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KR101792510B1 - 다중 노드 시스템에서 기지국이 노드를 반정적으로 단말에 할당하는 방법 및 장치 - Google Patents

다중 노드 시스템에서 기지국이 노드를 반정적으로 단말에 할당하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR101792510B1
KR101792510B1 KR1020137000651A KR20137000651A KR101792510B1 KR 101792510 B1 KR101792510 B1 KR 101792510B1 KR 1020137000651 A KR1020137000651 A KR 1020137000651A KR 20137000651 A KR20137000651 A KR 20137000651A KR 101792510 B1 KR101792510 B1 KR 101792510B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 노드 시스템에서 기지국이 반정적(semi-static)으로 노드를 단말에 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 양상인 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 기지국이 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당하는 방법에 있어서, 상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계와 상기 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함할 수 있다.

Description

다중 노드 시스템에서 기지국이 노드를 반정적으로 단말에 할당하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE WHEREBY BASE STATION ALLOCATES NODES TO TERMINAL IN A SEMI-STATIC FASHION IN MULTI-NODE SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 노드 시스템에서 기지국이 반정적(semi-static)으로 노드를 단말에 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신망의 데이터 전송량이 빠르게 증가하고 있다. 그 이유는 머신 대 머신(Machine-to-Machine,M2M) 통신 및 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스의 출현 및 보급 때문이다. 요구되는 높은 데이터 전송량을 만족시키기 위해 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하는 반송파 집성(carrier aggregation, CA) 기술, 인지 무선(cognitive radio) 기술 등과 한정된 주파수 내에서 데이터 용량을 높이기 위해 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 전송 기술 등이 최근 부각되고 있다.
또한, 무선 통신망은 사용자 주변에 액세스 할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 진화하고 있다. 여기서, 노드란 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)에서 일정 간격 이상으로 떨어진 안테나 또는 안테나 그룹을 의미하기도 하지만, 이러한 의미에 한정되지 않고 좀 더 넓은 의미로 사용될 수 있다. 즉, 노드는 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), RRU(remote radio unit), 중계기, 분산된 안테나(그룹) 등이 될 수도 있다. 높은 밀도의 노드를 갖춘 무선 통신 시스템은 노드 간의 협력에 의해 더 높은 시스템 성능을 보일 수 있다. 즉, 각 노드가 독립적인 기지국(Base Station (BS), Advanced BS (ABS), Node-B (NB), eNode-B (eNB), Access Point (AP) 등)으로 서로 협력하지 않고 동작하는 경우보다, 각 노드가 하나의 제어국에 의해 송수신을 관리받아 하나의 셀에 대한 안테나 또는 안테나 그룹처럼 동작한다면 훨씬 우수한 시스템 성능을 낼 수 있다. 이하에서 복수의 노드를 포함하는 무선 통신 시스템을 다중 노드 시스템(multi-node system)이라 칭한다.
다중 노드 시스템에서 각 노드가 자신의 셀 ID(identifier)를 가지고 스케줄링(scheduling) 및 핸드오버(handover)를 수행한다면, 이러한 다중 노드 시스템은 다중 셀 시스템으로 볼 수 있다. 다중 셀 시스템에서 각 셀(즉, 노드)의 커버리지(coverage)가 서로 겹치게(overlaid) 되면 이러한 다중 셀 시스템을 다중 계층 네트워크(multi-tier network)라 칭한다.
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 노드 시스템에서 기지국이 반정적(semi-static)으로 노드를 단말에 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상인 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 기지국이 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당하는 방법에 있어서, 상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계와 상기 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말로부터 상기 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드에 대한 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 노드는 매크로 기지국, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기, 안테나 및 분산된 안테나 그룹을 포함하고, 상기 복수의 노드 각각은 상기 기지국과 유선으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 노드는 상기 단말이 상기 복수의 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 피드백 정보는 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파일럿 정보는 상기 채널 품질 지시자 또는 상기 프리코딩 행렬 인덱스의 측정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말로부터 상기 피드백 정보를 수신하는 단계와 상기 수신한 피드백 정보를 기초로 상기 단말에 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 전송되고, 상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택될 수 있다.
또한, 상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드를 알리기 위한 지시자를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말로 전송되는 데이터 스트림의 총 개수 및 상기 단말에 할당된 데이터 스트림의 인덱스 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 양상인 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 단말이 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 기지국으로부터 할당 받는 방법에 있어서, 상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 제 1 노드를 할당 받기 위한 제 1 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계와 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 정보는 상기 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하고, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드에 대한 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 노드는 매크로 기지국, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기, 안테나 및 분산된 안테나 그룹을 포함하고, 상기 복수의 노드 각각은 상기 기지국과 유선으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 노드는 상기 단말이 상기 복수의 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 피드백 정보는 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파일럿 정보는 상기 채널 품질 지시자 또는 상기 프리코딩 행렬 인덱스의 측정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal)를 포함할 수 있다.
한편 본 방명의 일 양상인 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당하기 위한 기지국에 있어서, 상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 단말로부터 수신하기 위한 수신 모듈과 상기 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 상기 단말로 전송하기 위한 전송 모듈을 포함하되, 상기 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드에 대한 것일 수 있다.
또한, 상기 단말로부터 상기 피드백 정보를 상기 수신 모듈을 통해 수신하면, 상기 수신한 피드백 정보를 기초로 상기 단말에 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 전송되고, 상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택될 수 있다.
한편 본 방명의 일 양상인 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 기지국으로부터 할당 받기 위한 단말에 있어서, 상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위한 전송 모듈, 상기 제 1 노드를 할당 받기 위한 제 1 정보를 상기 기지국으로부터 수신하기 위한 수신 모듈과 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 제 1 정보는 상기 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하고, 상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나에 대한 것일 수 있다.
다중 노드 시스템에서 기지국은 본 발명의 내용에 따라 단말에 노드를 효과적으로 할당할 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 다중 노드 시스템의 일례를 나타낸 도면.
도 2는 다중 노드 시스템의 일례인 분산 안테나 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 다중 노드 시스템에서 기지국과 단말 간 데이터를 송수신하기 위해 요구되는 정보 교환 단계의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 3GPP LTE에서 FDD(Frequency Division Duplex) 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 3GPP LTE에서 TDD(Time Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타내는 도면.
도 6은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)의 일례를 나타낸 도면.
도 7은 하향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 도면.
도 8은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 9는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 전송하기 위한 코드워드, 레이어 및 안테나의 맵핑 관계를 설명하기 위한 도면.
도 10은 CSI-RS 패턴의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련하여 다중 노드 시스템에서 기지국이 반정적으로 노드를 단말에 할당하는 일례를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도의 일례를 나타내는 도면.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 다중 접속 방식(multiple access scheme)에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 LTE의 진화이다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다.
도 1은 다중 노드 시스템의 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 다중 노드 시스템은 기지국 및 복수의 노드를 포함한다.
도 1에서 안테나 노드로 표시된 노드는 매크로 기지국, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기, 분산된 안테나(그룹) 등을 의미할 수 있다. 이러한 노드는 포인트(point)라 칭하기도 한다.
다중 노드 시스템에서, 모든 노드가 하나의 기지국 컨트롤러에 의해 송수신을 관리 받아 개별 노드가 하나의 셀의 일부처럼 동작을 한다면 이 시스템은 하나의 셀을 형성하는 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)시스템으로 볼 수 있다. 분산 안테나 시스템에서 개별 노드들은 별도의 노드 ID를 부여 받을 수도 있고, 별도의 노드 ID없이 셀 내의 일부 안테나 집단처럼 동작할 수도 있다. 다시 말해, 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)은 안테나(즉 노드)가 지리적 영역 내의 다양한 위치에 분산되어 배치되고, 이러한 안테나들을 기지국이 관리하는 시스템을 의미한다. 분산 안테나 시스템은, 종래 집중 안테나 시스템(Centralized antenna system, CAS)에서 기지국의 안테나들이 셀 중앙에 집중되어 배치되는 점과 차이가 있다.
다중 노드 시스템에서 개별 노드들이 개별적인 셀 ID를 갖고, 스케줄링 및 핸드오버를 수행한다면 이는 다중 셀(예컨대, 매크로 셀/펨토 셀/피코 셀) 시스템으로 볼 수 있다. 이러한 다중 셀이 커버리지에 따라 겹쳐지는 형태로 구성된다면 이를 다중 계층 네트워크(multi-tier network) 이라 부른다.
도 2는 다중 노드 시스템의 일 예로 분산 안테나 시스템을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)은 기지국(BS)과 복수의 기지국 안테나들(예컨대, ant 1 내지 ant 8, 이하 기지국 안테나를 안테나로 약칭한다)로 구성된다. 안테나(ant 1 내지 ant 8)들은 기지국(BS)과 유선으로 연결될 수 있다. 분산 안테나 시스템은 종래의 집중 안테나 시스템(centralized antennal system, CAS)과 달리 안테나가 셀(15a)의 특정 지점 예를 들면 셀의 중앙에 몰려 있지 않고 셀 내의 다양한 위치에 분산되어 배치된다. 여기서, 안테나는 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 내의 이격된 각 장소에 하나의 안테나가 존재할 수도 있고(안테나 1 내지 안테나 4, 안테나 6 내지 안테나 8), 안테나 5(111)와 같이 여러 개의 안테나들(111-1, 111-2, 111-3)이 밀집되어 존재하는 형태로 분포할 수도 있다. 밀집되어 존재하는 안테나들은 하나의 안테나 노드(antenna node)를 구성할 수 있다.
안테나들의 안테나 커버리지(coverage)가 오버랩(overlap)되어 랭크(rank) 2 이상의 전송이 가능하게 분포할 수 있다. 예를 들어, 각 안테나의 안테나 커버리지가 인접한 안테나까지 미칠 수 있다. 이 경우, 셀 내에 존재하는 단말들은 셀 내의 위치, 채널 상태 등에 따라 복수의 안테나로부터 수신하는 신호의 강도가 다양하게 변경될 수 있다. 도 2의 예를 참조하면, 단말 1(UE 1)은 안테나 1, 2, 5, 6으로부터 수신 감도가 좋은 신호를 수신할 수 있다. 반면 안테나 3, 4, 7, 8 으로부터 전송되는 신호는 경로 손실(path loss)에 의해 단말 1에게 미치는 영향이 미미할 수 있다.
단말 2(UE 2)는 안테나 6, 7로부터 수신 감도가 좋은 신호를 수신할 수 있으며 나머지 안테나들로부터 전송되는 신호는 영향이 미미할 수 있다. 마찬가지로 단말 3(UE 3)의 경우, 안테나 3으로부터만 수신 감도가 좋은 신호를 수신할 수 있고 나머지 안테나들의 신호는 무시할 수 있을 만큼 강도가 약할 수 있다.
분산 안테나 시스템에서는 셀 내에서 서로 간에 이격된 단말들에 대해 MIMO 통신을 수행하는 것이 용이할 수 있다. 상기 예에서 단말 1에게는 안테나 1, 2, 5, 6을 통해 통신을 수행하고, 단말 2에게는 안테나 7, 단말 3에게는 안테나 3을 통해 통신을 수행할 수 있다. 안테나 4, 8은 단말 2 또는 단말 3을 위한 신호를 전송할 수도 있고 아무런 신호를 전송하지 않을 수도 있다. 즉, 안테나 4, 8은 경우에 따라 오프 상태로 운용할 수도 있다.
상술한 바와 같이 분산 안테나 시스템에서 MIMO 통신을 수행하는 경우, 각 단말 당 레이어(layer, 즉, 전송 스트림의 수)가 다양하게 존재할 수 있다. 또한, 각 단말에 할당되는 안테나(또는 안테나 그룹)가 서로 다를 수 있다. 다시 말해 분산 안테나 시스템에서는 각 단말에 대해 시스템 내의 모든 안테나 중 특정 안테나(또는 특정 안테나 그룹)를 지원할 수 있다. 단말에게 지원하는 안테나는 시간에 따라 변경될 수 있다.
이하에서는, 다중 노드 시스템에서 기지국과 단말 간 데이터를 송수신하기 위해 정보를 교환하는 과정을 설명한다.
다중 노드 시스템에서 기지국과 단말간에 수행되어야 할 정보교환단계는 크게 네 단계로 구성될 수 있다. 즉, 셀 진입 단계, 기지국의 노드 할당을 위한 준비 단계, 노드 할당 단계 및 데이서 송수신 단계를 포함할 수 있다. 이하에서는 도 3을 참조하여 이를 구체적으로 설명한다.
도 3은 다중 노드 시스템에서 기지국과 단말 간 데이터를 송수신하기 위해 요구되는 정보 교환 단계의 일례를 나타낸 도면이다.
먼저, 기지국과 단말 간에는 셀 진입 단계(S310)를 거친다.
단말이 다중 노드 시스템으로 진입하는 경우(예를 들면, 네트워크 최초 진입, 네트워크 재진입, 스캐닝, 핸드오버 등), 기지국이 단말에 다중 노드 시스템의 구성 정보를 알려주는 것이 셀 진입 단계이다.
즉, 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 단계 S310에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 셀 진입 작업(S310)을 수행한다.
이를 위해 단말은 기지국으로부터 동기 채널(SCH: Synchronization Channel) 을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 사용자 기기는 기지국으로부터 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다.
또한, 단말은 초기 셀 진입 단계(S310)에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal: DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수도 있다.
이때, 단말이 기지국으로부터 획득하는 다중 노드 시스템의 구성 정보에는 다중 노드 시스템 내의 전체 노드의 개수, 전체 안테나의 개수, 각 노드의 안테나 개수 등이 적어도 하나 포함될 수 있다.
셀 진입 단계를 거친 단말은 기지국으로부터 노드 할당을 위한 준비 단계를 수행할 수 있다.
이 단계에서는 기지국이 단말에 노드를 할당하기 위해 필요한 정보를 단말로부터 획득한다. 예를 들어, 기지국은 단말로부터 상향링크 신호의 강도, 상향링크 사운딩(sounding)신호, 피드백 정보 등을 획득할 수 있다.
이를 위해 노드 할당을 위한 준비 단계는 우선적으로 기지국이 필요한 정보를 얻기 위해 단말로 필요한 정보의 전송을 요청하는 단계(S320) 및 단말이 기지국으로 요청된 정보를 전송하는 단계(S330)를 포함한다.
S320 단계에서는 기지국이 필요한 정보들을 얻기 위해 상향링크 사운딩(sounding)신호 요청, 피드백 요청, 단말이 피드백 할 정보의 종류 요청, 단말의 피드백 정보에 포함할 안테나 노드의 개수 요청 등의 정보를 단말로 전송할 수 있다.
상향링크 사운딩(sounding)신호 요청은 상향링크 사운딩(sounding)신호에 기반하여 노드 할당을 수행할 때 필요하다.
또한, 상향링크와 하향링크의 채널 차이 및 단말의 피드백 정보에 기반하여 노드를 할당하는 경우, 기지국이 피드백에 대한 요청과 함께 피드백에 포함될 정보의 내용을 단말들에게 요청할 수도 있다.
전술한 기지국이 전송하는 정보들은 단말들에게 방송(broadcast)될 수도 있고, 기지국이 단말 별로 다른 종류의 피드백 정보를 받을 경우에는 단말 혹은 단말 그룹에게 전용(unicast)으로 전송될 수도 있다.
상기 S320 단계는 S310단계와 동시에 이루어질 수도 있다. 즉, S310단계에서 다중 노드 시스템의 파라미터를 단말로 전송할 때, 상기 상향링크 신호 전송 요청 신호가 같이 방송(broadcast)될 수 있다.
또한, 피드백 요청신호가 따로 전송되지 않더라도 표준상에서 정의되어 단말이 다중 노드 시스템의 파라미터를 획득한 후 노드 할당을 위한 피드백이 이루어지기로 약속된다면 위 요청은 생략될 수도 있다.
상기 정보들과 더불어 일반적인 통신 동작을 위한 기존의 시그널링(signaling) 정보들도 단말로 전송될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 사운딩(sounding) 요청과 더불어 상향링크 사운딩(sounding) 신호 전송 시 각 단말의 송신 전력 컨트롤 정보가 함께 전달될 수 있다.
다음으로, 단말이 기지국으로 요청된 정보를 전송하는 단계(S330)를 설명한다.
상향링크 신호 전송은 기지국으부터 요청이 있거나 미리 설정된 시간에 수행된다.
여기서의 상향링크 신호는 기지국이 단말들에게 노드를 할당하기 위해 필요한 신호로 상향링크 사운딩(sounding) 신호, 참조(reference) 신호 및 다양한 피드백 신호 등을 포함할 수 있다.
이때, 단말은 선호하는 복수의 노드를 나타내는 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국이 노드 별로 구분하여 전송하는 특정 신호를 단말이 수신하여, 각각의 노드에 대해 측정한 경로 손실(path loss)을 기초로 선호하는 복수의 노드를 단말이 선택할 수 있고, 이러한 선호하는 복수의 노드를 나타내는 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.
또한, 단말은 각 노드로부터 구분되어 전송되는 신호를 이용해 각 노드의 하향링크 신호 강도를 측정하고 피드백 신호로 기지국에 전송할 수 있다.
상기 다양한 피드백 신호는 상향링크의 모든 노드별 수신 강도, 하향링크의 모든 노드 중 단말이 선택한 하향링크 전송 노드의 수신 강도, 단말이 요청하는 하향링크 전송 안테나 노드 개수, 기 설정된 조건을 만족하는 하향링크의 전송 노드의 개수, 하향링크의 모든 전송 안테나 노드 중 단말이 선호하는 전송 안테나 노드의 식별자(예를 들면, 인덱스), 하향링크의 모든 전송 안테나 노드 중 기 설정된 조건을 만족하는 전송 안테나 노드의 식별자 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 노드의 식별자는 비트맵 형태로 전송될 수도 있다.
기 설정된 조건은 대표적으로 노드의 하향링크 신호 수신 세기가 임계값(threshold)을 넘는 것이다.
한편, 기지국이 단말에게 피드백할 안테나 노드의 수를 지정하는 경우, 단말은 그 노드 수에 맞게 최대 수신강도를 갖는 안테나 노드들의 인덱스, 수신 강도, 최소의 수신 강도를 갖는 안테나 노드들의 인덱스, 수신강도 등을 피드백 할 수도 있다.
이후, 기지국은 단말에 노드를 할당하는 단계(S340)를 수행한다.
노드 할당 단계(S340)에서, 기지국은 상향링크 신호를 통한 피드백 정보, 상향링크 사운딩(sounding) 신호 등을 획득하고 각 단말에게 할당된 노드 정보를 전송한다. 즉, 기지국은 단말 또는 단말 그룹 별로 하향링크 또는 상향링크를 위해 이용될 기지국 안테나 노드 정보를 알려준다
상기 안테나 노드 할당 정보는 단말이 하향링크 또는 상향링크에서 사용할 기지국 안테나 또는 안테나 노드, 사용할 각 안테나 노드에 포함된 안테나의 개수, 각각의 안테나의 파일럿 패턴 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이때, 단말이 하향링크 또는 상향링크에서 사용할 노드는 서로 다를 수 있다.
안테나 노드 할당이 완료되면, 단말들은 지정된 안테나 노드로부터 데이터를 수신하거나 지정된 안테나 노드를 통해 기지국으로 데이터를 전송하는 것이 가능해진다(S350). 이러한 데이터의 송수신 단계(S350)는 지정된 안테나 노드 하에서 통상적인 방법으로 이루어 질 수 있다.
단말의 입장에서 셀 진입 단계(S310) 는 최초 셀 진입 시에만 이루어 질 수 있으나 나머지 다른 단계(S320, S330, S340, S350)는 반복적으로 이루어 질 수 있다.
즉, 최초에는 셀 진입 단계(S310)에서부터 데이터 송수신 단계(S350)까지 순서대로 이루어지나, 데이터 송수신 단계(S350) 이후 또는 데이터 송수신 단계(S350)가 수행되는 도중에 노드 할당을 위한 준비 단계(S320, S330)가 수행될 수도 있다.
예를 들어, 데이터 교환시 전송되는 CQI, PMI 등의 피드백 정보와 노드 할당을 위한 준비 단계(S320, S330)에서의 안테나 할당을 위한 다양한 피드백 정보가 함께 전송될 수도 있다. 또는, 데이터 교환과정에서 하향링크 제어정보 전송 시 기지국이 단말에게 피드백 또는 상향링크 사운딩(sounding) 신호 요청을 함께 전송하여 기지국이 노드 할당을 위한 정보를 수집할 수도 있다.
단, 노드 할당을 위한 준비 단계(S320, S330) 이후 무조건 노드 할당 단계(S340)로 넘어가는 것은 아니다. 즉, 피드백, 상향링크 사운딩(sounding) 신호 등을 통해 기지국이 정보를 획득한 경우에도, 노드 할당 단계(S340)는 단말의 속도, 위치 변화 등에 따라 더 간헐적으로 이루어 질 수도 있다.
기지국이 안테나 노드 할당정보를 바꾸면(노드 할당 단계(S340)), 단말이 바뀐 안테나 노드 정보를 인식한 후 데이터가 교환되어야 하므로 노드 할당 단계(S340)는 데이터 송수신 단계(S350)와 구별되어 진행된다.
만약, 노드 할당을 위한 준비 단계(S320, S330)가 데이터 송수신 단계(S350)와 함께 진행된다면, 다음과 같은 일례의 순서로 단계가 진행될 수 있다. 여기서 괄호는 단계가 진행되는 도중에 다른 단계가 함께 수행됨을 의미한다.
1 단계 -> 2단계 -> 3단계 -> 4단계(2단계) -> 3단계 -> 4단계(2단계) -> 3단계 -> 4단계(2단계) -> 3단계 -> 4단계(2단계) -> ...
다음으로 본 발명에 적용될 수 있는 무선 프레임의 구조를 설명한다.
설명의 편의를 위해 3GPP LTE에서 적용되는 무선 프레임의 구조를 일례로 들어 설명하나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태의 무선 프레임의 구조가 적용될 수 있다.
도 4는 3GPP LTE에서 FDD(Frequency Division Duplex) 무선 프레임의 구조를 나타낸다. 이러한 무선 프레임 구조를 프레임 구조 타입 1이라 칭한다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 연속하는 슬롯(slot)으로 정의된다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 무선 프레임의 시간 길이 Tf=307200*Ts=10ms이며, 20개의 슬롯으로 구성된다. 슬롯의 시간 길이 Tslot=15360*Ts=0.5ms이며 0에서 19로 넘버링된다. 각 노드 또는 기지국이 단말에게 신호를 전송하는 하향링크와 단말이 각 노드 또는 기지국으로 신호를 전송하는 상향링크는 주파수 영역에서 구분된다.
도 5는 3GPP LTE에서 TDD(Time Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다. 이러한 무선 프레임 구조를 프레임 구조 타입 2라 칭한다.
도 5를 참조하면, 하나의 무선 프레임은 10 ms의 길이를 가지며 5 ms의 길이를 가지는 두 개의 반프레임(half-frame)으로 구성된다. 또한 하나의 반프레임은 1 ms의 길이를 가지는 5개의 서브프레임으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 상향링크 서브프레임(UL subframe), 하향링크 서브프레임(DL subframe), 특수 서브프레임(special subframe) 중 어느 하나로 지정된다. 하나의 무선 프레임은 적어도 하나의 상향링크 서브프레임과 적어도 하나의 하향링크 서브프레임을 포함한다. 하나의 서브프레임은 2개의 연속하는 슬롯(slot)으로 정의된다. 예를 들어, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
특수 서브프레임은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임 사이에서 상향링크 및 하향링크를 분리시키는 특정 구간(period)이다. 하나의 무선 프레임에는 적어도 하나의 특수 서브프레임이 존재하며, 특수 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호 구간(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)를 포함한다. DwPTS는 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호 구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
FDD 및 TDD 무선 프레임에서 하나의 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 SC-FDMA 심벌과 같이 다른 용어로 불릴 수 있다. 자원블록은 자원 할당 단위로 하나의 슬롯에서 복수의 연속하는 부반송파를 포함한다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 무선 프레임의 구조는 3GPP TS 36.211 V8.3.0 (2008-05) "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.1절 및 4. 2절을 참조할 수 있다.
전술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 6은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 6을 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM 심벌을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 OFDMA 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 부반송파(subcarrier)를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)라 하며, 하나의 자원블록(RB)은 12 7개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NDL은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상술한 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 상향링크 슬롯에도 적용될 수 있다.
도 7은 하향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 서브프레임은 연속하는 2개의 슬롯을 포함한다. 서브프레임 내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 하향링크 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 될 수 있다.
하향링크 제어채널에는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 포함된다. 서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임 내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 UE 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령(Transmit Power Control Command) 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 데이터의 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement)신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.
PDSCH는 제어 정보 및/또는 데이터가 전송되는 채널이다. 단말은 PDCCH를 통해 전송되는 하향링크 제어정보를 디코딩하여 PDSCH를 통해 전송되는 데이터를 읽을 수 있다.
도 8은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, LTE 상향링크 전송의 기본 단위인 1ms 길이의 서브프레임(800)은 두 개의 0.5ms 슬롯(801)으로 구성된다. 일반(Normal) 순환 전치(Cyclic Prefix, CP)의 길이를 가정할 때, 각 슬롯은 7개의 심볼(802)로 구성되며 하나의 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼에 대응된다. 자원 블록(Resource Block)(803)은 주파수 영역에서 12개의 부반송파, 그리고 시간영역에서 한 슬롯에 해당되는 자원 할당 단위이다. LTE의 상향 링크 서브프레임의 구조는 크게 데이터 영역(804)과 제어 영역(805)으로 구분된다. 여기서 데이터 영역은 각 단말로 전송되는 음성, 패킷 등의 데이터를 송신함에 있어 사용되는 일련의 통신 자원을 의미하며 서브프레임 내에서 제어 영역을 제외한 나머지 자원에 해당된다. 제어 영역은 각 단말로부터의 하향 링크 채널 품질보고, 하향 링크 신호에 대한 수신 ACK/NACK, 상향링크 스케줄링 요청 등을 송신함에 있어 사용되는 일련의 통신 자원을 의미한다.
도 8에 보인 예와 같이 한 서브프레임 내에서 사운딩 참조 신호가 전송될 수 있는 영역(806)은 하나의 서브프레임에서 시간 축 상에서 가장 마지막에 위치하는 SC-FDMA 심볼이 있는 구간이며, 주파수 상으로는 데이터 전송 대역을 통하여 전송된다. 동일한 서브프레임의 마지막 SC-FDMA로 전송되는 여러 단말의 사운딩 참조 신호들은 순환 이동 값에 구분이 가능하다. 또한, 한 서브프레임에서 DM(Demodulation)-참조 신호(Reference Signal)이 전송되는 영역은 하나의 슬롯에서 가운데 SC-FDMA 심볼 즉, 네 번째 SC-FDMA 심볼과 열 한번째 SC-FDMA 심볼이 있는 구간이며, 주파수 상으로는 데이터 전송 대역을 통하여 전송된다.
도 9은 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호를 전송하기 위한 코드워드, 레이어 및 안테나의 맵핑 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9을 참조하면, 데이터 정보와 전송 심볼 사이에는 복잡한 맵핑 관계가 존재한다. 우선 데이터 정보로서 MAC(Medium Access Control) 계층은 물리 계층으로 NC개의 전송 블록을 전달하고, 물리 계층에서 전송 블록들은 채널 코딩 과정을 거쳐 코드워드로 변환되며 펑처링(Puncturing) 또는 반복(Repetition) 과정과 같은 레이트 매칭을 수행한다. 여기서 채널 코딩은 터보 인코더 또는 테일 비트 컨볼루션 인코더와 같은 채널 코더에서 수행된다.
채널 코딩 과정과 레이트 매칭 과정을 거친 후, NC개의 코드워드는 NL개의 레이어로 맵핑된다. 여기서 레이어란 다중안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 지칭하며, 레이어의 개수는 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 랭크 보다는 클 수 없다. 이는 수식적으로
Figure 112013002551810-pct00001
와 같이 표현할 수 있다. H는 채널 행렬을 의미한다.
참고적으로, 일반적인 하향 링크 전송 방식인 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 전송과 달리, SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 방식으로 전송되는 상향 링크 신호는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 처리 영향을 일정 부분 상쇄하여 송신 신호가 단일 반송파 특성을 가지도록 하기 위하여, 각 레이어마다 DFT 과정이 수행된다.
각 레이어에서 DFT 변환된 신호는 프리코딩 행렬이 곱해져 NT개의 송신 안테나로 맵핑되며, IFFT 과정을 거쳐 기지국으로 송신된다.
일반적으로, 하향링크 참조 신호에는 공용 참조 신호와 단말 특정(UE specific) 참조 신호가 존재하며, 공용 참조 신호는 프리코딩이 적용되지 않는다. 즉, 한편, 단말 특정 참조 신호는 일반적인 데이터와 동일하게, 프리코딩 전단에서 삽입되어, 프리코딩 되어 단말 측으로 송신된다.
단말 특정(UE specific) 참조 신호 즉, 전용(dedicated) 참조 신호를 이용하여 채널 비 의존적 공간 다중화 전송을 구현하기 위하여는 몇 가지 제약 조건이 존재한다. 우선, 참조 신호의 시그널링 오버헤드를 감소시키기 위하여, 전송 참조 신호는 변조된 데이터 심볼과 동일한 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩 되어야 한다. 또한, 공간적 채널 다이버시티를 획득하기 위하여, 프리코딩 행렬은 안테나 간에 스위칭 되어야 한다. 다만, 전용 참조 신호는 전제 전송 자원 영역 전반에 걸쳐 특정 규칙 혹은 임의적으로 전송되므로 상기 제약 조건을 만족시키는 것이 쉽지 않다. 채널 측정의 효율성을 위하여 특정 개수의 자원 요소 단위로 채널 측정이 이루어 지므로, 전용 참조 신호를 프리코딩하는 프리코딩 행렬은 자원 요소 단위로 변화될 수 없기 때문이다.
한편, 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator; CQI)를 기지국으로 보고하기 위하여, 단말은 기지국이 아래 표 1과 같은 전송 모드로 참조 신호를 전송한다는 가정하에 채널을 측정하여 CQI를 정보를 생성한다. 즉, 아래 표 1은 단말이 CQI 측정을 위하여 가정하는 기지국의 PDSCH 전송 모드를 나타낸다.
Figure 112013002551810-pct00002
예를 들어, 표 1에서 전송 모드 7은 빔포밍 전송 모드로 지칭되며, 단일 데이터 스트림, 즉 랭크 1의 전송을 지원한다. PBCH 안테나 포트가 복수개인 경우, CQI 측정을 위하여 기지국의 PDSCH 전송 모드는 전송 다이버시티(transmit diversity)로 가정된다. 또한, CQI는 아래 표 2와 같이 인덱스 형태로 기지국으로 피드백되며, 각 CQI 인덱스는 기지국은 피드백된 CQI에 대응하는 변조 기법 및 코딩 레이트와 같은 전송 포맷을 결정하여 단말로 하향링크 전송을 수행한다.
Figure 112013002551810-pct00016
일반적으로, 다중 안테나 시스템은 데이터 전송율 향상을 위하여 다중 데이터 스트림의 전송을 지원할 수 있다.
한편, 도 3에서 서술한 S320 내지 S340 단계로 복귀하여, 노드 할당을 위한 준비 단계 및 노드 할당 단계에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
전술한 것과 같이, 단말은 기지국이 안테나 노드 별로 구분하여 전송하는 특정 신호를 수신하고, 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss) 등을 기초로 선호 안테나 노드를 선택하며, 이를 기지국에게 보고하고, 이후 기지국으로부터 안테나 노드 할당을 받는 절차를 거치게 된다.
즉, 단말은 기지국에서 안테나 노드 별로 구분하여 보내는 참조신호(reference signal, RS)에 의해 선호 안테나 노드를 선택하여 긴 주기(예를 들면, 복수의 프레임(frame))로 선택한 선호 안테나 노드를 기지국에 보고한다.
이하에서는, 본 발명에 적용될 수 있는 참조신호(reference signal, RS)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
간섭 신호의 완화, 기지국과 단말 간의 채널상태의 추정, 기지국과 단말 사이에 전송된 신호의 복조 등을 위하여 다양한 참조신호(RS)가 기지국과 단말간에 전송된다. 참조신호라 함은 기지국으로부터 단말로 혹은 단말로부터 기지국으로 전송하는, 기지국과 단말이 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하며, 파일럿(pilot)이라고도 불린다.
참조신호들은 크게 전용 참조신호(dedicated reference signal, DRS)와 공용 참조신호(common reference signal, CRS)로 분류될 수 있다. 또한, 참조신호들은 크게 복조용 참조신호와 채널측정용 참조신호로 분류되기도 한다. CRS와 DRS는 각각 셀-특정 RS와 복조(demodulation) RS(DMRS)라고 불리기도 한다. 또한, DMRS는 사용자기기-특정 (단말-specific) RS라고도 불린다.
CRS는 복조 목적 및 측정 목적 둘 다에 이용될 수 있는 참조신호로서 셀 내 모든 단말에 의해 공용된다. 이에 반해, DRS는 복조 목적으로만 사용되는 것이 일반적이며, 특정 단말에 의해서만 사용될 수 있다.
CRS 기반 하향링크 전송의 경우, 기지국은 단말에 해당 레이어를 전송하면서, 상기 레이어의 복조를 위한 DRS 및 상기 단말과 상기 기지국 간의 채널 추정을 위한 CRS를 함께 전송한다. CRS 시퀀스는 레이어의 개수와 관계없이 모든 안테나 포트에서 전송된다. 또한, CRS는 복조 목적 및 측정 목적 둘 다에 이용되므로, 하향링크 전송을 지원하는 모든 서브프레임에서 전송된다. 따라서, CRS 기반 하향링크 전송은 물리 안테나 포트의 개수가 증가함에 따라 전체적인 RS 오버헤드도 증가하여 데이터 전송효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 채널추정 및 데이터 복조 둘 다에 이용되어 안테나 포트의 개수에 따라 전송 오버헤드가 증가하는 CRS를 사용하는 대신, 복조용 RS와 채널측정용 RS를 구분하여 사용하는 방안이 제시된다.
단말은 채널측정용 RS를 이용하여 해당 셀의 채널 상태/품질을 측정하고, 복조용 RS를 이용하여 상기 단말에게 전송된 하향링크 데이터를 복조할 수 있다.
이하에서는, 셀간 간섭의 영향을 최소화하면서 각 셀의 채널 상태 및/또는 각 셀에 대한 인접 셀의 간섭을 측정할 수 있도록 채널측정용 RS를 구성하는 방법과, 이를 이용한 채널 상태 및/또는 간섭 측정 방안을 제시한다. 이하에서는 채널측정용 RS를 채널상태정보 참조신호(channel state information reference signal, CSI-RS)라고 칭하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
채널상태는 상대적으로 시간에 따른 변화도가 크지 않다. 또한, RS의 전송에 사용되는 자원들은 데이터 전송에 사용될 수 없으므로, RS 오버헤드가 증가할수록 데이터 처리량(throughput)이 감소하게 된다. 이러한 사실을 고려하여, 매 서브프레임마다 전송되도록 구성되는 CRS와 달리, CSI-RS는 다수의 서브프레임으로 구성되는 소정 전송 주기마다 전송되도록 구성된다. 이 경우, CSI-RS 전송 오버헤드가 CRS의 전송 오버헤드보다 많이 낮아질 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 본 발명에서 기지국은 상기 기지국이 통신 서비스를 제공하는 셀에 위치한 단말에 매 서브프레임이 아니라 복수의 서브프레임으로 구성되는 전송주기로 CSI-RS(들)을 전송한다.
기지국은 상기 기지국에 속한 하나 이상의 안테나로 구성된 소정 안테나 그룹에 의해 형성된 채널의 측정을 위해 CSI-RS 전송주기마다 상기 소정 안테나 그룹을 통해 CSI-RS 전송을 수행한다. 상기 소정 안테나 그룹으로부터 통신 신호를 수신하는 단말은 상기 소정 안테나 그룹 내 각 안테나 포트가 전송한 CSI-RS를 수신하여, 상기 소정 안테나 그룹과 상기 단말 사이에 형성된 채널의 상태/품질을 추정/측정할 수 있다. 상기 단말은 상기 채널 측정결과를 나타내는 채널상태정보를 상기 기지국에 피드백할 수 있다.
이하에서, CSI-RS 자원 혹은 CSI-RS RE는 CSI-RS 전송에 할당 혹은 이용가능한 RE를 의미한다. 또한, CSI-RS가 할당된 심볼/반송파/부반송파를 CSI-RS 심볼/반송파/부반송파라고 칭한다. 예를 들어, CSI-RS가 할당된 심볼은 CSI-RS 심볼이라고 칭하며, CSI-RS가 할당된 부반송파는 CSI-RS 부반송파라 칭한다. 또한, CSI-RS 전송이 구성된 서브프레임을 CSI-RS 서브프레임이라 칭한다.
또한, 기지국의 안테나 포트(들) 중에서 CSI-RS를 전송하는 안테나 포트를 CSI-RS 안테나 포트라 지칭한다. Nt개의 안테나 포트를 구비한 기지국은 CSI-RS 전송을 위해 최대 Nt개의 CSI-RS 포트를 구성할 수 있다. 기지국 내 모든 안테나 포트가 CSI-RS를 전송하는 경우, 모든 안테나 포트가 CSI-RS 안테나 포트가 되며, 일부 안테나 포트가 CSI-RS/DRS를 전송하는 경우, 상기 일부 안테나 포트가 CSI-RS 안테나 포트가 된다. 각 CSI-RS 포트는 소정 시간-주파수 자원 상에서 해당 CSI-RS를 전송한다.
기지국은 셀-특정적으로 하나 이상의 안테나 포트를 통해 하나 이상의 CSI-RS를 전송할 수 있으며, 단말은 상기 CSI-RS(들)을 수신하여 상기 셀의 채널을 측정할 수 있다. 상기 단말은 상기 채널 측정결과를 나타내는 채널상태정보를 상기 기지국에 피드백할 수 있다.
인접하는 다중 셀들 간의 CSI-RS 전송이 충돌하지 않도록 하고, 자원 뮤팅에 의해 각 셀이 전송해야 할 CSI-RS가 드랍되지 않도록 하기 위해서는, 인접하는 셀들의 CSI-RS 위치가 서로 겹치지 않아야 한다. 따라서, 인접하는 셀들 CSI-RS가 할당되는 자원은 서로 직교하는 것이 좋다. 이러한 CSI-RS의 직교성은 인접하는 셀들이 전송하는 CSI-RS이 소정 시간/주파수 자원영역에서 겹치지 않도록, 무선 자원에 맵핑됨으로써 얻어질 수도 있다. 이하에서는, 기지국이 구성한 CSI-RS 포트(들)이 해당 CSI-RS(들)을 전송하는 소정 자원영역(예를 들어, 자원블록 쌍) 내 자원의 위치 혹은 자원의 모음(set of resources)을 CSI-RS 패턴이라고 칭한다. 참고로, CSI-RS 패턴은 CSI-RS 구성(configuration)이라고도 부른다.
도 10은 CSI-RS 패턴을 예시한 것이다. 설명의 편의를 위하여, 기지국이 최대 8개의 CSI-RS 포트를 구성할 수 있다고 가정한다. 또한, 도 10에서는 CSI-RS 패턴이 12개의 부반송파와 14개의 OFDM 심볼로 구성된 자원영역에서 정의된다고 가정하나, CSI-RS 패턴이 정의되는 자원영역을 구성하는 부반송파 및 OFDM 심볼 개수는 이동 통신 시스템에 따라 다를 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 10(a)는 2개의 CSI-RS 포트들에 의한 CSI-RS 전송에 사용가능한 20가지 CSI-RS 패턴을 나타낸 것이고, 도 10(b)는 4개의 CSI-RS 포트들에 의해 사용가능한 10가지 CSI-RS 패턴을 나타낸 것이며, 도 10(c)는 8개의 CSI-RS 포트들에 의해 사용가능한 5가지 CSI-RS 패턴을 나타낸 것이다. CSI-RS 포트 개수에 따라 정의된 각 CSI-RS 패턴에는 번호가 부여될 수 있다.
기지국이 채널측정용 RS 전송을 위해 2개의 안테나 포트를 구성하면, 즉, 2개의 CSI-RS 포트를 구성하면, 상기 2개의 CSI-RS 포트는 도 10(a)에 도시된 20개 CSI-RS 패턴들 중 하나에 속한 무선자원 상에서 CSI-RS 전송을 수행한다. 특정 셀을 위해 구성된 CSI-RS 포트의 개수가 4개이면, 상기 4개의 CSI-RS 포트는 도 10(b)에 도시된 10개의 CSI-RS 패턴들 중 상기 특정 셀을 위해 구성된 CSI-RS 패턴 상에서 CSI-RS를 전송한다. 마찬가지로, 상기 특정 셀을 위해 구성된 CSI-RS 포트가 8개이면, 상기 8개의 CSI-RS 포트는 도 10(c)에 도시된 5개의 CSI-RS 패턴들 중 상기 특정 셀을 위해 구성된 CSI-RS 패턴 상에서 CSI-RS를 전송한다.
다중 셀 시스템에서, 채널측정 및/또는 채널간섭측정에 참여하는 인접하는 셀들의 기지국(들)은 상기 인접하는 셀들을 위해 서로 다른 CSI-RS 패턴들을 구성함으로써, 서로의 CSI-RS 전송이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 이하, 채널측정 및/또는 간섭측정에 참여하는 셀들의 모음을 추정 세트라고 칭한다. 소정 추정 세트 내 셀들에는 시간-주파수 자원이 겹치지 않는 CSI-RS 패턴이 할당되는 것이 바람직하다.
단말이 기지국에 의해 전송된 CSI-RS를 수신하고 상기 CSI-RS를 이용하여 채널측정을 수행하기 위해서는, 어떤 자원 상에서 상기 CSI-RS가 전송되는지 알아야 한다. 즉, 상기 단말은 서빙 셀의 CSI-RS 패턴을 알아야, 상기 서빙 셀의 기지국이 상기 CSI-RS 패턴 상에서 전송하는 CSI-RS를 검출할 수 있다. 따라서, 기지국은 CSI-RS 패턴을 특정하는 CSI-RS 구성정보를 상기 기지국의 커버리지 내 단말에 전송한다.
기지국에서 안테나 노드 별로 구분하여 보내는 신호는 LTE Rel.10 에서 지원하고 있는 참조신호(RS)와는 별개의 참조신호(RS)일 수 있으므로, 본 명세서에서는 이를 DAS-RS라고 지칭한다. DAS-RS는 긴 주기로 전송되거나 특정 주파수 영역에 포함되어 기지국으로부터 전송될 수 있고, 각 안테나 노드 별로 다른 패턴 또는 시퀀스(sequence)를 가질 수 있다.
다시, 도 3에서 서술한 S320 내지 S340 단계로 복귀하여, 노드 할당을 위한 준비 단계 및 노드 할당 단계에 대해 서술한다.
전술한 것과 같이, 단말은 기지국이 안테나 노드 별로 구분하여 전송하는 특정 신호를 수신하고, 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss) 등을 기초로 선호 안테나 노드를 선택하며, 이를 기지국에게 보고하고, 이후 기지국으로부터 안테나 노드 할당을 받는 절차를 거치게 된다.
이때, 안테나 노드 할당이 빈번하게 일어나게 되면 전술한 절차들의 반복으로 인해 자원의 오버헤드(overhead)가 증가되는 문제가 발생한다. 또한, 주파수 대역 별로 안테나 노드 할당을 다르게 하는 경우에는 그에 따른 오버헤드 (overhead)는 더욱 증가될 수 있다.
예를 들어, 할당된 안테나 노드가 단말에 인접하고, 선호 안테나 노드는 경로 손실(path loss)이 일정 기준 이하인 안테나 노드를 의미한다고 가정한다. 이러한 경우, 사실상 안테나 노드 할당을 주파수 대역 별로 다르게하거나 안테나 노드 할당을 빈번하게 수행할 필요성은 매우 적다. 왜냐하면, 주파수 대역 별로 평균적인 경로 손실(path loss)의 차이는 크지 않고, 단말의 속도가 매우 빠르거나 안테나 노드가 매우 촘촘하게 설치되어있지 않는 한, 매 스케줄링(scheduling) 주기(예를 들면, 1ms)마다 근처에 존재하는 안테나 노드가 달라질 확률은 크지 않기 때문이다.
따라서 기지국은 단말에 동적으로 안테나 노드를 할당하기보다는 반정적(semi-static)으로 안테나 노드를 할당하는 것이 바람직하다. 즉, 기본 자원 단위(예를 들면, subframe)보다 훨씬 큰 자원 단위(예를 들면, 프레임(frame))로 안테나 노드 할당을 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 안테나 노드 할당은 복수의 프레임(frame) 주기로 모든 주파수 영역에 대해 이루어 질 수 있다. 이때, 안테나 노드 할당이 이루어 지는 시간 간격은 단말의 속도 및 다중 노드 시스템에서의 안테나 노드의 밀집도 등에 따라 가변적일 수 있고, 이에 따라 할당은 정해진 주기로 혹은 비주기적(event-driven)으로 이루어 질 수 있다. 통신 표준 관점에서는 안테나 노드 할당 정보의 반정적인 특성을 활용하여 안테나 노드 할당 정보를 물리계층을 통한 제어정보가 아닌 상위계층을 통한 제어정보에 포함할 수 있다. 예를 들어, LTE에서 안테나 노드 할당 정보는 layer 3 message인 RRC(radio resource control) message로 정의할 수 있다. 또는, 비주기적(event-driven)으로 노드를 할당하여 그에 대한 채널상태정보를 즉각적으로 피드백 받기 위해 물리계층 메시지로 노드 할당 정보를 제공할 수도 있다. 상기 물리계층 메시지의 예로는 LTE에서 PDCCH를 통해 전송하는 DCI(downlink control information)를 들 수 있다.
이에 따라 본 발명에서는 기지국이 복수의 노드 중 단말이 선호하는 적어도 하나의 노드를 나타내는 정보를 단말로부터 수신하고, 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 노드를 반정적(semi-static)으로 단말에 할당하기 위한 정보를 단말로 전송할 수 있다. 이때, 단말로 전송되는 정보에는 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 노드에 대한 피드백 정보를 단말이 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보가 포함될 수 있다.
설명의 편의를 위해, 복수의 노드 중 단말이 선호하는 적어도 하나의 노드를 제 1 노드라 칭하고, 상기 제 1 노드를 단말에 할당하기 위해 단말로 전송되는 정보를 제 1 정보라 칭한다.
이때, 제 1 노드는 상기 단말이 상기 복수의 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss)에 기초하여 결정될 수 있으나 이는 단순히 예시적인 것에 불과하고, 다양한 기준(예를 들면, 상향링크 사운딩 신호 등)이 적용되어 제 1 노드가 선택될 수도 있다.
본 발명에 따른 노드 할당 방법에서는 제 1 노드를 단말에 할당하기 위한 정보 및 단말이 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하는 제 1 정보를 단말로 전송한다.
할당된 제 1 노드 정보에 의해 단말은 선호 주파수대역, 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator), 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 등을 측정하기 위한 파일럿 정보의 패턴, 시퀀스 등을 인식한다.
이후, 단말은 인식한 파일럿 정보를 이용하여 기지국으로 선호 주파수 대역, 채널 품질 지시자 (CQI), 프리코딩 행렬 인덱스 (PMI) 등과 같은 채널 정보를 피드백 한다.
이때, 제 1 정보에 포함된 파일럿 정보에는 채널 품질 지시자 또는 프리코딩 행렬 인덱스의 측정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal)가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말이 기지국으로 전송하는 피드백 정보는 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드의 조합에 대한 것일 수 있다.
즉, 피드백 정보는 할당된 안테나 노드들의 모든 부분 집합에 대한 피드백 정보(예를 들면, CQI, PMI등) 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 할당된 안테나 노드들 중 일부만이 하향링크 데이터 전송에 참여했을 경우에 대한 피드백 정보를 전송할 수 있다.
이때, 단말이 피드백 할 정보는 표준으로 미리 규정되거나 기지국에 의한 특정 컨트롤 정보를 통해 지정될 수 있다.
또한, 피드백 정보가 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index)에 대한 것일 경우, 피드백 정보에는 제 1 노드에 포함된 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)가 포함될 수 있다.
각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)는 동적(dynamic)으로 안테나 노드가 바뀔 때, 기지국이 전체 안테나 노드에 적용할 프리코딩 행렬(precoding matrix)을 찾는 대신 각 노드 별로 적용할 프리코딩 행렬(precoding matrix)을 찾을 수 있기 때문에 스케줄링(scheduling)이 용이하다는 장점이 보장된다.
이해를 돕기 위해, 전술한 반정적(semi-static)으로 안테나 노드 할당 및 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드의 조합에 대한 피드백 방법을 도 11을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련하여 다중 노드 시스템에서 기지국이 반정적으로 노드를 단말에 할당하는 일례를 나타내는 도면이다.
도 11에서는 편의상 LTE-A를 기준으로 설명하나, 본 발명의 특징은 다른 통신표준에도 적용 가능하다.
에서는 총 5개의 안테나 노드가 존재하고, 채널 품질 지시자의 측정을 위한 참조 신호인 CSI-RS 패턴은 8개가 존재하며, 안테나 노드 간 파일럿 패턴 중복기술이 적용된 것으로 가정한다. 즉, 노드 1과 노드 5, 노드 3과 노드 4는 서로간의 물리적 거리가 멀기 때문에 동일한 CSI-RS패턴이 적용된다.
도 11을 참조하면, 단말은 기지국에서 안테나 노드 별로 구분하여 보내는 신호에 의해 선호 안테나 노드를 선택하여 긴 주기(예를 들면, 복수의 프레임(frame))로 선택한 선호 안테나 노드를 기지국에 보고한다. 기지국에서 안테나 노드 별로 구분하여 보내는 신호는 LTE Rel.10 에서 지원하고 있는 참조신호(RS)와는 별개의 참조신호(RS)일 수 있으므로, 본 명세서에서는 이를 DAS-RS라고 지칭한다. DAS-RS는 긴 주기로 전송되거나 특정 주파수 영역에 포함되어 기지국으로부터 전송될 수 있고, 각 안테나 노드 별로 다른 패턴 또는 시퀀스(sequence)를 갖는다.
도 11에서는 총 5개의 안테나 노드가 존재하므로 5개의 DAS-RS 패턴이 지원될 수 있다.
이때, DAS-RS에 의해 각 단말은 각 노드로부터의 경로 손실(path loss)를 측정하게 되고, 도시된 것처럼 단말 1은 노드 1, 2, 4를, 단말 2는 노드 2와 노드 3을 선호 안테나 노드로 선택하였다고 가정한다.
기지국은 반정적인 노드 할당 방법의 일례로 단말로부터 보고된 선호 안테나 노드에 대한 확인 메시지(confirmation message)와 함께 단말이 인식해야 할 파일럿 정보(예를 들면, CRS, midamble, CSI-RS 설정정보 등)를 단말에 알려준다.
파일럿 정보를 기초로 각 단말은 기지국에 피드백 정보를 전송할 수 있다. 즉, 도 11에서 도시된 것과 같이 단말 1은 안테나 노드 1,2,4로부터 CSI-RS 포트 15번~22번을 모두 읽고, 단말 2는 노드 2,3으로부터 CSI-RS 포트 15, 16, 17, 18, 21, 22번을 읽는다.
이후, 각 단말은 반정적으로(semi-static) 할당된 안테나 노드에 대한 피드백 정보를 기지국으로 전송한다. 이 피드백 정보에 대한 전송 주기는 반정적인 안테나 노드 할당 주기와 다를 수 있다. 예를 들어, 피드백 주기는 일반적으로 이루어 지는 채널 품질 지시자(CQI)의 피드백 주기와 동일하게 이루어 질 수 있다.
단말 1의 경우에는 8개의 CSI-RS포트를 모두 이용해 선호 주파수 밴드 정보와 더불어 채널 품질 지시자(CQI) 및/또는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 정보를 기지국으로 피드백 할 수 있고, 단말 2의 경우에는 6개의 CSI-RS포트를 이용해 선호 주파수 밴드 정보와 더불어 채널 품질 지시자(CQI) 및/또는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 정보를 기지국으로 피드백 할 수 있다.
이때, 기존의 방식대로 하면 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)는 8tx. 코드북으로부터 구해진 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)이고, 채널 품질 지시자(CQI)는 전체 8개 안테나를 모두 사용했을 때 얻을 수 있는 채널 품질 지시자(CQI)를 피드백 해야 한다.
그러나 본 발명의 특징에 따르면 단말은 8개의 안테나 노드 중 적어도 하나의 노드의 조합을 노드 기초(node-based) 방식으로 동적으로 안테나 노드를 변경하여 데이터 전송하는 것을 대비하여서 전송할 수 있다. 즉, 안테나 노드 (1), (2), (4), (1,2), (1,4), (2,4), (1,2,4)가 할당되었을 때의 채널 품질 지시자(CQI) 및/또는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 값들 모두 혹은 일부를 피드백 할 수 있다.
이를 CSI-RS 포트 인덱스로 표현하면, CSI-RS 포트 조합 (19,20), (21,22), (15,16,17,18), (19,20,21,22), (15,16,17,18,19,20), (15,16,17,18,21,22), (15,16,17,18,19,20,21,22)을 각각 사용하여 데이터를 전송하였을 때의 채널 품질 지시자(CQI) 및/또는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 값들을 기지국으로 피드백 하는 것이다.
이 때, 나머지 CSI-RS포트에는 다른 단말을 위한 신호가 전송되어 간섭으로 작용함을 가정하고 채널 품질 지시자(CQI) 및/또는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 계산할 수도 있다.
상기와 같이 피드백 정보의 양을 줄이기 위해 일부의 조합에 대한 피드백을 하는 경우, 그 조합의 대상은 표준으로 규정될 수도 있다. 예를 들어, 표준으로 모든 가능한 안테나 노드 개수당 최대 채널 품질 지시자(CQI)를 갖는 조합에 대한 인덱스, 채널 품질 지시자(CQI) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 값을 피드백으로 전송하는 것으로 규정할 수 있다.
또는, 기지국이 특정 컨트롤 신호를 단말로 전송하여, 상기 특정 컨트롤 신호가 지칭하는 특정 조합에 대한 피드백 정보를 전송하도록 규정할 수도 있다. 예를 들어, LTE에서 물리계층제어정보인 DCI로 채널상태정보를 피드백할 노드 조합을 서브프레임(subframe)마다 바꾸어 지정해줄 수 있다. 즉, 상기 예에서 subframe #0에서는 CSI-RS 포트 조합 (19, 20)에 대한 지시자를 DCI에 포함하여 단말이 subframe #0에서 지정해준 상향링크 자원을 통해 포트 조합 (19, 20)에 대한 채널상태정보를 피드백하고, subframe #1에서는 CSI-RS 포트 조합 (21, 22)에 대한 지시자를 DCI에 포함하여 단말이 subframe #1에서 지정해준 상향링크 자원을 통해 포트 조합 (21, 22)에 대한 채널상태정보를 피드백하도록 할 수 있다.
프리코딩 행렬 인덱스(PMI)의 경우, 피드백을 간소화하는 동시에 기지국의 스케줄링(scheduling)을 간편하게 하기 위해서 8tx로부터 구해진 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 대신 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)로 노드 1,2,4에 대한 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 조합을 피드백 할 수 있다.
즉, 단말은 각 노드로부터의 채널이 최적의 성능을 보이도록 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 안테나 노드별로 찾는다. 이 경우, 노드 1,4에 대해서는 2tx. 코드북으로부터 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 선택하고, 노드 2에 대해서는 4tx. 코드북에서 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 선택한다.
각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 이용하는 경우, 동적으로 안테나 노드가 변경될 때, 기지국이 전체 안테나에 적용할 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 찾는 대신 각 노드 별로 적용할 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 찾을 수 있기 때문에 스케줄링(scheduling)이 용이해진다는 장점이 보장된다.
마찬가지로 단말 2의 경우, 8tx. CSI-RS포트 패턴 중 할당된 노드 2,3에서 사용하는 6개의 CSI-RS포트패턴을 이용해서 선호 주파수대역 정보와 더불어 안테나 노드 조합 (2), (3), (2,3)에 대한 3개의 CQI 값과 2개의 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)값을 피드백 할 수 있다.
이때, 제안한 채널 품질 지시자(CQI) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 정보는 전체 주파수 대역 또는 일부 주파수 대역에 대해 모두 적용될 수 있다.
따라서 기지국은 안테나 노드를 단말에 반정적으로 할당하여 단말이 수신해야 할 파일럿 정보를 단말에 알려주고, 지정한 파일럿 정보를 이용하여 다양한 안테나 노드 조합에 대한 피드백 정보를 단말로부터 수신할 수 있다.
상기 도 11의 예에서는 각 노드 별로 서로 다른 CSI-RS 포트를 사용하는 예를 적용하였으나, 각 노드 별로 서로 다른 설정 을 적용할 수 있다.
예를 들어 도 10에서 노드 #1은 CSI-RS configuration #1의 port #15, 16을, 노드 #2는 CSI-RS configuration #2의 port #15~#18, 노드 #3은 CSI-RS configuration #3의 port #15, #16, 노드 #4는 CSI-RS configuration #4의 port #15, #16, 노드 #5는 CSI-RS configuration #5의 port #15, #16를 전송할 수 있다. 이 경우, 반정적인 노드 할당정보로 단말 2에게 CSI-RS configuration #2, #3과 각각의 port수를 제공할 수 있다. 단말 2는 CSI-RS configuration {#2}, {#3}, 그리고/또는 {#2, #3} 에 대한 3개의 CQI 값과 2개의 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)값을 순차적으로 혹은 함께 피드백 할 수 있다.
한편, 안테나 노드 할당을 단순히 경로 손실(path loss)관점이 아닌 단말이 할당 받는 공간 자원의 관점에서 파악하면, 단말에 할당된 자원은 순시적인 주파수 대역 별로 다르게 할당될 확률이 높다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 도 1의 단말 1은 경로 손실(path loss)의 관점에서는 항상 안테나 노드 1,2,5,6을 사용하게 되지만, 단말 2가 근처에 존재함으로 인해서 단말 2가 스케줄링(scheduling)되는 자원 영역에서는 단말 1과 단말 2가 상기 자원을 공유해야만 한다.
따라서 단말 1에게 할당된 특정 자원 블록(RB: resource block)에서는 안테나 노드 1,2,5,6이 모두 단말 1을 위해 하향링크(downlink) 전송을 수행하는 반면, 단말 2와 함께 스케줄링(scheduling)되고 단말 1에도 할당된 다른 자원 블록(RB: resource block)에서는 안테나 노드 1,2,5만이 단말 1을 위한 하향링크(downlink) 전송에 참여할 수 있다.
이는 단말이 선호하는 주파수 대역(preferred sub-band)은 단말 별로 겹쳐지거나 겹쳐지지 않을 수도 있기 때문이다. 따라서 할당된 공간 자원에서의 데이터 전송은 동적으로(dynamic) 변경되는 안테나 노드를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라 본 발명에서는 동적인(dynamic) 안테나 노드 변경 데이터 전송 방법을 제안한다.
동적인(Dynamic) 안테나 노드 변경 데이터 전송 방법이란 기지국이 자원할당상황을 고려해서 각 단말에게 반정적(semi-static)으로 할당한 안테나 노드들의 부분집합을 동적으로 선택하여 데이터 전송을 수행하는 것을 의미한다.
즉, 소정 단말에 반정적으로 할당된 안테나 노드가 N개 일 때, 자원 할당된 자원 블록(RB: resource block)에 따라 이 N개의 안테나 노드 중 일부만을 이용해서 데이터를 전송함으로써, 자원 블록(RB: resource block)마다 데이터를 전송하는 안테나 노드의 수와 그 조합이 달라질 수 있다는 것이다.
동적인(Dynamic) 안테나 노드 변경 데이터 전송과 관련된 정보는 각각의 스케줄링(scheduling)된 자원에 대해 명시적(explicit)으로 이루어 질 수도 있고, 프리코딩된 파일럿(precoded pilot) 또는 DM-RS와 같은 복조 파일럿(demodulation pilot)을 이용하여 암시적(implicit)으로 이루어 질 수도 있다.
이해를 돕기 위해, 전술한 동적인(Dynamic) 안테나 노드 변경 데이터 전송 방법을 도 11을 참조하여 구체적으로 설명한다.
설명의 편의를 위해 기존의 도 11에서 가정한 사항은 그대로 유지되는 것으로 가정한다.
기지국은 단말로부터 수신한 피드백 정보를 이용해서 단말에게 자원을 할당한다. 도 11을 참조하면, 단말 1과 단말 2는 공통적으로 안테나 노드 2번을 선호하고 있다.
따라서 안테나 노드 2에서는 두 단말을 모두 지원하기 위해 서로 다른 시간 및 주파수의 자원을 할당하거나 동일한 시간 및 주파수 자원에서의 MU-MIMO형태의 전송을 할 수 있다. 이러한 선택에 따라 안테나 노드 할당 정보는 동적으로 변할 수 있다.
동적 안테나 노드 할당정보는 PDCCH를 통해 단말 전용의 자원 할당 정보와 더불어 명시적으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 하향링크 정보가 전송되는 적어도 하나의 노드를 알리기 위한 지시자를 단말로 전송함으로써 명시적으로 정보를 알릴 수 있다. 즉, 할당된 자원 영역 내에서 설정 가능한 안테나 노드 조합 중 어느 조합이 사용되고 있는지를 지시해주는 것이다. 도 11에서는 단말 2의 경우, 노드 2만 사용되는 경우, 노드 3만 사용되는 경우, 노드 2,3이 모두 사용되는 경우 이렇게 3가지 경우 중 어느 경우인지를 알려주는 지시자가 포함될 수 있다.
또한, 동적 안테나 노드 할당정보는 암시적(implicit)으로 전송될 수도 있다.
암시적(implicit)으로 정보를 알려주는 경우는 현재 표준에서 널리 사용중인 복조(demodulation)용 DM-RS를 사용하는 경우에 유용하다.
단말 2의 경우, 총 6개의 안테나를 할당 받았으므로 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing)을 이용해 1~6개의 스트림(stream)을 동시에 수신할 수 있다. 예를 들어, 특정 주파수 영역에서 노드 2는 단말 1을 위해 1 스트림(stream)과 단말 2를 위해 1 스트림(stream)을 MU-MIMO전송하고, 노드 3은 단말 2를 위해 1 스트림(stream)을 전송하고 있다고 가정한다. 이 때, 단말 2에게 총 3개의 DM-RS가 전송 중이고 그 중에서 지정한 2개가 본인에게 전송되는 데이터 스트림(stream)에 대한 DM-RS 패턴이라는 정보를 기지국이 제공해 줄 수 있다. 이 정보를 이용해 단말은 수신되는 3개의 데이터 스트림(stream) 중 자신에게 할당되지 않은 하나를 제거하고 나머지 둘을 수신할 수 있다. 즉, 이 경우 단말은 어느 안테나 노드가 자신에게 동적으로 할당되었는지 알 필요 없이 자신에게 할당된 노드에서 전송되는 총 데이터 스트림의 개수와 그 중에서 자신에게 할당된 스트림 인덱스 정보를 이용하여 정보를 수신할 수 있다. 이때 자신에게 할당된 스트림 인덱스 정보는 기지국에 의해 컨트롤 정보로서 단말이 제공받을 수도 있다.
따라서 기지국은 자원 할당 상황을 고려하여 단말에 반정적으로 할당된 안테나 노드 집합 중 일부의 안테나 노드들을 이용하여 안테나 노드 조합을 동적으로 바꾸어가며 단말에게 데이터를 전송할 수 있으므로, 유동적으로 환경에 대응할 수 있다는 장점이 보장된다.
도 12는 본 발명에 따른 기지국 장치(1210) 및 단말 장치(1220)에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(1210)는, 수신모듈(1211), 전송모듈(1212), 프로세서(1213), 메모리(1214) 및 복수개의 안테나(1215)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1215)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국 장치를 의미한다. 수신모듈(1211)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1212)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1213)는 기지국 장치(1210) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치(1210)는 다중 노드 시스템에서 반정적(semi-static)으로 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당할 수 있다.
기지국 장치(1210)의 프로세서(1213)는, 복수의 노드 중 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 수신모듈(1211)이 단말로부터 수신하고, 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 전송모듈(1212)이 단말로 전송하며, 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하도록 제어할 수 있다.
또한, 기지국 장치(1210)의 프로세서(1213)는 단말로부터 피드백 정보를 수신 모듈(1211)을 통해 수신하면, 상기 수신한 피드백 정보를 기초로 단말에 하향링크 정보를 전송하도록 제어할 수 있다. 이때, 하향링크 정보는 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 전송되고, 상기 하향링크 정보가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 프로세서(1213)에 의해 동적(dynamic)으로 선택될 수 있다.
기지국 장치(1210)의 프로세서(1213)는 그 외에도 기지국 장치(1210)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1214)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
도 12를 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치(1220)는, 수신모듈(1221), 전송모듈(1222), 프로세서(1223), 메모리(1224) 및 복수개의 안테나(1225)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1225)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 수신모듈(1221)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 수신모듈(1222)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1223)는 단말 장치(1220) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(1220)는 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 반정적(semi-static)으로 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 기지국으로부터 할당 받을 수 있다.
단말 장치(1220)의 프로세서(1223)는, 복수의 노드 중 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 전송모듈(1222)을 통해 기지국으로 전송하고, 제 1 노드를 할당 받기 위한 제 1 정보를 수신모듈(1221)을 통해 상기 기지국으로부터 수신하며, 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어할 수 있다. 이때, 제 1 정보는 상기 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하며, 피드백 정보는 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드의 조합이 포함될 수 있다.
단말 장치(1220)의 프로세서(1223)는 그 외에도 단말 장치(1220)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1224)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
위와 같은 기지국 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
또한, 도 12에 대한 설명에 있어서 기지국 장치(1210)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(1220)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한특징들과일치하는최광의범위를부여하려는것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명은 다중 노드 시스템 및 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 셀룰라 시스템을 위하여 사용되는 무선 이동 통신 장치에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 기지국이 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 상기 단말로 전송하는 단계, 상기 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하며;
    상기 단말로부터 상기 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 피드백 정보를 기초로 상기 단말에 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 전송되고,
    상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택되는, 노드 할당 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 노드는 매크로 기지국, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기, 안테나 및 분산된 안테나 그룹을 포함하고,
    상기 복수의 노드 각각은 상기 기지국과 유선으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 상기 단말이 상기 복수의 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 중 적어도 하나를 포함하는, 노드 할당 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 파일럿 정보는 상기 채널 품질 지시자 또는 상기 프리코딩 행렬 인덱스의 측정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal)를 포함하는, 노드 할당 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드를 알리기 위한 지시자를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 노드 할당 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 단말로 전송되는 데이터 스트림의 총 개수 및 상기 단말에 할당된 데이터 스트림의 인덱스 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 노드 할당 방법.
  11. 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 단말이 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 상기 기지국으로부터 할당 받는 방법에 있어서,
    상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 제 1 노드를 할당 받기 위한 제 1 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 제 1 정보는 상기 제1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하며;
    상기 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 수신되고,
    상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택되는, 노드 할당 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 노드는 매크로 기지국, 피코셀 기지국(PeNB), 홈 기지국(HeNB), RRH(remote radio head), 중계기, 안테나 및 분산된 안테나 그룹을 포함하고,
    상기 복수의 노드 각각은 상기 기지국과 유선으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 상기 단말이 상기 복수의 노드 각각으로부터 측정한 경로 손실(path loss)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 및 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index) 중 적어도 하나를 포함하는, 노드 할당 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 각각의 프리코딩 행렬 인덱스(per-node-PMI)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노드 할당 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 파일럿 정보는 상기 채널 품질 지시자 또는 상기 프리코딩 행렬 인덱스의 측정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal)를 포함하는, 노드 할당 방법.
  17. 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 단말에 할당하기 위한 기지국에 있어서,
    상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 단말로부터 수신하기 위한 수신 모듈; 및
    상기 제 1 노드를 상기 단말에 할당하기 위한 제 1 정보를 상기 단말로 전송하기 위한 전송 모듈을 포함하되,
    상기 제 1 정보는 상기 단말이 상기 제 1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하며,
    상기 수신 모듈은 상기 단말로부터 상기 피드백 정보를 수신하며,
    상기 전송 모듈은 상기 수신한 피드백 정보를 기초로 상기 단말에 데이터를 전송하되,
    상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 전송되고,
    상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택되는, 기지국.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 복수의 노드 및 상기 복수의 노드를 제어하는 기지국을 포함하는 다중 노드 시스템에서 상기 복수의 노드 중 적어도 일부를 상기 기지국으로부터 할당 받기 위한 단말에 있어서,
    상기 복수의 노드 중 상기 단말이 선호하는 적어도 하나의 제 1 노드를 나타내는 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위한 전송 모듈;
    상기 제 1 노드를 할당 받기 위한 제 1 정보를 상기 기지국으로부터 수신하기 위한 수신 모듈, 상기 제 1 정보는 상기 제1 노드에 대한 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 필요한 파일럿 정보를 포함하며; 및
    상기 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함하되,
    상기 수신 모듈은 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하며,
    상기 데이터는 상기 제 1 노드에 포함된 노드 중 적어도 하나의 노드를 통해 수신되고,
    상기 데이터가 전송되는 적어도 하나의 노드는 자원할당상황을 고려하여 선택되는, 단말.
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