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WO2018016700A1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018016700A1
WO2018016700A1 PCT/KR2017/000048 KR2017000048W WO2018016700A1 WO 2018016700 A1 WO2018016700 A1 WO 2018016700A1 KR 2017000048 W KR2017000048 W KR 2017000048W WO 2018016700 A1 WO2018016700 A1 WO 2018016700A1
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WO
WIPO (PCT)
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information
uplink
precoder
antenna port
terminal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2017/000048
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English (en)
French (fr)
Inventor
강지원
서한별
김기준
김형태
김영태
이길봄
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LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP17831174.2A priority patent/EP3444963B1/en
Priority to KR1020187015964A priority patent/KR101997459B1/ko
Priority to KR1020197018842A priority patent/KR102204624B1/ko
Priority to EP24179540.0A priority patent/EP4401330A3/en
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    • H04B7/0691—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to an uplink multi-antenna transmission method and apparatus therefor in a wireless communication system.
  • a 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE)) communication system will be described.
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is an access gateway (AG) located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B), an eNB, and a network (E-UTRAN) and connected to an external network.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20Mhz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information to inform the corresponding UE of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • the base station transmits uplink scheduling information to the terminal for uplink (UL) data and informs the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. that the terminal can use.
  • DL downlink
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • the present invention proposes an uplink multi-antenna transmission method and apparatus for the same in a wireless communication system.
  • a method for transmitting an uplink signal through a plurality of antenna ports by a terminal to a base station includes uplink reference signals and antenna port grouping information corresponding to the plurality of antenna ports to the base station. Transmitting; Receiving information about an uplink precoder determined based on the uplink reference signal and the antenna port grouping information from the base station; Precoding the uplink signal using information on the uplink precoder; And transmitting the precoded uplink signal to the base station, wherein the antenna port grouping information includes information on antenna port groups consisting of the plurality of antenna ports and a signal between the antenna port groups. And information on the distortion level.
  • a terminal in a wireless communication system transmits an uplink reference signal and antenna port grouping information corresponding to a plurality of antenna ports to a wireless communication module and a base station, and references the uplink from the base station.
  • the information about the uplink precoder comprises partial precoders for the antenna port groups. More preferably, when the signal distortion level is less than a predetermined value, the information about the uplink precoder includes phase information for concatenating the partial precoder.
  • the partial precoder may be applied to the corresponding antenna port group, and a concatenated precoder for compensating signal distortion between the antenna port groups may be applied to the antenna port groups.
  • the information about the uplink precoder may include information about the concatenated precoder.
  • the concatenated precoder is determined by phase information for concatenating the partial precoders included in the information on the uplink precoder. Specifically, a plurality of candidate concatenated precoders are determined based on phase information for concatenating the partial precoders, and the plurality of candidate concatenated precoders are cyclically applied in the order of a time resource index or a frequency resource index. do.
  • the terminal can more efficiently transmit an uplink signal through multiple antennas.
  • FIG. 1 schematically illustrates an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in the LTE system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • MIMO 7 is a diagram illustrating a configuration of a general multiple antenna (MIMO) communication system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a vehicle including a plurality of antenna arrays.
  • FIG 9 illustrates an example in which a plurality of antenna panel arrays are mounted in a terminal.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example in which a terminal performs uplink MIMO transmission according to the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention using an LTE system and an LTE-A system, this as an example may be applied to any communication system corresponding to the above definition.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention on the basis of the FDD scheme, but this is an exemplary embodiment of the present invention can be easily modified and applied to the H-FDD scheme or the TDD scheme.
  • the specification of the base station may be used as a generic term including a remote radio head (RRH), an eNB, a transmission point (TP), a reception point (RP), a relay, and the like.
  • RRH remote radio head
  • TP transmission point
  • RP reception point
  • relay and the like.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources.
  • the physical channel is modulated in an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme in downlink, and modulated in a Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer performs a header compression function to reduce unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • IPv4 Packet Data Convergence Protocol
  • the Radio Resource Control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other. If there is an RRC connected (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast. Traffic Channel
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the UE When the UE is powered on or enters a new cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S301). To this end, the terminal may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. have. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to check the downlink channel state.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE Upon completion of the initial cell search, the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDSCH) according to a physical downlink control channel (PDCCH) and information on the PDCCH. It may be (S302).
  • PDSCH physical downlink control channel
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence as a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303 and S305), and receive a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH ( S304 and S306).
  • PRACH physical random access channel
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical Uplink) as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Control Channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix index (PMI), and a rank indicator (RI). ), And the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 ⁇ T s ) and is composed of 10 equally sized subframes.
  • Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots.
  • Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x T s ).
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers x 7 (6) OFDM symbols.
  • Transmission time interval which is a unit time for transmitting data, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a control channel included in a control region of one subframe in a downlink radio frame.
  • a subframe consists of 14 OFDM symbols.
  • the first 1 to 3 OFDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 OFDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (RSs) or pilot signals for antennas 0 to 3.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH (Physical Downlink Control CHannel).
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in a control region based on a Cell ID (Cell IDentity).
  • One REG is composed of four resource elements (REs).
  • the RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier x one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • the PHICH is a physical hybrid automatic repeat and request (HARQ) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. That is, the PHICH indicates a channel through which DL ACK / NACK information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH consists of one REG and is scrambled cell-specifically.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shift keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shift keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group.
  • the number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes.
  • the PHICH (group) is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n OFDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH informs each UE or UE group of information related to resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink-shared channel (DL-SCH), an uplink scheduling grant, and HARQ information.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink-shared channel
  • Paging channel (PCH) and downlink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH. Accordingly, the base station and the terminal generally transmit and receive data through the PDSCH except for specific control information or specific service data.
  • Data of the PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is CRC masked with a Radio Network Temporary Identity (RNTI) of "A”, a radio resource (eg, frequency location) of "B” and a DCI format of "C", that is, a transmission format. It is assumed that information about data transmitted using information (eg, transport block size, modulation scheme, coding information, etc.) is transmitted through a specific subframe.
  • RTI Radio Network Temporary Identity
  • the terminal in the cell monitors, that is, blindly decodes, the PDCCH in the search region by using the RNTI information of the cell, and if there is at least one terminal having an "A" RNTI, the terminals receive and receive the PDCCH.
  • the PDSCH indicated by "B” and "C” is received through the information of one PDCCH.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • an uplink subframe may be divided into a region to which a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH) carrying control information is allocated and a region to which a Physical Uplink Shared CHannel (PUSCH) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both parts of the data area are allocated to the PUCCH in the frequency domain.
  • the control information transmitted on the PUCCH includes ACK / NACK used for HARQ, Channel Quality Indicator (CQI) indicating downlink channel status, RI (Rank Indicator) for MIMO, and scheduling request (SR), which is an uplink resource allocation request. There is this.
  • the PUCCH for one UE uses one resource block occupying a different frequency in each slot in a subframe. That is, two resource blocks allocated to the PUCCH are frequency hoped at the slot boundary.
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • MIMO is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve the transmission and reception efficiency of data. That is, by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system, capacity and performance can be improved.
  • MIMO may be referred to as a 'multi-antenna'.
  • a multi-antenna technique it does not rely on a single antenna path to receive one full message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while ensuring a specific rate of data rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.
  • the transmitting end is provided with N T antennas
  • the receiving end is provided with N R antennas.
  • the research trends related to multi-antennas to date include information theory aspects related to calculation of multi-antenna communication capacity in various channel environments and multi-access environments, research on wireless channel measurement and model derivation of multi-antenna systems, and improvement of transmission reliability and transmission rate.
  • Active research is being conducted from various viewpoints, such as the study of space-time signal processing technology.
  • the LTE-A system which is a standard of the next generation mobile communication system, is expected to support a CoMP (Coordinated Multi Point) transmission method, which was not supported in the existing standard, to improve the data rate.
  • the CoMP transmission scheme refers to a transmission scheme in which two or more base stations or cells cooperate with each other to communicate with a terminal in order to improve communication performance between a terminal and a base station (cell or sector) in a shaded area.
  • CoMP transmission can be divided into CoMP-Joint Processing (CoMP-JP) and CoMP-Coordinated Scheduling / beamforming (CoMP-CS / CB) schemes through data sharing. .
  • CoMP-JP CoMP-Joint Processing
  • CoMP-CS / CB CoMP-Coordinated Scheduling / beamforming
  • the terminal may simultaneously receive data from each base station that performs the CoMP transmission scheme, and combine the received signals from each base station to improve reception performance.
  • Joint Transmission JT
  • one of the base stations performing the CoMP transmission scheme may also consider a method for transmitting data to the terminal at a specific time point (DPS; Dynamic Point Selection).
  • DPS Dynamic Point Selection
  • the UE may receive data through one base station, that is, a serving base station, through beamforming.
  • each base station may simultaneously receive a PUSCH signal from the terminal (Joint Reception; JR).
  • JR Joint Reception
  • cooperative scheduling / beamforming scheme CoMP-CS / CB
  • only one base station receives a PUSCH, where the decision to use the cooperative scheduling / beamforming scheme is determined by the cooperative cells (or base stations). Is determined.
  • each of the base station and the terminal may perform beamforming based on channel state information in order to obtain a multiplexing gain of the MIMO antenna.
  • the base station transmits a reference signal to the terminal in order to obtain the channel state information from the terminal, and instructs to feed back the channel state information measured based on the physical uplink control channel (PUCCH) or the physical uplink shared channel (PUSCH).
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • CSI is largely classified into three types of information, such as a rank indicator (RI), a precoding matrix index (PMI), and a channel quality indication (CQI).
  • RI represents rank information of a channel, and means the number of streams that a UE can receive through the same frequency-time resource.
  • PMI is a value reflecting spatial characteristics of a channel and represents a precoding matrix index of a base station preferred by a terminal based on a metric such as SINR.
  • CQI is a value representing the strength of the channel, which means the reception SINR that can be obtained when the base station uses PMI.
  • a reference signal that is known to both the transmitting side and the receiving side together with data is transmitted from the transmitting side to the receiving side for channel measurement.
  • a reference signal informs the modulation technique as well as the channel measurement to play a demodulation process.
  • the reference signal is a dedicated RS (DRS) for a base station and a specific terminal, that is, a common RS or a cell specific RS (CRS), which is a cell-specific reference signal for all UEs in a cell.
  • DRS dedicated RS
  • CRS cell specific RS
  • the cell-specific reference signal includes a reference signal for measuring the CQI / PMI / RI in the terminal to report to the base station, this is referred to as Channel State Information-RS (CSI-RS).
  • CSI-RS Channel State Information-RS
  • QCL Quadrati Co-Location
  • QCL between antenna ports means that a signal received from one antenna port by a large-scale property of a signal (or a wireless channel corresponding to the corresponding antenna port) that a terminal receives from one antenna port ( Or all or some of the broad characteristics of the wireless channel corresponding to the corresponding antenna port).
  • the wide range characteristics include Doppler spread associated with frequency offset, Doppler shift, average delay associated with timing offset, delay spread, and the like, and further, average gain ( average gain) may also be included.
  • the UE cannot assume that the wide range characteristics are the same between non-QCL antenna ports, that is, non-QCL (non quasi co-located) antenna ports. In this case, the UE must independently perform a tracking procedure for acquiring a frequency offset and a timing offset for each antenna port.
  • the UE can perform the following operations between the QCL antenna ports.
  • the UE transmits a power-delay profile, delay spread, Doppler spectrum, and Doppler spread estimation results for a wireless channel corresponding to a specific antenna port to a wireless channel corresponding to another antenna port.
  • the UE may calculate a reference signal received power (RSRP) measurement value for each of the QCL antenna ports as an average value.
  • RSRP reference signal received power
  • the terminal when the terminal receives DM-RS based downlink data channel scheduling information, for example, DCI format 2C, through a PDCCH (or E-PDCCH), the terminal receives a DM-RS sequence indicated by the scheduling information. It is assumed that data demodulation is performed after performing channel estimation on the PDSCH.
  • DM-RS based downlink data channel scheduling information for example, DCI format 2C
  • PDCCH or E-PDCCH
  • the UE estimates from its CRS antenna port when the channel is estimated through the corresponding DM-RS antenna port.
  • DM-RS-based downlink data channel reception performance can be improved by applying the large-scale properties of the wireless channel.
  • the UE performs CSI-RS antenna of the serving cell when channel estimation is performed through the corresponding DM-RS antenna port.
  • DM-RS based downlink data channel reception performance can be improved by applying large-scale properties of the radio channel estimated from the port.
  • the base station when transmitting a downlink signal in a transmission mode 10 of CoMP mode, the base station defines one of the QCL type A and the QCL type B to the UE through an upper layer signal.
  • QCL type A assumes that the antenna ports of the CRS, DM-RS, and CSI-RS have QCLs except for the average gain, and have broad characteristics, which means that physical channels and signals are transmitted at the same node. do.
  • QCL type B sets up to four QCL modes per terminal through upper layer messages to enable CoMP transmission such as DPS and JT, and which of these QCL modes dynamically receives downlink signals in DCI. It is defined to set through (downlink control information).
  • node # 1 composed of N1 antenna ports transmits CSI-RS resource # 1
  • node # 2 composed of N2 antenna ports transmits CSI-RS resource # 2.
  • the CSI-RS resource # 1 is included in the QCL mode parameter set # 1
  • the CSI-RS resource # 2 is included in the QCL mode parameter set # 2.
  • the base station configures parameter set # 1 and parameter set # 2 as a higher layer signal to a terminal existing within common coverage of node # 1 and node # 2.
  • the base station sets the parameter set # 1 using DCI when transmitting data (that is, PDSCH) to the corresponding terminal through the node # 1, and sets the parameter set # 2 when transmitting data through the node # 2.
  • DCI when transmitting data
  • the base station sets the parameter set # 2 when transmitting data through the node # 2.
  • the UE assumes that the CSI-RS resource # 1 and the DM-RS are QCLed when the parameter set # 1 is set through the DCI, and the CSI-RS resource # 2 and the DM-RS are QCLed when the parameter set # 2 is set. Can be assumed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a vehicle including a plurality of antenna arrays.
  • a plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 may be installed in a vehicle.
  • the position and number of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 may be installed differently according to the vehicle design system and each vehicle.
  • the configuration described below may be equally applied even if the position and the number of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 installed in the vehicle are changed, but are not limited thereto. That is, the following descriptions may be applied to antennas having various shapes and radiation patterns according to positions of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860.
  • signals for distributed antenna units (DUs) or remote units (RUs) distributed in each vehicle may be controlled through a central control unit (CU) 870. That is, the CU 870 of the vehicle can control the signals for the RUs 810, 820, 830, 840, 850, 860 installed in the vehicle to receive the signals while maximizing the reception diversity from the base station, The wireless connection between the base station and the vehicle can be prevented from being moved. That is, the vehicle itself may be one terminal having a plurality of antennas or a repeater terminal for relaying signals. The vehicle may provide a quality service to a plurality of terminals in the vehicle through control and relay of a signal received through the CU 870.
  • CU central control unit
  • a plurality of antenna panel arrays may be installed in a terminal mainly in a high frequency band.
  • 9 illustrates an example in which a plurality of antenna panel arrays are mounted in a terminal.
  • antenna directions or intervals may not be uniform among the antenna panel arrays.
  • the precoding standardized as a uniform linear / rectangular array like the conventional uplink MIMO scheme
  • a problem arises in that it is difficult to apply a codebook designed on the assumption.
  • a fixed phase difference may occur due to a delay difference.
  • This can cause a phenomenon that time synchronization of signals transmitted from different antenna units in an OFDM system is different.
  • a phase of a signal transmitted from a specific terminal antenna group is linearly distorted in proportion to a subcarrier at the base station reception position. This is because the phenomenon can occur.
  • signals transmitted from each antenna panel array use different oscillators, signals may be transmitted at slightly different frequencies due to oscillator errors, which may cause frequency synchronization errors from the base station's point of view. Accordingly, noise increase due to size reduction, phase distortion, and inter-carrier interference (ICI) may occur in a specific antenna group from the base station.
  • ICI inter-carrier interference
  • the size / phase distortion problem of the above-described UE transmit antenna group may vary according to UE implementation.
  • the terminal may implement a separate procedure for compensating a delay difference for each antenna group, and may implement the cabling issue.
  • Oscillator issues can also be solved in practice by using a single oscillator or by introducing a separate frequency compensation procedure.
  • this compensation process may require a separate processor or RF circuit, thereby increasing the terminal implementation complexity and cost.
  • the fifth generation terminal includes both high-end terminals and low-cost IoT terminals, which are intended to obtain high quality by applying a high-cost processor, so that the level of the distortion phenomenon is diversified and supported. It is desirable to.
  • the present invention proposes an adaptive uplink multi-antenna transmission scheme and an associated signaling procedure according to the size of the signal between different antenna port groups (APGs) and inter-APG distortion vulnerability level.
  • APGs antenna port groups
  • DVL distortion vulnerability level
  • the terminal proposes to report information on the uplink reference signal to the base station.
  • the uplink reference signal is a non-precoded reference signal
  • reference signal port grouping information on uplink reference signal antenna ports is reported.
  • the uplink reference signal is a precoded reference signal
  • the number of uplink antenna panel arrays (or reference signal port groups) or reference signal port grouping information or maximum number of ports per reference signal port group may be reported. Can be.
  • the terminal may report DVL information between reference signal port groups to the base station.
  • the base station may indicate the reference signal port grouping information in the process of providing uplink reference signal configuration to the terminal.
  • the SRS port grouping information is information that explicitly or implicitly indicates that all M SRSs are composed of a predetermined number of port groups, and how many SRS ports each port group includes.
  • the SRS port grouping information may correspond to antenna panel array configuration information or distributed antenna unit information of a terminal.
  • the SRS port grouping information can be used for precoder configuration, determination, and indication for uplink MIMO. This will be described in detail in the second embodiment.
  • the SRS port grouping information may be utilized for uplink synchronization estimation / correction. For example, since the frequency / time synchronization characteristic may be different for each SRS port group, the base station may perform uplink synchronization correction based only on a specific SRS port group.
  • the SRS port grouping information may be utilized for uplink channel estimation.
  • the base station estimates the channel based on all the SRS ports, the jitter increased by the oscillator characteristics different from the delay spread increased by the cable delay at the antenna port group level. It will be measured in jitter. Therefore, measurements may be required at the SRS port group level depending on the purpose and channel parameters to be estimated.
  • RSRP Reference Signals Received Power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality
  • CQI CQI
  • the base station measures the phase / size distortion value for each uplink antenna panel array / group or SRS port group, and informs the user of this information so that the terminal can transmit the information.
  • the base station measures a frequency linear phase shift value generated by the cable delay difference for each SRS port group, and may instruct the terminal of the phase shift value for each SRS port group.
  • the base station receiving the SRS port grouping information is used for at least one of uplink MIMO precoding configuration information, uplink sync estimation / correction, uplink channel estimation, and distortion compensation for each SRS port group.
  • the base station may signal a size / phase compensation value for each SRS port group to the UE.
  • DVL information between SRS port groups three levels of HIGH, MIDIUM, and LOW may be considered.
  • two phases, ON and OFF, may be considered depending on whether significant phase / magnitude distortion occurs.
  • the base station uses shadowing for some or all of the channel estimation parameters when the uplink channel is estimated using the plurality of antenna ports.
  • Information indicating whether the same attenuation characteristic, the same frequency characteristic such as Doppler, and / or the same time characteristic such as delay can be assumed. That is, it may mean QCL information between uplink SRS port groups.
  • the DVL and / or SRS port grouping information according to the first embodiment of the present invention is not information dynamically changing as information on UE characteristics
  • the DVL and / or SRS port grouping information is preferably transmitted in an upper layer message such as an RRC layer.
  • the base station configures uplink MIMO precoder configuration information for instructing the terminal as follows 1) to 3).
  • Partial Precoder Configuration Information In case of non-precoded SRS, it may include PMI information to be used for each SRS port group or information about SRS port index (es) in case of precoded SRS. have.
  • Concatenating Precoder Information In the case of concatenated precoder information, the presence and size of the information may be differentiated according to the DVL of the terminal or the indication of the base station. Alternatively, precoder range information such as whether or not a cyclic precoder is cyclized and precoder set information may be included. Furthermore, transmission diversity or open loop precoding may be included among contiguous precoding candidate schemes, such as a large delay CDD (LD-CDD) of an LTE system.
  • LD-CDD large delay CDD
  • Simultaneous transport layer number information or rank information A common value can be indicated for all SRS ports.
  • the base station basically indicates the precoder information to be used for each SRS port group, but the phase compensation information between the groups is differentiated according to the DVL.
  • MIMO precoder information to be used for each SRS port group includes uplink PMI to be used by the UE when the SRS ports are transmitted in separate transmission RF chains, such as an LTE system, that is, a non-precoded SRS port transmission. It may be an indicator for rank indicator (RI).
  • the base station uses the terminal precoder information as the SRS port index (s) information. Can be directed.
  • SRS port index (s) information In the case of the beamformed SRS, in a first embodiment, a method of transmitting independent SRS ports by applying beamforming for each UE antenna group may be considered.
  • PMI or port selection information is indicated in units of SRS port groups so that a partial precoder can be configured in units of UE antenna groups having different radio channels and hardware characteristics.
  • RI information common RI
  • only one value may be signaled.
  • the RI information since the RI information may be implicitly signaled by the number of ports for each SRS group indicated, the RI information may be omitted.
  • the corrected partial precoding matrix W i may be obtained as in Equation 1 below.
  • Equation 2 the final precoding matrix
  • the size / phase compensation between partial precoders is the same reason that concatenating PMI (CPMI) information is required for cooperative transmission between a plurality of base stations in downlink.
  • the size compensation information may be indicated by the base station when the pathloss or shadowing characteristic experienced by each antenna group is different, and may be omitted when the characteristics are similar.
  • the magnitude / phase compensation information may be differentiated according to the DVL.
  • DCI case 1 corresponds to non-precoded SRS transmission
  • DCI case 2 corresponds to beamformed SRS transmission.
  • DCI case 1 uplink PMI + RI for each SRS port group
  • DCI case 2 SRS port index (es) for each SRS port group (+ RI)
  • the RI may be implicitly determined by the number of SRS ports, and in this case, the RI may not be provided through the above control information.
  • RI may be implicitly determined by the number of SRS ports, and in this case, RI may not be provided through the above control information.
  • V is equal to or greater than U, and the above information may be replaced with an uplink PMI for all SRS ports.
  • V is equal to or greater than U and can replace the above information as SRS port index (es) for all SRS port groups.
  • RI may be implicitly determined by the number of SRS ports, and in this case, RI may not be provided through the above control information.
  • the terminal having a high DVL may experience a problem of lack or absence of phase compensation information, but this is due to the possibility that the information may be unnecessary due to the possibility of phase distortion due to hardware characteristics.
  • Such a terminal may generate a plurality of concatenated precoders and take the form of transmission using alternating time / frequency resource units.
  • a concrete solution is described in the third embodiment.
  • the base station may include information necessary for the terminal to apply the scheme in the signaling. For example, information such as whether or not to cycle, range of phase / size to cycle, and concatenated precoder set information may be included.
  • a semi-open loop uplink MIMO precoding scheme is proposed.
  • a terminal instructed to apply a partial precoder or a concatenated precoder by a terminal or a base station having a DVL below a specific level configures a MIMO precoder to be applied during uplink transmission as follows.
  • Partial Precoder The MIMO precoder to be applied in the uplink transmission is determined based on downlink control information.
  • the UE may arbitrarily select a predetermined time / frequency resource unit, or use a concatenation precoder previously promised as higher layer signaling or standard.
  • a plurality of concatenated precoder sets may be generated based on concatenated precoder information generated through downlink control information indicated by a base station, and may be alternately used in predetermined time / frequency resource units.
  • Different concatenation precoder is applied per time / frequency resource.
  • k concatenated precoder ⁇ i, j (k) for the second time / frequency resource is D i, defined as j (k) and, D i, j (k) is the terminal selected at random, or higher layer signaling Or you can use the values promised in advance as a standard.
  • the degree (360 * natural number) may be divided by the number of resources according to the number of allocated frequency resources, and may be constantly increased according to the resource index.
  • D i, j (k) may be determined according to a specific interleaving pattern.
  • Different concatenation precoder is applied per time / frequency resource.
  • the concatenated precoder ⁇ i, j (k) for the k-th time / frequency resource may be defined as (E i, j (k) + value indicated by DCI).
  • E i, j (k) is arbitrarily selected, but the terminal, or using the value promised in advance by higher layer signaling or standard, the value may have a value within a certain angle range.
  • D i, j (k) may be determined by a specific interleaving pattern.
  • a common concatenated precoder is applied for all time-frequency resources.
  • the concatenated precoder ⁇ i, j for all time frequency resources can be fixed to the value indicated by DCI.
  • the number of layers to be transmitted simultaneously is determined based on the global precoder combining the partial precoders, and the number of uplink DM-RS (DM) RS as many as the corresponding number is transmitted. It is also possible to consider how different partial precoder is mapped to different uplink DM-RS ports.
  • the UE transmits each DM-RS port (s) by using a partial precoder designated by the base station for each antenna group, but open-loop precoding such as a transmit diversity scheme to corresponding ports for data channels such as PUSCH and PUCCH.
  • the method can be applied. This is the same as applying open loop precoding using a plurality of CRS ports in a 3GPP LTE system, except that each RS port applies beamforming designated by a base station for each antenna group. For example, when a total of two antenna groups of a terminal are transmitted during rank 1 transmission, a total of two DM-RS ports are transmitted, one for each antenna group, and a transmission diversity scheme based on Alamouti technique is applied between the two ports. In this case, the base station and the terminal must be promised to determine which technique to use so that the base station can demodulate the data assuming that technique.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example in which a terminal performs uplink MIMO transmission according to the present invention.
  • a UE can transmit an uplink reference signal and antenna port grouping information corresponding to the plurality of antenna ports to a base station.
  • the antenna port grouping information includes information on antenna port groups composed of the plurality of antenna ports and information on signal distortion levels between the antenna port groups.
  • the UE receives information on an uplink precoder determined based on the uplink reference signal and the antenna port grouping information from the base station.
  • the information about the uplink precoder may include partial precoders for the antenna port groups. Additionally, when the signal distortion level is less than a predetermined value, the information about the uplink precoder may include phase information for concatenating the partial precoders.
  • the uplink signal is precoded using the information about the uplink precoder, and in step 1007, the precoded uplink signal is transmitted to the base station.
  • the partial precoder is applied to the corresponding antenna port group, and a concatenated precoder for compensating signal distortion between the antenna port groups is applied to the antenna port groups.
  • the information about the uplink precoder may include information about the concatenation precoder.
  • the concatenated precoder may be determined by phase information for concatenating the partial precoders included in the information on the uplink precoder. For example, a plurality of candidate concatenated precoders are determined based on phase information for concatenating the partial precoders, and the plurality of candidate concatenated precoders are cyclically applied in the order of a time resource index or a frequency resource index.
  • FIG. 11 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication device 1100 includes a processor 1110, a memory 1120, an RF module 1130, a display module 1140, and a user interface module 1150.
  • the communication device 1100 is illustrated for convenience of description and some modules may be omitted. In addition, the communication device 1100 may further include necessary modules. In addition, some modules in the communication device 1100 may be classified into more granular modules.
  • the processor 1110 is configured to perform an operation according to an embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. In detail, the detailed operation of the processor 1110 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • the memory 1120 is connected to the processor 1110 and stores an operating system, an application, program code, data, and the like.
  • the RF module 1130 is connected to the processor 1110 and performs a function of converting a baseband signal into a radio signal or converting a radio signal into a baseband signal. To this end, the RF module 1130 performs analog conversion, amplification, filtering and frequency up-conversion, or a reverse process thereof.
  • the display module 1140 is connected to the processor 1110 and displays various information.
  • the display module 1140 may use well-known elements such as, but not limited to, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and an organic light emitting diode (OLED).
  • the user interface module 1150 is connected to the processor 1110 and may be configured with a combination of well-known user interfaces such as a keypad and a touch screen.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Certain operations described in this document as being performed by a base station may in some cases be performed by an upper node thereof. That is, it is obvious that various operations performed for communication with the terminal in a network including a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point, and the like.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the uplink multi-antenna transmission method and apparatus for the same in the above-described wireless communication system have been described with reference to the example applied to the 3GPP LTE system, but it is possible to apply to various wireless communication systems in addition to the 3GPP LTE system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로 복수의 안테나 포트들을 통하여 상향링크 신호를 송신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 상기 기지국으로 상기 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된, 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여, 상기 상향링크 신호를 프리코딩하는 단계; 상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 안테나 포트 그룹핑 정보는 상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 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 증가, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로 복수의 안테나 포트들을 통하여 상향링크 신호를 송신하는 방법은, 상기 기지국으로 상기 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된, 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여, 상기 상향링크 신호를 프리코딩하는 단계; 및 상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 안테나 포트 그룹핑 정보는, 상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서의 단말은, 무선 통신 모듈 및 기지국으로 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신하며, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여 상기 상향링크 신호를 프리코딩하고, 상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 포트 그룹핑 정보는 상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 안테나 포트 그룹들을 위한 부분 프리코더들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 부분 프리코더들을 해당 안테나 포트 그룹에 적용하고, 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡을 보상하기 위한 연접 프리코더를 상기 안테나 포트 그룹들에 적용하는 것을 특징으로 한다.
다만, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 연접 프리코더에 관한 정보를 포함될 수 있다. 또한, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 이상인 경우, 상기 연접 프리코더는 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보에 포함된 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 기반하여 복수의 후보 연접 프리코더들을 결정하고, 상기 복수의 후보 연접 프리코더들을 시간 자원 인덱스 또는 주파수 자원 인덱스 순으로 순환하여 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 단말은 다중 안테나를 통하여 상향링크 신호를 보다 효율적으로 송신할 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.
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 구성도를 나타낸 도면이다.
도 8은 다수의 안테나 어레이를 포함하는 차량을 나타낸 도면이다.
도 9는 단말 내에 다수 안테나 패널 어레이가 장착된 예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따라 단말이 상향링크 MIMO 전송을 수행하는 예를 도시하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
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 명세서는 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 상위 계층에게 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. 송신측과 수신측의 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.
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 랜덤 액세스 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 랜덤 액세스 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, Ts는 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 하는 지에 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, 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
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.
한편, 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
하향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP전송 방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다 (Joint Transmission; JT). 또한, CoMP전송 방식을 수행하는 기지국들 중 하나가 특정 시점에 상기 단말로 데이터를 전송하는 방법도 고려할 수 있다 (DPS; Dynamic Point Selection). 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국, 즉 서빙 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
상향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다 (Joint Reception; JR). 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH를 수신하는데 이때 협력 스케줄링/빔포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀(혹은 기지국)들에 의해 결정된다.
이하에서는, 채널 상태 정보 (channel state information; CSI) 보고에 관하여 설명한다. 현재 LTE 표준에서는 채널 정보 없이 운용되는 개루프(open-loop) MIMO와 채널 정보에 기반하여 운용되는 폐루프(closed-loop) MIMO 두 가지 송신 방식이 존재한다. 특히, 폐루프 MIMO 에서는 MIMO 안테나의 다중화 이득(multiplexing gain)을 얻기 위해 기지국 및 단말 각각은 채널 상태 정보를 바탕으로 빔포밍을 수행할 수 있다. 기지국은 채널 상태 정보를 단말로부터 얻기 위해, 단말에게 참조 신호를 전송하고, 이에 기반하여 측정한 채널 상태 정보를 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 또는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)를 통하여 피드백 하도록 명령한다.
CSI는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), CQI(Channel Quality Indication) 세가지 정보로 크게 분류된다. 우선, RI는 상술한 바와 같이 채널의 랭크 정보를 나타내며, 단말이 동일 주파수-시간 자원을 통해 수신할 수 있는 스트림의 개수를 의미한다. 또한, RI는 채널의 롱텀 페이딩(long term fading)에 의해 결정되므로 PMI, CQI 값 보다 통상 더 긴 주기로 기지국으로 피드백 된다. 두 번째로, PMI는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 단말이 선호하는 기지국의 프리코딩 행렬 인덱스를 나타낸다. 마지막으로, CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다.
이하에서는, 참조 신호에 관하여 설명한다.
일반적으로 채널 측정을 위하여 데이터와 함께 송신측과 수신측 모두가 이미 알고 있는 참조 신호가 송신측에서 수신측으로 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.
이하, 안테나 포트 간 QCL (Quasi Co-Location)에 관하여 설명한다.
안테나 포트 간 QCL되어 있다는 것은, 단말이 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호(혹은 해당 안테나 포트에 대응하는 무선 채널)의 광범위 특성들(large-scale properties)이 다른 하나의 안테나 포트로부터 수신하는 신호(혹은 해당 안테나 포트에 대응하는 무선 채널)의 광범위 특성들과 모두 또는 일부가 동일하다고 가정할 수 있다는 것을 의미한다. 여기서, 상기 광범위 특성들은 주파수 오프셋과 관련된 도플러 확산 (Doppler spread), 도플러 시프트 (Doppler shift), 타이밍 오프셋과 관련된 평균 지연 (average delay), 지연 확산 (delay spread) 등을 포함하고, 나아가 평균 이득(average gain) 또한 포함할 수 있다.
위 정의에 의하면, 단말은 QCL되지 않은 안테나 포트, 즉 NQCL(Non Quasi co-Located)된 안테나 포트들 간에는 광범위 특성들이 동일하다고 가정할 수 없다. 이 경우 단말은 안테나 포트 별로 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋 등을 획득하기 위한 트랙킹(tracking) 절차를 독립적으로 수행하여야 한다.
반면에, QCL되어 있는 안테나 포트들 간에는 단말이 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
1) 단말이 특정 안테나 포트에 대응하는 무선 채널에 대한 전력-지연 프로파일(power-delay profile), 지연 확산 및 도플러 스펙트럼 (Doppler spectrum)와 도플러 확산 추정 결과를, 다른 안테나 포트에 대응하는 무선 채널에 대한 채널 추정 시 사용되는 위너 필터(Wiener filter) 파라미터 등에 동일하게 적용할 수 있다.
2) 또한, 단말은 상기 특정 안테나 포트에 대한 시간 동기 및 주파수 동기를 획득한 후, 동일한 동기를 다른 안테나 포트에 대하여도 적용할 수 있다.
3) 마지막으로, 평균 이득에 관하여도 단말은 QCL되어 있는 안테나 포트들 각각에 대한 RSRP (Reference Signal Received Power) 측정값을 평균치로 계산할 수 있다.
예를 들어, 단말이 PDCCH (혹은 E-PDCCH)를 통해 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 스케줄링 정보, 예를 들어, DCI 포맷 2C을 수신하면, 단말은 상기 스케줄링 정보에서 지시하는 DM-RS 시퀀스를 통하여 PDSCH에 대한 채널 추정을 수행한 후, 데이터 복조를 수행하는 경우로 가정한다.
이와 같은 경우, 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CRS 안테나 포트와 QCL되어 있다면, 단말은 해당 DM-RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 자신의 CRS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들(large-scale properties)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
마찬가지로, 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DM-RS 안테나 포트가 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트와 QCL되어 있다면, 단말은 해당 DM-RS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 서빙 셀의 CSI-RS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들(large-scale properties)을 그대로 적용하여 DM-RS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수가 있다.
한편, LTE 시스템에서는 CoMP 모드인 전송 모드 10으로 하향링크 신호를 송신할 시, 기지국이 상위 계층 신호를 통하여 QCL 타입 A와 QCL 타입 B 중 하나를 단말에게 설정하도록 정의하고 있다.
여기서, QCL 타입 A는 CRS, DM-RS 및 CSI-RS의 안테나 포트가 평균 이득을 제외한 나머지 광범위 특성들이 QCL되어 있다고 가정하는 것으로, 동일 노드(point)에서 물리 채널 및 신호들이 전송되고 있음을 의미한다. 반면에, QCL 타입 B는 DPS, JT등의 CoMP전송이 가능하도록 단말당 최대 4개까지의 QCL 모드를 상위 계층 메시지를 통해 설정하고, 이 중 어떤 QCL 모드로 하향링크 신호를 수신해야하는지 동적으로 DCI (downlink control information)를 통해 설정하도록 정의되어 있다.
QCL 타입 B가 설정된 경우의 DPS 전송에 관하여, 보다 구체적으로 설명한다.
우선, N1개의 안테나 포트들로 구성된 노드 #1는 CSI-RS 자원(resource) #1를 전송하고, N2개의 안테나 포트들로 구성된 노드 #2는 CSI-RS 자원(resource) #2를 전송하는 것으로 가정한다. 이 경우, CSI-RS 자원 #1을 QCL 모드 파라미터 세트 #1에 포함시키고, CSI-RS 자원 #2를 QCL 모드 파라미터 세트 #2에 포함시킨다. 나아가, 기지국은 노드 #1과 노드 #2의 공통 커버리지 내에 존재하는 단말에게 상위 계층 신호로 파라미터 세트 #1과 파라미터 세트 #2를 설정한다.
이후, 기지국이 해당 단말에게 노드 #1을 통해 데이터(즉, PDSCH) 전송 시 DCI를 이용하여 파라미터 세트 #1을 설정하고, 노드 #2를 통해 데이터 전송시 파라미터 세트 #2를 설정하는 방식으로 DPS를 수행할 수 있다. 단말 입장에서는 DCI를 통해 파라미터 세트 #1을 설정 받으면 CSI-RS 자원 #1과 DM-RS가 QCL되어 있다고 가정하고, 파라미터 세트 #2를 설정 받으면 CSI-RS 자원 #2과 DM-RS가 QCL되어 있다고 가정할 수 있다.
현재 셀룰러 시스템은 4세대(4G)를 거쳐 5세대(5G)로 진화하고 있다. 5세대 통신의 활용에 있어서 기존의 스마트폰 기반 모바일 광대역 서비스에 대한 진화 (enhanced mobile broadband; eMBB) 뿐만 아니라 헬스 케어, 재난 안전, 차량 통신, 공장 제어, 로봇 제어 등과 같은 다양한 IoT (internet of things) 응용 서비스가 고려되고 있으며, 따라서 단말의 형태 역시 다변화하고 있다. 또한, 5세대 통신에서는 최대 100GHz까지의 밀리미터 파 대역을 포함한 초고주파 대역의 활용이 고려되고 있다. 이러한 다양한 단말 구현 형태 및 초고주파 대역의 활용에 따라 4G 시스템과 달리 단말이 장착 가능한 안테나의 수 역시 수 십 내지 수 백 개의 안테나를 고려할 수 있다. 일례로 차량이 하나의 단말이 될 수 있으며 이에 따라 다수 개의 안테나가 하나 혹은 여러 차량 위치에 분산되어 설치될 수 있다.
도 8은 다수의 안테나 어레이를 포함하는 차량을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 차량에는 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)들이 설치될 수 있다. 이때, 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)의 위치 및 수 등은 차량 설계 시스템 및 각각의 차량에 따라 다르게 설치될 수 있다. 이때, 하기에서 서술하는 구성은 차량에 설치된 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)의 위치 및 수가 변화되어도 동일하게 적용될 수 있으며, 하기의 실시예로 한정되지 않는다. 즉, 하기에서는 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860) 위치에 따른 다양한 형태와 방사 패턴을 가지는 안테나들에 적용될 수 있다.
이때, 차량 각각에 분산 배치된 안테나(DU (distributed antenna unit) 또는 RU (Remote Unit))들에 대한 신호는 중심 제어부(CU, 870)를 통해 제어될 수 있다. 즉, 차량의 CU(870)에서는 차량에 설치된 RU들(810, 820, 830, 840, 850, 860)에 대한 신호를 제어하여 기지국으로부터 수신 다이버시티를 극대화하면서 신호를 수신할 수 있으며, 고속으로 이동하는 상황에서 기지국과 차량 간의 무선 접속이 끊어지지 않도록 할 수 있다. 즉, 차량 자체는 복수의 안테나를 가지는 하나의 단말 또는 신호를 중계하는 중계기 단말일 수 있다. 차량은 CU(870)을 통해 수신한 신호의 제어 및 중계를 통해 차량 내의 복수의 단말들에게 양질의 서비스를 제공할 수 있다.
다른 일례로 주로 고주파 대역에서 단말에 다수의 안테나 패널 어레이 (antenna panel array)가 설치될 수 있다. 도 9는 단말 내에 다수 안테나 패널 어레이가 장착된 예를 도시한다. 특히, 안테나 패널 어레이 내에 다수 개의 안테나 엘리먼트가 균일한 간격으로 분포하나 안테나 패널 어레이 간에는 안테나 방향이나 간격이 균일하지 않을 수 있다.
상술한 예들과 같이 단말에 복수의 안테나 패널 어레이들이 상이한 지향성 (또는 커버리지)를 가지고 장착된 경우, 기존의 상향링크 MIMO 방식처럼 균일 선형/사각 어레이 (uniform linear/rectangular array)와 같이 규격화된 프리코딩 방식을 가정하여 설계된 코드북의 적용이 어려워지는 문제가 발생한다.
또한, 복수의 안테나 패널 어레이들 각각과 베이스밴드 프로세서 (예를 들어 도 8의 CU)와 거리가 서로 다른 경우, 지연차로 인한 고정 위상차가 발생할 수 있다. 이는 OFDM 시스템 내에서 서로 다른 안테나 유닛에서 전송하는 신호의 시간 동기가 달라지는 현상을 발생시킬 수 있으며, 이는 기지국 수신 입장에서 특정 단말 안테나 그룹에서 전송되는 신호의 위상이 부반송파에 비례하여 선형적으로 왜곡되는 현상을 발생시킬 수 있기 때문이다.
나아가, 각 안테나 패널 어레이에서 전송되는 신호가 서로 다른 오실레이터 (oscillator)를 사용하는 경우, 오실레이터 오차에 의해 미세하게 다른 주파수로 신호가 전송될 수 있으며, 이는 기지국 입장에서 주파수 동기 오차를 유발할 수 있다. 따라서, 기지국 입장에서 특정 단말 안테나 그룹에서 전송된 신호들의 크기 감소, 위상 왜곡 및 ICI (Inter-Carrier Interference)로 인한 잡음 증가 현상이 발생할 수 있다.
상술한 단말 송신 안테나 그룹 간 크기/위상 왜곡 문제점은 단말 구현 형태에 따라 그 정도가 다를 수 있다. 예를 들어, 단말에서 안테나 그룹 별 지연차를 보상하는 별도의 절차를 수행하여 구현적으로 상기 케이블링 (cabling) 이슈를 해결할 수도 있다. 오실레이터 이슈 역시, 단일 오실레이터를 사용하거나 별도의 주파수 보상 절차를 도입하여 구현적으로 해결할 수도 있다. 그러나 이러한 보상 과정은 별도의 프로세서나 RF 회로 등이 필요할 수 있어, 단말 구현 복잡도와 비용을 증가시킬 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이 5세대 단말의 형태는 고비용 프로세서를 적용해서 고품질을 얻고자 하는 하이앤드 (high-end) 단말부터 저비용 IoT 단말을 모두 포함하므로, 상기 왜곡 현상의 정도(level)를 다양화하여 지원하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에서는 단말 별로 상이한 안테나 그룹 (APG: antenna port group) 간 신호의 크기/위상 왜곡 정도 (inter-APG distortion vulnerability level)에 따라 적응적인 상향링크 다중 안테나 송신 기법 및 관련한 시그널링 절차를 제안한다. 이하 편의상 distortion vulnerability level을 DVL로 기술한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 제 1 실시예에서는 단말은 기지국으로 상향링크 참조 신호에 관한 정보를 보고할 것을 제안한다. 특히, 상기 상향링크 참조 신호가 비-프리코딩 (non-precoded) 참조 신호라면 상향링크 참조 신호 안테나 포트들에 대한 참조 신호 포트 그룹핑 (port grouping) 정보를 보고한다.
또한, 상기 상향링크 참조 신호가 프리코딩되는 (precoded) 참조 신호라면 상향링크 안테나 패널 어레이의 (또는 참조 신호 포트 그룹의) 개수 또는 참조 신호 포트 그룹핑 정보 또는 참조 신호 포트 그룹 당 최대 포트 개수를 보고할 수 있다. 추가적으로 단말은 기지국에 참조 신호 포트 그룹 간 DVL 정보를 보고할 수 있다. 물론, 기지국이 해당 단말로 상향링크 참조 신호 설정을 제공하는 과정에서 참조 신호 포트 그룹핑 정보를 지시할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 상향링크 참조 신호를 SRS (Sounding RS)를 기준으로 설명한다. SRS 포트 그룹핑 정보는, 전체 M개의 SRS들이 소정 개수의 포트 그룹으로 이루어져 있으며 각 포트 그룹이 몇 개의 SRS 포트를 포함하는 지를 명시적 혹은 암시적으로 지시하는 정보이다. 상기 SRS 포트 그룹핑 정보는 단말의 안테나 패널 어레이 구성 정보 또는 분산 안테나 유닛 정보에 상응할 수 있다.
예를 들어, SRS 포트 그룹핑 정보는 각 그룹에 속한 SRS 포트 수 정보 Mi (i=1, …, N)를 지시할 수 있다. 여기서 N은 포트 그룹의 개수를 의미한다. 보다 구체적으로, M=5, M1=3, M2=2, N=2이면, SRS 포트 {0,1,2}가 첫 번째 그룹에 속하고, SRS 포트 {3,4}가 두 번째 그룹에 속함을 알려준다.
상기 SRS 포트 그룹핑 정보는 상향링크 MIMO를 위한 프리코더 구성, 결정 및 지시에 활용할 수 있다. 이에 대하여는 제 2 실시예에서 구체적으로 설명한다. 또한 SRS 포트 그룹핑 정보는 상향링크 동기 추정/보정에 활용될 수 있다. 예를 들어, SRS 포트 그룹 별로 주파수/시간 동기 특성이 상이할 수 있으므로, 기지국이 특정 SRS 포트 그룹을 기준으로만 상향링크 동기 보정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 SRS 포트 그룹핑 정보는 상향링크 채널 추정에도 활용할 수 있다. 상기와 같은 환경에서 기지국이 모든 SRS 포트들을 기준으로 채널 추정을 하는 경우, 안테나 포트 그룹 레벨에서의 케이블 지연 (cable delay)에 의해 증가된 지연 확산 (delay spread)과 상이한 오실레이터 특성에 의해 증가된 지터 (jitter)로 측정될 것이다. 따라서 용도 및 추정하고자 하는 채널 파라미터에 따라 SRS 포트 그룹 레벨에서 측정이 필요할 수 있다.
또한, SRS 포트 그룹 별로 섀도잉 (shadowing)과 같은 고-스케일 페이딩 (large scale fading)도 다를 수 있으므로, RSRP (Reference Signals Received Power), RSRQ (Reference Signal Received Quality), CQI와 같은 품질 값을 포트 그룹 단위로 측정하는 데 사용할 수 있다.
마지막으로, 상향링크 안테나 패널 어레이/그룹 혹은 SRS 포트 그룹 별로 위상/크기 왜곡값을 기지국이 측정하여 단말에게 이 정보를 알려주어 이를 선보상하여 전송하도록 할 수 있다. 예를 들어, SRS 포트 그룹 별로 케이블 지연 차에 의해 발생하는 주파수 선형적인 위상 천이 (shift) 값을 기지국이 측정하여, SRS 포트 그룹 별 위상 천이 값을 단말에게 지시할 수 있다.
따라서, 상기 SRS 포트 그룹핑 정보를 수신한 기지국은 상향링크 MIMO 프리코딩 구성 정보, 상향링크 동기 추정/보정, 상향링크 채널 추정, SRS 포트 그룹 별 왜곡 보상 중 하나 이상에 활용한다. SRS 포트 그룹 별 왜곡 보상 용도로 활용할 경우, 기지국은 SRS 포트 그룹 별 크기/위상 보상값을 단말에게 시그널링할 수 있다.
SRS 포트 그룹 간 DVL 정보의 실시 예로 HIGH, MIDIUM, LOW 3단계를 고려할 수 있다. 상기 정보를 수신한 기지국은 DVL=HIGH이면 위상 왜곡 특성이 심한 단말, 예를 들어 로우 앤드 (low-end) UE이고, DVL=LOW이면 위상 왜곡이 거의 발생하지 않는 단말로 해당 단말의 특성을 이해할 수 있다. 혹은 유의미한 위상/크기 왜곡 발생여부에 따라 ON, OFF 형태의 2단계도 고려할 수 있다.
2단계 DVL 정보를 고려할 경우, LTE시스템의 하향링크 참조 신호의 안테나 포트 간 QCL 정보와 유사하게 기지국이 복수의 안테나 포트들을 이용하여 상향링크 채널 추정 시 채널 추정 파라미터의 일부 혹은 전부에 대해 섀도잉과 같은 동일 감쇄 특성, 도플러와 같은 동일 주파수 특성 그리고/또는 지연과 같은 동일 시간 특성을 가정할 수 있는 지에 대한 여부를 지시하는 정보일 수 있다. 즉, 상향링크 SRS 포트 그룹 간의 QCL 정보를 의미할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 DVL 및/또는 SRS 포트 그룹핑 정보는 단말 특성에 대한 정보로서 동적으로 변화하는 정보가 아니므로, RRC 계층과 같은 상위 계층 메시지로 전달하는 것이 바람직하다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예에서는 기지국이 단말에게 지시할 상향링크 MIMO 프리코더 구성 정보를 다음 1) 내지 3)과 같이 구성할 것을 제안한다.
1) 부분 프리코더 구성 정보: 비-프리코딩 (non-precoded) SRS의 경우 SRS 포트 그룹 별로 사용할 PMI 정보 혹은 프리코딩되는 (precoded) SRS의 경우 SRS 포트 인덱스(들)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
2) 부분 프리코더 간 크기/위상 정합 정보 (연접 (Concatenating) 프리코더 정보): 연접 프리코더 정보의 경우, 단말의 DVL 혹은 기지국의 지시에 따라 상기 정보의 유무 및 크기는 차등화될 수 있다. 또는, 연접 프리코더의 순환 (cycling) 여부 및 프리코더 세트 정보와 같은 프리코더 범위 정보가 포함될 수 있다. 나아가, LTE 시스템의 LD-CDD (large delay CDD)와 같이 연접 프리코딩 후보 방식 중 전송 다이버시티 (transmit diversity) 혹은 개루프 프리코딩이 포함될 수 있다.
3) 동시 전송 레이어 개수 정보 또는 랭크 정보: 모든 SRS 포트에 대해 공통값으로 지시할 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면 기지국은 SRS 포트 그룹 별로 사용할 프리코더 정보를 기본적으로 지시하되, 그룹 간 위상 보상 정보는 DVL에 따라 차등화한다. SRS 포트 그룹 별로 사용할 MIMO 프리코더 정보는 LTE 시스템과 같이 SRS 포트가 각각 독립된 송신 RF 체인에서 전송되는 경우, 즉 비-프리코딩 (non-precoded) SRS 포트 전송인 경우, 단말이 사용할 상향링크 PMI 및 RI(rank indicator)에 대한 지시자일 수 있다.
SRS 포트에 빔포밍(beamforming)이 적용된 경우, 즉 하나의 SRS 포트가 복수의 송신 RF 체인에서 특정 프리코더로 빔포밍되어 전송되는 경우, 기지국은 단말 프리코더 정보를 SRS 포트 인덱스(들) 정보로서 지시할 수 있다. 상기 빔포밍된 (beamformed) SRS의 경우 제 1 실시예에서 단말 안테나 그룹 별로 빔포밍을 적용하여 독립적인 SRS 포트들을 전송하는 방식을 고려할 수 있다. 제 3 실시예에서는 상이한 무선 채널 및 하드웨어 특성을 갖는 단말 안테나 그룹 단위로 부분 프리코더를 구성할 수 있도록 SRS 포트 그룹 단위로 PMI 혹은 포트 선택 정보를 지시한다. 이 때, RI 정보는 모든 SRS 포트 그룹에 대해 동일한 값이 적용되어야 하므로(common RI), 하나의 값만 시그널링 될 수 있다. 빔포밍된 SRS의 경우, 상기 RI정보는 지시하는 SRS 그룹 별 포트 개수에 의해 암시적으로 시그널링 될 수도 있으므로 생략 가능하다.
상술한 정보로부터 단말은 부분 프리코더 정보를 획득할 수 있다. 즉, 각각의 크기 Mi × r인 부분 프리코딩 행렬 Wi' (i=1, …, N, r=전송 랭크)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이로부터 단말이 전체 안테나에 대한 크기 M × r 프리코딩 행렬 W을 결정하기 위해서는 (M=
Figure PCTKR2017000048-appb-I000001
), 각 부분 프리코딩 행렬을 정합(concatenation)하는 과정을 수행해야 하며, 이 과정에서 부분 프리코딩 행렬 간 크기 및 위상차를 보정하기 위한 정보가 필요하다.
i번째 부분 프리코더의 j번째 레이어에 대한 크기 보정값을 ai,j, 위상 보정값을 θi,j라 하면, 보정된 부분 프리코딩 행렬 Wi은 다음 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2017000048-appb-M000001
이로부터 최종 프리코딩 행렬은 다음 수학식 2와 같이 구할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2017000048-appb-M000002
상기 부분 프리코더 간 크기/위상 보상은 하향링크에서 마치 복수의 기지국 간에 협력 전송 시 연접 PMI (concatenating PMI; CPMI) 정보가 필요한 것과 동일한 이유이다. 크기 보상 정보는 안테나 그룹 별로 겪는 경로 손실(pathloss)나 섀도잉 특성이 상이한 경우 기지국이 지시해 줄 수 있고, 특성이 유사한 경우 생략 가능하다. 크기/위상 보상 정보는 DVL에 따라 차등화될 수 있다.
예를 들어, DVL이 우수한 단말에 대해서는 정밀한 크기/위상 보상 정보를 보내주어 단말이 부분 프리코딩 행렬간 정합을 정밀하게 수행하게 하고, DVL이 좋지 않은 단말에 대해서는 대략적인 보상 정보를 보내주거나 아니면 해당 정보를 생략한다. 다음은 DVL에 따라 하향링크 제어 정보를 차등화 하는 예이다. 특히, DCI 케이스 1은 비-프리코딩 SRS 전송에 해당하고, DCI 케이스 2는 빔포밍된 SRS 전송에 해당한다.
(1) UE가 DVL=HIGH를 보고한 경우
- DCI 케이스 1: SRS 포트 그룹 각각에 대한 상향링크 PMI + RI
- DCI 케이스 2: SRS 포트 그룹 각각에 대한 SRS 포트 인덱스(들) (+ RI)
특히, DCI 케이스 2의 경우 RI는 SRS 포트의 개수에 의하여 암묵적으로 결정될 수 있고, 이 경우 위 제어 정보를 통하여 제공되지 않을 수 있다.
(2) UE가 DVL= MID 를 보고한 경우
- DCI 케이스 1: SRS 포트 그룹 각각에 대한 상향링크 PMI + RI + 포트 그룹들의 연접을 위한 U 비트 사이즈의 위상 정보 (θi,j’, i=1,…, N-1, j=1,…,RI)
- DCI 케이스 2: SRS 포트 그룹 각각에 대한 SRS 포트 인덱스(들) (+ RI) + 포트 그룹들의 연접을 위한 U 비트 사이즈의 위상 정보(θi,j’, i=1,…, N-1, j=1,…,RI)
마찬가지로, DCI 케이스 2의 경우 RI는 SRS 포트의 개수에 의하여 암묵적으로 결정될 수 있고, 이 경우 위 제어 정보를 통하여 제공되지 않을 수 있다.
(3) UE가 DVL= LOW 를 보고한 경우
- DCI 케이스 1: SRS 포트 그룹 각각에 대한 상향링크 PMI + RI + 포트 그룹들의 연접을 위한 V 비트 사이즈의 위상 정보 (θi,j’, i=1,…, N-1, j=1,…,RI)
여기서 V는 U와 같거나 큰 값이며, 모든 SRS 포트들에 대한 상향링크 PMI로 위 정보를 대체할 수 있다.
- DCI 케이스 2: SRS 포트 그룹 각각에 대한 SRS 포트 인덱스(들) (+ RI) + 포트 그룹들의 연접을 위한 V 비트 사이즈의 위상 정보 (θi,j’, i=1,…, N-1, j=1,…,RI)
마찬가지로, V는 U와 같거나 큰 값이며, 모든 SRS 포트 그룹들에 대한 SRS 포트 인덱스(들)로서 위 정보를 대체할 수 있다.
또한, DCI 케이스 2의 경우 RI는 SRS 포트의 개수에 의하여 암묵적으로 결정될 수 있고, 이 경우 위 제어 정보를 통하여 제공되지 않을 수 있다.
상기 방식 적용 시 DVL이 높은 단말은 위상 보상 정보의 부족 혹은 부재 문제를 겪을 수 있으나, 이는 하드웨어 특성에 의해 위상 왜곡될 가능성이 높아 해당 정보가 불필요할 수 있음에 기인한다. 이러한 단말은 복수의 연접 프리코더를 생성하여 약속된 시간/주파수 자원 단위로 번갈아 사용하는 형태의 전송을 취할 수 있다. 구체적인 방안은 제 3 실시예에서 설명한다. 이러한 방식 (이하, 연접 프리코더 순환 (cycling)이라 지칭)을 적용할 경우, 기지국은 단말이 해당 기법을 적용하기 위해 필요한 정보를 시그널링에 포함할 수 있다. 예를 들어, 순환 여부, 순환하는 위상/크기의 범위, 연접 프리코더 집합 정보와 같은 정보가 포함될 수 있다.
<제 3 실시예>
본 발명의 제 3 실시예에서는 준-개루프 (Semi-open loop) 상향링크 MIMO 프리코딩 기법을 제안한다. 이를 위하여, DVL이 특정 레벨 이하인 단말 혹은 기지국에 의해 부분 프리코더 또는 연접 프리코더를 적용할 것을 지시 받은 단말은 상향링크 전송 시 적용할 MIMO 프리코더를 다음과 같이 구성한다.
- 부분 프리코더: 기지국이 지시하는 정보 (downlink control information)를 통해 상향링크 전송 시 적용할 MIMO 프리코더를 결정한다.
- 연접 프리코더: (a) 정해진 시간/주파수 자원 단위로 단말이 임의로 선택하거나, 상위 계층 시그널링 혹은 표준으로써 사전에 약속된 연접 프리코더를 사용할 수 있다. 또는 (b) 기지국이 지시하는 정보 (downlink control information)를 통해 생성한 연접 프리코더 정보를 토대로 복수의 연접 프리코더 세트를 생성하여 정해진 시간/주파수 자원 단위로 번갈아 사용할 수 있다.
이하는 3단계 DVL 적용 시 제 3 실시예의 구체적인 예이다.
(A) UE가 DVL=HIGH를 보고한 경우 - 상술한 방식 (a) 적용
- 서로 다른 연접 프리코더가 시간/주파수 자원마다 적용된다.
- 즉, k 번째 시간/주파수 자원을 위한 연접 프리코더 θi,j(k)는 Di,j(k)로 정의하고, Di,j(k) 는 단말이 임의로 선택하거나, 상위 계층 시그널링 혹은 표준으로써 사전에 약속된 값을 사용할 수 있다.
예를 들어, 할당 주파수 자원의 수에 따라 (360*자연수)도를 자원 수만큼 나누어 자원 인덱스에 따라 일정하게 증가시킬 수 있다. 또는, 할당 주파수 자원의 크기에 따라 (360*자연수) 도를 자원 수만큼 나눈 후, 특정 인터리빙 패턴에 의해 Di,j(k) 결정할 수도 있다.
(B) UE가 DVL=MID를 보고한 경우 - 상술한 방식 (b) 적용
- 서로 다른 연접 프리코더가 시간/주파수 자원마다 적용된다.
- 즉, k 번째 시간/주파수 자원을 위한 연접 프리코더 θi,j(k)는 (Ei,j(k)+ value indicated by DCI)와 같이 정의될 수 있다. 특히, Ei,j(k) 는 단말이 임의로 선택하거나, 상위 계층 시그널링 혹은 표준으로써 사전에 약속된 값을 사용하되, 해당 값은 특정 각도 범위 이내의 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 할당 주파수 자원의 수에 따라 X도(X≪180)를 자원 수만큼 나누어 자원 인덱스에 따라 일정하게 증가시킬 수 있다. 또는 할당 주파수 자원의 크기에 따라 X도(X≪180)를 자원 수만큼 나눈 후, 특정 인터리빙 패턴에 의해 Di,j(k) 결정될 수도 있다
(C) UE가 DVL=LOW를 보고한 경우
- 모든 시간 주파수 자원에 대하여 공통된 연접 프리코더가 적용된다.
- 즉, 모든 시간 주파수 자원을 위한 연접 프리코더 θi,j는 DCI에 의하여 지시된 값으로 고정될 수 있다.
제안 방식의 적용 시 부분 프리코더들을 결합한 글로벌 (global) 프리코더를 기준으로 동시 전송할 레이어의 개수를 판단하고, 해당 개수만큼의 상향링크 DM-RS (demodulation RS) 포트를 전송하는 방식 뿐만 아니라, 서로 다른 부분 프리코더가 서로 다른 상향링크 DM-RS 포트들에 맵핑되는 방식도 고려할 수 있다.
즉, 단말은 안테나 그룹 별로 기지국이 지정한 부분 프리코더를 사용해서 DM-RS 포트(들)를 각각 전송하되, PUSCH, PUCCH와 같은 데이터 채널에는 해당 포트들에 전송 다이버시티 기법과 같은 개루프 프리코딩 방식을 적용할 수 있다. 이는 마치 3GPP LTE 시스템에서 복수의 CRS 포트들을 이용해서 개루프 프리코딩을 적용하는 것과 동일한 이치이되, 각 RS 포트가 안테나 그룹 별로 기지국이 지정한 빔포밍 을 적용하는 점이 다르다. 일례로, 랭크 1 전송 시 단말의 안테나 그룹이 총 2개가 있으면 안테나 그룹 별로 하나씩, 총 2개의 DM-RS 포트들을 전송하되, 2 포트들 간에는 Alamouti 기법 기반의 전송 다이버시티 기법을 적용하도록 한다. 이 때 어떠한 기법을 적용할 지는 기지국과 단말간 약속되어 있어야만 기지국이 해당 기법을 가정하여 데이터를 복조할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따라 단말이 상향링크 MIMO 전송을 수행하는 예를 도시하는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 단계 1001에서 단말은 기지국으로 상기 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신할 수 있다. 여기서, 상기 안테나 포트 그룹핑 정보는 상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함한다.
다음으로, 단계 1003에서 단말은 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된, 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신한다. 여기서, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 안테나 포트 그룹들을 위한 부분 프리코더들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보를 포함할 수도 있다.
또한, 단계 1005에서 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여, 상기 상향링크 신호를 프리코딩하고, 단계 1007에서 상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신한다. 특히, 상기 부분 프리코더들을 해당 안테나 포트 그룹에 적용하고, 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡을 보상하기 위한 연접 프리코더를 상기 안테나 포트 그룹들에 적용한다. 이 경우, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 연접 프리코더에 관한 정보를 포함할 수 있다.
추가적으로, 상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 이상인 경우, 상기 연접 프리코더는 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보에 포함된 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 기반하여 복수의 후보 연접 프리코더들을 결정하고, 상기 복수의 후보 연접 프리코더들을 시간 자원 인덱스 또는 주파수 자원 인덱스 순으로 순환하여 적용하는 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 11를 참조하면, 통신 장치(1100)는 프로세서(1110), 메모리(1120), RF 모듈(1130), 디스플레이 모듈(1140) 및 사용자 인터페이스 모듈(1150)을 포함한다.
통신 장치(1100)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1100)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1100)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1110)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1110)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 10에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
메모리(1120)는 프로세서(1110)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1130)은 프로세서(1110)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1130)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1140)은 프로세서(1110)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1140)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1150)은 프로세서(1110)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 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. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
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 신호 processors), DSPDs(digital 신호 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 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.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 상향링크 다중 안테나 전송 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국으로 복수의 안테나 포트들을 통하여 상향링크 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신하는 단계;
    상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된, 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신하는 단계;
    상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여, 상기 상향링크 신호를 프리코딩하는 단계; 및
    상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 안테나 포트 그룹핑 정보는,
    상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는,
    상기 안테나 포트 그룹들을 위한 부분 프리코더들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 신호를 프리코딩하는 단계는,
    상기 부분 프리코더들을 해당 안테나 포트 그룹에 적용하는 단계; 및
    상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡을 보상하기 위하여, 연접 프리코더를 상기 안테나 포트 그룹들에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 연접 프리코더에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 이상인 경우, 상기 연접 프리코더는 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보에 포함된 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상향링크 신호를 프리코딩하는 단계는,
    상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 기반하여 복수의 후보 연접 프리코더들을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 후보 연접 프리코더들을 시간 자원 인덱스 또는 주파수 자원 인덱스 순으로 순환하여 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    상향링크 신호 송신 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서의 단말로서,
    무선 통신 모듈; 및
    기지국으로 복수의 안테나 포트들에 대응하는 상향링크 참조 신호와 안테나 포트 그룹핑 정보를 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 참조 신호와 상기 안테나 포트 그룹핑 정보에 기반하여 결정된 상향링크 프리코더에 관한 정보를 수신하며, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보를 이용하여 상기 상향링크 신호를 프리코딩하고, 상기 기지국으로 상기 프리코딩된 상향링크 신호를 송신하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 안테나 포트 그룹핑 정보는,
    상기 복수의 안테나 포트들로 구성되는 안테나 포트 그룹들에 관한 정보와 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡 레벨에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는,
    상기 안테나 포트 그룹들을 위한 부분 프리코더들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 부분 프리코더들을 해당 안테나 포트 그룹에 적용하고, 상기 안테나 포트 그룹들 간의 신호 왜곡을 보상하기 위한 연접 프리코더를 상기 안테나 포트 그룹들에 적용하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 미만인 경우, 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보는 상기 연접 프리코더에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 왜곡 레벨이 소정 값 이상인 경우, 상기 연접 프리코더는 상기 상향링크 프리코더에 관한 정보에 포함된 상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 부분 프리코더들의 연접을 위한 위상 정보에 기반하여 복수의 후보 연접 프리코더들을 결정하고, 상기 복수의 후보 연접 프리코더들을 시간 자원 인덱스 또는 주파수 자원 인덱스 순으로 순환하여 적용하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
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