어, 피드백 보고 타입, 피드백 보고 주기 등)은, RI=1 이상인 경우에 비하여 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 특정 i 인덱스에 대한 RI=0이 보고된 후에 다음 RI 보고 시점까지(또는 특정 보고 시점까지), 상기 특정 i 인덱스에 대한 CSI(예를 들어, PMI 및/또는 CQI)가 생략(또는 누락)되거나, 널 상태 값을 가지고 피드백될 수도 있다.
실시예 7
본 발명에서는 주기적 CSI 피드백 보고에 있어서, 피드백 오버헤드를 줄이는 압축 방식에 대해서 제안한다.
예를 들어, 특정 차원의 PMI들(예를 들어, 제 2 차원(또는 V-방향)의 WV (i)들)을 먼저 피드백 보고하는데, 이 PMI들(예를 들어, WV (0), WV (1), ..., WV (T-1)) 중에서 인접한 i 인덱스에서 동일한 값을 가지는 PMI들이 있다면, 상기 동일한 값을 가지는 PMI들 중에서 하나만이 유효하고 나머지 PMI(들)은 생략/누락되거나 널 상태 값을 가지고 피드백될 수도 있다. 예를 들어, WV (0), WV (1), ..., WV (T-1) 중에서 낮은(또는 높은) i 인덱스 순서로 나열하였을 때, WV (0)와 WV (1)는 상이한 값을 가지지만, WV (1), WV (2) 및 WV (3)가 동일한 값을 가진다면 그 중에서 가장 낮은(또는 높은) i 인덱스에 대응하는 하나의 WV (i) (예를 들어, WV (1) 또는 WV (3)) 만이 유효한 피드백이고, 나머지 WV (i) (예를 들어, WV (2) 및 WV (3), 또는 WV (1) 및 WV (2))는 생략/누락되거나 널 상태 값을 가지고 피드백될 수 있다. 그 외의 WV (i) (예를 들어, WV (4), ..., WV (T-1))에 대해서도 동일한 규칙이 다시 적용되어(즉, 재귀적으로 적용되어), 인접한 i 인덱스에 대응하는 PMI들이 동일한 값을 가진다면 그 중에서 하나만이 유효한 값으로 피드백되고 나머지는 생략/누락되거나 널 상태 값을 가지고 피드백될 수 있다.
예를 들어, 주기적 CSI 피드백 보고에 있어서, 제 2 차원(또는 V-방향)에서 최대 랭크가 1로 제한(예를 들어, rmax,V=1)된 경우의 모든 i 인덱스에 대한 WV (i)들을 먼저 피드백 보고하고, WV (0), WV (1), ..., WV (T-1) 값들이 모두 같은 값들이라면, i=0에 해당하는 피드백(예를 들어, WV (0))만이 유효한 것이고, i=1, 2,..., T-1에 해당하는 피드백(예를 들어, WV (1), WV (2), ..., WV (T-1))는 생략/누락되거나 널 상태 값을 가지고 피드백될 수 있다.
유사하게, 주기적 CSI 피드백 보고에 있어서, 제 1 차원(또는 H-방향)에서 최대 랭크가 1로 제한(예를 들어, rmax,H=1)된 경우의 모든 i 인덱스에 대한 WH (i)들을 먼저 피드백 보고하고, WH (0), WH (1), ..., WH (T-1) 값들이 모두 같은 값들이라면, i=0에 해당하는 피드백(예를 들어, WH (0))만이 유효한 것이고, i=1, 2,..., T-1에 해당하는 피드백(예를 들어, WH (1), WH (2), ..., WH (T-1))는 생략/누락되거나 널 상태 값을 가지고 피드백될 수 있다.
이러한 방식이 적용되는 경우, WV (i) 또는 WH (i)의 피드백 자체가, T 값에 대한 정보(또는 선택자 비트) 기능을 하는 것으로 이해할 수 있다.
이와 같이, 모든 i 인덱스에 관해서 상기 압축 방식을 적용하여, WV (i) 값이 동일한 피드백 정보들 중에서 i 인덱스가 가장 낮은 (또는 가장 높은) 피드백 정보만이 보고될 수 있다.
또한, 모든 i 인덱스에 대한 상기 WV (0), WV (1), ..., WV (T-1) 값들에 대한 피드백 보고는 각각 따로 특정 비트폭 만큼을 사용하지 않고, 조인트 인코딩되어 미리 정해진 특정 비트폭 만큼을 사용할 수도 있다. 구체적으로, 특정 비트폭에 의해서 표현될 수 있는 상태 값들의 각각이 매핑되는 {WV (0), WV (1), ..., WV (T-1)}의 세트를 미리 정해두고, 특정 상태 값을 피드백 보고함으로써 상기 {WV (0), WV (1), ..., WV (T-1)}의 세트가 지시될 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, T=3이고, 모든 WV (i)에 대해 rank-1 제한이 있고, rank-1에 대해서는 총 3개의 PMI 인덱스(예를 들어, 0, 1, 2)가 주어지는 경우, WV (0), WV (1), 및 WV (2)에 대해서 적용되는 조인트 인코딩 규칙은 아래의 표 5와 같이 주어질 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00024
하나의 WV (i)는 0, 1, 2 중의 하나를 지시할 수 있도록 2-비트 크기로 정의될 수 있다. 만약, WV (0), WV (1), 및 WV (2)을 별도로 피드백 보고하는 경우에는 총 6 비트가 필요하다. 그러나, 상기 표 5의 예시와 같은 조인트 인코딩 규칙을 적용하는 경우에는 5 비트가 필요하므로, 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다.
추가적인 예시로서, 만약 T=2이고, 모든 WV (i)에 대해 rank-1 제한이 있고, rank-1에 대해서는 총 3개의 PMI 인덱스(예를 들어, 0, 1, 2)가 주어지는 경우, WV (0) 및 WV (1) 에 대해서 적용되는 조인트 인코딩 규칙은 아래의 표 6과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112015066012320-pct00025
상기 표 6의 예시에서는, WV (0) 및 WV (1) 이 동일한 값을 가지는 상태는 정의하지 않고, 그 중에서 하나(예를 들어, WV (0))만이 유효한 값으로서 보고되고, 나머지(예를 들어, WV (1))은 널 값으로 정의하는 방식을 나타낸다. 즉, 상기 표 6의 예시에서 0000 상태값에서 WV (1)는 널 값으로 정의되며 이는 곧 WV (0)과 동일한 0 값인 것으로 해석된다. 유사하게, 상기 표 6의 예시에서 0100 상태값에서 널 값으로 정의된 WV (1)의 값은 1로 해석되고, 상기 표 6의 예시에서 1000 상태값에서 널 값으로 정의된 WV (1) 의 값은 2로 해석된다.
나아가, 본 실시예에서 설명하는 피드백 오버헤드 감소 방안(예를 들어, 동일한 값을 가지는 파라미터의 생략/누락 또는 널 값으로 설정, 및/또는 조인트 인코딩)의 원리는, 다른 파라미터(예를 들어, 랭크 제한이 적용되지 않는 경우의 rH (i), 랭크 제한이 적용되지 않는 경우의 rV (i), WH (i), WV (i), CQI(i) 등)의 피드백을 위한 피드백 오버헤드 감소 방안으로 적용될 수 있다.
실시예 8
본 실시예에서는 UE가 측정한 하향링크 채널에서 최대의 스루풋을 달성할 수 있는 RI 및 PMI를 결정하고, 이에 기반한 CQI를 결정하는 과정에서, 각각의 전송 데이터 레이어들의 수신 품질(예를 들어, 수신 SINR)을 계산하는데, 여기서 레이어들 간의 간섭을 반영하는 방안에 대해서 제안한다.
예를 들어, T=2라고 하면, i=0에 대한 레이어들의 수신 SINR을 계산함에 있어서 i=1에 대한 레이어들은 간섭으로서 계산되어야 한다. 이를 위하여, i=0인 경우의 CSI-IM 자원에 더해지는 신호의 크기를 조절함으로써 i=1인 경우의 신호로부터 유발되는 간섭의 영향을 반영하는 것을 고려할 수 있지만, 간섭의 방향 및 간섭의 크기를 정확하게 반영하기는 쉽지 않다. 구체적으로, i=1에서의 전송 신호가 i=0에서의 전송 신호에 미치는 간섭은 i=1인 경우의 PMI에 의해 결정되므로, 기존의 피드백 방식으로는, 피드백될 i=1인 경우의 PMI를 미리 예측하고, 이와 같이 예측된 PMI가 적용된 신호를 반영하여 i=0인 경우의 CSI-IM 자원에서 간섭 측정용 신호를 전송해 주는 것은 매우 어렵다. 따라서, 본 발명에서는, 각각의 i 인덱스 별로 CSI 측정을 위한 0이 아닌 전력의(non-zero-power; NZP) CSI-RS 자원(예를 들어, H-방향의 L-port CSI-RS, 또는 V-방향의 M-port CSI-RS)이 설정되더라도, CSI-IM은 i 인덱스 별로 별도로 설정되는 것이 아니라, i 인덱스 전체에 대해서 하나의 공통의 CSI-IM이 설정되는 것을 제안한다.
만약, i 인덱스 별로 별도의 CSI-프로세스가 설정되는 경우, 각각의 CSI-프로세스는, i 인덱스 별로 (또는 CSI-프로세스 별로) 별도로 설정되는 하나의 CSI-RS 자원과, i 인덱스들에 공통으로 (또는 CSI-프로세스들에 공통으로) 설정되는 하나의 CSI-IM 자원으로서 구성될 수 있다.
나아가, i 인덱스 별로 설정되는 CSI-프로세스를 서브-CSI-프로세스라고 칭하는 경우, 각각의 서브-CSI-프로세스 별로 별도의 NZP CSI-RS 자원이 설정되고, 서브-CSI-프로세스들 전체가 속해 있는 특정 CSI-프로세스에 대한 하나의 CSI-IM 자원(즉, 서브-CSI-프로세스들에는 공통으로 주어지는 하나의 CSI-IM 자원)이 설정될 수 있다.
실시예 9
본 실시예에서는 제 1 차원 또는 제 2 차원 중의 하나 이상에서, 특정 i 인덱스(예를 들어, 디폴트 인덱스, 또는 i=0)에 대한 랭크 값(예를 들어, rH (0) 또는 rV (0))은 rmin 이상이 되도록 제한할 수 있다. 여기서, rmin=1로 설정될 수 있다.
예를 들어, rmin=1이라면, 각각의 i 인덱스에서의 랭크 값이 0일 수는 있지만(상기 실시예 6 참조), 특정 i 인덱스의 랭크 값은 1 이상이 되도록 제한함으로써, 총 랭크 값(RIALL)은 어떤 경우에라도 최소한 1 이상이 되도록 할 수 있다. 이와 같이, 총 랭크 값(RIALL)이 최소한 1 이상이 되어야 한다는 제한을 줄 수도 있고, 나아가, rH (i) 또는 rV (i) 별로 특정 최소값 (예를 들어, rmin,H (i) 또는 rmin,V (i))을 설정하는 세분화된 랭크 제한이 적용될 수도 있다.
또한, UE의 안테나 개수 또는 무선 송수신단의 능력 등에 따라서, 최대 rmax개의 데이터 레이어만을 수신가능한 경우도 고려할 수 있다. 이 경우에, 피드백되는 RI의 총합인 상기 RIALL은 최대 가능한 값인 rmax로서 제한될 수 있다. 나아가, rH (i) 또는 rV (i) 별로 특정 최소값 (예를 들어, rmax,H (i) 또는 rmax,V (i))을 설정하는 세분화된 랭크 제한이 적용될 수도 있다.
또한, 상기 RIALL, rH (i), 또는 rV (i) 등에 대하여 각각의 파라미터가 가질 수 있는 후보 값들의 세트를 상위계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링)에 의해 설정하여 UE에게 알려줄 수도 있다. 이 경우 UE는 이와 같이 설정된 선택 가능한 후보 값들 중에서 RI값을 선택하여 보고할 수 있다.
이상에서 설명한 다양한 RI 제한에 관한 정보들(예를 들어, rmax, rmax,H (i), rmax,V (i), rmin, rmin,H (i), rmin,V (i), 또는 상기 RIALL, rH (i), rV (i)에 대한 후보 값들의 세트 정보 등) 중의 하나 이상의 정보가 상기 표 4와 같은 CSI request 필드의 상태 값에 대응하는 정보로서 상위계층에 의해 시그널링될 수 있다. 또는, 상기 다양한 RI 제한에 대한 정보들은 CSI-프로세스 별로 또는 서브-CSI-프로세스 별로 상위계층에 의해 설정될 수도 있다. 이 경우, UE는 상위계층에 의해 설정된 선택 가능한 값들 중에서 RI 값을 선택하여 보고해야 한다.
전술한 본 발명의 다양한 실시예들에서, 제 1 차원(또는 H-방향) 및 제 2 차원(또는 V-방향)을 기준으로 한 설명은 단지 예시일 뿐이며, 각각 제 2 차원(또는 V-방향) 및 제 1 차원(또는 H-방향)으로 바꾸더라도 본 발명의 범위에 포함됨은 자명하다. 예를 들어, rV (i) 를 rH (i) 로, WV (i) 를 WH (i) 로 대체하여 상기 설명한 실시예들의 원리들을 설명할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 CSI 피드백 방안의 예시들은 특정 차원(제 1 차원 또는 제 2 차원) 또는 특정 방향(V-방향 또는 H-방향)으로 제한되지 않는다.
나아가, 본 발명의 예시들은 H 방향 및 V 방향의 두 개의 공간적인 차원을 가정하여 설명하였지만, 본 발명의 범위는 차원의 개수에 제한되지 않는다. 즉, 3 개 이상의 차원에 대해서도 본 발명에서 제안하는 원리가 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 제안 기술은 CSI-RS 기반으로 CSI 측정을 수행하는 것을 예시적으로 설명하였지만, 3-차원 빔포밍이 가능한 상기 L*M 패널 안테나에 대한 CSI 측정을 목적으로 하는 다른 참조 신호, 예를 들어 CRS, SRS, TRS(tracking RS), DMRS, 혹은 다른 형태의 셀 특정 참조 신호 혹은 단말 특정 참조 신호에 대해서도 동일하게 혹은 유사하게 확장 적용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널상태정보 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S10에서 기지국은 하향링크 채널을 측정에 이용되는 하향링크 신호(예를 들어, 하향링크 참조신호)를 단말에게 전송할 수 있고, 단말은 이를 수신할 수 있다.
단계 S20에서 단말은 하향링크 신호를 이용하여 하향링크 채널을 측정할 수 있다. 단말은 측정된 하향링크 채널에 기초하여, 3-차원 빔포밍에 대한 채널상태정보를 결정 및/또는 계산할 수 있다. 이러한 채널상태정보는 본 발명에서 제안하는 다양한 방식(예를 들어, T 개의 제 1 차원의 VAL(또는 빔 후보)에 대한 제 2 차원에서의 랭크 값이 독립적/가변적임을 고려한 CSI 결정 방식, 즉, 합-랭크 기반 CSI 결정 방식)에 따라서 결정/계산될 수 있다.
단계 S30에서 단말은 3-차원 빔포밍에 대한 채널상태정보(예를 들어, T 개의 VAL(또는 빔 후보)의 각각(즉, i-번째 VAL(또는 빔 후보))에 대한 CSI 세트(rH (i), rV (i), WH (i), WV (i), 또는 CQI 중의 하나 이상}를 기지국으로 보고할 수 있다. 채널상태정보의 보고는 주기적 또는 비주기적 방식으로 수행될 수 있다.
도 15에서 설명하는 예시적인 방법은 설명의 간명함을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 방법을 구현하기 위해서 도 15에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.
전술한 바와 같은 본 발명의 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 단말 장치 및 기지국 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(10)는, 송신기(11), 수신기(12), 프로세서(13), 메모리(14) 및 복수개의 안테나(15)를 포함할 수 있다. 송신기(11)는 외부 장치(예를 들어, 단말)로의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 수신기(12)는 외부 장치(예를 들어, 단말)로부터의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(13)는 기지국 장치(10) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 복수개의 안테나(15)는 예를 들어 2-차원 안테나 배치에 따라서 구성될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 기지국 장치(10)의 프로세서(13)는, 본 발명에서 제안하는 예시들에 따라서 채널상태정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 기지국 장치(10)의 프로세서(13)는 그 외에도 기지국 장치(10)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(14)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 16을 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치(20)는, 송신기(21), 수신기(22), 프로세서(23), 메모리(24) 및 복수개의 안테나(25)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(25)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 송신기(21)는 외부 장치(예를 들어, 기지국)로의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 수신기(22)는 외부 장치(예를 들어, 기지국)로부터의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(23)는 단말 장치(20) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 단말 장치(20)의 프로세서(23)는, 본 발명에서 제안하는 예시들에 따라서 채널상태정보를 송신하도록 구성될 수 있다. 단말 장치(20)의 프로세서(23)는 그 외에도 단말 장치(20)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(24)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
위와 같은 단말 장치(10)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 하향링크 전송 주체(entity) 또는 상향링크 수신 주체는 주로 기지국을 예로 들어 설명하였고, 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체는 주로 단말을 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기지국에 대한 설명은 셀, 안테나 포트, 안테나 포트 그룹, RRH, 전송 포인트, 수신 포인트, 액세스 포인트, 중계기 등이 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우에 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 중계기가 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우, 또는 중계기가 기지국으로의 상향링크 전송 주체가 되거나 기지국으로부터의 하향링크 수신 주체가 되는 경우에도 본 발명의 다양한 실시예를 통하여 설명한 본 발명의 원리가 동일하게 적용될 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 3-차원 빔포밍을 위한 채널 상태 정보를 보고하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 채널상태정보(CSI)를 전송하는 방법에 있어서,
    2-차원 안테나 배열을 지원하는 기지국으로부터 참조신호를 수신하는 단계;
    상기 참조신호를 이용하여 상기 CSI를 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 CSI를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 CSI는, 상기 2-차원 안테나 배열의 제 1 차원에서 정의되는 T (T≥1) 개의 빔 후보(beam candidate)들의 각각에 대한 CSI 세트를 포함하고,
    상기 CSI 세트는, 상기 제 1 차원에서의 랭크 지시자(RI), 상기 제 1 차원에서의 프리코딩행렬인덱스(PMI), 제 2 차원에서의 RI, 상기 제 2 차원에서의 PMI, 또는 채널품질지시자(CQI) 중의 하나 이상을 포함하며,
    상기 제 2 차원에서의 RI는 상기 T 개의 빔 후보들의 각각에서 가변적인, CSI 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CQI는 상기 T 개의 빔 후보들 중에서 i-번째 (i=0, 1,..., T-1) 빔 후보에 대해서 개별적으로 계산되는, CSI 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CQI는 상기 T 개의 빔 후보들에 대한 통합 CQI로서 계산되는, CSI 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차원에서의 랭크 값이 1로 제한되는 경우, 상기 CSI 세트에서 상기 제 1 차원에서의 RI는 생략되는, CSI 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 차원에서의 RI 및 상기 제 2 차원에서의 PMI는, 상기 제 1 차원에서의 RI 및 상기 제 1 차원에서의 PMI에 기초하여 결정되는, CSI 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 CSI 세트는, 상기 단말이 선택한 T 값에 대한 정보를 포함하는, CSI 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 T 값의 후보에 대한 정보가 상기 기지국에 의해서 설정되는, CSI 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    주기적 CSI 보고의 경우,
    상기 T 개의 빔 후보들 중에서 하나의 빔 후보에 대한 상기 CSI 세트가 보고된 후, 후속하는 하나의 빔 후보에 대한 상기 CSI 세트가 보고되거나, 또는
    상기 T 개의 빔 후보들 전체에 대한 특정 타입의 CSI가 보고된 후, 상기 T 개의 빔 후보들 전체에 대한 상기 특정 타입과 상이한 타입의 CSI가 보고되는, CSI 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 T 개의 빔 후보들 각각에 대해서 하나의 CSI-프로세스가 설정되고,
    상기 하나의 CSI-프로세스는, 상기 T 개의 빔 후보들 각각에 대해서 설정되는 CSI-참조신호(RS) 자원, 및 상기 T 개의 빔 후보들에 공통으로 설정되는 CSI-간섭측정(IM) 자원에 의해서 설정되는, CSI 전송 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차원에서의 RI 또는 상기 제 2 차원에서의 RI의 최소값은 0인, CSI 전송 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 T 개의 빔 후보들 중에서 i-번째 (i=0, 1,..., T-1) 빔 후보에 대한 특정 타입의 CSI의 값이, i+1-번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI의 값과 동일한 경우, 상기 i 번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI 값은 유효하게 보고되고, 상기 i+1-번째 빔 후보에 대한 상기 특정 타입의 CSI의 값은 누락되거나 널(Null) 값으로 설정되는, CSI 전송 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 T 개의 빔 후보들에 대한 T 개의 동일한 타입의 CSI는 조인트 인코딩되는, CSI 전송 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 T 개의 빔 후보들 중에서 특정 빔 후보에 대한 상기 제 1 차원의 RI 또는 상기 제 2 차원의 RI 중의 하나 이상의 값은 1 이상으로 설정되는, CSI 전송 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수평(Horizontal) 방향에 대응하고, 상기 제 2 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수직(Vertical) 방향에 대응하거나, 또는
    상기 제 1 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수직 방향에 대응하고, 상기 제 2 차원은 상기 2 차원 안테나 배열의 수평 방향에 대응하는, CSI 전송 방법.
  15. 무선 통신 시스템에서 채널상태정보(CSI)를 전송하는 단말 장치에 있어서,
    전송 모듈;
    수신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 수신 모듈을 이용하여, 2-차원 안테나 배열을 지원하는 기지국으로부터 참조신호를 수신하고; 상기 참조신호를 이용하여 상기 CSI를 결정하고; 결정된 상기 CSI를 상기 기지국으로 상기 전송 모듈을 이용하여 전송하도록 설정되고,
    상기 CSI는, 상기 2-차원 안테나 배열의 제 1 차원에서 정의되는 T (T≥1) 개의 빔 후보(beam candidate)들의 각각에 대한 CSI 세트를 포함하고,
    상기 CSI 세트는, 상기 제 1 차원에서의 랭크 지시자(RI), 상기 제 1 차원에서의 프리코딩행렬인덱스(PMI), 제 2 차원에서의 RI, 상기 제 2 차원에서의 PMI, 또는 채널품질지시자(CQI) 중의 하나 이상을 포함하며,
    상기 제 2 차원에서의 RI는 상기 T 개의 빔 후보들의 각각에서 가변적인, CSI 전송 단말 장치.
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