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KR102441982B1 - 무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR102441982B1
KR102441982B1 KR1020180078174A KR20180078174A KR102441982B1 KR 102441982 B1 KR102441982 B1 KR 102441982B1 KR 1020180078174 A KR1020180078174 A KR 1020180078174A KR 20180078174 A KR20180078174 A KR 20180078174A KR 102441982 B1 KR102441982 B1 KR 102441982B1
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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
일 실시 예에 따르면, 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법에 있어서, 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작; 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작; 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치{Method and apparatus for performing beamforming in a wireless communication system}
본 발명은 무선 접속 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 대용량 다중 안테나 기술(Massive antenna technology)를 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더 및 아날로그 프리코더를 이용하여 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 무선 접속 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 광대역 무선 접속 시스템에서 빔 포밍과 관련한 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹 단위로 설정하여 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (post LTE)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive MIMO), 전차원 다중입출력 (full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (device to device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM (hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC (sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (filter bank multi carrier), NOMA (non-orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
빔포밍은 상이한 통신 시스템들에 사용되어, 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR) 및/또는 신호 대 간섭 잡음비(signal to interference noise ratio, SINR)를 개선하거나 주어진 통신 링크를 개선할 수 있다.
빔 포밍을 구현하기 위해 다수의 상이한 방식이 있을 수 있으나, 크게 3개의 상이한 유형으로 특징지어질 수 있다. 예를 들면, 아날로그 (또는 RF (Radio Frequency)) 빔포밍, 디지털 (또는 기저 대역) 빔포밍, 및 빔을 형성하기 위해 아날로그 빔포밍 및 디지털 빔 포밍을 모두 사용하는 하이브리드 빔포밍이 있다.
일반적인 MIMO 환경에 최대 송수신 안테나는 8개로 가정한다. 그러나, 매시브 MIMO로 진화하면서 안테나의 개수는 수십 또는 수백 개 이상으로 증가할 수 있다. 대용량 다중 안테나 기술 (Massive antenna technology)는 4G 시스템과 현재 규격 논의 중인 5G 시스템의 주요 핵심 기술로 다중 안테나를 통한 공간 분리를 통해서 공간 효율(spectral efficiency)를 증대 시키는 기술이다. LTE에서는 FD-MIMO (full dimension multiple input multiple out)에 대한 표준에서 12, 16 개의 안테나 수 지원을 위한 표준을 Rel-13에서 마무리 하였고, 더 나아가서 24, 32 등의 안테나 수 지원을 위한 표준을 Rel-14 LTE 표준에서 진행 중에 있다.
그리고 5G 표준에서는 디지털 (또는 기저 대역) 빔 포밍 (digital domain beamforming)과 아날로그 빔 포밍 (analog domain beamforming)이 표준의 핵심 기술로 밀리미터 웨이브 (mm-Wave)에서의 자유 공간 손실 (free space loss)과 같은 경로 손실 (path loss)을 극복하기 위해서 안테나 개수의 증가는 필수 고려 사항이 되고 있다. 따라서 이렇게 현대 통신 시스템에서 지원하는 안테나 개수 증가에 따른 빔 포밍 프리코더 (precoder)를 모뎀에서 효율적으로 계산하고 구현하는 것이 중요한 이슈이다.
밀리미터 대역의 채널은 경로 감쇠가 크기 때문에 셀 커버리지의 감소와 링크의 품질이 떨어지는 문제가 있을 수 있는 반면, 밀리미터 대역의 신호 파장은 수 밀리미터 단위로 짧아 작은 공간에 많은 안테나를 배치할 수 있다. 따라서 다수의 안테나를 설치한 배열 안테나를 만들고 이를 이용한 송수신 단에서의 지향성 빔을 사용하여 커버리지 감소와 링크 품질 저하의 문제점을 보상할 수 있다. 따라서 밀리미터파 이동통신 시스템에서 빔 형성 기술은 매우 중요하다.
빔 포밍 구현의 핵심 문제는 각 전소에 대해 적절한 빔 포밍 행렬을 파악하는 방법으로, 개방 루프 방식, 폐쇄 루프 방식(close loop method)가 있는데, 폐쇄 루프 방식은 네트워크가 단말로부터 특정 보고에 기초하여 적절한 빔 포밍 행렬을 생성하는 방법이다. 이를 위하여 네트워크는 CSI-RS 라 불리는 특정 파일럿 신호를 전송하고 단말은 수신된 CSI-RS 를 기반으로 수신 신호 품질을 평가하고 그 결과를 네트워크에 보고할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 에서는 광대역 대량의 안테나의 특성을 파악하고 이를 이용한 스케줄러에 적합한 효율적인 프리코더 구조와 이에 필요한 프리코더 방안을 제안한다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하여 기지국은 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용할 수 있고, 단말은 서브 캐리어 그룹 별로 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더와 스트림 평행화 프리코더가 직렬구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)를 포함하는 하이브리드 빔 포밍 구조를 적용하여 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법은, 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작; 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작; 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 단말의 방법은 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하는 동작; 상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하는 동작; 및 상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 하향링크 빔 포밍을 수행하는 기지국은, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 상기 송수신부가 수신하도록 제어하고, 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하고, 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하고, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하고, 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 상기 송수신부가 송신하도록 제어할 수 있게 설정될 수 있고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 단말은, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 송수신부가 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하고, 상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하도록 설정될 수 있고, 상기 서브 캐리어 그룹 단위는 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하여 기지국은 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용할 수 있고, 단말은 서브 캐리어 그룹 별로 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더와 스트림 평행화 프리코더가 직렬구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)를 포함하는 하이브리드 빔 포밍 구조를 적용하여 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따라 서브 캐리어 그룹별로 채널 추정에 대한 청구가 가능하며, 서브 캐리어 그룹에 대한 채널 추정이 multi-numerology를 사용하는 NR(5G 통신)의 특성 때문에 효과적일 수 있다. 예를 들어, 광대역 서브 캐리어를 갖는 대역폭(BW)에서 서브 캐리어 그룹 단위로 BFW를 계산해도 협대역 서브 캐리어를 갖는 BW에서와 동일한 피드백(feedback) 정보로 처리할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국 및 단말을 도시한 도면이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더를 이용하여 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국을 도시한 도면이다.
도3 내지 도 4는 다양한 실시 예에 따른 광대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 빔 포밍을 적용하는 최소 스케줄링 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹의 다양한 예를 도시한 개념도이다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 송수신되는 정보를 도시한 도면이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 정보를 송수신하는 흐름도이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 기지국이 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 흐름도이다.
도 8 은 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 디코딩을 수행하는 흐름도이다.
도 9 는 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인하고, 확인된 최소 스케줄링 단위를 단말에 설정하는 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 단말(1100)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변형을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 다양한 실시 예들은 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다.
본 명세서에서는 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D 장치(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 명세서에서는 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림'으로 정의한다. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
볼드체 대문자와 소문자는 각각 행렬과 벡터를 의미한다. ()T 와 ()H 는 행렬의 전치(transpose) 와 켤레 전치(conjugate transpose)를 나타낸다.
공간다중화(spatial multiplexing)은 복수 개의 레이어(layer)전송을 의미한다. 송신기와 수신기 양쪽에 복수 개의 안테나를 가지고 있으면, 송신기와 수신기에서의 적절한 신호 처리에 따라서 서로 다른 레이어(layer)들 사이의 간섭을 없게할 수 있다, 따라서, 공간 다중화의 경우 채널은 송신기에 있는 복수 개의 안테나에 의하여 복수 개의 입력을 가지며 수신기에 있는 복수 개의 안테나에 의하여 복수 개의 출력을 가진 채널로 보일 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국 및 단말을 도시한 도면이다.
다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템은 기지국(100) 및 단말(120)에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우로, 기지국 또는 단말 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다.
즉, 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례하므로, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다.
예를 들면, 도 1에서 도시한 바와 같이 기지국(100)에는 송신 안테나가 NT 개 설치되어 있고, 단말(120)에서는 수신 안테나가 Nr개가 설치되어 있는 경우, 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro 라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro 에 레이트 증가율 Ri 를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri 는 NT 와 NR 중 작은 값이다.
Figure 112018066295731-pat00001
다양한 실시 예에 따른 매시브 MIMO 환경에서는, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 기법 중 한 개만을 선택적으로 적용하는 대신, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 구조가 융합된 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 을 적용하는 기지국 구조를 제공하여, 기지국의 하드웨어 구현 복잡도를 낮추고, 매시브 MIMO를 이용한 빔포밍 이득을 최대로 얻을 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 무선주파수 체인(radio frequency, RF chain)(103)은 단일 디지털 신호가 아날로그 신호로 변환되는 처리 블록으로 하이브리드 빔 포밍 형태의 구조는 기지국에서 대용량 안테나를 사용할 때 각 안테나 마다 RF 체인을 갖게 되면 가격이 상승하게 되므로, 여러 안테나를 묶어서 RF 체인을 연결하는 방식을 사용하기 때문에 필연적으로 생성되는 구조이다.
도 1에서 도시한 바와 같이,
Figure 112018066295731-pat00002
는 송신 기지국 안테나 수를 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00003
는 각 단말의 수신 안테나를 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00004
는 전체 RF 체인의 개수를 의미하고, Nt RF 는 RF 체인 별로 구비된 독립적인 안테나 수를 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00005
의 관계를 가진다.
다양한 실시 예에 따른
Figure 112018066295731-pat00006
는 송신 데이터 스트림 수를 지시하는 것으로,
Figure 112018066295731-pat00007
는
Figure 112018066295731-pat00008
와 같거나 작으며,
Figure 112018066295731-pat00009
개의 신호가 공간적으로 다중화되어
Figure 112018066295731-pat00010
개의 송신안테나를 사용하여 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 k 는 공간 다중 접속되는 단말의 개수이고,
Figure 112018066295731-pat00011
는 k번째 단말에서 전송 스트림 수이다.
다양한 실시 예에 따른 k 는 부반송파 인덱스이고,
Figure 112018066295731-pat00012
는 부반송파 인덱스 k 에서 전송 스트림 수이다.
예를 들면, 부반송파 인덱스 k 는 0부터 NFFT -1의 값을 갖는다. 이 경우, NFFT 는 시스템이 지원하는 최대 FFT (Fast Fourier Transform) 사이즈로서, 전체 부반송파 개수는 FFT 사이즈내로 제한될 수 있다.
본 명세서에서 k번째 단말, 부반송파 인덱스 k, 또는 kth 사용자는 모두 동일한 의미로 사용될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 최대 전송 가능한 정보는 NT 개이므로, 전송 정보 는 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00013
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 입력 신호
Figure 112018066295731-pat00014
에 대해서 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 수신 신호 모델
Figure 112018066295731-pat00015
는 수학식 3 과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00016
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00017
는
Figure 112018066295731-pat00018
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서 채널 정보 행렬(110)을 의미한다.
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00019
는
Figure 112018066295731-pat00020
의 크기를 가지는 k번째 단말의 수신 신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 수신 신호 벡터를 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00021
는
Figure 112018066295731-pat00022
의 크기를 가지는 k번째 단말의 송신신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 송신 신호 벡터를 의미한다.
Figure 112018066295731-pat00023
는
Figure 112018066295731-pat00024
의 크기를 가지는 송신 신호 벡터이고,
Figure 112018066295731-pat00025
는
Figure 112018066295731-pat00026
1 의 크기를 가지는 k번째 단말의 노이즈 벡터이다.
도 1에 도시된 기지국(100)의 하이브리드 빔포밍 구조에 따르면, 1차적으로 디지털 (또는 기저 대역) 프리코더
Figure 112018066295731-pat00027
(101)를 사용하는 디지털 빔 포밍 기법이 적용된 기저대역의 디지털 신호가 RF 체인(103)을 통하여 RF 대역의 아날로그 신호로 변환되고, 아날로그 신호에 2차적으로 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00028
(105)를 사용하는 아날로그 빔포밍 기법이 적용된다.
도1 에 도시된 디지털 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자별 독립적인 빔포밍 기법 적용이 가능하다. 아날로그 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자들에 공통적인 빔포밍 기법이 적용되야 하는 제약이 있다.
도1 에 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에 따르면 디지털 빔포밍 기법이 다중 사용자/스트림을 위한 빔포밍이 자유로운 반면, 아날로그 빔포밍 기법은 전체 전송 대역에 대해 동일한 가중치 벡터/행렬에 의한 빔포밍이 수행되므로 사용자별 또는 스트림별 독립적인 빔포밍이 어렵다.
예를 들면, 디지털 (또는 기저 대역) 프리코더
Figure 112018066295731-pat00029
는
Figure 112018066295731-pat00030
의 크기를 가지는k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미하고, 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00031
는
Figure 112018066295731-pat00032
의 크기를 가지는 전체 부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미한다.
예를 들면, 수학식 3 에서
Figure 112018066295731-pat00033
는
Figure 112018066295731-pat00034
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬을 의미하고
Figure 112018066295731-pat00035
는
Figure 112018066295731-pat00036
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 간섭 단말의 프리코딩 행렬을 의미한다.
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 수학식 3과 같은 모델에서 수신 데이터
Figure 112018066295731-pat00037
에서 전송 데이터
Figure 112018066295731-pat00038
를 복구하려면 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00039
의 역행렬이 필요하다. 그러나, 역행렬이 존재하지 않은 행렬이 있을 수 있으며, 역행렬 계산이 간단하지 않으므로, 특이치 분해 (singular value decomposition, SVD) 의 방법을 이용하여 채널 정보 행렬H(channel information matrix)를
Figure 112018066295731-pat00040
로 표현할 수 있다.
예를 들면, 기지국(100)의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬로 행렬
Figure 112018066295731-pat00041
을 사용하고, 단말에서 행렬
Figure 112018066295731-pat00042
을 적용하면, 전체적인 채널은
Figure 112018066295731-pat00043
와 같은 행렬이 된다.
Figure 112018066295731-pat00044
은
Figure 112018066295731-pat00045
의 가장 큰
Figure 112018066295731-pat00046
개의 고유값(eigen value) 대각선 성분으로 가지는
Figure 112018066295731-pat00047
크기의 대각행렬(diagonal matrix)이므로, 단말(120)에서 공간적으로 다중화된 신호들 사이의 간섭이 존재하지 않는다.
또한,
Figure 112018066295731-pat00048
와
Figure 112018066295731-pat00049
모두가 직교(orthogonal)열을 가지고 있기 때문에, 공간적으로 백색 잡음을 가정하면 복호기(디코더)의 잡음 레벨뿐 아니라 송신전력 역시 변하지 않는다.
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 수학식 3과 같은 모델에서는 아래 수학식 4을 이용하여 단일 사용자에서의 채널 용량을 늘리기 위한 최적화 방안을 찾을 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00050
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00051
는 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬로, 채널 행렬
Figure 112018066295731-pat00052
의 특이치 분해 (singular value decomposition, SVD)의 오른쪽 행렬값 (right singular matrix) 일 수 있다. 즉,
Figure 112018066295731-pat00053
에서
Figure 112018066295731-pat00054
이다.
따라서 수학식 4로부터
Figure 112018066295731-pat00055
는 수학식 5 가 될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00056
pinv() 는 의사 역행렬 (pseudo inverse) 함수이다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure 112018066295731-pat00057
는 하드웨어(H/W)로 구현해야 하므로 구현의 자유도가 높지 않고 단순한 위상 천이(phase shift)로 구현될 수 있다.
예를 들면, 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure 112018066295731-pat00058
는 위상 천이로 표현할 수 있는 제한된 아날로그 빔 포밍 프리코더 중에서 한 개의 프리코더로써 획득될 수 있고, 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00059
는 수학식 5 에 기초하여 획득될 수 있고, 이로부터 다시 적당한 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure 112018066295731-pat00060
를 찾는 알고리즘을 적용하여 수학식 5 에 따른 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬
Figure 112018066295731-pat00061
,
Figure 112018066295731-pat00062
이 획득될 수 있다.
상술한 바와 같이 기지국이 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬
Figure 112018066295731-pat00063
및
Figure 112018066295731-pat00064
를 획득하는 방법은, 기지국이 선행적으로 최적화된
Figure 112018066295731-pat00065
를
Figure 112018066295731-pat00066
로부터 도출해서 가지고 있어야 하고, 수학식 3과 같이 다중 사용자를 고려한 채널 모델에서 총 데이터 전송율 (sum rate) 을 최대로 하기 위한 해결책이 아니라는 한계가 있다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더를 이용하여 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국을 도시한 도면이다.
매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 소스 코딩과 채널 코딩 기법을 사용했을 때 얻을 수 있는 최대 총 데이터 전송율은 총 채널 용량 (sum capacity)이라고 정의될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은 최대 채널 용량의 접근법에 기초하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 최대 채널 용량의 접근법으로 섀넌-하틀리 정리(Shannon-Hartley theorem)을 이용할 수 있다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming)의 구조는 사용자 별 또는 스트림 별로 독립적인 디지털 빔 포밍이 적용 가능하고, kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure 112018066295731-pat00067
는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00068
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00069
의 직렬구조(cascade)가 포함될 수 있다.
본 명세서에서 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00070
과 스트림 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00071
의 직렬구조를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)라고 정의한다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조에 포함된 kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure 112018066295731-pat00072
의 구조가 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00073
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00074
가 직렬로 연결된 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)의 구조로 재구성되면, 즉
Figure 112018066295731-pat00075
이면 수학식 3은 수학식 6과 같이 전개될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00076
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00077
는
Figure 112018066295731-pat00078
의 크기를 가지는 k번째 단말의 송신신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 송신 신호 벡터이고,
Figure 112018066295731-pat00079
는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 전송 스트림 수이고, Nt RF 는 RF 체인 별로 구비된 독립적인 안테나 수이고,
Figure 112018066295731-pat00080
는 송신 기지국 안테나 수이다.
한편, 다양한 실시 예에 따른 각 사용자의 총 데이터 전송률
Figure 112018066295731-pat00081
는 수학식 7과 같다.
Figure 112018066295731-pat00082
수학식 7에서 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00083
의 영향을 고려한 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00084
는 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00085
에 관한 정보 및 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00086
에 관한 정보에 기초하여 회득될 수 있고
Figure 112018066295731-pat00087
로 나타낼 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00088
,
Figure 112018066295731-pat00089
,
Figure 112018066295731-pat00090
를 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00091
는 평균 연산자를 의미한다.
수학식 7 에서 수신 잡음을 백색 가우시안 잡음(white Guassian noise, WGN)으로 가정하고 높은 신호 대　잡음비(signal-to-noise ratio,　SNR) 에서 수식을 전개하면 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure 112018066295731-pat00092
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00093
(
Figure 112018066295731-pat00094
는
Figure 112018066295731-pat00095
가 최소가 되도록 설정될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00096
가 최대가 되도록 설정하여 수학식 8의
Figure 112018066295731-pat00097
를 최대화할 수 있다.
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00098
에 직접적인 영향을 주는 lth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00099
은
Figure 112018066295731-pat00100
와 널 스페이스(null space)를 이루도록 설정되어 다중 사용자 간섭에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00101
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여 이용될 수 있는데, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00102
는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00103
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00104
에 기초하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00105
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00106
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00107
(
Figure 112018066295731-pat00108
)에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00109
는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00110
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다.
아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00111
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00112
에 기초하여 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00113
를 획득하고, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00114
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00115
에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00116
를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00117
를 획득하는 실시 예에 대해서는 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00118
와 스트림 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00119
의 직렬 구조인 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure 112018066295731-pat00120
를 포함하여, 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
도3 내지 도 4는 다양한 실시 예에 따른 광대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 빔 포밍을 적용하는 최소 스케줄링 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹의 다양한 예를 도시한 개념도이다.
4G/LTE 시스템에서 각 단말에게 할당할 수 있는 최소 주파수 자원 단위는 180kHz 에 해당하는 자원 블록(resource block, RB)이고, 최소 시간 자원 단위는 1ms 의 TTI(transmission time interval)이다.
하나의 하향링크 슬롯은 주파수 영역에서 7개의 OFDM 심볼(OFDM symbol)을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파(서브캐리어(subcarrier))를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
4G/LTE 시스템에서 자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element, RE)라하고, 하나의 자원 블록은 12ｘ7 개의 자원 요소를 포함한다.
하향 링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서는 최소 스케줄링 단위에 기초하여 빔 포밍이 적용될 수 있고, 단말에서 최소 스케줄링 단위에 기초하여 피드백 정보를 피드백할 수 있고, 채널 추정 및 디코딩이 수행될 수 있다.
예를 들면, 채널 추정은 4G/LTE 표준에서 허용하는 최소 스케줄링 단위인 자원 블록(resource block, RB)단위로 수행될 수 있고, 규격에서 허용하는 번들링(bundling) 단위로 수행될 수 있다.
예를 들면, 빔 포밍(beam forming, BF) 에서 채널 추정 단위는 채널 추정 시 동일한 프리코딩을 사용하는 단위이므로 채널 추정 시 노이즈 저감(noise reduction)을 할 수 있는 최소 필터링(filtering) 단위가 될 수 있다.
예를 들면, 필터링(filtering)의 크기가 클수록 노이즈 저감(noise reduction)의 효과가 크기 때문에 빔 포밍을 위한 최소 스케줄링 단위는 필터링을 결정하는 중요한 단위가 될 수 있다.
한편, 필터링의 크기가 크면 노이즈 저감(noise reduction)에는 효과가 있지만 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에서 빔 포밍의 이득이 떨어지는 트레이드 오프(trade-off) 관계가 있다.
다양한 실시 예에 따른 최소 스케줄링 단위는 4G/LTE 시스템의 경우 자원 블록(RB) 묶음(bundling)크기일 수 있고, 5G/NR(new radio)시스템의 경우 빔 포밍(BF) 입상도(granularity) 단위일 수 있다.
상술한 바와 같이, 4G/LTE 시스템의 경우 최소 스케줄링 단위는 하나의 자원블록(resource block) 단위이다.
예를 들면, 4G/LTE 시스템에서는 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부반송파(서브캐리어(subcarrier))를 포함하고, 부반송파 간격(서브캐리어 스페이싱, subcarrier spacing Δf)은 15kHz 를 지원하므로, 4G/LTE 시스템에서 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭은 180 kHz 이다. .
한편, 5G/NR 시스템에서는 부반송파 간격(서브캐리어 스페이싱, subcarrier spacing)은 15 KHz, 30 KHz, 60kHz, 120kHz, 160 KHz, 240kHz 및 480kHz 중 적어도 하나 이상을 지원하므로 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭으로 180 kHz, 360 kHz, 720kHz, 1.44MHz, 1.92MHz, 2.88MHz, 5.76MHz 을 지원할 수 있다.
따라서, 5G/NR 시스템에서 최소 스케줄링 단위가 하나의 자원블록인 경우 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭은 4G/LTE 시스템의 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭 180 kHz 와 같거나 크게 된다.
예를 들면, 밀리미터 웨이브(MmWave)와 같이 광대역 빔 포밍을 적용할 때 최대 서브캐리어 스페이싱인 480 kHz 을 적용하면 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 크기는 5.76MHz 대역에 해당할 수 있다.
이 경우, 최대 전송 대역폭이 5.76MHz 인 하나의 자원블록 단위를 빔 포밍 입상도(granularity)단위로 설정하여 광대역 빔 포밍을 적용하면 밀리미터(MmWave)는 초고주파 특성으로 산란(scattering) 특성이 매우 민감하므로 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향으로 빔 포밍 이득이 떨어질 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 빔 포밍을 수행하는 기지국 및 단말에서 최소 스케줄링의 단위는 하나의 자원블록의 주파수 대역폭 보다 작거나 같은 주파수 대역폭을 가지는 서브 캐리어 그룹으로 설정될 수 있다.
예를 들면, 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 12개의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류는 하나의 자원 블록에 포함된 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)(300), 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)(310), 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)(320), 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)(330)이 있을 수 있다.
예를 들면, 도 3 에서 도시한 바와 같이 하나의 자원 블록에는 하나의 제1 서브 캐리어 그룹(300-1)이 포함되거나, 두 개의 제2 서브 캐리어 그룹(310-1,310-2)이 포함되거나, 세 개의 제3 서브 캐리어 그룹(320-1,320-2,320-3)이 포함되거나 또는 네 개의 제4 서브 캐리어 그룹(330-1,330-2,330-3,330-4)이 포함될 수 있다.
예를 들면, 도 4에서 도시한 바와 같이 제1 서브 캐리어 그룹 (SCG type 0)(400)이 서브 캐리어 간격이 60 KHz인 12개의 서브 캐리어를 포함하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭은 f0 =720 KHz 일 수 있다.
또한, 도 4에서 도시한 바와 같이 제4 서브 캐리어 그룹(SCG type 3)(410)이 서브 캐리어 간격이 240 KHz인 3개의 서브 캐리어를 포함하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭은 제1 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭인 720kHz과 같다.
한편, 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)과 심볼의 지속시간(symbol duration)은 역의 관계에 있으므로 도 4에서 도시한 바와 같이, 제4 서브 캐리어 그룹의 서브 캐리어 간격인 240 KHz 은 제1 서브 캐리어 그룹의 서브 캐리어 간격인 60 KHz 의 4배이므로, 제1 서브 캐리어 그룹의 심볼 지속 기간은 제4 서브 캐리어 그룹의 심볼 지속 기간의 4배가 된다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서는 서브 캐리어 그룹 단위로 빔 포밍을 적용할 수 있으므로, 서브 캐리어 그룹별로 빔 포밍 가중치 벡터(beam forming weight vector)를 달리하여 빔 포밍을 적용할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 하향링크로 수신한 참조 신호에 기초하여 피드백 정보를 획득하고, 피드백 정보를 서브 캐리어 그룹 단위로 기지국에 피드백할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
즉, 다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말의 최소 스케줄링 단위가 서브 캐리어 그룹으로 설정되는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 송수신되는 정보를 도시한 도면이다.
도 5 에서 도시한 바와 같이 기지국은 하향링크를 통하여 서브 캐리어 그룹 정보를 단말로 전송할 수 있고, 단말은 상향링크를 통하여 채널 상태 관련 정보를 기지국에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태 관련 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호 (예를 들면, 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)) 또는 단말로 전송된 참조 신호(예를 들면, 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS))에 대응하여 단말로부터 전송되는 피드백 정보(예를 들면, 채널 상태 정보(channel state information, CSI))를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태 정보는 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, RI 는 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 단말이 동일 주파수 시간 자원을 통해 수신 하는 신호 스트림(혹은 레이어)의 개수를 의미한다.
예를 들면, PMI 는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 등의 측정값(metric)을 기준으로 단말이 선호하는 기지국의 프리코딩 인덱스(precoding index)를 나타낸다.
즉, PMI 는 송신단으로부터의 전송에 이용되는 프리코딩 행렬에 대한 정보이다. 수신단으로부터 피드백되는 프리코딩 행렬은, RI 에 의하여 지시되는 레이어의 개수를 고려하여 결정된다.
예를 들면, CQI 는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다. 단말은 미리 정해진 변조 방식(modulation scheme) 및 코딩률(code rate)의 조합들로 구성되는 집합에서 특정 조합을 지시하는 CQI 인덱스를 기지국에 보고한다.
예를 들면, 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백 될 수 있다.
이 경우, 서브 캐리어 스페이싱이 작은 단말이 자원 블록 단위로 정보를 피드백하는 경우와 동일한 피드백 정보량으로 서브 캐리어 스페이싱이 넓은 단말이 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백을 할 수 있다. 즉, 서브 캐리어 그룹 단위로 정보를 피드백한다고 하더라도, 피드백 정보량의 증가 없이 더 높은 입상도(granularity)를 갖는 빔 포밍을 구현할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 단말로부터 상향링크로 전송된 채널 상태 관련 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보는 TDD(Time Division Duplex)와 FDD(Frequency Division Duplex)와 같이 듀플렉스(duplex) 방식에 따라 다르게 획득될 수 있다.
TDD 시스템은 하향링크와 상향링크가 동일한 주파수 대역을 사용하고 시간으로 구분하는 방식을 의미한다. 따라서 무선채널의 코히런스 시간(coherence time)이 큰 경우 즉, 도플러 효과(Doppler effect)가 적은 경우 하향링크와 상향링크의 무선채널 특성은 동일하다고 가정할 수 있다. 이를 대칭성(reciprocity)라고 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 TDD 시스템에서 대칭성(reciprocity)을 이용하여 기지국은 단말에서 전송한 채널 상태와 관련된 정보(예를 들면, 참조 신호(reference signal,RS))를 이용하여 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 단말로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다.
FDD 시스템은 하향링크와 상향링크가 다른 주파수를 사용하는 방식이다. 따라서, 기지국은 하향링크 전송 시 상향링크로 송신된 단말들의 참조 신호(RS)를 이용하여 추정된 채널 상태 정보를 이용할 수 없다.
다양한 실시 예에 따른 FDD시스템에서는 TDD 시스템처럼 채널 대칭성의 특성을 이용할 수 없으므로, 기지국이 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득하기 위해서는 반드시 참조 신호(예를 들면, CSI-RS)를 전송하고, 단말로부터 참조 신호를 기반으로 획득된 채널 상태 정보를 피드백 받아야 한다.
예를 들면, FDD 시스템에서 기지국은 단말에 참조 신호 (예를 들면, CSI-RS)를 전송하고, 단말은 기지국으로부터 수신된 참조 신호에 기초하여 하향링크에 대한 채널 상태 정보(예를 들면, CSI) 를 획득하고, 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 기지국으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백할 수 있다.
이 경우, 기지국은 단말로부터 피드백 받은 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 별로 빔포밍 벡터(beamforming vector)를 계산할 수 있고, 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍이 적용된 신호를 하향링크로 단말에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 빔포밍 벡터는 각 안테나에 적용되는 가중치를 벡터로 구성한 것을 의미한다. 예를 들면, 기지국은 단말로부터 수신한 PMI 사용하여 빔포밍을 수행하거나 단말이 전송한 PMI에 구속되지 않고 다른 PMI를 사용하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말에서 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용하고, 빔 포밍의 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 정보를 단말에 전송할 수 있다.
예를 들면, 도 5에서 도시한 바와 같이 기지국은 빔 포밍의 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 정보를 단말에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상향링크 또는 하향링크 양 방향에서 모든 물리계층의 자원들을 제어(스케줄링)하기 위한 정보를 포함하는 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 통하여 기지국으로부터 단말에 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 기지국에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹 단위에 대한 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 정보를 송수신하는 흐름도이다.
동작 601에서 기지국은 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태 관련 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 단말에게 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말로부터 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말이 기지국으로부터 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말로부터 기지국으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
동작 603 에서 기지국은 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 단말로부터 상향링크로 전송된 채널 상태 관련 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태 정보는 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 동작 601에서 단말로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 동작 603에서 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 동작 601에서 단말로부터 피드백 받은 피드백 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
동작 605에서 기지국은 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 구조가 융합된 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되거나 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정될 수 있다.
예를 들면 아날로그 빔 포밍 정보가 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정되는 경우, 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure 112018066295731-pat00121
의 크기를 가지는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00122
이다.
예를 들면 아날로그 빔 포밍 정보가 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되는 경우, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은 kth 사용자의 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00123
로 변경될 수 있고, 스케줄러나 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 기저 대역(baseband) 알고리즘에 따라서
Figure 112018066295731-pat00124
가 획득될 수 있다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure 112018066295731-pat00125
의 크기를 가지는 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00126
이고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00127
및 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure 112018066295731-pat00128
를 포함하는데, 도 2에서 도시한 바와 같이 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00129
는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00130
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00131
의 직렬구조(cascade)로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00132
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00133
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00134
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 기지국은 동작 603 에서 확인한 채널 정보 및 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00135
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00136
에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00137
에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00138
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더에 대한 정보는 수신단에서 kth 사용자의 송신 신호를 효과적으로 검파/분리하기 위해서 kth 사용자를 제외한 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하는데 이용되는 널링(Nulling) 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 널링(Nulling) 행렬은 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00139
이다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00140
는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00141
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00142
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00143
는
Figure 112018066295731-pat00144
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00145
중에서 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00146
를 고려한 kth 사용자의
Figure 112018066295731-pat00147
을 제외한 다음,
Figure 112018066295731-pat00148
를 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00149
는 특이치 해석을 통한 방안 또는 코드북을 이용하는 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 널 프리코더에 대한 정보, 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00150
에 대한 정보는 전송 전력을 특정 전력에 맞춰서 전송하는 기준(criterion)을 만족하기 위해서 전송 스트림의 전송 전력 할당 (transmit power allocation)을 용이하게 구현하기 위해서 필요한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00151
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00152
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00153
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00154
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure 112018066295731-pat00155
, 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00156
및 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00157
에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00158
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00159
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00160
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00161
는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00162
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
동작 607에서 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 정보는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은 동작 605에서 획득된 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00163
와 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00164
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00165
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00166
를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder) 구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure 112018066295731-pat00167
를 포함하므로, 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은
Figure 112018066295731-pat00168
로 표현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더 및 널 프리코더에 기초하여 획득된 전송 레이어 평행화 프리코더를 포함함으로써 다중 사용자 간섭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 서브 캐리어 그룹 단위로 하이브리드 빔 포밍을 적용할 수 있다.
이에 따라, 다양한 실시 예에 따른 기지국에서 빔 포밍이 적용되는 최소 스케줄링 단위가 서브 캐리어 그룹으로 설정됨으로써, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국의 빔 포밍 성능이 향상될 수 있다.
동작 609에서 기지국은 단말에게 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
또한, 상기 서브 캐리어 그룹 의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있고, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 비트열에 기초하여 구성될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 동작 609에서 기지국은 서브 캐리어 그룹 단위로 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 전송할 수 있다.
동작 611에서 단말은 기지국으로부터 수신된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 9를 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 기지국이 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 흐름도이다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자별 또는 스트림별 독립적인 빔포밍 기법 적용이 가능하므로 사용자 별 또는 스트림 별로 디지털 빔 포밍 정보가 상이할 수 있고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는
Figure 112018066295731-pat00169
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)인 kth 사용자의 디지털 프리코더(Baseband precoder)
Figure 112018066295731-pat00170
를 의미한다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조에 포함된 kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure 112018066295731-pat00171
의 구조가 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00172
과 스트림 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00173
가 직렬로 연결된 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)의 구조로 구성되면,
Figure 112018066295731-pat00174
이다.
따라서, kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00175
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00176
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00177
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00178
에 대한 정보에 기초하여 스트림 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00179
에 대한 정보를 획득함으로써, kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00180
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 기지국은 동작 700에서 도시한 바와 같이 채널 정보와 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득하고, 동작 710 에서 도시한 바와 같이 아날로그 빔 포밍 정보와 채널 정보 및 동작 700에서 획득한 널 프리코더에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
동작 700에서 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
기지국은 채널 정보와 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 획득된 채널 정보 행렬에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00181
에 관한 정보로써, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00182
는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00183
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00184
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00185
의 영향을 고려한 kth 사용자의 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00186
는 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00187
에 관한 정보 및 전체 사용자/부반송파에 대한 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00188
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고
Figure 112018066295731-pat00189
로 나타낼 수 있다.
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00190
는
Figure 112018066295731-pat00191
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서 채널 정보 행렬을 의미하고,
Figure 112018066295731-pat00192
는
Figure 112018066295731-pat00193
의 크기를 가지는 전체 사용자/부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미한다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00194
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여 널 스페이스 또는 직교성을 이용할 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00195
는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00196
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00197
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00198
는
Figure 112018066295731-pat00199
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00200
중에서 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00201
를 고려한 kth 사용자의
Figure 112018066295731-pat00202
을 제외한 다음,
Figure 112018066295731-pat00203
를 이용하여 수학식 9와 같은 기준(criterion)으로 획득될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00204
이를 위해서 수학식 10과 같은 형태의
Figure 112018066295731-pat00205
행렬
Figure 112018066295731-pat00206
가 고려될 수 있는 데, 행렬
Figure 112018066295731-pat00207
는
Figure 112018066295731-pat00208
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00209
중에서
Figure 112018066295731-pat00210
를 고려한 kth 사용자의 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00211
를 제외한 나머지 채널들의 집합체이다.
Figure 112018066295731-pat00212
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00213
에 대한 정보는 특이치 해석을 통한 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 한번에 전송할 수 있는 모든 사용자의 총 스트림 개수는 RF 체인의 수를 넘을 수 없으므로, 즉,
Figure 112018066295731-pat00214
인 조건이 성립해야 한다.
따라서
Figure 112018066295731-pat00215
는 특이치 분해를 통해 수학식 11과 같이 분해될 수 있으므로, 다양한 실시 예에 따른 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00216
는 오른쪽 특이치 행렬 중에서 특이치 0 에 해당하는
Figure 112018066295731-pat00217
인 크기를 갖는 행렬로 획득될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00218
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00219
에 대한 정보는 코드북을 이용하는 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 코드북 집합이
Figure 112018066295731-pat00220
행렬
Figure 112018066295731-pat00221
로 정의되는 경우, 행렬 C의 각 열
Figure 112018066295731-pat00222
은 서로 직교 (orthogonal)로 가정될 수 있다. 즉,
Figure 112018066295731-pat00223
이다.
다양한 실시 예에 따른 코드 북 C는 단위 원(unit circle) 위에서 일정한 위상(phase)을 갖도록 구현하기 위하여 다양한 방법으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 자도프 추(Zadoff - Chu) 시퀀스로 코드북을 생성하고 순환 이동(cyclic shift)을 이용한 직교성 (orthogonality)을 부여하는 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 이산 푸리에 변환 행렬(DFT 행렬)을 이용해서 직교성을 갖는 푸리에(Fourier) 행렬로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 어레이의 방향성 행렬 (steering matrix)와 같이 방데르몽드 행렬(Vandermonde Matrix)를 갖는 방향성 벡터 (steering vector) 집합으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00224
를 구성하는 위상 변위 행렬(phase shift matrix)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른
Figure 112018066295731-pat00225
은 다양한 실시 예에 따라 생성된 코드북 C에 기초하여 수학식 12와 같은 기준(criterion)으로 구현될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00226
예를 들면, 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00227
는
Figure 112018066295731-pat00228
중에서 가장 작은 값을 갖는
Figure 112018066295731-pat00229
로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, 널 프리코더 구현 시 사용자 별로 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00230
를 선택할 수 있는 경우 상술한 수학식 6에서
Figure 112018066295731-pat00231
은
Figure 112018066295731-pat00232
와 같이 사용자 별 아날로그 프리코더로 변경될 수 있고, 스케줄러나 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 기저 대역(baseband) 알고리즘에 따라서
Figure 112018066295731-pat00233
가 획득될 수 있다.
예를 들면,
Figure 112018066295731-pat00234
를 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00235
에 대용할 수 있도록 구현하면 수학식 6은 수학식 13과 같이 변형될 수 있다.
Figure 112018066295731-pat00236
예를 들면, kth 사용자의 사용자의 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00237
는 수학식 11과 같이 널 스페이스(null space)를 통해서 구현하거나 미리 정해둔 코드북 집합에서 수학식 13 과 같은 방법으로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00238
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00239
를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder) 구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure 112018066295731-pat00240
를 포함하여, 다중 사용자 간섭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
동작 710에서 기지국은 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보와 채널 정보 및 동작 700에서 획득한 널 프리코더에 대한 정보에 기초하여 획득된 실효 채널 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더(transmit layer parallelizing precoder)
Figure 112018066295731-pat00241
에 관한 정보이다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00242
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00243
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00244
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00245
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure 112018066295731-pat00246
에 관한 정보와 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00247
에 관한 정보 및 동작 700에서 획득한 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00248
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00249
로 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00250
는 프리코더의 주요 기준(criterion)중 하나인 전송 전력을 특정 전력에 맞춰서 전송하는 기준(criterion)을 만족하기 위해서 전송 스트림의 전송 전력 할당 (transmit power allocation)을 용이하게 구현하기 위해서 필요한 프리코더이다. 즉, 전송 스트림 전력을
Figure 112018066295731-pat00251
로 배분하고 최대 전송률을 확보하기 위해서 필요한 전처리 프리코더이다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00252
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00253
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
상술한 각 방식의 프리코더 형태는 다음 표1과 같다. 이때
Figure 112018066295731-pat00254
은 수학식 6에서 정의한 노이즈 상관 행렬 (noise covariance matrix)이다.
[표 1. 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00255
설정 방안]
프리코더 방식
 프리코더
Figure 112018066295731-pat00256
형태
Zero-forcing
Figure 112018066295731-pat00257
MMSE
Figure 112018066295731-pat00258
Right singular precoding
Figure 112018066295731-pat00259
도면에 도시하지는 않았지만, 기지국은 동작 710 에서 획득된 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00260
에 기초하여 각 사용자의 데이터 스트림에 전송 전력을 할당할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00261
는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00262
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다.
도 8 은 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 디코딩을 수행하는 흐름도이다.
다양한 실시 예에 따른 최소 스케줄링 단위는 기지국에서 빔 포밍이 적용되는 단위이고, 단말에서 단말에서 채널 추정 및 데이터 디코딩이 적용되는 단위이다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말에서 채널 상태 정보 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
동작 800에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 서브 캐리어 그룹 정보를 수신 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 지시 정보는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있고, 확인된 서브 캐리어 그룹을 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위로 확인할 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
동작 810에서 단말은 확인된 서브 캐리어 그룹 정보를 이용하여 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 최소 스케줄링 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 최소 스케줄링 단위는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹으로, 단말에서 서브 캐리어 그룹 별로 채널을 추정하고, 기지국으로부터 수신한 데이터를 서브 캐리어 그룹 별로 디코딩 할 수 있다.
도 9 는 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인하고, 확인된 최소 스케줄링 단위를 단말에 설정하는 동작을 도시한 도면이다.
동작 901에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보 및 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보(downlink control information, DCI format)를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터는 기지국으로부터 하향 링크 메시지를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
동작 903에서 단말은 서브 캐리어 그룹 에 대응하는 서브 캐리어 그룹 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 지시 정보는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
동작 905에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보의 값이 0인지 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여, 기지국에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인할 수 있다.
예를 들면, 지시 정보의 값은 지시 정보의 비트열에 기초하여 결정되고, 지시 정보의 비트열은 서브 캐리어 그룹의 각각과 대응되므로, 지시 정보의 값에 기초하여 기지국에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 지시 정보의 비트열이 00인 제1 서브 캐리어 그룹(SCG type 0)의 지시 정보의 값은 0이고, 지시 정보의 비트열이 01인 제2 서브 캐리어 그룹(SCG type 1)의 지시 정보의 값은 1이고, 지시 정보의 비트열이 10인 제3 서브 캐리어 그룹(SCG type 2)의 지시 정보의 값은 2이고, 지시 정보의 비트열이 11인 제4서브 캐리어 그룹(SCG type 3)의 지시 정보의 값은 3일 수 있다.
동작 905에서 단말이 확인한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보의 값이 0 인 경우는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위가 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹인 것을 의미하는 것으로, 동작 907 에서 단말은 12개의 서브 캐리어를 포함하는 하나의 자원 블록 단위를 단말에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
또한, 동작 905에서 단말이 확인한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보의 값이 0 이 아닌 경우는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위가 12 개 보다 적은 서브 캐리어를 포함하는 서브 캐리어 그룹을 의미하는 것으로, 동작 909에서 단말은 서브 캐리어 그룹 단위를 단말에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 단말은 동작 907 또는 동작 909에서 설정된 최소 스케줄링 단위로 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
무선 통신 시스템은 기지국(1000)과 기지국 영역 내에 위치한 다수의 단말(1100)을 포함한다.
도 10에서 도시한 바와 같이 기지국(1000)은 송수신부(1010) 및 프로세서(1030)를 포함할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 메모리(미도시)를 더 포함한다.
예를 들면, 기지국(1000)은 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 기지국(1000)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다.
메모리는 프로세서(1030)와 연결되어, 프로세서(1030)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리는 프로세서(1030) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1030)와 연결될 수 있다.
예를 들면, 메모리는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1030)는 메모리에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1030)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1030)에 의해 구현될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 기지국(1000)및/또는 도 11에 도시된 단말(1100)은 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 기지국(1000)과 단말(1100)은 앞서 설명한 매시브 MIMO 시스템을 지원할 수 있도록 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 프로세서(1030)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 신호, 정보, 데이터 등을 송신 및 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 단말(1100)로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태와 관련된 정보는 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태와 관련된 정보는 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 단말(1100)로부터 피드백될 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말(1100)이 기지국(1000)으로부터 하향링크로 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말(1100)로부터 기지국(1000)으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹에 포함된 상기 서브 캐리어의 간격(subcarrier spacing)은 15 KHz, 30 KHz, 60 KHz, 160 KHz, 120 KHz, 240 KHz, 480 KHz 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1030)는 기지국(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1030)는 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 기지국(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 프로세서(1030)는 단말(1100)로부터 수신한 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보인 것으로 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, 기지국(1000)은 단말(1100)로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 기지국(1000)은 단말(1100)로부터 피드백 받은 피드백 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 프로세서(1030)는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되거나 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, k번째 단말(1100) 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure 112018066295731-pat00263
의 크기를 가지는 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00264
이고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00265
및 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure 112018066295731-pat00266
를 포함하는데, 도 2에서 도시한 바와 같이 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00267
는 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00268
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00269
의 직렬구조(cascade)로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00270
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00271
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00272
로 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)은 채널 정보 및 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00273
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00274
에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00275
에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure 112018066295731-pat00276
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00277
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여
Figure 112018066295731-pat00278
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00279
중에서 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00280
를 고려한 kth 사용자의
Figure 112018066295731-pat00281
을 제외한 다음,
Figure 112018066295731-pat00282
를 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 코드북 기반으로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 코드 북 C는 단위 원(unit circle)위에서 일정한 위상(phase)을 갖도록 구현하기 위하여 다양한 방법으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 자도프 추(Zadoff - Chu) 시퀀스로 코드북을 생성하고 순환 이동(cyclic shift)을 이용한 직교성 (orthogonality)을 부여하는 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 이산 푸리에 변환 행렬(DFT 행렬)을 이용해서 직교성을 갖는 푸리에(Fourier) 행렬로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 어레이의 방향성 행렬 (steering matrix)와 같이 방데르몽드 행렬(Vandermonde Matrix)를 갖는 방향성 벡터 (steering vector) 집합으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00283
를 구성하는 위상 변위 행렬(phase shift matrix)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00284
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00285
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00286
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00287
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure 112018066295731-pat00288
에 관한 정보와 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure 112018066295731-pat00289
에 관한 정보 및 kth 사용자의 널 프리코더
Figure 112018066295731-pat00290
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure 112018066295731-pat00291
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure 112018066295731-pat00292
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure 112018066295731-pat00293
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 단말(1100)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
도 11에서 도시한 바와 같이 단말(1100)은 송수신부(1110) 및 프로세서(1130)를 포함할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 메모리(미도시)를 더 포함한다.
예를 들면, 단말(1100)은 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 단말(1100)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다.
메모리는 프로세서(1130)와 연결되어, 프로세서(1130)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리는 프로세서(1130)내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1130)와 연결될 수 있다.
프로세서(1130)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1130)에 의해 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 프로세서(1130)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 신호, 정보, 데이터 등을 송신 및 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로 채널 상태와 관련된 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태와 관련된 정보는 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 하향링크로 수신된 참조 신호에 대응하여 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말(1100)이 기지국(1000)으로부터 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말(1100)로부터 기지국(1000)으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로부터 상기 기지국(1000)이 빔 포밍을 적용한 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로부터 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 단말(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1130)는 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 단말(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 기지국(1000)으로부터 수신한 서브 캐리어 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여, 기지국(1000)에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인할 수 있다.
예를 들면, 지시 정보의 값은 지시 정보의 비트열에 기초하여 결정되고, 지시 정보의 비트열은 서브 캐리어 그룹의 각각과 대응되므로, 지시 정보의 값에 기초하여 기지국(1000)에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 상기 확인된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 채널 추정 및 상기 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(1130)는 상기 확인된 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위를 단말(1100)에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국(1000)에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말(1100)에서 채널 상태 정보 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
예를 들면, 프로세서(1130)는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정할 수 있고 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다.
또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays),
프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작;
    상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작;
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작;
    상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을, 최소 스케쥴링 단위로서 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및
    상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 최소 스케쥴링 단위를 지시하는 지시 정보를 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 최소 스케쥴링 단위는 서브 캐리어 그룹의 종류를 포함하는 지시 정보에 의해 지시되고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 디지털 빔 포밍 정보는 널 프리코더에 대한 정보 및 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별로 다르게 설정되거나 동일할 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 코드북 기반으로 획득되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여, 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득되는 것인, 방법.
  11. 무선 접속 시스템에서 단말의 방법에 있어서,
    기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하는 동작 -상기 서브 캐리어 그룹 정보는 최소 스케쥴링 단위를 지시하는 지시 정보를 포함함- ;
    상기 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여 상기 최소 스케쥴링 단위를 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 최소 스케쥴링 단위에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하는 동작을 포함하고,
    상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 최소 스케쥴링 단위는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 포함하는 지시 정보에 의해 지시되고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 그룹 단위의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서, 상기 방법은
    상기 기지국으로 채널 상태와 관련된 정보를 송신하는 동작;을 더 포함하고
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 무선 접속 시스템에서 하향링크 빔 포밍을 수행하는 기지국에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 상기 송수신부가 수신하도록 제어하고,
    상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하고,
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하고,
    상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을, 최소 스케쥴링 단위로서 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하고,
    상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 상기 송수신부가 송신하도록 제어하고,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 최소 스케쥴링 단위를 지시하는 지시 정보를 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 디지털 빔 포밍 정보는 널 프리코더에 대한 정보 및 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 포함하고,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  20. 무선 접속 시스템에서 단말은,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 송수신부가 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 서브 캐리어 그룹 정보는 최소 스케쥴링 단위를 지시하는 지시 정보를 포함하고,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여 상기 최소 스케쥴링 단위를 확인하고,
    상기 확인된 최소 스케쥴링 단위에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하도록 설정되고,
    상기 서브 캐리어 그룹 단위는 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
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