KR102045621B1 - 차세대 이동통신에서 안테나 서브셋 운용을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 일 개시는 기지국의 안테나 서브셋을 운용하기 위해 단말이 채널 정보를 피드백하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 전송 안테나들을 갖는 기지국과의 채널을 추정하는 단계와; 상기 채널 추정에 따른 정보를 피드백하는 단계와; 상기 복수의 전송 안테나들 중 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들은 상기 피드백되는 정보에 의해 결정될 수 있다.

Description

차세대 이동통신에서 안테나 서브셋 운용을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OPERATING ANTENNA SUBSET IN NEXT GENERATION MOBILE COMMUNICATION NETWORK}

본 발명은 차세대 이동 통신에 관한 것이다.

4세대 이동통신을 위한 LTE(long term evolution)/LTE-Advanced(LTE-A)의 성공에 힘입어, 향후의 이동통신, 즉 5세대(소위 5G) 이동통신에 대한 관심도 높아지고 있고, 연구도 속속 진행되고 있다.

국제전기통신연합(ITU)이 정의하는　5세대(5G)　이동통신은 최대　20Gbps의 데이터 전송 속도와 어디에서든 최소　100Mbps　이상의 체감 전송 속도를 제공하는 것을 말한다. 정식 명칭은　‘IMT-2020’이며 세계적으로　2020년에 상용화하는 것을 목표로 하고 있다.

ITU에서는 3대 사용 시나리오, 예컨대 eMBB(enhanced Mobile BroadBand) mMTC(massive Machine Type Communication)　및　URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)를 제시하고 있다.

먼저, URLLC는 높은 신뢰성과 낮은 지연시간을 요구하는 사용 시나리에 관한 것이다. 예를 들면 자동주행, 공장자동화, 증강현실과 같은 서비스는 높은 신뢰성과 낮은 지연시간(예컨대, 1ms 이하의 지연시간)을 요구한다. 현재 4G (LTE) 의 지연시간은 통계적으로 21-43ms (best 10%), 33-75ms (median) 이다. 이는 1ms 이하의 지연시간을 요구하는 서비스를 지원하기에 부족하다. 그러므로, URLLC 사용 시나리오를 지원하기 위해서는, 10-5 이하의 PER(packet error rate) 와 1ms 의 지연시간을 요구한다. 여기서 지연시간은 UE의 MAC 계층과 네트워크의 MAC 계층 사이의 지연시간으로 정의된다. 현재 3GPP 표준 그룹에서는 URLLC 지원을 위해 지연시간을 줄이는 방향과 신뢰성을 높이는 방향, 두가지 방향으로 표준화를 진행하고 있다. 먼저 지연시간을 줄이는 방법으로는 TTI(transmission time interval) 를 1ms 이하로 정의하여 무선 프레임 구조를 재정의, L2 계층에서 HARQ 기법을 조정, 최초 접속 절차 및 스케줄링을 개선하는 방향으로 검토하고 있다. 신뢰성을 높이는 방법으로는 다중 연결 (multiple connectivity), 주파수/공간 차원에서 멀티-링크 다이버시티(multi-link diversity), 상위계층에서 데이터 중복 기법 등이 고려되고 있다.

다음으로, eMBB 사용 시나리오는 이동 초광대역을 요구하는 사용 시나리오에 관한 것이다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 이동통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beamforming) 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 많은 수의 단말들의 서비스를 가능하게 하기 위한 비직교 다중접속(Non-orthogonal multiple access: NOMA) 기술에 대한 논의가 이루어지고 있다. 상기 NOMA는 기존의 OFDMA 방식이 사용자별로 시간과 주파수를 분할하여 사용자들에게 직교적으로 자원을 할당하는 개념이었던 반면, 동일한 자원을 다수의 사용자들이 사용할 수 있도록 하여대역 효율성을 증대하고자 하는 것이다.

한편, 다중 사용자 MIMO 기술에 의해 대역 효율성을 증대할 수 있다. 이는 다중 안테나의 공간적인 특성을 이용하여 동일한 자원으로 다수의 사용자를 지원하는 방식이다. 수신단의 안테나 수를 증가시키면서 동시에 지원할 수 있는 사용자 수를 증가시켜 대역효율성을 증대할 수 있으며, 특히 고주파 대역으로 가면서 물리적으로 집적할 수 있는 안테나의 수가 증가시킬 수 있다.

이와 같이, 차세대 이동통신 시스템에서 상기 초광대역을 실현하기 위해서, 안테나 개수는 기존 LTE 시스템에서 보다 증가될 것으로 보인다.

그런데, 안테나 수의 증가는 하나의 송신단과 수신단 사이의 채널 벡터가 안테나 수만큼 차원이 높아진다는 것을 의미한다. 그러므로, 안테나 수의 증가는 사용자가 송신단으로 피드백 해야하는 정보의 양을 증가 시키는 문제를 가지고 있다.

대한민국 특허 출원 번호 10-2015-0084312(명칭: 무선 통신 시스템에서 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 장치 및 방법)은 5G 이동통신 시스템에서 하나의 송신단이 다수개의 안테나 엘리먼트를 그룹화 하고, 그룹 별 하나의 빔을 형성하여 송신하는 방식을 제안한다. 구체적으로, 하나의 디지털 체인에 복수개의 안테나 엘리먼트가 연결되어 있고 빔 형성 기법으로는 디지털 빔포밍 방식이 아닌 아날로그 빔포밍 방식을 사용한다. 대한민국 등록 특허 번호 10-1003560(명칭: 안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 다중입력 다중출력 통신 시스템)은 하나의 송신단과 수신단 사이에서 사용할 송신 및 수신 안테나를 선택하고 이를 통해 데이터를 송수신하는 방법을 제안한다. 미국 특허 출원 번호 11/072,339(명칭: 안테나 분할 다중 액세스)는 3개 이상의 노드들이 있을 때 하나의 노드가 나머지 두 노드에게 서로 다른 안테나를 통해 정보를 전달하고 각 수신 노드들은 VBLAST와 같은 수신기를 이용하여 간섭 신호 성분을 제거하고 원래의 데이터를 복원하는 방법을 제안한다. 본 명세서의 발명에서는 송신단 안테나의 분할, 분할된 안테나 그룹 별 다중 데이터 혹은 다중 사용자를 빔 형성 기법을 포함하는 NOMA 방식을 포함하는 기법으로서 그 차이점이 있다. 다른 한편, 다중 안테나를 이용하여 다중 사용자의 데이터를 다중화(multiplexing)하는 OMA(orthogonal multiple access) 방식에서도, 다중 사용자간 간섭 제어를 위해 각 사용자 별 빔을 상호간 직교화 하는 과정에서 빔 이득의 손실이 발생할 수 있다. 이는 안테나 수가 증가할수록 손실율이 증가할 수 있는 문제점을 가지고 있다. 또한, 많은 수의 안테나를 가진 통신 시스템에서 NOMA(Non-orthogonal multiple access) 기술을 적용하는 경우 안테나 수의 증가는 성능 열화의 원인이 될 수 있다. 예를 들어 하향링크 상에서 NOMA 적용을 위해, 하나의 송신단에서 하나의 빔으로 2명이상의 사용자에게 각각의 데이터를 전송하는 경우 동일한 채널 방향을 가지는 사용자의 스케쥴링이 이루어 져야 한다. 하지만 동일한 채널 방향을 가지는 사용자 스케쥴링의 경우 안테나 수의 증가에 따라 채널 벡터의 차원수가 증가하고 이는 임의의 사용자들의 채널 방향의 일치도를 감소시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 명세서의 개시는 차세대 이동통신 시스템에서 안테나의 개수를 증가시킬 때 발생될 수 있는 여러 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 기지국의 안테나 서브셋을 운용하기 위해 단말이 채널 정보를 피드백하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 전송 안테나들을 갖는 기지국과의 채널을 추정하는 단계와; 상기 채널 추정에 따른 정보를 피드백하는 단계와; 상기 복수의 전송 안테나들 중 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들은 상기 피드백되는 정보에 의해 결정될 수 있다.

상기 복수의 전송 안테나들은 복수의 서브셋으로 나뉠 수 있다. 이때, 각 서브셋은 해당 단말로의 하향링크 데이터 전송을 빔포밍하기 위해 사용될 수 있다.

상기 채널 추정 단계는 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피드백하는 단계는 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과를 피드백하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 서브셋은 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 기지국에 의해서 선택될 수 있다.

상기 채널 추정 단계는 상기 단말이 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피드백 하는 단계는 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 단말이 상기 제1 서브셋을 선택하는 단계와, 상기 단말이 상기 선택된 제1 서브셋에 대한 정보를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 단말이 상기 기지국의 안테나 포트의 개수 및 안테나 포트의 선정 기준에 대한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 채널 추정 단계는 상기 단말이 상기 선정 기준에 부합하는 안테나 포트를 상기 안테나 포트 개수만큼 선정하는 단계와, 상기 단말이 상기 선정된 안테나 포트를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 복수의 전송 안테나들이 복수의 서브셋으로 나뉠 경우, 상기 복수의 서브셋 모두에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 복수의 전송 안테나들이 복수의 서브셋으로 나뉠 경우, 하나 이상의 서브셋에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 채널 추정 단계는 상기 하나 이상의 특정 서브셋에 속한 안테나 포트들에 대해 채널 추정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 복수의 전송 안테나들이 복수의 서브셋으로 나뉠 경우, 하나 이상의 서브셋에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 특정 서브셋에 대한 정보는 전송 레이어(Layer) 수, 프리코딩 매트릭스, 상기 단말에게 할당된 안테나 포트의 개수, 상기 단말에게 할당된 안테나 포트 인덱스 정보, NOMA(Non-orthogonal multiple access) 방식에 따라 동시에 함께 서비스 받는 단말의 개수, 상기 단말게 할당된 안테나 포트 인덱스 이외에 다른 단말을 위해 사용되는 안테나 포트 인덱스, 상기 단말에게 데이터를 전송하는데 사용되는 변조 차수(modulation order) 및 부화화율에 대한 정보, NOMA 방식에 따라 함께 서비스를 제공받는 다른 단말에 대한 변조 차수 및 부호화율에 대한 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 채널 정보를 피드백하는 단말을 제공한다. 상기 단말은 송수신부와; 상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 복수의 전송 안테나들을 갖는 기지국과의 채널을 추정하는 과정과; 상기 채널 추정에 따른 정보를 피드백하는 과정과; 상기 복수의 전송 안테나들 중 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 과정을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들은 상기 피드백되는 정보에 의해 결정될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 또한 기지국을 제공한다. 상기 기지국은 복수의 전송 안테나를 포함하는 송수신부와, 상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 복수의 전송 안테나에 대한 정보를 상기 송수신부를 통해 상기 단말에게 시그널링해줄 수 있다. 상기 프로세서는 상기 송수신부를 통해 상기 단말로부터 상기 복수의 전송 안테나에 대한 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 복수의 전송 안테나들 중에서 상기 채널 정보에 기초하여 선택되는 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 단말에게 하향링크 데이터를 전송할 수 있다.

본 명세서의 개시에 따르면 종래 기술의 문제점이 해결되게 된다.

아울러, 본 명세서의 개시에 따른 발명은 안테나 엘리먼트 들을 그룹화 하는 것이 아니라 안테나를 분할 사용할 수 있도록 디지털 체인 혹은 물리 안테나를 그룹화 하고 디지털 빔포밍 방식을 적용하여 다중 접속이 가능하도록 하는점에서, 종래 특허 출원 번호 10-2015-0084312와 차이점이 있다.

또한, 본 명세서의 개시에 따른 발명은 안테나를 분할하여 각 분할된 안테나 서브셋 별로 하나 이상의 수신단을 서비스 및 다중화 하는 점에서, 종래 등록 특허 번호 10-1003560와 차이점이 있다.

또한, 본 명세서의 개시에 따른 발명은 송신단 안테나의 분할, 분할된 안테나 그룹 별 다중 데이터 혹은 다중 사용자를 빔 형성 기법을 포함하는 NOMA 방식을 적용할 수 있는 점에서, 종래 미국 특허 출원 번호 11/072,339와 차이점이 있다.

도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 2는 3GPP LTE에서 FDD에 따른 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 3은 NR에서의 서브프레임 유형의 예를 도시한다.
도 4는 본명세서의 일 개시에 따라 안테나 서브셋을 활용하는 다중 접속 기술의 개념도이다.
도 5는 제1 개시의 제1 방안에 따라 기지국이 안테나 서브셋을 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 제1 개시의 제2 방안에 따라 단말이 추정된 채널을 기반으로 적절한 안테나 서브셋을 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7a 및 도 7b는제1 개시의 제3 방안에 따라 단말이 선정 조건에 충족되는 N개의 안테나 포트를 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 제2 개시의 제1 방안에 따른 절차를 나타낸 예시적 흐름도이다.
도 9는 제2 개시의 제2 방안에 따른 절차를 나타낸 예시적 흐름도이다.
도 10은 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서 사용되는 용어인 기지국은, 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

그리고 이하, 사용되는 용어인 UE(User Equipment)는, 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기기(Device), 무선기기(Wireless Device), 단말(Terminal), MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), MT(mobile terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템이다.

도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(base station: BS)(20)을 포함한다. 각 기지국(20)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(20a, 20b, 20c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다.

UE은 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, UE이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선 통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 UE을 기준으로 상대적으로 결정된다.

이하에서, 하향링크는 기지국(20)에서 UE(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 UE(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분이고, 수신기는 UE(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 UE(10)의 일부분이고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.

이하에서는, LTE 시스템에 대해서 보다 상세하게 알아보기로 한다.

도 2는 3GPP LTE에서 FDD에 따른 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)을 포함하고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함한다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 전송시간구간(Transmission Time interval: TTI)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 하나의 슬롯은 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 몇개의 OFDM 심볼이 포함되는지는 순환전치(cyclic prefix: CP)에 따라 달라질 수 있다.

하나의 슬롯은 주파수 영역(frequency domain)에서 N_RB 개의 자원블록(RB)을 포함한다. 예를 들어, LTE 시스템에서 자원블록(RB)의 개수, 즉 N_RB은 6 내지 110 중 어느 하나일 수 있다.

자원블록(resource block: RB)은 자원 할당 단위로, 하나의 슬롯에서 복수의 부반송파를 포함한다. 예를 들어, 하나의 슬롯이 시간 영역에서 7개의 OFDM 심벌을 포함하고, 자원블록은 주파수 영역에서 12개의 부반송파를 포함한다면, 하나의 자원블록은 7x12개의 자원요소(resource element: RE)를 포함할 수 있다.

<차세대 이동통신 네트워크>

4G LTE / IMT(international mobile telecommunications) 표준에 기반한 이동통신의 상용화 성공에 힘입어, 차세대 이동통신(5세대 이동통신)에 대한 연구가 진행중이다. 5세대 이동통신 시스템은 현재의 4G LTE보다 높은 용량을 목표로 하며, 모바일 광대역 사용자의 밀도를 높이고, D2D(Device to Device), 높은 안정성 및 MTC(Machine type communication)을 지원할 수 있다. 5G 연구 개발은 또한 사물의 인터넷을 보다 잘 구현하기 위해 4G 이동 통신 시스템 보다 낮은 대기 시간과 낮은 배터리 소모를 목표로 한다. 이러한 5G 이동 통신을 위해서 새로운 무선 액세스 기술(new radio access technology: New RAT 또는 NR)이 제시될 수 있다.

상기 NR에서, 기지국으로부터의 수신은 다운 링크 서브프레임을 이용하고, 기지국으로의 송신은 업 링크 서브 프레임을 이용하는 것이 고려 될 수 있다. 이 방식은 쌍으로 된 스펙트럼 및 쌍을 이루지 않은 스펙트럼에 적용될 수 있다. 한 쌍의 스펙트럼은 다운 링크 및 업 링크 동작을 위해 두 개의 반송파 스펙트럼을 포함된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 한 쌍 스펙트럼에서, 하나의 반송파는 서로 쌍을 이루는 하향링크 대역 및 상향링크 대역을 포함 할 수 있다.

도 3은 NR에서의 서브프레임 유형의 예를 도시한다.

도 3에 도시된 TTI(transmission time interval)는 NR(또는 new RAT)을 위한 서브프레임 또는 슬롯으로 불릴 수 있다. 도 3의 서브프레임(또는 슬롯)은, 데이터 전송 지연을 최소화하기 위해 NR(또는 new RAT)의 TDD 시스템에서 사용될 수 있다. 도 3에 도시 된 바와 같이, 서브프레임(또는 슬롯)은 현재의 서브 프레임과 마찬가지로, 14 개의 심볼을 포함한다. 서브프레임(또는 슬롯)의 앞부분 심볼은 DL 제어 채널을 위해서 사용될 수 있고, 서브프레임(또는 슬롯)의 뒷부분 심볼은 UL 제어 채널을 위해서 사용될 수 있다. 나머지 심볼들은 DL 데이터 전송 또는 UL 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 이러한 서브프레임(또는 슬롯) 구조에 따르면, 하향 링크 전송과 상향 링크 전송은 하나의 서브프레임(또는 슬롯)에서 순차적으로 진행될 수 있다. 따라서, 서브프레임(또는 슬롯) 내에서 하향 링크 데이터가 수신될 수 있고, 그 서브프레임(또는 슬롯) 내에서 상향 링크 확인 응답(ACK / NACK)이 전송될 수 도 있다. 이러한 서브프레임(또는 슬롯)의 구조를 자체-포함(self-contained)된 서브프레임(또는 슬롯)이라고 할 수 있다. 이러한 서브프레임(또는 슬롯)의 구조를 사용하면, 수신 오류난 데이터를 재전송하는 데 걸리는 시간이 줄어들어 최종 데이터 전송 대기 시간이 최소화될 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 자체-포함(self-contained)된 서브프레임(또는 슬롯) 구조에서, 송신 모드에서 수신 모드로 또는 수신 모드에서 송신 모드로의 전이 과정에 시간 차(time gap)가 필요할 수 있다. 이를 위해, 서브 프레임 구조에서 DL에서 UL로 전환 할 때의 일부 OFDM 심볼은 보호 구간(Guard Period: GP)으로 설정 될 수 있다.

<본 명세서의 개시들>

본 명세서의 일 개시에 따르면, 기존 LTE 시스템 기지국에서의 전체 안테나를 이용하여 빔포밍하는 방식과는 달리, 안테나 서브셋(subset)을 기반으로 다중 사용자를 위한 데이터 전송이 수행될 수 있다.

도 4는 본명세서의 일 개시에 따라 안테나 서브셋을 활용하는 다중 접속 기술의 개념도이다 .

도 4에서와 같이 기지국이 다수 개의 안테나를 가지고 있는 경우 안테나를 복수 개의 안테나 그룹 혹은 서브셋으로 나누고 각 서브셋 별로 다중 데이터를 전송하고, 각 서브셋 별로 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4에서와 같이 기지국이 8개의 안테나를 가지고 있고 단말이 2개의 안테나를 가지고 있는 경우, 기지국은 송신단에서 8개 안테나 모두를 이용한, 즉 안테나 서브셋 3을 이용한 빔을 통해 사용자 3에게 서비스를 제공하면서 동시에 4개의 안테나로 구성된 안테나 서브셋 1(즉, 안테나 1부터 안테나 4)을 통해 사용자 1, 2에게 서비스를 제공하며, 안테나 서브셋 2(즉, 안테나 5부터 안테나 8)을 통해 사용자 4에게 서비스를 제공할 수 있다.

도 4에서 사용자 4가 안테나 서브셋 2를 기반으로 2개의 데이터 스트림을 동시에 받고 있는 예처럼, 각 사용자들은 각 안테나 서브셋을 기반으로 하나 이상의 데이터를 동시에 수신 할 수 있다. 즉 각 안테나 서브셋은 하나 이상의 사용자에 대해서 하나 이상의 데이터를 동시에 송신한다.

이와 같이, 본 명세서의 일 개시는 하나의 기지국에서 전체 안테나를 다수 개의 안테나 그룹 혹은 서브셋으로 나누고, 각 안테나 그룹 혹은 서브셋 그룹 별로 특정 사용자들을 위해 빔포밍을 수행하는 기술을 제공한다. 이때 각 안테나 서브셋에 포함된 안테나는 중복될 수 있으며, 각 서브셋이 서비스 하는 사용자는 중복될 수 있다.

이후 본 명세서의 내용을 서술할 때 설명의 편의상 LTE/LTE-A에서 사용하는 신호 및 채널의 명칭을 기준으로 설명하나, 본 명세서의 내용은 LTE/LTE-A 뿐만 아니라 다중 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템이라면 적용 가능하다.

I. 제1 개시: 기지국의 안테나 서브셋을 미리 정의하지 않는 경우

기지국의 해당 안테나 서브셋을 미리 정의하지 않는 경우 다음과 같은 방식으로 동작이 가능하다.

I-1. 제1 개시의 제1 방안: 기지국이 단말의 피드백 채널 정보를 바탕으로 안테나 서브셋을 결정하는 경우

기지국이 안테나 서브셋을 미리 정의하지 않는 상황에서, 기지국이 단말의 피드백 채널정보를 바탕으로 안테나 서브셋을 결정하여 운용하는 경우, 기지국과 단말 동작 절차는 다음과 같다.

도 5는 제1 개시의 제1 방안에 따라 기지국이 안테나 서브셋을 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 단말(100)을 위해 사용될 안테나 서브셋의 결정은 기지국(200)에 의해서 수행된다. 이를 위해서는, 기지국은 각 안테나 포트 별 기지국-단말 간 채널에 대한 정보를 알아야 한다. 따라서, 기지국(200)은 송신 안테나 포트 별 참조 신호(Reference Signal: RS)에 대한 설정 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다. 그리고, 상기 기지국(200)은 참조 신호(RS)를 상기 단말(100)로 전송한다.

그러면, 단말(100)은 수신된 참조 신호(RS)를 이용하여 안테나 포트 별 채널 추정을 수행한다. 그리고, 상기 단말(100)은 상기 추정된 채널 결과를 포함하는 채널 상태 정보(Channel Status Information: CSI)를 상기 기지국으로 피드백한다. 상기 추정된 채널 결과는 상향링크 제어 채널, 예컨대 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)을 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다. 혹은 상기 추정된 채널 결과는 상향링크 데이터 채널, 예컨대 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)에 피기백(piggyback)되어 상기 기지국으로 전송될 수도 있다. 혹은 상기 추정된 채널 결과는 MAC-CE를 통해 상기 기지국으로 전송될 수도 있다.

상기 채널 상태 정보(CSI)의 피드백 방식으로는 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어 각 송신 안테나 포트 별로 추정된 아날로그 채널 값을 단말이 기지국으로 피드백 하는 방법, 기지국-단말 간 공유된 코드북(codebook)이 있는 경우 코드북을 기반으로 하여 추정된 채널에 대한 정보를 피드백하는 방법, 코드북에서 선택된 값과 아날로그 채널 성분 값을 피드백하는 방법, 피드백 오버헤드를 줄이기 위해 코드북에서 선택된 값 중에서 채널 성분 값이 큰 몇 개의 것만 선택하여 해당 값 정보와 해당 값에 대응하는 아날로그 채널 성분 값을 피드백 하여 sparse 채널에 대한 정보를 기지국으로 알려주는 방법 등이 있을 수 있다.

상기 기지국(100)은 상기 피드백 받은 채널 상태 정보(CSI)를 바탕으로 안테나 서브셋을 결정한다. 즉, 상기 기지국(200)은 각 안테나 서브셋을 사용할 사용자를 스케쥴링 한다. 그리고, 상기 기지국(200)은 상기 스케줄링된 안테나 서브셋 관련 정보를 해당 사용자에게 시그널링한다. 그리고, 상기 기지국(200)은 상기 안테나 서브셋을 이용하여 빔포밍을 수행하고, 하향링크 데이터를 상기 단말(100)로 전송한다.

상기 안테나 서브셋 관련된 정보는 전송 레이어(Layer) 수, 프리코딩 매트릭스, 사용자에게 할당된 안테나 포트의 개수, 사용자에게 할당된 안테나 포트 인덱스 정보, NOMA 방식에 따라 동시에 함께 서비스 받는 사용자의 수, 사용자에게 할당된 안테나 포트 인덱스 이외에 다른 사용자를 위해 사용되는 안테나 포트 인덱스, 기지국이 해당 사용자에게 데이터를 전송하는데 사용하는 변조 차수(modulation order) / 부화화율에 대한 정보, NOMA 방식에 따라 함께 서비스를 제공받는 다른 사용자에 대한 변조 차수 / 부호화율 등이 포함될 수 있다.

상기 안테나 서브셋 정보는 하향링크 제어 채널, 예컨대 LTE/LTE-A의 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 내의 DCI(Downlink Control Information) 내에 포함되어 상기 단말로 전송될 수 있다. 그리고, 상기 하향링크 데이터는 하향링크 데이터 채널, 예컨대 LTE/LTE-A의 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 서브프레임 정보가 포함된 DCI가 전송되는 PDCCH와 상기 PDSCH는 동일 서브프레임 상에서 전송될 수도 있고 혹은 다른 서브프레임 상에서 전송될 수도 있다.

대안적으로, 상기 안테나 서브셋 정보는 상위 계층 시그널, 예컨대 RRC(radio resource control) 시그널 혹은 MAC-CE(Medium Access Control Element)를 통해 전달 가능하다.

I-2. 제1 개시의 제2 방안: 단말이 추정된 채널을 기반으로 적절한 안테나 서브셋을 결정하는 경우

본 명세서의 제1 개시의 제2 방안에 따르면, 기지국이 안테나 서브셋을 미리 정의하지 않는 상황에서, 단말은 채널 추정을 수행하고, 상기 추정된 채널을 기반으로 적절한 안테나 서브셋를 결정한다. 그리고, 상기 단말은 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 기지국으로 피드백한다. 구체적으로는 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 제1 개시의 제2 방안에 따라 단말이 추정된 채널을 기반으로 적절한 안테나 서브셋을 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 기지국(200)은 참조 신호(Reference Signal: RS)에 대한 설정 정보를 상기 단말로 시그널링한다. 또한, 상기 기지국(200)은 송신 안테나 포트 별 참조 신호(RS)를 전송한다.

그러면, 단말(100)은 수신된 참조 신호(RS)를 이용하여 안테나 포트 별 채널 추정을 수행한다. 그리고, 상기 단말(100)은 상기 추정된 채널 결과에 기초하여 안테나 서브셋을 결정한다. 구체적으로, 상기 단말(100)은 상기 추정된 채널 결과에 기초하여 안테나 서브셋에 해당하는 안테나 포트들을 결정한다.

그리고, 상기 단말(100)은 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 상기 기지국(200)으로 피드백한다. 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보는 채널 상태 정보(Channel Status Information: CSI)에 포함되어 상기 기지국으로 전송될 수 있다. 상기 CSI는 상기 추정된 채널 결과를 더 포함할 수 있다. 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보는 상향링크 제어 채널, 예컨대 PUCCH을 통해 상기 기지국으로 전송될 수 있다. 혹은 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보는 상향링크 데이터 채널, 예컨대 PUSCH에 피기백(piggyback)되어 상기 기지국으로 전송될 수도 있다. 혹은 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보는 MAC-CE를 통해 전송될 수 있다.

상기 단말(100)은 상기 안테나 서브셋을 복수 개로 결정할 수 있고, 상기 복수개의 안테나 서브셋을 상기 기지국(200)으로 피드백할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국(200)은 상기 복수개의 안테나 서브셋 중에서 상기 단말(100)에 최적인 안테나 서브셋을 결정한다. 그리고, 상기 기지국(200)은 상기 결정된 최적의 안테나 서브셋에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다.

한편, 상기 단말(100)이 상기 안테나 서브셋을 하나만 결정하고, 상기 하나의 안테나 서브셋을 상기 기지국(200)으로 피드백한 경우, 상기 기지국(200)은 상기 단말(100)이 결정한 안테나 서브셋이 상기 단말(100)에게 최적인지를 다시 한번 검토한다. 만약, 상기 단말(100)에 의해 결정된 안테나 서브셋이 최적이 아니라면, 상기 기지국(200)은 최적의 다른 안테나 서브셋을 결정한 후, 상기 결정된 최적의 안테나 서브셋에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다. 상기 기지국에서의 최적의 다른 안테나 서브셋 결정 시 도 6에서의 참조 신호(RS) 설정 정보 전송 및 참조 신호(RS)의 전송 그리고 그에 따른 CSI 피드백 과정의 반복을 통한 기지국에서의 최적의 안테나 서브셋 결정 동작이 가능하다. 그러나, 상기 단말(100)에 의해 결정된 안테나 서브셋이 최적이라면, 상기 기지국(200)은 상기 단말(100)에 의해 결정된 안테나 서브셋을 수락하는 의미의 인디케이션을 상기 단말(100)로 시그널링한다.

그리고, 상기 기지국(200)은 상기 안테나 서브셋을 이용하여 빔포밍을 수행하고, 하향링크 데이터를 상기 단말(100)로 전송한다.

I-2-1. 제1 개시의 제2 방안의 제1 실시예

상기 단말(100)이 추정한 채널 결과를 기반으로 안테나 서브셋을 결정하는 제2 방안의 일 실시예로서, 기지국과 단말 간에 코드북(codebook)을 공유할 수 있다.

예를 들어, 기지국이 8개의 안테나(이때, 기지국 안테나 포트 인덱스는 1~8)를 가지고 있다고 가정하자. 또한, 기지국이 하나의 단말에게 다수개의 데이터 스트림을 전송하는 상황을 가정하다. 기지국-단말 간 공유된 코드북의 종류는 2 by 2 크기의 코드북과 4 by 4 크기의 코드북이 있다고 가정하자. 그리고, 각 크기 별로 다양한 코드북이 존재한다고 가정하자. 여기서, 2 by 2 크기의 코드북은 기지국이 안테나 2개를 이용해서 하나의 사용자에게 2개의 데이터 스트림을 전송하기 위해서 사용된다. 그리고, 4 by 4 크기의 코드북은 기지국이 4개의 안테나를 이용해서 하나의 사용자에게 4개의 데이터 스트림을 전송하기 위해서 사용된다.

이러한 경우 단말(100)은 상기 채널을 추정한 이후 아래의 표 1과 같이 안테나 서브셋 정보 및 채널 정보를 결정할 수 있다. 표 1에서 코드북의 크기 별로 사용자는 8개의 안테나 포트 인덱스 중에서, 데이터 다중화에 좋은 채널을 지닌 안테나 포트 인덱스를 선택한다. 그리고 선택된 안테나 포트에 대한 채널 정보 전송을 위해 2개 및 4개의 안테나로 이루어지는 채널 방향 정보와 각 채널 방향에 대한 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator: CQI)을 피드백되는 채널 상태 정보(CSI) 내에 포함시킨다. 이때 2개 및 4개의 채널 방향에 대한 정보는 CDI(Channel Direction Information)를 의미하며, LTE 기준 PMI(Precoding Matrix Indicator) 혹은 코드북 인덱스가 활용 가능하다. 이때 코드북 인덱스 혹은 PMI는 하나의 2 by 2크기의 코드북 혹은 4 by 4 크기의 코드북 전체를 가르키는 인덱스를 의미하며, 각 코드워드 혹은 코드 벡터가 인덱스로 되어 있는 경우는 복수개의 코드북 인덱스가 피드백되는 채널 상태 정보(CSI)에 포함되어야 한다. 즉 2개의 데이터 스트림 전송 시에는 2개의 코드 벡터 인덱스가 피드백되는 채널 상태 정보(CSI) 내에 포함되어야 한다. 채널 품질 지시자(CQI)는 기존 LTE/LTE-A에서의 값이 활용될 수 있고, 수신 SINR, SNR 등 다양한 metric 활용이 가능하다.

코드북 사이즈	안테나 포트 인덱스	피드백되는 채널 상태 정보(CSI)
2x2	1, 4	- 2개의 데이터 스트림 전송을 위한 CDI(channel direction indictor), 예컨대, PMI 혹은 코드북 인덱스 - 각 CDI 별 CQI
4x4	2, 4, 5, 8	- 4개의 데이터 스트림 전송을 위한 CDI(channel direction indictor), 예컨대, PMI 혹은 코드북 인덱스 - 각 CDI 별 CQI

I-2-2. 제1 개시의 제2 방안의 제2 실시예

제2 방안의 제2 실시예로서, 다중 사용자 환경에서 각 사용자가 하나의 데이터 스트림을 기지국으로부터 전송을 받는 경우, 각 단말은 아래의 표 2와 같이 하나의 데이터 스트림을 위한 코드워드 인덱스만을 피드백하면 된다.

코드북 사이즈	안테나 포트 인덱스	피드백되는 채널 상태 정보(CSI)
2x2	1, 4	- 1개의 데이터 스트림 전송을 위한 CDI(channel direction indictor), 예컨대, PMI 혹은 코드북 인덱스 - 각 CDI 별 CQI
4x4	2, 4, 5, 8	- 1개의 데이터 스트림 전송을 위한 CDI(channel direction indictor), 예컨대, PMI 혹은 코드북 인덱스 - 각 CDI 별 CQI

위 표 1과 표 2를 참조하여 설명하는 실시예들에서는 하향링크 데이터 전송을 위해 하나의 안테나 포트 인덱스 세트 및 하나의 채널 정보 세트가 피드백되는 것을 설명하였지만, 그 개수는 복수개가 될 수 있으며, 기지국은 상기 채널 상태 정보(CSI)를 피드백받은 후, 사용자 단말을 위해 사용할 안테나 포트 및 프리코딩 인덱스 등을 결정할 수 있다.

I-3. 제1 개시의 제3 방안: 단말이 추정된 채널을 기반으로 적절한 안테나 포트를 결정하는 경우

제1 개시의 제3 방안에 따르면, 기지국이 안테나 서브셋을 미리 정의하지 않는 대신, 기지국은 단말에게 안테나 포트의 선정 조건을 알려주고, 상기 단말은 상기 선정 조건에 충족되는 N개의 안테나 포트를 선택하고, 상기 선택된 N개의 안테나 포트에 대한 정보를 상기 기지국으로 피드백할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 제1 개시의 제3 방안에 따라 단말이 선정 조건에 충족되는 N개의 안테나 포트를 결정하는 절차를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.

도 7a를 참조하면, 기지국(200)은 단말의 피드백 설정 정보, 즉 단말이 선정할 안테나 포트의 개수 N에 대한 정보와 상기 안테나 포트의 선정을 위한 기준(예컨대, 임계값)에 대한 정보를 상기 단말(100)로 전송한다. 예를 들어, 상기 기지국(200)이 상기 정보들을 결정한 후 상기 결정 결과를 상기 단말(100)에게 전달할 수도 있고 혹은 상기 기지국(200)과 상기 단말(100)은 상기 정보들을 협의하여 결정할 수도 있다. 상기 기지국(200)은 상기 정보들을 상위 계층 시그널, 예컨대 RRC 시그널 혹은 MAC-CE 을 통해 상기 단말(100)로 전달할 수 있다. 이어서, 상기 기지국(200)은 참조 신호(Reference Signal: RS)에 대한 설정 정보를 상기 단말로 시그널링한다. 또한, 상기 기지국(200)은 송신 안테나 포트 별 참조 신호(RS)를 전송한다.

대안적으로, 도 7b에 도시된 바와 같이 기지국(100)이 참조 신호(RS) 설정 정보를 단말(200)에게 전달할 때 서브셋 결정을 위한 필요한 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 즉, 기지국(200)이 단말에게 특정 안테나 서브셋 구성과 관련된 피드백 동작을 요구하지 않는 경우 일반적인 RS 설정 정보만을 전송한다. 그러나, 기지국(200)이 안테나 서브셋 결정관련 단말 동작을 요구한 경우, 상기 단말(100)은 특정 안테나 포트들로 구성된 하나 이상의 안테나 서브셋 에 대한 정보를 기지국(200)으로 피드백 하게 된다. 그러므로 기지국이 단말에게 안테나 서브셋 결정을 위한 피드백 설정 정보들을 참조 신호(RS) 설정 정보와 함께 전송한다. 이때 피드백 설정 정보는 상기 단말이 안테나 서브셋의 결정에 참여하는지 안하는지에 대한 온/오프 인디케이션(on/off indication) 정보가 포함될 수 있으며, 기지국이 최종 안테나 서브셋에 구성에 필요한 채널 정보를 얻기 위해 특정 피드백할 안테나 포트 수 (N), 단말의 안테나 포트 선택을 위한 조건 정보 등이 포함 될 수 있다.

상기 단말(100)은 상기 참조 신호를 통해 채널 추정, 즉 채널 측정을 수행한다. 그리고, 상기 단말(100)은 상기 선정 조건에 부합하는 안테나 포트들을 상기 개수 N만큼 선정한다. 그리고, 상기 단말(100)은 상기 선정된 안테나 포트의 인덱스 및 해당 안테나 포트 별 채널 추정 값을 포함하는 채널 상태 정보(CSI)를 상기 기지국(200)으로 피드백한다. 상기 채널 상태 정보(CSI)는 CDI를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 포트 별 추정된 채널 값은 다양한 형태로 양자화된 후 피드백될 수 있다.

상기 기지국(200)은 상기 피드백받은 상기 N개의 안테나 포트들 중 하나 이상을 포함하는 안테나 서브셋을 결정한다. 구체적으로, 상기 기지국(200)은 상기 안테나 서브셋 내에 상기 N개의 안테나 포트들 중 일부만을 포함시키기로 결정하거나 혹은 상기 N개의 안테나 포트들 전부를 포함시키기로 결정할 수 있다.

그리고, 상기 기지국(200)은 상기 결정된 최적의 안테나 서브셋에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다.

그리고, 상기 기지국(200)은 상기 안테나 서브셋을 이용하여 빔포밍을 수행하고, 하향링크 데이터를 상기 단말(100)로 전송한다.

II. 제2 개시: 기지국이 안테나 서브셋을 미리 정의하는 경우

앞선 제1 개시에서와 같이 만약 기지국이 안테나 서브셋을 미리 결정해두지 않는 경우, 단말이 피드백해야 하는 정보의 양이 증가될 수 있고 아울러 복잡도가 증가될 수 있다. 그러므로 제2 개시는 기지국이 안테나 서브셋을 미리 정해두고 이를 활용하는 방안들을 제안한다. 또는, 제2 개시는 안테나 서브셋을 결정할 때에 제약을 두고, 그에 따라 안테나 서브셋이 결정되도록 하는 방안을 제시한다. 이하에서는, 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 기지국이 단말로 전달하는 것을 기준으로 설명하나, 상기 결정된 안테나 서브셋에 대한 정보 대신에 상기 안테나 서브셋을 결정할 때에 사용될 제약 정보를 기지국이 단말로 전달해주는 것으로 변형이 가능하다. 상기 제약 정보는 특정 안테나 포트의 선택에 대한 제약을 포함한다.

II-1. 기지국이 안테나 서브셋에 대한 정보를 공유하지 않는 경우

먼저, 기지국이 안테나 서브셋을 미리 정의하였지만, 이를 단말과 공유하지 않은 경우, 이는 앞선 제1 개시와 크게 다르지 않다. 따라서, 이 경우에는 앞선 제1 개시의 내용을 따르기로 한다.

II-2. 기지국이 정의한 안테나 서브셋에 대한 정보를 공유하는 경우

본 명세서에서 제안되는 안테나 서브셋을 이용한 다중 접속 기술을 효율적으로 지원하기 위해, 기지국이 셀 내의 모든 단말을 위해 현재 사용하는 안테나 서브셋들에 대한 정보를 다음과 같은 방식으로 단말에게 시그널링할 수 있다.

- MIB를 통한 안테나 서브셋 관련 정보의 전달

- SIB를 통한 안테나 서브셋 관련 정보의 전달

- RRC 시그널을 통한 안테나 서브셋 관련 정보의 전달

- MAC-CE를 통한 안테나 서브셋 관련 정보의 전달

- DCI를 통한 안테나 서브셋 관련 정보의 전달

기지국은 위의 방식들 중 하나 혹은 둘 이상의 방식의 조합을 사용하여 안테나 서브셋에 대한 정보를 단말과 공유할 수 있다. 즉, 기지국은 단말이 초기 액세스(Initial access) 과정 혹은 초기 액세스 과정 이후 RRC 연결 상태로 전이하였을 때, 상기 서브셋 관련 정보를 전달할 수 있다. 상기 서브셋 관련 정보가 예컨대 3비트일 경우, 아래의 표와 같이 표현될 수 있다.

안테나 서브셋 인덱스 (3 bits)	안테나 서브셋
000	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-8
001	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-4
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-8
010	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-8
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-4
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-8
011	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-2
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 3-4
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-8
100	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-4
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-6
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 7-8
101	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-2
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 3-4
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-6
	4th 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 7-8
110	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-2
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 3-4
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-6
	4th 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 7-8
	5th 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-4
111	1st 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 1-2
	2nd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 3-4
	3rd 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-6
	4th 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 7-8
	5th 안테나 서브셋: 안테나 포트 인덱스 5-8

위 표 3에서는 기지국의 안테나 개수가 8개이고, 각 안테나 서브셋 인디케이션을 위해 3 비트가 사용되는 예를 나타낸다. 표 3을 참조하면, 기지국은 8가지 종류의 안테나 서브셋을 사용할 있다. 각 안테나 서브셋에는 안테나 포트가 2개, 4개, 8개포함될 수 있다. 표 3에는 안테나 서브셋 내에 포함되는 안테나 포트의 인덱스만 포함되어 있으나 전송 레이어(Layer) 수, 프리코딩 매트릭스, 사용자에게 할당된 안테나 포트 개수, 사용자에게 할당된 안테나 포트 인덱스 정보, NOMA 방식에 따라 동시에 함께 서비스를 제공받는 사용자의 수, 사용자 자신에게 할당된 안테나 포트 인덱스 이외에 다른 사용자를 위해 사용되는 안테나 포트 인덱스, 사용자 자신의 데이터에 대한 변조 차수 / 부호화 율(code rate) 및 다른 사용자의 데이터 전송에 사용되는 변조 차수 / 부호화 율(code rate) 등이 포함될 수 있어 관련 정보를 포함한 다양한 형태로 구성이 가능하다. 이러한 정보들은 단말에서의 간섭제어용도로서 활용이 가능하다.

표 3에 나타난 바와 같은 정보를 기지국이 단말로 시그널링하고, 활용하는 방안들이 도 8 및 도 9에 나타나 있다.

도 8은 제2 개시의 제1 방안에 따른 절차를 나타낸 예시적 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 기지국(200)은 안테나 서브셋들에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다.

그리고, 기지국(200)은 참조 신호(Reference Signal: RS)에 대한 설정 정보를 상기 단말로 시그널링한다. 또한, 상기 기지국(200)은 송신 안테나 포트 별 참조 신호(RS)를 전송한다.

상기 단말(100)은 복수의 안테나 서브셋들에 속한 모든 안테나 포트에 대해서 채널 추정을 수행한다. 그리고, 상기 단말(100)은 모든 채널 추정의 결과를 상기 기지국(200)으로 피드백한다.

상기 기지국(200)은 상기 피드백받은 채널 추정의 결과에 기초하여 안테나 서브셋 별 사용자 단말을 스케줄링한다. 즉, 상기 기지국(200)은 사용자 단말 별로 안테나 서브셋을 결정한다. 다시 말해서, 상기 기지국(200)은 사용자 단말을 해당 안테나 서브셋과 매칭시킨다. 그리고, 상기 기지국(200)은 해당 사용자 단말에게 안테나 서브셋에 대한 정보를 전달한다. 이때, 해당 사용자 단말에게 전달되는 스케쥴링된 상기 안테나 서브셋에 대한 정보는 표 3에 나타난 안테나 서브셋 인디케이터를 포함하여(활용하여) 지시할수 있다. . 상기 스케쥴링된 안테나 서브셋에 대한 정보는 PDCCH 내의 DCI 내에 포함될 수 있다. 혹은 RRC 혹은 MAC-CE로 정보 전송이 가능하다.

도 9는 제2 개시의 제2 방안에 따른 절차를 나타낸 예시적 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 제2 개시의 제2 방안에 따르면, 기지국(200)은 특정한 안테나 서브셋 내의 안테나 포트들에 대해서만 단말(100)이 채널 추정을 수행할 수 있도록 함으로써, 복잡도를 감소시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 9를 참조하면, 기지국(200)은 안테나 서브셋들에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다.

그리고, 기지국(200)은 참조 신호(Reference Signal: RS)에 대한 설정 정보를 상기 단말로 시그널링한다. 또한, 상기 기지국(200)은 특정 안테나 서브셋에 대한 정보를 상기 단말(100)로 시그널링한다.

그리고, 상기 기지국(200)은 상기 특정 안테나 서브셋에 속한 안테나 포트만을 통해 참조 신호(RS)를 전송한다.

상기 단말(100)은 상기 특정 안테나 서브셋에 속한 안테나 포트들에 대해서만 채널 추정을 수행한다. 그리고, 상기 단말(100)은 모든 채널 추정의 결과를 상기 기지국(200)으로 피드백한다. 만약, 상기 기지국(200)으로부터 시그널링 받은 특정 안테나 서브셋이 복수개일 경우, 상기 단말(100)은 상기 복수개의 안테나 서브셋에 속한 안테나 포트들에 대해서 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 상기 기지국(200)으로 피드백한다.

상기 기지국(200)은 상기 피드백받은 채널 추정의 결과에 기초하여 안테나 서브셋 별 사용자 단말을 스케줄링한다. 즉, 상기 기지국(200)은 사용자 단말 별로 안테나 서브셋을 결정한다. 다시 말해서, 상기 기지국(200)은 사용자 단말을 해당 안테나 서브셋과 매칭시킨다. 그리고, 상기 기지국(200)은 해당 사용자 단말에게 스케쥴링된 안테나 서브셋에 대한 정보를 전달한다.

한편, 상기 단말(100)은 상기 기지국으로부터 시그널링받은 안테나 서브셋 이외에 다른 안테나 서브셋에 속한 안테나 포트에 대한 채널 추정도 수행할 수 있고, 상기 채널 추정의 결과도 피드백할 수 있다. 이때의 채널 추정은 간섭 채널 추정이 된다.

한편, 상기 기지국(200)이 시그널링해주는 특정 안테나 서브셋이 복수개 일 때, 적어도 하나의 안테나 서브셋은 상기 단말이 다른 사용자 단말과의 간섭을 측정하여 피드백하도록 하기 위한 것일 수 있다. 또한 기지국에서 단말로 스케쥴링된 안테나 서브셋에 대한 정보는 상기 단말 이외의 단말에 대한 스케쥴링된 안테나 서브셋 정보를 포함할 수 있으며, 이 정보는 간섭 제어를 위해 활용될 수 있다.

다른 한편, 표 3을 단순히 안테나 포트 수 만으로 표현함으로써, 단순화시킬 수도 있다. 기존에 공유된 코드북 정보가 있는 경우 (코드북 인덱스 별로 안테나 포트 개수 정보가 매핑된 경우), 코드북 인덱스를 활용하여 안테나 포트 개수에 대한 지시가 가능하다. 코드북을 이용하여 안테나 서브셋에 대해 지시하는 경우 도 8 및 도 9에서의 안테나 서브셋에 대한 정보를 전달하는 과정은 코드북 공유 과정에서 이미 이루어 진 것으로 생략 가능하다. 이러한 경우 기지국이 실제 사용할 안테나 서브셋에 대한 정보를 단말에 전달할 때, 기지국이 스케쥴링한 코드북 인덱스 및/또는 사용하는 안테나 포트 수 및/또는 안테나 포트 인덱스 정보등을 함께 전달할 수 있다.

지금까지 설명한, 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. 구체적으로는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 10는 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다 .

기지국(200)은 프로세서(processor, 201), 메모리(memory, 202) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 203)을 포함한다. 메모리(202)는 프로세서(201)와 연결되어, 프로세서(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(203)는 프로세서(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시 예에서 기지국의 동작은 프로세서(201)에 의해 구현될 수 있다.

단말(100)는 프로세서(101), 메모리(102) 및 RF부(103)을 포함한다. 메모리(102)는 프로세서(101)와 연결되어, 프로세서(101)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(103)는 프로세서(101)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(101)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.

프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(r그리고om access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 기지국으로부터 데이터를 수신하는 방법으로서,
   복수의 전송 안테나들을 갖는 기지국과의 채널을 추정하는 단계와;
   상기 채널 추정에 따른 정보를 피드백하는 단계와;
   상기 기지국의 복수 전송 안테나들이 복수의 서브셋으로 나뉠 경우, 하나 이상의 서브셋에 대한 정보를 수신하는 단계와;
   상기 복수의 전송 안테나들 중 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
   여기서, 상기 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들은 상기 피드백되는 정보에 의해 결정되고, 그리고
   상기 서브셋에 대한 정보는 다른 단말을 위해 사용될 안테나와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   각 서브셋은 해당 단말로의 하향링크 데이터 전송을 빔포밍하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 채널 추정 단계는 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 단계를 포함하고,
   상기 피드백하는 단계는 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과를 피드백하는 단계를 포함하고,
   상기 제1 서브셋은 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 기지국에 의해서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 채널 추정 단계는 상기 단말이 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 단계를 포함하고,
   상기 피드백 하는 단계는 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 단말이 상기 제1 서브셋을 선택하는 단계와 상기 단말이 상기 선택된 제1 서브셋에 대한 정보를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단말이 상기 기지국의 안테나의 개수 및 안테나의 선정 기준에 대한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하고,
   상기 채널 추정 단계는 상기 단말이 상기 선정 기준에 부합하는 안테나를 상기 안테나 개수만큼 선정하는 단계와, 상기 단말이 상기 선정된 안테나를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 상기 기지국으로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 수신되는 서브셋에 대한 정보는 상기 복수의 서브셋 모두에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 채널 추정 단계는 상기 하나 이상의 서브셋에 속한 안테나들에 대해 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 서브셋에 대한 정보는 전송 레이어(Layer) 수, 프리코딩 매트릭스, 상기 단말에게 할당될 안테나의 개수, 상기 단말에게 할당될 안테나 인덱스 정보, NOMA(Non-orthogonal multiple access) 방식에 따라 동시에 함께 서비스 받는 단말의 개수, 상기 단말에게 할당될 안테나 인덱스 이외에 다른 단말을 위해 사용될 안테나 인덱스, 상기 단말에게 데이터를 전송하는데 사용될 변조 차수(modulation order) 및 부호화율에 대한 정보, NOMA 방식에 따라 함께 서비스를 제공받는 다른 단말을 위해 사용될 변조 차수 및 부호화율에 대한 정보 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단말로서,
   송수신부와;
   상기 송수신부를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는
   복수의 전송 안테나들을 갖는 기지국과의 채널을 추정하는 과정과;
   상기 채널 추정에 따른 정보를 피드백하는 과정과;
   상기 기지국의 복수 전송 안테나들이 복수의 서브셋으로 나뉠 경우, 하나 이상의 서브셋에 대한 정보를 수신하는 과정과;
   상기 복수의 전송 안테나들 중 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들을 통해 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하는 과정을 수행하고,
   여기서, 상기 제1 서브셋에 속한 하나 이상의 전송 안테나들은 상기 피드백되는 정보에 의해 결정되고, 그리고
   상기 서브셋에 대한 정보는 다른 단말을 위해 사용될 안테나와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
10. 제9항에 있어서, 각 서브셋은 해당 단말로의 하향링크 데이터 전송을 빔포밍하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 단말.
11. 제9항에 있어서, 상기 단말은
    상기 채널 추정 단계는 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 과정을 더 수행하고,
    상기 프로세서가 상기 피드백을 수행하는 과정은 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과를 피드백하는 과정을 포함하고,
    상기 제1 서브셋은 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 기지국에 의해서 선택된 것을 특징으로 하는 단말.
12. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 채널 추정을 수행하는 과정은 상기 기지국의 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널을 추정하는 과정을 포함하고,
    상기 프로세서가 상기 피드백을 수행하는 과정은 상기 복수의 전송 안테나들 모두에 대한 채널 추정 결과에 기초하여 상기 제1 서브셋을 선택하는 과정과 상기 선택된 제1 서브셋에 대한 정보를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
13. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 안테나의 개수 및 안테나의 선정 기준에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 수행하고,
    상기 프로세서가 상기 채널 추정을 수행하는 과정은 상기 선정 기준에 부합하는 안테나를 상기 안테나 개수만큼 선정하는 과정과, 상기 선정된 안테나를 상기 채널 추정에 따른 정보와 함께 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
14. 제9항에 있어서,
    상기 수신되는 서브셋에 대한 정보는 상기 복수의 서브셋 모두에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
15. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 채널 추정을 수행하는 과정은 상기 하나 이상의 서브셋에 속한 안테나들에 대해 채널 추정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
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