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WO2014073846A1 - 무선통신시스템에서 채널 정보 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신시스템에서 채널 정보 송수신 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2014073846A1
WO2014073846A1 PCT/KR2013/009991 KR2013009991W WO2014073846A1 WO 2014073846 A1 WO2014073846 A1 WO 2014073846A1 KR 2013009991 W KR2013009991 W KR 2013009991W WO 2014073846 A1 WO2014073846 A1 WO 2014073846A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
information
channel
base station
reference signals
terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/009991
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박경민
리지안준
박동현
Original Assignee
주식회사 팬택
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.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020120125502A external-priority patent/KR20140058976A/ko
Priority claimed from KR1020120150007A external-priority patent/KR20140080320A/ko
Application filed by 주식회사 팬택 filed Critical 주식회사 팬택
Publication of WO2014073846A1 publication Critical patent/WO2014073846A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for transmitting and receiving channel information in a wireless communication system.
  • wireless communication systems such as 3GPP, Long Term Evolution (LTE), and LTE-A (LTE Advanced) are high-speed, high-capacity communication systems that can transmit and receive various data such as video and wireless data beyond voice-oriented services.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A LTE Advanced
  • a modern communication system uses a transmission and reception technique using a multiple input multiple output antenna (MIMO) at both a transmitting and receiving end.
  • MIMO communication system has a structure in which each terminal receives or transmits a signal to one or more base stations connected thereto, and each terminal reports information on a forward channel to the base station to help the base station transmit information.
  • the present invention is to provide a method for transmitting and receiving channel information for MIMO in a system in which a multidimensional antenna array is used in a MIMO system.
  • the present invention provides a method for receiving a channel information in a base station in a wireless communication system, by transmitting a plurality of reference signals precoded in different matrices to different radio resources to transmit to the terminal step; And receiving, from the terminal, channel information including first information indicating one or more reference signals selected according to the received power strength among reference signals having a received power intensity greater than a reference value among the plurality of reference signals. It provides a channel information receiving method comprising.
  • the present invention in a method for transmitting channel information by a terminal in a wireless communication system, receiving a plurality of reference signals mapped to different radio resources and precoded in different matrices, respectively, from a base station Making; And first information for measuring received power strength with respect to each of the plurality of reference signals, and indicating one or more reference signals selected according to received power strength among reference signals having a received power strength greater than a reference value among the plurality of reference signals. It provides a channel information transmission method comprising the step of transmitting the channel information to the base station.
  • the present invention in a terminal for receiving a reference signal and transmitting channel information in a wireless communication system, a plurality of reference signals mapped to different radio resources and precoded in different matrices, respectively Receiving unit for receiving from the base station; A control unit measuring a received power intensity of each of the plurality of reference signals; And a transmitter configured to transmit channel information including first information indicating one or more reference signals selected according to the received power strength among reference signals having a received power intensity greater than a reference value among the plurality of reference signals. to provide.
  • channel information for MIMO can be transmitted and received with little overhead.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a wireless communication system to which embodiments are applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a region where a strong electric field of an antenna is formed and a shaded region.
  • 3 (a) and 3 (b) show an 8 ⁇ 4 antenna array and an 8 ⁇ 8 antenna array, respectively, as an example of a multidimensional antenna array.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating that the base station 120 transmits a reference signal 410 and receives channel information 420 including channel state information and channel quality information from the terminal 110.
  • 5 is an exemplary diagram of CSI-RS antenna mapping in a two-dimensional antenna array where the base station 120 is used in 3D MIMO.
  • 6 and 7 are flowcharts illustrating an example process in which the terminal 110 receives a CSI-RS and feeds back channel information through channel measurement.
  • FIG. 8 illustrates a channel information including a precoded CSI-RS for transmitting and receiving a precoded channel information estimation signal in a wireless communication system 100 and including a precoded CSI-RS index. Is a diagram showing that is fed back.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process in which Precoded CSI-RS is transmitted and received and channel information including information indicating a maximum received power RS is transmitted and received in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an information structure for transmitting and receiving a channel estimating RS and feeding back channel information according to 2D / 3D MIMO.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of feeding back information indicating a reference signal having a large received power strength by a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which channel estimation RS is mapped to an antenna array in 3D MIMO.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of an information structure for transmitting and receiving channel RS for channel estimation according to 2D / 3D MIMO.
  • FIG. 14 shows an example of MU-MIMO in which a base station simultaneously transmits different information to two terminals using the same radio resource.
  • 16 is an illustration of a second method of channel information feedback for MAI avoidance.
  • 17 is an illustration of a third method of channel information feedback for MAI avoidance.
  • 18 is a diagram illustrating an AoD range in a horizontal domain and a vertical domain.
  • 19 is an example of configuring an array using four antennas having a carrier wavelength X2 of antenna distances.
  • 21 shows an example of interference caused by side lobes.
  • FIG. 23 illustrates an example in which a UE feeds back channel information when a precoded CSI-RS shown in FIG. 28 is transmitted.
  • FIG. 25 illustrates an example of channel information reported by a terminal when using the channel information feedback first method for avoiding MAI in a vertical direction domain.
  • 26 is an illustration of a codebook for RSI.
  • FIG. 27 shows an example of channel information sizes of types newly defined in relation to an ECI / RSI method.
  • 28 is a flowchart illustrating a method for receiving channel information by a base station according to an embodiment of the present invention.
  • 29 is a flowchart illustrating a method of transmitting channel information by a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a block diagram of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • 31 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a wireless communication system to which embodiments are applied.
  • the wireless communication system 100 is widely deployed to provide various communication services such as voice and packet data.
  • the wireless communication system 100 includes a user equipment (UE) 110 and a base station 120 (BS).
  • UE user equipment
  • BS base station
  • the terminal 110 is a comprehensive concept of a user terminal in wireless communication, and includes a user equipment (WCDMA), a long term evolution (LTE), a long term evolution (LTE), a high speed packet access (HSPA), and the like.
  • WCDMA user equipment
  • LTE long term evolution
  • LTE long term evolution
  • HSPA high speed packet access
  • Equipment should be interpreted as including a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, and the like in a global system for mobile communications (GSM).
  • GSM global system for mobile communications
  • the terminal 110 may perform feedback of channel information described below, and provide an apparatus thereof.
  • the base station 120 or cell generally refers to a fixed station communicating with the terminal 110 and includes a Node-B, an evolved Node-B, and a Base Transceiver. It may be called other terms such as a System, an Access Point, a Relay Node, and the like.
  • the base station 120 may transmit a reference signal to the terminal 110, receive feedback of channel information from the terminal 110, and transmit data or signals using the channel information.
  • the terminal 110 and the base station 120 are two transmitting and receiving entities used to implement the technology or the technical idea described in the present specification and are used in a comprehensive sense and are not limited by the terms or words specifically referred to. .
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • OFDM-FDMA OFDM-FDMA
  • OFDM-TDMA OFDM-TDMA
  • OFDM-CDMA OFDM-CDMA
  • the uplink transmission and the downlink transmission may use a time division duplex (TDD) scheme that is transmitted using different times, or may use a frequency division duplex (FDD) scheme that is transmitted using different frequencies.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • One embodiment is applied to asynchronous wireless communication that evolves into Long Term Evolution (LTE) and LTE-advanced through GSM, WCDMA, HSPA, and synchronous wireless communication that evolves into CDMA, CDMA-2000 and Ultra Mobile Broadband (UMB).
  • LTE Long Term Evolution
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • HSPA High Speed Packet Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • CDMA-2000 Code Division Multiple Access-2000
  • UMB Ultra Mobile Broadband
  • the wireless communication system 100 to which the embodiments are applied may support uplink and / or downlink HARQ (HARID), and may use a channel quality indicator (CQI) for link adaptation.
  • HARID downlink HARQ
  • CQI channel quality indicator
  • multiple access schemes for downlink and uplink transmission may be different from each other.
  • downlink uses Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)
  • SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
  • the wireless communication system 100 provides a single user multiple input multiple output (SU-MIMO) technique for transmitting information to a user through a specific band by using multiple antennas and high-speed information transmission to many users.
  • SU-MIMO single user multiple input multiple output
  • MU-MIMO multiple user multiple input multiple output
  • MU-MIMO allows two users to share a band when two or more user terminals have a high channel propagation gain for the same band, thus gaining channel propagation gain in addition to gaining more users using a wider band. It is possible to use this good band to improve the overall spectral efficiency.
  • a 3D MIMO (3 Dimensional Multiple Input Multiple Output) technique using a multidimensional antenna array may be used.
  • a 2D MIMO technique is used for the purpose of signal manipulation on a 2D plane using a 1D antenna array
  • a 3D MIMO system is used to implement a MIMO system in a space including a vertical direction using a multidimensional antenna array.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a region in which a strong electric field of an antenna is formed and a shaded region
  • FIG. 3 is a diagram for describing vertical beamforming using a multiple antenna array and a multiple antenna array. 2 and 3 illustrate a problem in which shadowed areas appear according to propagation characteristics of an antenna and a method in which the wireless communication system 100 uses the 3D MIMO technique as an embodiment for solving the problem.
  • FIG. 2 (a) shows the effective angle of the vertical strong field of the antenna in the wireless communication system.
  • a shaded area shaded area
  • FIG. Figure 2 (b) is a view showing that the tilting the antenna is installed so that the range of the effective angle of the strong field of the antenna is directed downward (downward).
  • the antenna can be installed at a relatively high position (equivalent to 25 m from the ground) to have a wide propagation radius, and the antenna is placed inclined toward the ground to solve the problem of shadowed areas downward as described above (tilting) )can do.
  • This antenna installation method is called physical antenna tilting.
  • 2C is a diagram illustrating a strong electric field region and a shadowed region according to antenna tilting.
  • the shaded area in the service area of the ground terminal 110 is narrowly formed, but the shaded area in the service area of the high-rise terminal 110 corresponding to the upper surface appears wide. Can be. This problem can cause serious problems that degrade communication capacity in urban areas where tall buildings are commonly present.
  • the wireless communication system 100 adopts a spatial division transmission scheme according to the altitude through soft tilting and multidimensional precoding using a multidimensional antenna array.
  • 3 (a) and 3 (b) show an 8 ⁇ 4 antenna array and an 8 ⁇ 8 antenna array, respectively, as an example of a multidimensional antenna array.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating implementation of adaptive tilting or spatial division multiplexing (SDM) using such a multidimensional antenna array.
  • SDM spatial division multiplexing
  • the signal when the signal is to be transmitted to the terminal 110 existing at a lower position than the base station 120 antenna, the signal is provided to support the strong electric field propagation in the downward direction by giving a phase difference in a manner opposite to that described above. Processing can be performed.
  • spatial division may be performed according to the height of the terminal 110.
  • the tilting of the antenna can be performed in a vertical direction by transmitting a signal by giving a phase difference to the antennas arranged in the vertical direction, thereby physically tilting the antenna.
  • the wireless communication system 100 has been described using a 3D MIMO system.
  • a description will be given of transmitting and receiving a reference signal in the 3D MIMO system, and correspondingly transmitting and receiving channel information.
  • the MIMO systems using multidimensional antenna arrays may form 3D or higher MIMO systems (eg, 4D MIMO systems).
  • the 3D MIMO system refers to a MIMO system that performs precoding or beam forming using two or more phases defined independently of each other or defined on an orthogonal axis. When three or more phase components are used, this is defined as a 3D or higher MIMO system.
  • Such a 3D or more MIMO system can implement all the characteristics according to an embodiment of the present invention to be described later, but will be described below based on the 3D MIMO system, but is not limited thereto.
  • a closed loop MIMO system may be used for the practice of the present invention.
  • the MIMO technique is an open loop MIMO technique in which the base station 120 can operate without acquiring prior information about a channel, and a closed loop in which the base station 120 acquires information about a channel and utilizes it. loop) It is divided into MIMO technique.
  • the closed loop MIMO technique can perform more precise transmission control by using channel information, and thus, various loops cannot be obtained in the open loop MIMO technique such as acquisition of higher precoding gain and interference avoidance. It has the advantage of gaining benefits.
  • a separate feedback overhead occurs in order for the terminal 110 to measure accurate channel information and report it to the base station 120, and to allow the terminal 110 to estimate a channel for each transmit antenna or antenna port. Reference signal overhead is generated.
  • the present invention provides a method for transmitting and receiving channel information.
  • the base station transmits a reference signal to the terminal, and the terminal can generate channel information using the reference signal and transmit the channel information to the base station. .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating that the base station 120 transmits a reference signal 410 and receives channel information 420 including channel state information and channel quality information from the terminal 110.
  • reference signals that may be used for uplink signal transmission include DM-RS (Demodulation RS) and SRS (Sounding RS).
  • Reference signals that may be used for downlink signal transmission include CRS (Cell-specific RS), MBSFN RS, UE-specific RS, and the like.
  • CRS Cell-specific RS
  • MBSFN RS MBSFN RS
  • UE-specific RS UE-specific RS
  • CSI-RS channel state index-reference signal
  • the CSI-RS may be used to report a channel quality indicator (CQI) / precoder matrix indicator (PMI) / rank indicator (RI).
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoder matrix indicator
  • RI rank indicator
  • each terminal 110 receives a reference signal 410 and estimates a channel. Thereafter, each terminal 110 feeds back channel information 420 to the base station 120.
  • the channel information may include channel state information, which is information on a propagation channel, and channel quality information, which is information on measured or calculated channel capacity or channel quality.
  • the channel information 420 may include a channel rank or RI (Rank Indicator) which is information on the number of layers used for downlink transmission to the terminal.
  • RI Rank Indicator
  • the channel state information may include information on a precoding of the UE suitable for the estimated channel, for example, a precoding matrix indicator (PMI) which is an index or identification information about the precoding matrix.
  • PMI precoding matrix indicator
  • each of the n terminals 110 may feed back channel state information, for example, PMI, to the base station 120.
  • the terminal 110 measures the channel information, and then, after determining the channel information, the element which is determined to be the most suitable for representing the channel information among a plurality of elements included in the codebook (codebook) After the selection, the channel information report may be performed in a format in which an index indicating the element is transmitted to the base station 120.
  • the base station 120 maps and transmits a plurality of antenna ports to which different CRSs or CSI-RSs are mapped to different Tx antennas, and the terminal 110 transmits the CRSs or CRSs.
  • the terminal 110 calculates a matrix most suitable for representing a channel matrix from a CSI feedback codebook, and calculates an index for the calculated matrix through a base station (RI and PMI). 120).
  • the CQI may also be transmitted to the base station 120 as a report on channel quality.
  • a wideband / subband CSI may be reported to the base station according to a feedback mode.
  • the MIMO scheme When performing closed loop MIMO in a wireless communication system 100 using a multi-dimensional antenna array that performs precise precoding using a plurality of transmission antennas or antenna ports, the MIMO scheme according to the accuracy of channel information reported by the terminal 110 The overall performance of is heavily dependent.
  • a closed loop 3D MIMO technique using a multi-dimensional antenna array may be used to implement the present invention.
  • a reference signal transmitted from a base station and received from a terminal may be used.
  • Channel information transmission and reception method for feeding back channel information may be used. An embodiment in which these two methods are applied together will be described.
  • the base station 120 assigns a plurality of antenna ports to which different CRSs or CSI-RSs are mapped to different Tx antennas. After mapping and transmitting, the terminal 110 acquires information on a MIMO channel generated by a plurality of Tx antennas and Rx antennas through CRS or CSI-RS measurement.
  • the terminal 110 acquires the information on the above-described channel, and calculates, from the CSI feedback codebook, a matrix most suitable for representing a channel matrix.
  • Channel information may be transmitted and received by reporting an index of the matrix to the base station 120 through RI and PMI.
  • the base station transmits a resource element for transmitting a reference signal (RS) to all transmission antennas or antenna ports.
  • RS reference signal
  • an antenna set for each domain domain, vertical or horizontal direction
  • 5 is an exemplary diagram of CSI-RS antenna mapping in a two-dimensional antenna array where the base station 120 is used in 3D MIMO.
  • FIG. 5 shows each transmission antenna (antenna port) when using the above two RE allocation schemes (a technique of allocating reference signals to all transmission antennas and a technique of selecting an antenna set for each domain and transmitting a reference signal).
  • the method of allocating a reference signal for each) is an example of reusing a Rel-10 / 11 CSI-RS port.
  • the terminal 110 may be allocated a plurality of CSI-RS resources, and each CSI-RS resource may include up to eight CSI-RS ports.
  • CSI-RS port index (R #) is an index for each of a plurality of CSI-RS resources received by the terminal 110. If the CSI-RS port is not reused, CSI-RS port N (R0) of FIG. 5 (a) may be indicated as a new RS port N, and CSI-RS port N (Rm) is a new RS port 8m + N It can be written as
  • FIG. 5 (b) is a method of transmitting a reference signal through one representative antenna set for each domain of a multidimensional antenna array.
  • FIG. Two CSI-RS resources R0 and R1 respectively in FIG. 4 that are in charge of the / horizontal / vertical domain may be defined in the same subframe or may be defined in different subframes.
  • the CSI-RS resource may be defined on the same subframe in the time axis when the period or offset is defined by different subframes or the period and offset are defined by the same parameter when defined on the subframe. . Or it may be defined on another subframe.
  • the terminal 110 may independently perform reception and channel estimation and CSI feedback on two domain RSs (two CSI-RS resources).
  • the CSI-RS resource refers to pattern information of an RE to which a CSI-RS is mapped to each PRB pair (physical resource block pair) in a subframe in which CSI-RS transmission is allowed. Or a combination of all the information necessary for performing CSI-RS reception including the information and information on a subframe in which the CSI-RS is transmitted, or part of the information.
  • the terminal 110 feeds back channel information according to whether to perform channel measurement independently for each domain and whether to use a codebook.
  • the process may vary.
  • 6 and 7 are flowcharts illustrating an example process in which the terminal 110 receives a CSI-RS and feeds back channel information through channel measurement.
  • FIG. 6A is a flowchart of a first feedback scheme in which reference signals are transmitted through all transmission antennas (antenna ports), and the terminal 110 feeds back channel information through a matrix index.
  • the terminal 110 receives a plurality of CSI-RSs (S602) and measures information on a multi-dimensional antenna array through the received plurality of CSI-RSs (S604).
  • the terminal 110 may be a 3D channel matrix (when a 1D array is used for a receiving antenna) or a 4D channel matrix (when a 2D array is used for a receiving antenna) represented by a combination of a transmitting antenna and a receiving antenna (antenna antenna).
  • a channel matrix suitable for expressing P is calculated in the codebook (S606), and an index (ie, a matrix index) indicating the calculated channel matrix is transmitted to the base station 120 (S608).
  • FIG. 6 (b) is a flowchart of a second feedback scheme in which reference signals are transmitted through all transmission antennas (antenna ports) and the terminal 110 feeds back channel information through channel parameters.
  • the terminal 110 receives a plurality of CSI-RSs (S652) and measures information on a multi-dimensional antenna array through the received plurality of CSI-RSs (S654).
  • the terminal 110 calculates a channel parameter that can represent a 3D channel represented by a combination of a transmit antenna and a receive antenna (terminal antenna) (S656), and transmits the calculated channel parameter to the base station 120 (S658). ).
  • FIG. 7A is a flowchart of a third feedback scheme in which the base station 120 transmits an independent reference signal for each domain and the terminal 110 feeds back channel information through a matrix index for each domain.
  • the terminal 110 independently receives a plurality of CSI-RSs for each domain (S702), and performs a horizontal domain antenna array and vertical through the received plurality of CSI-RSs. Information on a vertical domain antenna array is measured (S704).
  • the terminal 110 calculates a channel matrix suitable for representing the channel matrix for each domain in the codebook (S706), and transmits an index indicating the calculated channel matrix to the base station 120 (S708).
  • FIG. 7B is a flowchart of a fourth feedback scheme in which the base station 120 transmits an independent reference signal for each domain and the terminal 110 feeds back channel information through channel parameters for each domain.
  • the terminal 110 independently receives a plurality of CSI-RSs for each domain (S752), and performs a horizontal domain antenna array and vertical through the received plurality of CSI-RSs. Information on a vertical domain antenna array is measured (S754).
  • the terminal 110 calculates a channel parameter suitable for representing a channel for each domain (S756), and transmits the calculated channel parameter to the base station 120 (S758).
  • the feedback overhead can be a big problem.
  • a reference signal used in this other method may be defined as new CSI-RS to distinguish it from the existing CSI-RS.
  • the present invention is not limited to these names.
  • FIG. 8 illustrates a channel information including a precoded CSI-RS for transmitting and receiving a precoded channel information estimation signal in a wireless communication system 100 and including a precoded CSI-RS index. Is a diagram showing that is fed back.
  • the base station 120 uses different radio blocks (REBs) or other subframes or the same REs when the reference signals are transmitted for estimating channel information.
  • Precoding may be performed to have different propagation directivity with respect to a plurality of reference signals using the code division (RE and codes classified by code division).
  • Each of the plurality of reference signals described above is precoded to have different propagation directions and propagated through a plurality of physical antennas of the transmitting end (base station 120).
  • reception power is measured to be high and propagated in a propagation direction that the terminal 110 does not prefer.
  • the received power is low.
  • the received power is not measured with respect to the reference signal propagated in the propagation direction in which the terminal 110 cannot receive the signal.
  • the terminal 110 may recognize a radio resource to which a reference signal mapped to a reference signal presenting a suitable direction to the terminal 110 by measuring and comparing the received power of each radio resource to which a reference signal propagated with different propagation directions is mapped.
  • the index for the radio resource suitable for the terminal 110 is reported to the base station 120 so that the base station 120 can obtain the propagation direction or precoding information suitable for the terminal 110.
  • each reference signal is transmitted in a vertical component. It is precoded to have different propagation directions and transmitted.
  • the base station 120 transmits six reference signals 810, 811, 812, 813, 814, and 815.
  • each Precoded CSI-RS propagates with a different propagation direction. do.
  • the terminal 110 may measure the highest received power with respect to the precoded CSI-RS 3 813 which is propagated with the propagation direction most suitable for the terminal 110.
  • the terminal 110 may measure the precoded CSI-
  • the index for RS 3 may be reported to the base station 120.
  • the base station 120 may check the information on the most preferred channel or the most suitable propagation direction (precoding information) of the terminal 110.
  • the first to fourth feedback schemes described above with reference to FIGS. 6 to 7 must perform a complicated operation in which the terminal 110 measures a channel matrix, and in this operation, the terminal 110 uses a plurality of channels or channel matrices. Amplitude and phase measurements should be performed on each of the elements.
  • codebook search must be performed to represent the measured channel matrix. In this case, precise CSI reporting may not be possible in some specific communication environments depending on the codebook configuration. This is because the codebook is finite in size, so that some similarities may not exist in the codebook.
  • the transmitting end is used for transmitting the reference signal in consideration of the communication environment in the area dedicated to each cell or each transmitting end (base station 120). Since the precoder can be arbitrarily selected, more various channel information can be measured.
  • the precoded CSI-RS is defined as an RS that has been precoded to be transmitted to perform channel information reporting, not for channel measurement, for PDSCH demodulation.
  • the precoded CSI-RS means RS transmitted to a plurality of terminals after precoding.
  • each UE can receive the precoded CSI-RS regardless of whether a PDSCH is received, and estimate channel information through the precoded CSI-RS. report.
  • the Precoded CSI-RS may transmit a plurality of reference signals that are precoded to form a strong electric field having different propagation directions in the vertical direction.
  • Reference signals precoded to form strong electric fields with different propagation directions are generated using different radio resources (either different REs or the same REs, but sequenced to be divided into orthogonal codes, or a combination of both). May be mapped and transmitted.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process in which a Precoded CSI-RS is transmitted and received and channel information including information indicating a maximum received power reference signal (RS) is transmitted and received in the wireless communication system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • RS maximum received power reference signal
  • the base station 120 precodes a plurality of reference signals in different matrices (S910), maps the plurality of precoded reference signals to different radio resources, and transmits them to the terminal 110 ( S920).
  • the terminal 120 receives a plurality of reference signals mapped to different radio resources from the base station 120 (S920), and measures received power strengths for each of the plurality of reference signals (S930).
  • the plurality of reference signals may be mapped to different radio resources in one resource block pair (PRB pair).
  • PRB pair resource block pair
  • This structure is a structure in which differently precoded reference signals are mapped in one PRB pair.
  • the precoded CSI-RS may exist on all PRB pairs in a subframe in which transmission is configured, or may exist on some PRB pairs thereof. For example, a structure may exist only in an even PRB pair, or exist only in a PRB pair near a center frequency around a carrier frequency.
  • the terminal 120 transmits channel information including information indicating a reference signal having the largest received power strength among the plurality of received reference signals to the base station 120 or is determined according to the ascending or descending order of the received power strength.
  • the channel information including the information indicating the reference signal is transmitted to the base station 120 (S940), and the base station 120 receives the received power strength of the terminal 110 among the plurality of reference signals transmitted to the terminal 110.
  • the channel information including the information indicating the largest reference signal or the channel information including the information indicating one or more reference signals determined according to the ascending or descending order for the received power strength is received from the terminal 110 (S940). ).
  • the terminal 120 may transmit channel information including information indicating a reference signal having the largest received power intensity to the base station 120, but the terminal 120 further uses channel information in addition to the received power strength to provide channel information.
  • channel information including information indicating a reference signal other than the reference signal having the largest received power strength may be transmitted to the base station 120.
  • the terminal 120 sorts the reference signals in ascending or descending order according to the received power strength, and selects one preferred reference signal according to the above-mentioned other information for two or more reference signals in the order of the received power strength in the order of increasing.
  • the channel information including the information indicating the selected reference signal may be transmitted to the base station 120.
  • the base station 120 is a system using a multidimensional antenna array, and in step S920 in which the base station 120 transmits a reference signal, different matrices have a plurality of reference signals. It may be a beamforming matrix to be transmitted with different propagation directions in the vertical domain of the antenna array.
  • the channel characteristics between the transmitting end and the receiving end are largely determined by the physical position between the transmitting end and the receiving end and the distribution of reflectors generating multiple paths.
  • the vertical direction has a narrower angle range than the horizontal direction, which causes reflection or disturbance of radio waves between the transmitter / receiver.
  • the channel information feedback through the Precoded CSI-RS can be used for the vertical channel information feedback without using the channel estimation information through the CSI-RS.
  • the base station 120 receives the channel information by using the precoded CSI-RS precoded to have different propagation directions in the vertical direction, and uses the same CRS (R) as used in Rel-10 / 11 in the horizontal direction.
  • Rank indicator (RI), Precoder Matrix Indicator (PMI), and Channel Quality (CQI) as channel estimation information through a cell-specific reference signal (CSI-RS) or channel state information reference signal (CSI-RS) or similar cell-specific transmission RS.
  • CSI-RS cell-specific reference signal
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • channel information including at least one piece of information.
  • the base station 120 further adds a cell-specific reference signal (CRS) or a channel state information reference signal (CSI-RS) to the terminal 110 in step S920 of transmitting a reference signal.
  • CRS cell-specific reference signal
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • step S940 of transmitting and receiving channel information among the RI (Rank Indicator), PMI (Precoder Matrix Indicator), and CQI (Channel Quality Indicator) as horizontal domain channel estimation information through CRS or CSI-RS.
  • Channel information further including at least one information may be received from the terminal 110.
  • the base station 120 may transmit a plurality of reference signals with the same power level between the reference signals in step S920.
  • the terminal 110 may report the optimal propagation direction or precoding information by measuring the change in the intensity of the received power according to the propagation path.
  • the base station may transmit a specific reference signal using a larger power than other reference signals.
  • the terminal does not receive information on whether the base station uses a larger power than other reference signals with respect to a specific reference signal, and measures the received power of each reference signal.
  • the base station 120 may transmit a plurality of reference signals through some antenna sets of the vertical antenna sets constituting the antenna array in operation S920. This is a method for reducing the signaling overhead of the base station 120 transmitting a reference signal or the feedback overhead of the terminal 110 feeding back channel information in feeding back channel information for all antennas in the vertical direction.
  • the terminal 110 transmits the channel information to the base station 120 by including the index information of the reference signal in the channel information with respect to the one or more reference signals in the order of increasing the received power strength (S940).
  • Index information of the radio resource to which the signal is mapped may be included in the channel information and transmitted to the base station 120.
  • the terminal 110 may feed back the corresponding indexes. If the configuration information is not received or the index of the reference signal cannot be determined for another reason, a method of feeding back the index of the radio resource to which the reference signal is mapped may be used.
  • the terminal 110 may transmit channel information including information indicating one reference signal having the largest received power strength to the base station 120, and at least one (for example, order of magnitude of the received power strength).
  • Channel information including information indicating the upper three) reference signals may be transmitted to the base station 120.
  • the base station 120 may select and use information indicating one reference signal.
  • the terminal may also report the information in a bitmap format.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an information structure for transmitting and receiving a channel estimating RS and feeding back channel information according to 2D / 3D MIMO.
  • the wireless communication system base station 120 may use a 2D MIMO or 3D MIMO technique in the downlink. Accordingly, the base station 120 may transmit a reference signal for 2D MIMO channel measurement or a reference signal for 3D MIMO channel measurement so that the terminal 110 may measure and report channel information necessary for using each MIMO scheme. In addition, the terminal 110 may notify the terminal 110 of the setting information for transmitting the reference signal so that the terminal 110 may receive the reference signal.
  • the base station 120 may include reference signal information 1010 for 2D MIMO and reference signal information 1020 for 3D MIMO as fields of configuration information.
  • Base station 120 performs a single or multiple CSI-RS transmission for 2D MIMO channel measurement, and also for 3D MIMO channel measurement, 3D CSI-RS and vertical direction (for horizontal domain channel measurement) vertical domain) precoded CSI-RS transmission for channel measurement.
  • the reference signal information 1030 for 3D MIMO may include 3D CSI-RS information 1022 for horizontal channel measurement and precoded CSI-RS information 1024 for vertical channel measurement.
  • the base station 120 may arbitrarily select whether the technique applied in 2D / 3D MIMO, or both techniques is used, and transmit the random access to the terminal 110 in the form of a transmission mode.
  • Tx mode transmission mode
  • N a natural number of 1 or more
  • the transmission mode 1030 is N + 1, 2D MIMO is used. If the transmission mode is N + 2, it may indicate that 3D MIMO is used or any one of 2D / 3D MIMO is used.
  • Such transmission mode information may be transmitted from the base station 120 to the terminal 110.
  • the base station 120 may request the aperiodic CSI report to the terminal 110, this request information may be included in the aperiodic CSI report field 1040 and transmitted to the terminal 110. have.
  • the terminal 110 extracts the CSI information through the channel estimation reference signal according to the reference signal information 1010 and 1020 and the transmission mode information 1030 for 2D / 3D MIMO described above and reports the same to the base station 120. .
  • the base station 120 transmits a reference signal for 2D MIMO channel estimation and a reference signal for 3D MIMO channel estimation as separate reference signals, and the terminal 110 performs 2D or 3D MIMO channel estimation through each reference signal.
  • 2D MIMO channel estimation is performed according to the Rel-10 / 11 method.
  • RI, PMI, and CQI are measured using a reference signal for horizontal CSI estimation, and a precoded CSI-RS, a vertical component reference signal, is measured. Estimate the vertical CSI through.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of feeding back information indicating a reference signal having a large received power strength by the terminal 110 according to an embodiment of the present invention.
  • the UE 110 measures received power for a plurality of radio resources (S1102) (UE measures Rc power On 6 physical resources), and then precoded CSI- mapped to the radio resource having the largest received power.
  • the RS may be recognized as a precoded reference signal through a precoding matrix suitable for the terminal 110 or as a reference signal passed through a virtual channel suitable for the terminal 110.
  • the terminal 110 calculates appropriate vertical precoding information based on the received power (UE detect highest Rx power at physical resource 3) (S1104).
  • the terminal 110 When the terminal 110 does not recognize the order or method (RS to resource mapping rule) in which each precoded CSI-RS is mapped to a radio resource (no at S1106), the terminal 110 is mapped with a suitable precoded CSI-RS.
  • the terminal 110 When an index indicating a radio resource is reported to the base station 120 (UE reports physical resource index) (S1108), and the terminal 110 recognizes the order or method of mapping each precoded CSI-RS to the radio resource ( Yes in S1106), the terminal 110 reports an index indicating a suitable precoded CSI-RS to the base station 120 (UE reports precoded CSI-RS index) (S1110).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which channel estimation RS is mapped to an antenna array in 3D MIMO.
  • FIG. 12 (a) shows a reference signal (CRS or CSI-RS) for horizontal channel CSI measurement and a reference signal (Precoded CSI) for vertical channel measurement using all antennas that the base station 120 configures in the antenna array.
  • (RS) is transmitted (using New RS ports 0 to 7)
  • FIG. 12 (b) shows a reference signal (CRS or CSI-RS) for horizontal channel CSI measurement using all antennas.
  • 12C illustrates reference signals CRS or CSI-RS for horizontal channel CSI measurement and precoded CSI-RS for vertical channel measurement using some antenna sets constituting the antenna array. Indicates to send.
  • the example of FIG. 12 is a method suitable for use when the number of ports used by the base station 120 for precoded CSI-RS transmission is determined, and all precoded CSI-RSs are allocated by assigning each precoded CSI-RS port to each transmit antenna. To be transmitted at the same transmit power.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of an information structure for transmitting and receiving a channel estimating RS and feeding back channel information according to 2D / 3D MIMO.
  • FIG. 13 illustrates a method of displaying information about a reference signal that can be commonly used in 2D and 3D MIMO.
  • reference signal information for 2D MIMO may be referred to as reference signal information for 2D MIMO.
  • 1310 may be transmitted together through a subfield corresponding to reference number 1312 (a subfield 1312 indicating whether the 3D MIMO horizontal channel CSI is used for measurement).
  • a reference signal for 3D MIMO vertical channel measurement (location of a radio resource to which a precoded CSI-RS is mapped, and information on a subframe in which a precoded CSI-RS is transmitted).
  • Information indicating the reference signal (CRS or CSI-RS) to be used together for 3D MIMO horizontal channel CSI measurement (for example, how many times of the CSI-RS the UE is configured to receive) May be included in a subfield corresponding to reference number 1324 (information 1324 indicating a reference signal used for horizontal channel CSI measurement for 2D MIMO) and transmitted to the terminal 110 together.
  • a scheme may be considered in which base station 120 transmits a precode CSI-RS in any number.
  • the base station 120 may define precoded CSI-RS ports less than the number of antennas constituting the vertical array and perform precoding when mapping each RS port to the antenna.
  • the base station 120 may transmit precoded CSI-RS in any number (the number of antenna ports) regardless of the number of physical antennas.
  • the base station 120 may use any precoder or select some of the precoder having the following characteristics to configure the precoding matrix of Equation 1 below.
  • Equation 2 it may be expressed as Equation 2 below.
  • mapping rules between m and n may be separately defined. Also depending on the number of antenna ports or antennas used, the length K of v is determined.
  • the existing zero power CSI-RS or non-zero power CSI-RS resource allocation scheme may be reused.
  • MU-MIMO can be used to practice the present invention.
  • the MU-MIMO uses multiple antennas to simultaneously transmit information to multiple users through the same band by using multiple antennas to support high-speed information transmission to many users.
  • MU-MIMO allows two users to share a band when two or more user terminals have a high channel propagation gain for the same band, thus gaining channel propagation gain in addition to gaining more users using a wider band. It is possible to use this good band to improve the overall spectral efficiency.
  • MAI Multiple Access Interference
  • the MAI in the MU-MIMO will be described.
  • FIG. 14 shows an example of MU-MIMO in which a base station simultaneously transmits different information to two terminals using the same radio resource.
  • the interference component H by the filter F 0 designed for receiving the virtual channel H 0 C 0. 0 C 1 X 1 is erased so that the UE U0 can receive a signal without MAI.
  • the interference component H 1 C 0 X 0 received by U1 is removed by the filter F 1 , so that the UE U1 can also communicate without MAI.
  • two terminal selection and precoder selection should be performed such that H 0 C 0 and H 0 C 1 are orthogonal and H 1 C 0 and H 1 C 1 are orthogonal.
  • the base station should receive channel information or channel characteristic information necessary for performing the operation from the terminal.
  • the terminal may report limited information that may be used for MAI control. This limited information is as follows.
  • Each terminal reports information Cn about a precoder deemed appropriate for communication with a base station, and reports information Pn about a precoder that is expected not to generate an MAI.
  • the terminal U0 feeds back to the base station information about the precoder C 0 and the precoder P 0 that are not expected to generate MAI as channel information. Doing.
  • the terminal U1 is fed back to the base station as channel information information on the precoder C 1 and the precoder P 1 which are not expected to generate MAI.
  • the base station may perform MU-MIMO on the terminals U0 and U1.
  • Each terminal additionally reports information about the precoder In, which may cause a negligible interference when acting as an interference, other than the information Cn about the precoder determined to be suitable for receiving a signal from the base station.
  • This method has a disadvantage in that more information should be reported to the base station than the first method. However, as the amount of reporting increases, more appropriate MAI control is possible.
  • the terminal U0 reports a precoder C 0 , which is determined to be suitable for receiving a signal from the base station, and a precoder I 0 , which may cause an MAI of an unsizable size, to the base station.
  • a precoder C 0 which is determined to be suitable for receiving a signal from the base station
  • a precoder I 0 which may cause an MAI of an unsizable size, to the base station.
  • I 0 may report two or more In corresponding to the conditional expression Th low ⁇
  • the terminal U1 reports to the base station a precoder C 1 that is determined to be suitable for receiving a signal from the base station and a precoder I 1 that can cause an MAI of a size that cannot be ignored. From here Or In the case of the base station, the base station may perform MU-MIMO on the terminals U0 and U1.
  • each terminal infers an Angle of Departure (AoD) that is suitable for signal transmission after channel measurement.
  • AoD Angle of Departure
  • CSI reporting is performed in the form of reporting information necessary for such AoD implementation. This method is referred to as the third method described above. In this case, the information required for AoD implementation becomes a value corresponding to Cn in the first and second methods.
  • 17 is an illustration of a third method of channel information feedback for MAI avoidance.
  • the terminal U0 reports a precoder C 0 determined to be suitable for signal reception of the terminal corresponding to 0, 30, or -60, to the base station, and the terminal U1 corresponds to 90, 120 of the AoD.
  • the precoder C 1 determined to be suitable for signal reception of the terminal is reported to the base station, and the terminal U2 reports the precoder C 2 determined to be suitable for signal reception of the terminal corresponding to AoD 45 and 30, to the base station. have.
  • the base station may perform MU-MIMO by setting U0 and U1 having a large difference in AoD as MU-MIMO UE pairing.
  • This third method has an advantage that the feedback overhead is smaller than that of the first and second methods. Then, it is examined whether this third method can be applied to 3D MIMO.
  • the difference of AoD according to the location of each terminal is not large compared to the horizontal domain, and each terminal is multipled by the scatter distribution difference.
  • the AoD difference between each path constituting the main lobe (the portion forming the largest peak in the waveform) is also small. Due to this channel characteristic, the existing MU-MIMO technique (third method) that performs UE pairing with AoD difference is not suitable. In other words, it is difficult to find two UEs having a large AoD difference based on the same criteria as the horizontal domain because the difference of AoD is not large, and for this reason, it is difficult to find UE pairing for MU-MIMO only by the difference of AoD.
  • 18 is a diagram illustrating an AoD range in a horizontal domain and a vertical domain.
  • the range of AoD is shown to 120 degrees in the horizontal domain, but the AoD is limited to a maximum of 33 degrees in the vertical domain.
  • the resolution of beamforming should be high. As described above, since the range of the AoD is narrow in the vertical domain, if the resolution of the beamforming is not high, interference occurs between UEs pairing with UEs, making it difficult to perform spatial multiplexing.
  • the first way to increase the resolution of beamforming in the vertical domain is to increase the number of vertical antennas.
  • the second way to increase the resolution of beamforming in the vertical domain is to increase the spacing between vertical antennas.
  • this second method is difficult to apply, but the distance between antennas increases due to the limited scatter distribution in the vertical domain (carrier wavelength / 2 ( Correlation between antennas is maintained even in the case of (i.e.), and it is possible to increase the beamforming resolution using this second method.
  • the disadvantage is that side lobes (large peaks other than the main lobe in the waveform) are created that cause interference.
  • antennas constituting the array in the vertical direction correspond to twice the wavelength. It is installed while maintaining the separation distance.
  • the dotted line waveform has a separation distance between antennas. And a waveform with four transmitting antennas, and the dashed-dotted waveform shows that the separation distance between antennas And a waveform using eight transmitting antennas, and the solid line waveform has a separation distance between antennas as shown in the antenna array of FIG. This is a waveform when four transmission antennas are used.
  • the separation between the antenna Compared to the case of using four transmit antennas, the resolution is increased by decreasing the thickness of the waveform when the transmission antenna is increased (dashed dashed line waveform) and when the separation distance between the antennas is increased (solid waveform).
  • the conventional CSI (PMI) reporting method (the third method described above) has a distance between antennas It may be used only in the following limited cases, and may not be used in vertical domain precoding or beamforming in which large spacing between antennas is considered to increase resolution.
  • the present invention provides a method for generating and reporting channel information necessary for supporting precoding and MU-MIMO UE paring suitable for each terminal in a closed loop MIMO system performing multidimensional precoding.
  • the receiving terminal In order to support closed-loop MIMO operation for performing spatial multiplexing of rank 1 or more, the receiving terminal should collect channel information or channel characteristics that may be used for precoding and transmit the information to the base station.
  • Precoding is a signal processing operation, also referred to as channel virtualization, and the interference between terminals may be increased or decreased by this signal processing operation.
  • the base station may select two or more terminals capable of spatial multiplexing without mutual interference by comparing channel characteristics of the plurality of terminals.
  • this method of reporting channel information requires a very high feedback overhead, and thus, instead of reporting channel information, current communication systems imply that the indicator implies only some information determined to be effective for precoding after the channel characteristic measurement.
  • This channel information reporting method is called codebook based CSI feedback.
  • the reporting method can report various channel characteristics according to the design method of the codebook, and in the case of the current LTE Rel-10 8Tx MIMO scheme, a high signal-to-signal when using a highly correlated linear antenna array is used. After identifying an AoD capable of guaranteeing a noise ratio, a format for reporting phase related information between transmission antenna ports to be applied for the AoD implementation is reported.
  • such a report may be used for inferring a combination of terminals capable of spatial multiplexing without the MAI by a linear antenna array characteristic.
  • the above report has the disadvantage that MAI can be avoided only when a highly correlated linear antenna array is used.
  • the present invention provides a CSI reporting technique for estimating MAI information in a horizontal domain and a vertical domain in a multidimensional array antenna including a horizontal domain and a vertical domain and reporting the same to the base station.
  • the information corresponding to the AoD may be delivered as in the conventional 8Tx MIMO scheme (the third method described above).
  • a companion index that guarantees low interference in multiplexing may be reported together.
  • the present invention provides a reference signal structure for companion index extraction and a companion index reporting method extracted through the reference signal.
  • the present invention may consider a case where the precoded CSI-RS described with reference to FIG. 8 in the vertical domain of the closed loop 3D MIMO system is used for CSI measurement and reporting of the vertical domain.
  • the base station transmits precoded CSI-RS for measuring AoD information for each terminal suitable for performing precoding in the vertical direction domain for each terminal.
  • the precoded CSI-RS is a reference signal precoded through a precoding vector (or matrix) to have different vertical AoD, that is, azimuth angle or vertical angle. As the distance between antennas constituting the transmit antenna array is shown in the example of FIG. 19, If exceeded, by side lobe generation, each precoded CSI-RS is propagated with more than one direction.
  • 21 is a distance between transmission antennas In case of excess, it is an example of transmission of precoded CSI-RS.
  • a precoded CSI-RS is propagated to have directivity in a vertical direction. At this time, the separation distance between the antennas is increased to increase the resolution in the vertical direction.
  • the antenna is installed in excess of and the precoded CSI-RS propagates with the side lobe in addition to the main lobe.
  • Precoded CSI-RS 0 propagates in the lowermost direction by the side lobe and also propagates in the center direction.
  • each UE measures received power for each precoded CSI-RS, and reports an index for the RS that guarantees the highest received power among the precoded CSI-RSs to the base station.
  • Information about vertical domain precoding can be reported. According to this method, it is possible to support MIMO operation similar to the existing PMI report without searching the codebook related to PMI, and also overcomes the problem that interference prediction by side lobe generation is impossible.
  • the separation distance between antennas is increased.
  • the embodiment of the present invention is not limited to such a distance between the antenna, the distance between the antenna is The following may also be applied.
  • the separation distance between these antennas The following may correspond to an example.
  • FIG. 22 illustrates an example in which a UE feeds back channel information when a precoded CSI-RS as shown in FIG. 21 is transmitted.
  • the U0 terminal is located in a region where Precoded CSI-RS 0 is received with the greatest power, and thus, the UE U0 feeds back an index R0 indicating Precoded CSI-RS 0 to the base station as channel information. do.
  • the UE U1 feeds back an index R3 for Precoded CSI-RS 3 and the UE U2 feeds back an index R0 for Precoded CSI-RS 0.
  • the terminal In the case of using the channel information feedback method using the Precoded CSI-RS as a reference signal, as described with reference to FIG. 8, the terminal simply measures the maximum received power without a separate codebook search. Information can be fed back.
  • U0 receives radio waves through two paths
  • U1 and U2 similarly receive radio waves through two paths.
  • the terminal U0 reports a vertical direction RI (Rank Indicator) indicating a rank 2 to the base station.
  • RI Rank Indicator
  • RS0 and RS1 which are indices for the Precoded CSI-RS having a large reception power, may be fed back to the base station (the best in the channel information feedback for the Precoded CSI-RS).
  • the indexes for two or more precoded CSI-RSs that guarantee a smaller but sufficient received power may be fed back to the base station as channel information).
  • the UE U1 may report the vertical domain RI indicating the rank 1 to the base station because the Precoded CSI-RS having a sufficiently large reception power is RS3, and report the index RS3 to the base station as channel information about precoding.
  • U2 reports the vertical domain RI indicating rank 2 to the base station, and reports RS0 and RS2 as precoding related information to the base station.
  • MU-MIMO can be performed by pairing.
  • U1 is not sufficiently large and difficult to use as a channel, it is located in an area where Precoded CSI-RS 2 propagates when it is used as a channel for other terminals, which may act as interference. Therefore, the signal transmission for U2 can act as interference to U1.
  • the channel information reported by the UE is shown in FIG. 24.
  • FIG. 24 illustrates an example of channel information reported by a terminal when using the channel information feedback first method for MAI avoidance for a vertical direction domain.
  • the UE U1 reports information on precoding determined to be the most suitable as an index for RS3, and reports an index for RS0 and RS1 as a companion index BCI (Best Companion Index). .
  • the two terminals are performed as UE pairing to perform MU-MIMO.
  • MU-MIMO can be performed by pairing the two UEs.
  • this method has a problem in that the CSI reporting overhead increases rapidly as the precoded CSI-RS increases.
  • the present invention when the precoded CSI-RS is used in the vertical domain of a closed loop 3D MIMO system, the present invention provides channel information for precoding, channel information for MAI avoidance, and rank information without a sharp increase in overhead.
  • a method for transmitting and receiving between terminals is provided.
  • PMI, RI and CQI have been reported as channel information.
  • PMI has been reported classified into first PMI and second PMI.
  • first PMI is a value for wideband
  • second PMI is a PMI value for a subband (narrow band).
  • the present invention provides a method for replacing such a PMI and RI reporting method with an Exclusion Index (ECI) and a Reference Signal Index (RSI).
  • ECI and RSI may be used only for the vertical domain, and PMI and RI reporting methods may be used for the horizontal domain.
  • the ECI / RSI method provides channel information corresponding to the channel information provided by the PMI / RI method, and the ECI / RSI method exists exclusively with the PMI / RI method, so that only one method should be used. no.
  • the types can be classified as follows according to the type of information reported to the base station in the PMI / RI method.
  • Type 1 UE selected subband CQI
  • Type 1a subband CQI and second PMI
  • Type 2 wideband CQI and PMI for 2/4 Tx
  • Type 2a wideband first PMI for 8Tx
  • Type 2b wideband CQI and second PMI for 8Tx
  • Type 2c wideband CQI and first / second PMI for 8Tx
  • Type 4 wideband CQI
  • Type 5 RI and wideband PMI
  • Type 6 RI and PTI
  • reporting period in the PMI / RI method may follow the following rules.
  • the RI may be reported with the longest period among the other information, and one RI report is performed after N PMI and CQI reports with a period less than or equal to the maximum reporting period defined by RRC (Radio Resource Control). Can be.
  • the RI may be reported with the same period as the first PMI.
  • First PMI is always selected as wideband PMI, and may be reported with a period longer than the second PMI, which may be selected as a subband PMI, or with the same period.
  • FIG. 25 illustrates a period in which PMI / RI and CQI are reported and the type of channel information reported in the period.
  • an RI indicating a rank is reported in the longest period, and a second PMI is reported in the shortest period.
  • the dropping rule in the PMI / RI method is as follows.
  • Type 3 Type 5, and Type 6 have a higher priority of reporting than other types, so that one of the Types has the same subframe on the same subframe as the CSI of the other Type. If scheduled to, the UE performs a CSI report of a type having a high priority and omits CSI reporting of other types.
  • the ECI / RSI method according to the embodiment of the present invention is performed by the following steps.
  • the UE estimates a precoded CSI-RS having a very low reception power (where MAI is not expected even when used for other UE precoding in MU-MIMO) and reports the information about the precoded CSI-RS as an index to the base station.
  • the information reported here is ECI information.
  • the base station can obtain indirect information (precoding information to be excluded) about the preferred precoding while acquiring information on precoding that can avoid MAI.
  • the UE reports to the base station an index indicating a precoded CSI-RS that can express precoding information suitable for itself among the remaining precoded CSI-RSs except for the precoded CSI-RS reported through the ECI.
  • the information reported here is RSI information.
  • the base station can obtain the direct information of the precoding for the terminal.
  • the RSI information includes RI information that is rank information and may also be considered to include PMI information in the above-described PMI / RI.
  • the RSI may be represented in a bitmap form or may be represented by an index of a codebook expressed as a combination of precoded CSI-RS indices.
  • 26 is an illustration of a codebook for RSI.
  • a maximum rank classified as a column indicates the number of precoded CSI-RSs excluded by ECI. For example, if there are eight total precoded CSI-RSs, the maximum rank is 1 in the codebook when information about seven precoded CSI-RSs with very low reception power is transmitted through the ECI. In this case, since the remaining one precoded CSI-RS is determined as the preferred precoded CSI-RS, information of the RSI may not be needed.
  • the RSI when the maximum rank is 2, the RSI may be 10 or 01 (when one of the two is a preferred precoded CSI-RS) as a bitmap as shown in FIG. 26, and also a bitmap 11. (If both are preferred precoded CSI-RSs).
  • the RSI may be reported as a bitmap, or as shown in FIG. 26, a codebook indicating each case as an index may be designed to report a codebook index 0, 1, or 2.
  • the number of precoded CSI-RSs reported through RSI can be limited. Since the number of precoded CSI-RSs reported through RSI means rank, this can be understood in the same way as limiting the number of ranks.
  • the maximum rank is limited to 2 when the maximum rank is 5. In this case, a total of 15 combinations are possible, which can also be reduced by applying other rules.
  • One of the rules is that when selecting a precoded CSI-RS, it restricts the selection of the precoded CSI-RS spaced more than a certain interval.
  • the separation between precoded CSI-RSs can be limited to two or more.
  • the maximum rank is 4, the distance between the precoded CSI-RSs is limited to 2 or more, and when the maximum rank is 5, the precoded CSI -RS separation can be limited to 3 or more.
  • the maximum rank is 4, the maximum rank is limited to 2, and the distance between the precoded CSI-RSs is 2 or more. Accordingly, the case where the rank is 2 is limited to three cases of 1010, 0101, and 1001 in the bitmap.
  • the maximum rank is 5
  • the maximum rank is limited to 2
  • the spaced interval between the precoded CSI-RSs is 3 or more. Accordingly, the case where the rank is 2 is limited to three cases of 10010, 01001, and 10001 in the bitmap, and the codebook can be configured in a total of eight combinations.
  • the ECI / RSI method may define different types of channel information by feeding back different information from the PMI / RI method.
  • An example of the type of channel information defined differently is as follows.
  • Type 7a ECI and RSI
  • Type 7b ECI and RI
  • Type 7c ECI and RSI and RI
  • Type 8 wideband RSI
  • Type 8a wideband RSI and wideband PMI
  • Type 8b wideband RSI and first PMI
  • the size of channel information may be different for each type as described above.
  • FIG. 27 is an example of the size of channel information of types newly defined in relation to an ECI / RSI method.
  • Configuration 0, Configuration 1, and Configuration 2 which are information related to the number of transmit antennas and the antenna separation distance, are information transmitted from the base station to the terminal through RRC.
  • ECI / RSI method the same reporting periods and dropping rules as the PMI / RI method can be applied.
  • ECI can be reported at a longer period than the RSI.
  • Type 7a / Type 7b / Type 7c are determined to have a high priority and overlap in the same subframe as other types of channel information, other types of channel information may be dropped.
  • 28 is a flowchart illustrating a method for receiving channel information by a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the method 3500 for receiving channel information by the base station may include transmitting a plurality of reference signals, each precoded in different matrices, to different radio resources and transmitting them to the terminal (S3510); A channel including first indicator information for one or more reference signals whose reception power strength is less than or equal to a reference value among a plurality of reference signals, and second indicator information for one or more reference signals among remaining reference signals except for the one or more reference signals. And receiving information from the terminal (S3520).
  • a wireless communication system to which an embodiment of the present invention can be applied may be composed of one or more base stations and one or more terminals, which may be a system using a multidimensional antenna array.
  • the base station may implement the MIMO system in a space including the vertical direction by arranging the antenna array in the vertical domain as well as the antenna array in the horizontal domain.
  • Such a system may be referred to as a 3D MIMO system.
  • different matrices in step S3510 may be a beamforming matrix such that the aforementioned plurality of reference signals are transmitted with different propagation directions in the vertical domain of the antenna array. Can be.
  • Multiplying a specific signal by the beamforming matrix shown in Equation 1 produces eight signals whose phases only change. When these signals are included and propagated in eight vertical antenna arrays, these signals have a specific direction. It will spread. Therefore, for each specific signal, multiply different precoding matrices of v1, v2, and v3 (precoding matrices with different propagation directions) and propagate them using vertical antenna arrays. It is possible to generate a plurality of reference signals to be transmitted with.
  • FIG. 8 An example of propagation of the Precoded CSI-RS propagated with different propagation directions in the vertical direction is shown in FIG. 8.
  • the base station precodes reference signals to have different propagation directions and transmits them to the terminal. Since these reference signals have different propagation directions, as shown in FIG. 8, the Precoded CSI-RS The zero reference signal 810 propagates downward and the precoded CSI-RS 5 reference signal 815 propagates upward.
  • the base station After transmitting the reference signal, the base station receives the channel information from the terminal generating the channel information through the reference signal. Receiving such channel information is step S3520.
  • the UE measures the received power strengths of the plurality of reference signals precoded with different precoding matrices.
  • the strength of received power measured by the terminal may be different.
  • the strength of the received power for the Precoded CSI-RS 3 813 will be measured the largest.
  • the precoded CSI-RS 0 810 or the precoded CSI-RS 5 815 propagates to a relatively remote area, the received power strength of the terminal 110 will be small.
  • the UE measures received power strengths of a plurality of reference signals, and includes information on one or more reference signals whose received power strengths are equal to or less than a reference value in channel information. Send.
  • information on one or more other reference signals among the remaining reference signals is also included in the channel information and transmitted to the base station.
  • Receiving power of the terminal is less than the reference value means that when the base station transmits data to the terminal using the precoding matrix used in the corresponding Precoded CSI-RS, it is difficult to correctly receive the data from the terminal. Therefore, it is ECI information not to use this precoding matrix in data transmission for the corresponding terminal.
  • the reception power strength of the terminal is less than the reference value has no effect on the terminal even if the base station transmits data to another terminal using the precoding matrix used in the Precoded CSI-RS, that is, the possibility of avoiding the MAI It means high.
  • the terminal measures the received power strengths of the plurality of reference signals, and among them, information about one or more reference signals having the received power intensity less than or equal to the reference value (described above, 'first indicator information') Transmitting to the base station means not using the precoding matrix used for such a reference signal to itself (terminal) and simultaneously using the precoding matrix for the other terminal when trying to MU-MIMO with another terminal. It means that you may. For example, the above-described ECI information may be used.
  • the terminal also transmits to the base station by including at least one reference signal of the remaining reference signals in the channel information, except for the reference signal having a received power strength of less than the reference value as the channel information, the information (described above 'second indicator information') Preferred information.
  • the information about precoding that is to be excluded or used for MU-MIMO with other terminals is transmitted as the first indicator information, then the precoding matrix that is most suitable for itself (terminal) other than this precoding matrix is next transmitted. You need to give information about. This is the second indicator information.
  • the RSI information in the above-described ECI / RSI method may be used.
  • RSI information is information used to select the most suitable Precoded CSI-RS for the terminal through the information measured through the reception of the Precoded CSI-RS, and transmit the indicator information to the base station.
  • the UE may select a preferred Precoded CSI-RS according to various criteria, but in one embodiment, an indicator for selecting a predetermined number of Precoded CSI-RSs in higher order in order of increasing received power according to the received power strength
  • the information can be utilized as RSI information.
  • the ECI information may also be information in the form of a bitmap and may also be index information of a codebook.
  • the ECI information may take a long length of data while lengthening a transmission / reception period between the terminal and the base station, even when using a bitmap form or using a codebook, a combination of all possible reference signals as an ECI may be included in the codebook. .
  • some of the codebooks for the RSI include N or less of the reference signals among all possible combinations of one or more reference signals, except for the reference signals included in the ECI.
  • the difference may be composed of a combination of M or more.
  • all 31 combinations may be made, of which the limit of the number of preferred reference signals to 2 or the preferred reference signals is limited.
  • the number of combinations can be reduced by making the difference between the indexes equal to 3 or more. In this case, as described with reference to FIG. 26, all of them are limited to eight combinations and information can be transmitted using a 3-bit signal.
  • the method of transmitting and receiving channel information using the Precoded CSI-RS as a reference signal can be used not only in the vertical domain but also in the horizontal domain.
  • the existing method may be used as it is for the horizontal domain in order to increase compatibility with previous versions of the terminal.
  • the base station further transmits a cell-specific reference signal (CRS) or a channel state information reference signal (CSI-RS) to the terminal in step S3510, and receives the CRS or the CSI-RS in step S3520.
  • Channel information further including at least one of a Rank Indicator (RI), a Precoder Matrix Indicator (PMI), and a Channel Quality Indicator (CQI) may be received from the terminal as horizontal domain channel estimation information.
  • RI Rank Indicator
  • PMI Precoder Matrix Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator
  • 29 is a flowchart illustrating a method of transmitting channel information by a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • a method 3600 of transmitting channel information of a terminal receiving a plurality of reference signals mapped to different radio resources and precoded in different matrices, respectively (S3610), Measuring received power strength with respect to each of the reference signals in, and receiving first indicator information on one or more reference signals having a received power intensity less than or equal to the reference value, and second indicator information on one or more reference signals, except one or more reference signals.
  • the method may include transmitting channel information including a to the base station (S3620).
  • a wireless communication system to which an embodiment of the present invention can be applied may be composed of one or more base stations and one or more terminals, which may be a system using a multidimensional antenna array.
  • different matrices in step S3610 may be a beamforming matrix such that the aforementioned plurality of reference signals are transmitted with different propagation directions in the vertical domain of the antenna array. Can be.
  • Precoded CSI-RS can be used as a reference signal for channel estimation for the practice of the present invention.
  • the reference signals precoded in different matrices transmitted by the base station to the terminal mean Precoded CSI-RS.
  • the base station precodes a plurality of reference signals according to a preset reference and transmits the plurality of reference signals to the terminal.
  • the base station may use a beamforming matrix having different propagation directions in the vertical direction as the precoding matrix.
  • the UE measures the received power strengths of the plurality of reference signals precoded with different precoding matrices.
  • the strength of received power measured by the terminal may be different.
  • the strength of the received power for the Precoded CSI-RS 3 813 is measured the largest. Will be.
  • the precoded CSI-RS 0 810 or the precoded CSI-RS 5 815 propagates to a relatively remote area, the received power strength of the terminal 110 will be small.
  • the UE measures received power strengths of a plurality of reference signals, and includes information on one or more reference signals whose received power strengths are equal to or less than a reference value in the channel information. Send.
  • information on one or more other reference signals among the remaining reference signals is also included in the channel information and transmitted to the base station.
  • Receiving power of the terminal is less than the reference value means that when the base station transmits data to the terminal using the precoding matrix used in the corresponding Precoded CSI-RS, it is difficult to correctly receive the data from the terminal. Therefore, it is ECI information not to use this precoding matrix in data transmission for the corresponding terminal.
  • the reception power strength of the terminal is less than the reference value has no effect on the terminal even if the base station transmits data to another terminal using the precoding matrix used in the Precoded CSI-RS, that is, the possibility of avoiding the MAI It means high.
  • the terminal measures the received power strengths of the plurality of reference signals, and among them, information about one or more reference signals having the received power intensity less than or equal to the reference value (described above, 'first indicator information') Transmitting to the base station means not using the precoding matrix used for such a reference signal to itself (terminal) and simultaneously using the precoding matrix for the other terminal when trying to MU-MIMO with another terminal. It means that you may. For example, the above-described ECI information may be used.
  • the terminal also transmits to the base station by including at least one other reference signal among the remaining reference signals in the channel information, except for the reference signal having a received power intensity of less than the reference value as the channel information, the information (described above 'second indicator information') Is preference information.
  • the information about precoding that is to be excluded or used for MU-MIMO with other terminals is transmitted as the first indicator information, then the precoding matrix that is most suitable for itself (terminal) other than this precoding matrix is next transmitted. You need to give information about. This is the second indicator information.
  • the RSI information in the above-described ECI / RSI method may be used.
  • RSI information is information used to select the most suitable Precoded CSI-RS for the terminal through the information measured through the reception of the Precoded CSI-RS, and transmit the indicator information to the base station.
  • the UE may select a preferred Precoded CSI-RS according to various criteria, but in one embodiment, an indicator for selecting a predetermined number of Precoded CSI-RSs in higher order in order of increasing received power according to the received power strength
  • the information can be utilized as RSI information.
  • the ECI information may also be information in the form of a bitmap and may also be index information of a codebook.
  • the ECI information may take a long length of data while lengthening a transmission / reception period between the terminal and the base station, even when using a bitmap form or using a codebook, a combination of all possible reference signals as an ECI may be included in the codebook. .
  • some of the codebooks for the RSI include N or less of the reference signals among all possible combinations of one or more reference signals, except for the reference signals included in the ECI.
  • the difference may be composed of a combination of M or more.
  • all 31 combinations may be made, of which the limit of the number of preferred reference signals to 2 or the preferred reference signals is limited.
  • the number of combinations can be reduced by making the difference between the indexes equal to 3 or more. In this case, as described with reference to FIG. 26, all of them are limited to eight combinations and information can be transmitted using a 3-bit signal.
  • the method of transmitting and receiving channel information using the Precoded CSI-RS as a reference signal can be used not only in the vertical domain but also in the horizontal domain.
  • the existing method may be used as it is for the horizontal domain in order to increase compatibility with previous versions of the terminal.
  • the terminal further receives a cell-specific reference signal (CRS) or a channel state information reference signal (CSI-RS) in a receiving step (S3610), and horizontally through the CRS or CSI-RS in a transmitting step (S3620).
  • Channel information further including at least one of a Rank Indicator (RI), a Precoder Matrix Indicator (PMI), and a Channel Quality Indicator (CQI) may be transmitted to the base station as the horizontal domain channel estimation information.
  • RI Rank Indicator
  • PMI Precoder Matrix Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator
  • FIG. 30 is a block diagram of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 120 may include a transmitter 121, a receiver 122, a controller 123, and the like.
  • the transmitter 121 may perform a function of transmitting a channel estimation reference signal to a terminal according to an embodiment of the present invention, and the receiver 122 may perform a function of receiving channel information from a terminal according to an embodiment of the present invention. Can be done.
  • the controller 123 controls a transmitter 121 and a receiver 122 according to an embodiment of the present invention, and performs a series of control operations for a method for receiving channel information for transmitting a reference signal to a terminal and receiving channel information.
  • the transmitter 121 may transmit a plurality of reference signals, each of which is precoded in different matrices, to different radio resources and transmit them to the terminal.
  • the base station may be a system using a multi-dimensional antenna array, in which case different matrices allow the aforementioned plurality of reference signals to be transmitted with different propagation directions in the vertical domain of the antenna array. It may be a beamforming matrix.
  • the transmitter 121 may transmit a plurality of reference signals precoded with the same power.
  • the receiver 122 may receive channel information that is information obtained by sorting received power strengths of each of the plurality of reference signals measured by the terminal in ascending or descending order.
  • the information indicating one or more reference signals received by the receiver 122 may be indexes of reference signals or index information of radio resources to which reference signals are mapped.
  • the receiver 122 may include first indicator information about one or more reference signals having a received power intensity of a plurality of reference signals less than or equal to a reference value, and one or more reference signals except for the one or more reference signals.
  • Channel information including second indicator information may be received from the terminal.
  • the first indicator information or the second indicator information may be bitmap information or index information of a codebook, and the second indicator information may be indicator information on one or more reference signals selected according to the received power strength among the remaining reference signals. have.
  • the second indicator information may be index information of a codebook configured by a combination of one or more reference signals selectable by the number of remaining reference signals, wherein the codebook is one or more reference signals selectable by the number of remaining reference signals.
  • the number of reference signals may be equal to or less than N (N is a natural number of 1 or more), or the index of the index given to the reference signal may be a combination of M or more (M is a natural number of 1 or more).
  • the transmitter 121 further transmits a cell-specific reference signal (CRS) or a channel state information reference signal (CSI-RS) to the terminal, and the receiver 122 transmits a horizontal domain channel through the CRS or CSI-RS.
  • channel information further including at least one of a Rank Indicator (RI), a Precoder Matrix Indicator (PMI), and a Channel Quality Indicator (CQI) may be received from the terminal.
  • RI Rank Indicator
  • PMI Precoder Matrix Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator
  • 31 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal 110 may include a transmitter 111, a receiver 112, a controller 113, and the like.
  • the receiver 112 may perform a function of receiving a reference signal for channel estimation from a base station according to an embodiment of the present invention, and the transmitter 111 performs a function of transmitting channel information to a base station according to an embodiment of the present invention. Can be done.
  • the controller 113 controls a transmitter 111 and a receiver 112 according to an embodiment of the present invention, and performs a series of control operations for a method of transmitting channel information for receiving a reference signal from a base station and transmitting channel information. Can be.
  • the receiving unit 112 may receive a plurality of reference signals mapped to different radio resources and precoded in different matrices, respectively, from the base station, and the control unit 113 may receive power for each of the plurality of reference signals. Intensity can be measured.
  • the transmitter 111 instructs the reference signal described above with the index information of the reference signal or the index information of the radio resource to which the reference signal is mapped with respect to the information indicating one or more reference signals in order of receiving power strength.
  • the information can be transmitted to the base station 120.
  • the transmitter 111 may include first indicator information about one or more reference signals having a received power intensity lower than or equal to a reference value, and second indicator information about one or more reference signals among the reference signals except for the one or more reference signals.
  • Channel information may be transmitted to the base station.
  • the base station may be a system using a multi-dimensional antenna array, in which case different matrices allow the aforementioned plurality of reference signals to be transmitted with different propagation directions in the vertical domain of the antenna array. It may be a beamforming matrix.
  • the first indicator information or the second indicator information may be bitmap information or index information of a codebook, and the second indicator information may be indicator information on one or more reference signals selected according to the received power strength among the remaining reference signals. have.
  • the second indicator information may be index information of a codebook configured by a combination of one or more reference signals selectable by the number of remaining reference signals, wherein the codebook is one or more reference signals selectable by the number of remaining reference signals.
  • the number of reference signals may be equal to or less than N (N is a natural number of 1 or more), or the index of the index given to the reference signal may be a combination of M or more (M is a natural number of 1 or more).
  • the receiver 112 further receives a cell-specific reference signal (CRS) or a channel state information reference signal (CSI-RS), and the transmitter 111 transmits horizontal domain channel estimation information through the CRS or CSI-RS.
  • channel information further including at least one of a Rank Indicator (RI), a Precoder Matrix Indicator (PMI), and a Channel Quality Indicator (CQI) may be transmitted to the base station.
  • RI Rank Indicator
  • PMI Precoder Matrix Indicator
  • CQI Channel Quality Indicator

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 참조 신호 및 채널 정보를 송수신하는 방법에 관한 것으로, 기지국은 참조 신호로서 Precoded CSI-RS를 송신할 수 있으며, 단말은 Precoded CSI-RS에 대한 수신 전력을 측정하여, ECI(Exclusion Indicator) 혹은 RSI(Reference Signal Indicator) 정보를 채널 정보로서 기지국에 보고할 수 있다.

Description

무선통신시스템에서 채널 정보 송수신 방법 및 장치
본 발명은 무선통신시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신시스템에서 채널 정보를 송수신하는 방법에 관한 것이다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
현재의 3GPP, LTE(Long Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced)등의 무선통신 시스템은 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 데이터를 송수신할 수 있는 고속 대용량의 통신 시스템으로서, 유선 통신 네트워크에 준하는 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있을 뿐 아니라, 정보 손실의 감소를 최소화하고, 시스템 전송 효율을 높임으로써 시스템 성능을 향상시킬 필요가 있었다.
고속 정보 전송에 대한 요구를 해결하기 위하여 최신 통신 시스템은 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO, Multiple Input Multiple Output)를 이용하는 전송 및 수신 기법을 사용하고 있다. 이러한 MIMO 통신시스템은 각 단말이 자신과 연결된 하나 또는 다수의 기지국에 신호를 수신 또는 송신하는 구조를 가지고 있으며, 각 단말은 기지국의 정보 송신을 돕기 위하여 순방향 채널에 대한 정보를 기지국에 보고하기도 한다.
이러한 배경에서, 본 발명은, MIMO 시스템에서 다차원 안테나 어레이가 사용되는 시스템에서 MIMO를 위한 채널 정보를 송수신하는 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서, 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계; 및 상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 채널 정보 수신 방법을 제공한다. 다른 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 단말이 채널 정보를 송신하는 방법에 있어서, 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 채널 정보 송신 방법을 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은, 무선통신시스템에서 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 단말에 있어서, 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 수신부; 상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하는 제어부; 및 상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 단말을 제공한다.
MIMO 시스템에서 다차원 안테나 어레이가 사용되는 시스템에서 MIMO를 위한 채널 정보를 적은 오버헤드로 송수신할 수 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 안테나의 강전계가 형성되는 영역과 음영 영역을 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)와 (b)는 다차원 안테나 어레이의 일 예로서 각각 8 × 4 안테나 어레이와 8 × 8 안테나 어레이를 도시하고 있다.
도 4은 기지국(120)이 참조 신호(410)를 송신하고 단말(110)로부터 채널상태정보 및 채널품질정보를 포함하는 채널 정보(420)을 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 기지국(120)이 3D MIMO에서 사용되는 2차원 안테나 어레이에서의 CSI-RS 안테나 매핑의 일 예시 도면이다.
도 6 및 도 7은 단말(110)이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 무선통신시스템(100)에서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)가 송수신되고 상기 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(precoded CSI-RS) 인덱스를 포함하는 채널 정보가 피드백되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 Precoded CSI-RS가 송수신되고 최대 수신 전력 RS를 지시하는 정보를 포함한 채널 정보가 송수신되는 과정에 대한 흐름도이다.
도 10은 2D/3D MIMO에 따라 채널 추정용 RS를 송수신하고 채널 정보를 피드백하는 정보 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 수신 전력 세기가 큰 참조 신호를 지시하는 정보를 피드백하는 과정에 대한 흐름도이다.
도 12는 3D MIMO에서 채널 추정용 RS가 안테나 어레이에 매핑되는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 2D/3D MIMO에 따라 채널 추정용 RS를 송수시하고 채널 정보를 피드백하는 정보 구조의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 기지국이 동일 무선 자원을 사용하여 두 개의 단말에 각기 다른 정보 전송을 동시에 수행하는 MU-MIMO에 대한 일 예시이다.
도 15는 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법에 대한 예시이다.
도 16은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법에 대한 예시이다.
도 17은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법에 대한 예시이다.
도 18은 수평 방향 도메인과 수직 방향 도메인에서의 AoD 범위를 예시한 도면이다.
도 19는 안테나 간 거리가 캐리어 파장X2인 4개의 안테나를 사용하여 어레이를 구성하는 일 예시이다.
도 20은 AoD=-10을 목적으로 빔포밍을 수행 시의 각도에 따른 신호 세기의 파형을 나타낸 도면이다.
도 21은 사이드 로브에 의한 간섭 발생의 일 예시이다.
도 22는 전송 안테나 간 거리가 파장/2 초과인 경우에서 precoded CSI-RS의 전송 예시이다.
도 23은 도 28과 같은 precoded CSI-RS가 전송되는 경우 단말이 채널 정보를 피드백 하는 예시이다.
도 24는 수직 방향 도메인에서의 전파 경로를 예시하고 있다.
도 25는 수직 방향 도메인에 대하여 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우 단말이 보고하는 채널 정보의 예시이다.
도 26은 RSI에 대한 코드북의 예시이다.
도 27은 ECI/RSI 방법과 관련하여 새롭게 정의한 Type 들의 채널 정보 크기에 대한 예시이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 채널 정보 수신 방법의 흐름도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 정보 송신 방법의 흐름도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
무선통신시스템(100)은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신시스템(100)은 단말(110; User Equipment, UE) 및 기지국(120; Base Station, BS)을 포함한다.
본 명세서에서의 단말(110)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 및 LTE(Long Term Evolution), HSPA(High Speed Packet Access) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM(Global System for Mobile communications)에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
단말(110)은 이하에서 설명하는 채널정보의 피드백을 수행할 수 있으며, 그 장치를 제공한다.
기지국(120) 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(110)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(120)은 단말(110)로 참조 신호를 전송하고 단말(110)로부터 채널정보를 피드백 받으며 이 채널정보를 이용하여 데이터 또는 신호를 전송할 수 있다.
본 명세서에서 단말(110)과 기지국(120)은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
무선통신시스템(100)에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB(Ultra Mobile Broadband)로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예들이 적용되는 무선통신시스템(100)은 상향링크 및/또는 하향링크 HARQ(Hybrid ARQ)를 지원할 수 있으며, 링크 적응(link adaptation)을 위해 CQI(Channel Quality Indicator)를 사용할 수 있다. 또한, 하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있으며, 예컨대, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용할 수 있는 것과 같다.
무선통신시스템(100)은 다중 안테나를 사용하여 한 사용자에게 특정 대역을 통해 정보를 전달하는 단일 사용자 다중 입력 다중 출력(Single User Multiple Input Multiple Output, SU-MIMO) 기법과 많은 사용자에게 고속 정보 전송을 지원하기 위해서 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 동일 대역을 통해 정보를 전달하는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 기법을 선택적으로 사용하는 것을 고려할 수 있다. MU-MIMO은 둘 이상의 사용자 단말들이 동일 대역에 대하여 높은 채널 전파 이득(channel propagation gain)을 가질 경우 두 사용자가 대역을 공유하는 것을 허가하여 보다 많은 사용자가 보다 넓은 대역을 사용하는 이득 이외에 채널 전파 이득이 좋은 대역을 사용하는 것이 가능하도록 하여 전반적인 대역 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시를 위하여 다차원 안테나 어레이를 사용하는 3D MIMO (3 Dimensional Multiple Input Multiple Output) 기법을 사용할 수 있다. 여기서, 1차원 안테나 어레이를 사용하여 2차원 평면상에서의 신호 조작을 목적으로 하는 것을 2D MIMO 기법이라고 하고, 다차원 안테나 어레이를 사용하여 수직 방향을 포함한 공간 상에서 MIMO 시스템을 구현하는 것을 3D MIMO 시스템이라고 한다.
도 2는 안테나의 강전계가 형성되는 영역과 음영 영역을 나타낸 도면이고, 도 3은 다중 안테나 어레이와 다중 안테나 어레이를 이용한 수직 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다. 도 2 및 도 3을 통해 안테나의 전파 특성에 따라 음영 영역이 나타나는 문제와 이러한 문제를 해결하기 위한 일 실시예로서 무선통신시스템(100)이 3D MIMO 기법을 사용하는 방법에 대해 설명한다.
도 2의 (a)는 이러한 무선통신시스템에서 안테나의 수직 방향 강전계 유효각을 나타낸다. 도 2의 (a)를 참조하여 확인할 수 있는 것과 같이 안테나의 수직 방향 강전계 유효각의 범위가 전방으로 형성되기 때문에 안테나가 설치된 지역의 하방과 상방으로는 음영 영역(음영 지역)이 나타날 수 있다. 이러한 안테나의 수직 방향 강전계 유효각의 범위로 인한 음영 지역의 문제를 해결하기 위해 도 2의 (b)와 같이 안테나를 틸팅(tilting)하여 설치할 수 있다. 도 2의 (b)는 안테나를 틸팅하여 안테나의 강전계 유효각의 범위가 아래 쪽(하방)으로 향하도록 설치한 것을 나타낸 도면이다.
안테나는 넓은 전파 반경을 가지기 위해 비교적 높은 위치(지면으로부터 25m 상당)에 설치될 수 있으며, 이러한 안테나는 전술한 것과 같은 하방으로 음영 지역이 나타나는 문제를 해결하기 위해 지면을 향하도록 기울어지게 배치(틸팅)할 수 있다. 이러한 안테나 설치 방식을 물리적 안테나 틸팅이라고 한다.
그런데, 이러한 하방으로의 안테나 틸팅으로 하방에서의 음영 지역 발생의 문제는 일부 해결할 수 있으나 상방(고층)으로의 음영 지역 발생의 문제는 해결되지 못하거나 오히려 악화될 수 있다. 도 2의 (c)는 안테나 틸팅에 따른 강전계 지역과 음영 지역을 나타내는 도면이다. 도 2의 (c)를 참조하여 확인할 수 있는 바와 같이 지면 단말(110)의 서비스 영역에서의 음영 지역은 좁게 형성되고 있으나 상방에 해당하는 고층 단말(110)의 서비스 영역에서의 음영 지역은 넓게 나타날 수 있다. 이러한 문제는 고층 건물이 흔하게 존재하는 도심 지역에서 통신 용량을 저하시키는 심각한 문제를 야기할 수 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 또 다른 방법은 무선통신시스템(100)이 다차원 안테나 어레이를 응용한 소프트 틸팅 및 다차원 프리코딩을 통한 고도에 따른 공간 분할 전송 방식을 채택하는 것이다.
도 3의 (a)와 (b)는 다차원 안테나 어레이의 일 예로서 각각 8 × 4 안테나 어레이와 8 × 8 안테나 어레이를 도시하고 있다.
도 3의 (c)는 이러한 다차원 안테나 어레이를 사용하여 어댑티브 틸팅(adaptive tilting) 혹은 공간 분할 전송(SDM, spatial division multiplexing)을 구현하는 것을 묘사한 도면이다. 도 3의 (c)에서 기지국(120) 안테나 보다 높은 위치에 존재하는 단말(110)에 신호를 전송하고자 할 경우, 기지국(120)은 수직 방향(vertical domain) 상에 배열된 안테나들에 위상차를 주어 신호가 상방향에 대해 강전계 전파를 지원하도록 신호 처리를 수행한다. 이와 같은 동작을 물리적 안테나 틸팅(물리적으로 안테나 방향을 변경시키는 것)에 대응하여 소프트 틸팅 등의 용어로 정의할 수 있다. 반대로, 기지국(120) 안테나 보다 낮은 위치에 존재하는 단말(110)에 신호를 전송하고자 할 경우, 전술한 경우와 반대의 방식으로 위상차를 부여하여 신호가 하방향에 대해 강전계 전파를 지원하도록 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 높은 해상도(resolution)을 지원할 수 있을 만큼 충분히 많은 수의 전송 안테나가 수직 방향에서 나열된 경우, 단말(110)의 높이에 따라 공간 분할을 수행할 수도 있다.
도 3을 참조하여 살펴본 바와 같이 3D MIMO 기법을 사용하면 수직 방향으로 배열된 안테나들에 위상차를 주어 신호를 송신함으로써 상/하방향으로 소프트적으로 틸팅을 수행할 수 있게 되어 물리적으로 안테나를 틸팅하지 않고 음영 지역이 나타나는 문제를 해결하는 것 이외에, 단말의 높이에 따른 공간 분할을 할 수 있게 된다.
도 2 내지 도 3을 통해 무선통신시스템(100)이 3D MIMO 시스템을 사용하는 것에 대해 살펴보았다. 이하에서는 이러한 3D MIMO 시스템에서 참조 신호를 송수신하고 이에 대응하여 채널 정보를 송수신하는 것에 대해 살펴본다.
다차원 안테나 어레이를 사용하는 MIMO 시스템은 3D 이상의 MIMO 시스템(예를 들어, 4D MIMO 시스템)을 형성할 수도 있다. 본 발명에서 3D MIMO 시스템이라 함은, 서로 독립적으로 정의되는 또는 직교축 상에서 정의되는 두 개 이상의 위상을 사용하여 프리코딩(precoding) 또는 빔 포밍(beam forming)을 수행하는 MIMO 시스템을 의미한다. 3개 이상의 위상 성분을 사용하는 경우, 3D 이상의 MIMO 시스템이라 정의한다. 이러한 3D 이상의 MIMO 시스템은 후술하게 될 본 발명의 일 실시예에 따른 특성을 모두 구현할 수 있는 것으로서 아래에서는 3D MIMO 시스템을 기준으로 설명하나 이로 제한되지 않는다.
본 발명의 실시를 위하여 closed loop MIMO 시스템을 사용할 수 있다.
MIMO 기법은 기지국(120)이 채널에 대한 사전 정보를 습득하지 않아도 동작할 수 있는 개루프(open loop) MIMO 기법과, 기지국(120)이 채널에 대한 정보를 습득하여 이를 활용하는 폐루프(closed loop) MIMO 기법으로 크게 구분된다. 폐루프 MIMO 기법은 채널 정보를 활용하여 보다 정밀한 전송 제어를 수행할 수 있으며, 이를 통해 보다 높은 프리코딩 게인(precoding gain)의 취득 및 간섭 회피(interference avoidance) 등 개루프 MIMO 기법에서는 얻을 수 없는 다양한 이득을 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 반면, 정확한 채널 정보를 단말(110)이 측정하고 이를 기지국(120)에 보고하기 위해 별도의 피드백 오버헤드가 발생하며, 단말(110)이 각 전송 안테나 또는 안테나 포트에 대한 채널 추정이 가능하도록 하기 위한 참조 신호 오버헤드가 발생한다.
본 발명은 채널 정보 송수신 방법을 제공하는데, 이러한 채널 정보 송수신을 위해 기지국은 참조신호를 단말로 전송하고, 단말은 이 참조신호를 이용하여 채널 정보를 생성하고 이러한 채널 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
도 4는 기지국(120)이 참조 신호(410)를 송신하고 단말(110)로부터 채널상태정보 및 채널품질정보를 포함하는 채널 정보(420)을 수신하는 것을 나타낸 도면이다.
하향링크 또는 상향링크 전송시 각각 여러 종류의 참조신호들이 존재하며 다양한 용도로 새로운 참조신호들이 정의되고 있으며 논의되기도 한다. 예를 들어 상향링크 신호 전송시에 사용될 수 있는 참조신호로 DM-RS(Demodulation RS), SRS(Sounding RS) 등이 있다. 하향링크 신호 전송시에 사용될 수 있는 참조신호로는 CRS(Cell-specific RS), MBSFN RS, UE-specific RS 등이 있다. 또한, 하향링크 신호 전송시 단말(110)에서 채널상태정보(Channel State Information(CSI))를 획득하기 위하여 기지국(120)에서 전송하는 참조신호로 CSI-RS(Channel State Index-Reference Signal)가 있다. 이 CSI-RS는 CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoder Matrix Indicator)/RI(Rank Indicator) 등을 리포팅하는데 사용될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 각 단말(110)은 참조신호(410)를 수신하고 채널을 추정한다. 이후 각 단말(110)은 기지국(120)에 채널정보(420)를 피드백한다. 이때 채널정보는 단말 자신에 대한 전파채널에 대한 정보인 채널상태정보와, 측정되거나 계산된 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)에 대한 정보인 채널품질정보를 포함할 수 있다. 한편, 채널정보(420)는 채널 랭크(channel rank) 또는 단말에 하향링크 전송에 사용되는 레이어의 수에 대한 정보인 RI(Rank Indicator)를 포함할 수 있다.
이때 채널상태정보는 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩에 대한 정보, 예를 들어 프리코딩 행렬에 대한 인덱스 또는 식별정보인 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, n개의 단말들 각각(110)은 채널상태정보, 예를 들어 PMI를 기지국(120)에 피드백할 수 있다.
인덱스를 통해 채널 정보를 송신하는 것에 대해 좀더 살펴보면, 단말(110)은 채널 정보 측정 후, 코드북(codebook)에 포함된 다수의 엘리먼트(element) 중 채널 정보를 표현하기에 가장 적합하다 판단되는 엘리먼트를 선정한 후 이러한 엘리먼트를 지시하는 인덱스를 기지국(120)에 전달하는 형식으로 채널 정보 보고를 수행할 수 있다.
MIMO 기법을 사용하고자 할 경우, 기지국(120)은 CRS 또는 CSI-RS가 매핑되는 다수의 안테나 포트(antenna port)를 각기 다른 전송 안테나(Tx antenna)에 매핑하여 전송하고 단말(110)이 CRS 또는 CSI-RS 측정을 통해 다수의 전송 안테나(Tx antenna) 및 수신 안테나(Rx antenna)에 의해 생성된 MIMO 채널에 대한 정보를 습득하도록 한다. 단말(110)은 이러한 정보를 습득 후, 채널 행렬(channel matrix)을 표현하기에 가장 적합한 행렬을 CSI 피드백 코드북(feedback codebook)으로부터 산출하고, 산출된 행렬에 대한 인덱스를 RI 및 PMI를 통해 기지국(120)에 보고할 수 있다. 또한 채널 품질(channel quality)에 대한 보고로 CQI 또한 기지국(120)에 전달할 수 있다. 이 때, 피드백 모드(feedback mode)에 따라 와이드 밴드/서브 밴드(wideband/subband) CSI가 기지국에 보고될 수 있다.
다수의 전송 안테나 혹은 안테나 포트를 사용하여 정밀한 프리코딩을 수행하는 다차원 안테나 어레이를 사용하는 무선통신시스템(100)에서 폐루프 MIMO 수행 시, 단말(110)이 보고하는 채널 정보의 정확성에 따라 MIMO 기법의 전반적인 성능이 크게 좌우된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시를 위해 다차원 안테나 어레이를 사용하는 폐루프 방식의 3D MIMO 기법을 사용할 수 있고, 또한 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 기지국에서 참조 신호를 송신하고 단말에서 수신한 참조 신호를 이용하여 채널 정보를 피드백하는 채널 정보 송수신 방법을 사용할 수 있다. 이러한 두 가지 방법이 함께 적용된 실시예에 대해 살펴 본다.
3D MIMO 기법을 사용하고자 할 경우, 먼저 채널 측정을 위한 참조 신호 송수신 단계로서 기지국(120)은 CRS 또는 CSI-RS가 매핑되는 다수의 안테나 포트(antenna port)를 각기 다른 전송 안테나(Tx antenna)에 매핑하여 전송하고 단말(110)이 CRS 또는 CSI-RS 측정을 통해 다수의 전송 안테나(Tx antenna) 및 수신 안테나(Rx antenna)에 의해 생성된 MIMO 채널에 대한 정보를 습득하도록 한다.
다음으로 채널 정보를 송수신하는 단계로서 단말(110)은 전술한 채널에 대한 정보를 습득 후, 채널 행렬(channel matrix)을 표현하기에 가장 적합한 행렬을 CSI 피드백 코드북(feedback codebook)으로부터 산출하고, 산출된 행렬에 대한 인덱스를 RI 및 PMI를 통해 기지국(120)에 보고하는 방법으로 채널 정보를 송수신할 수 있다.
좀더 구체적으로 CSI-RS 기반 채널 추정 방식을 3D MIMO에 적용하는 경우에 있어서 참조신호를 자원에 할당하여 송수신하는 과정을 도 5를 참조하여 살펴보고, 단말이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 도 6 및 도 7을 통해 살펴본다.
CSI-RS 기반 채널 추정 방식을 3D MIMO에 적용하는 경우에 있어서 참조신호를 자원에 할당하는 방법과 관련하여, 기지국은 모든 전송 안테나 혹은 안테나 포트에 대하여 참조신호(RS) 전송을 위한 RE(Resource Element)를 할당하거나 각 도메인(domain, 수직 방향 혹은 수평 방향) 별 안테나 세트를 선정하여 참조 신호 전송을 위한 RE를 할당할 수 있다.
도 5는 기지국(120)이 3D MIMO에서 사용되는 2차원 안테나 어레이에서의 CSI-RS 안테나 매핑의 일 예시 도면이다.
도 5는 전술한 참조신호 전송을 위한 두 가지 RE할당 기법(모든 전송 안테나에 참조 신호를 할당하는 기법과 도메인 별 안테나 세트를 선정하여 참조 신호를 전송하는 기법) 사용 시, 각 전송 안테나 (안테나 포트) 별로 참조 신호를 할당하는 방식을 Rel-10/11 CSI-RS 포트(port)를 재사용하는 것을 예시로 표현한 것이다. Rel-11 내용에 의거하면 단말(110)은 다수의 CSI-RS 자원을 할당 받을 수 있으며, 각 CSI-RS 자원은 최대 8개의 CSI-RS 포트를 포함할 수 있다.
도 5의 (a)는 9개 이상의 전송 안테나(안테나 포트)에 대한 참조 신호 매핑을 Rel-11 CSI-RS 자원을 재사용하여 표기하는 방식에 대한 예시이다. 도 5의 (a)에서 CSI-RS port 인덱스 뒤 (R#) 은 단말(110)이 수신한 다수의 CSI-RS 자원 각각에 대한 인덱스이다. CSI-RS 포트를 재사용 하지 않을 경우, 도 5의 (a)의 CSI-RS port N (R0)은 new RS port N으로 표기 가능하며, CSI-RS port N(Rm)은 new RS port 8m+N으로 표기 가능하다.
도 5의 (b)는 다차원 안테나 어레이의 각 도메인당 하나의 대표 안테나 세트를 통해 참조 신호를 전송하는 방식으로, Rel-11 CSI-RS 자원을 재사용하여 참조 신호 매핑 및 전송을 수행하는 경우, 수평/수직 방향 도메인(horizontal/vertical domain)을 담당하는 두 CSI-RS 자원(도 4에서 각각 R0 및 R1)이 같은 서브프레임에서 정의되거나 또는 각기 다른 서브프레임(subframe)에서 정의될 수 있다. 또한 상기 CSI-RS 자원은 서브프레임 상에 정의 시, 각기 다른 서브프레임에 의해 주기 또는 옵셋이 정의되거나, 또는 동일 파라미터에 의해 주기 및 옵셋이 정의되는 등, 시간축에서 동일한 서브프레임 상에서 정의될 수도 있다. 또는 다른 서브프레임 상에서 정의될 수도 있다. 단말(110)은 두 도메인 RS(두 CSI-RS 자원)에 대하여 독립적으로 수신 및 채널 추정 작업 그리고 CSI 피드백 작업을 수행할 수 있다.
본 발명에서 CSI-RS 자원(CSI-RS resource)라 함은, CSI-RS 전송이 허가된 서브프레임에서 각 PRB pair(physical resource block pair)에 CSI-RS가 매핑되는 RE에 대한 패턴 정보를 의미하거나, 또는 상기 정보와 CSI-RS가 전송되는 서브프레임에 대한 정보를 포함하는 CSI-RS 수신을 수행하기 위해 필요한 모든 정보의 조합, 또는 상기 정보의 일부를 의미한다.
도 5에서와 같은 CSI-RS를 이용하여 CSI 측정 및 보고를 단말이 수행하는 경우, 각 도메인별 독립적으로 채널 측정을 수행하는지 여부 및 코드북을 사용하는지 여부에 따라 단말(110)이 채널 정보를 피드백하는 과정은 다를 수 있다.
도 6 및 도 7은 단말(110)이 CSI-RS를 수신하고 채널 측정을 통한 채널 정보를 피드백하는 일 예시 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저 도 6의 (a)는 모든 전송 안테나(안테나 포트)를 통해 참조 신호를 전송하고 단말(110)은 행렬 인덱스를 통해 채널 정보를 피드백하는 제1피드백 방식의 흐름도이다. 도 6의 (a)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 수신하고(S602), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 다차원 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S604). 그리고 단말(110)은 전송 안테나 및 수신 안테나(단말의 안테나) 조합에 의해 표현되는 3D 채널 행렬(수신 안테나에 1D 어레이가 사용된 경우) 또는 4D 채널 행렬(수신 안테나에 2D 어레이가 사용된 경우)을 표현하기에 적합한 채널 행렬을 코드북에서 산출하고(S606), 산출된 채널 행렬을 지시하는 인덱스(즉, 매트릭스 인덱스)를 기지국(120)으로 송신한다(S608).
도 6의 (b)는 모든 전송 안테나(안테나 포트)를 통해 참조 신호를 전송하고 단말(110)은 채널 파라미터를 통해 채널 정보를 피드백하는 제2피드백 방식의 흐름도이다. 도 5의 (b)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 수신하고(S652), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 다차원 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S654). 그리고 단말(110)은 전송 안테나 및 수신 안테나(단말의 안테나) 조합에 의해 표현되는 3D 채널을 표현할 수 있는 채널 파라미터를 산출하고(S656), 산출된 채널 파라미터를 기지국(120)으로 송신한다(S658).
도 7의 (a)는 기지국(120)이 도메인별로 독립적인 참조 신호를 전송하고 단말(110)이 도메인별 행렬 인덱스를 통해 채널 정보를 피드백하는 제3피드백 방식의 흐름도이다. 도 7의 (a)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 도메인별로 독립하여 수신하고(S702), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 수평 방향(horizontal domain) 안테나 어레이 및 수직 방향(vertical domain) 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S704). 그리고 단말(110)은 각 도메인별 채널 행렬을 표현하기에 적합한 채널 행렬을 코드북에서 산출하고(S706), 산출된 채널 행렬을 지시하는 인덱스를 기지국(120)으로 송신한다(S708).
도 7의 (b)는 기지국(120)이 도메인별로 독립적인 참조 신호를 전송하고 단말(110)이 도메인별 채널 파라미터를 통해 채널 정보를 피드백하는 제4피드백 방식의 흐름도이다. 도 7의 (b)를 참조하면, 단말(110)은 다수의 CSI-RS를 도메인별로 독립하여 수신하고(S752), 수신된 다수의 CSI-RS를 통해 수평 방향(horizontal domain) 안테나 어레이 및 수직 방향(vertical domain) 안테나 어레이에 대한 정보를 측정한다(S754). 그리고 단말(110)은 각 도메인별 채널을 표현하기에 적합한 채널 파라미터을 산출하고(S756), 산출된 채널 파라미터를 기지국(120)으로 송신한다(S758).
다차원 안테나 어레이를 사용하는 무선통신시스템(100)에서 제1피드백 방식의 경우, CSI 보고를 위한 코드북 생성 시 다양한 채널 상황을 고려한 매우 복잡하고 큰 코드북을 생성하여야 함으로, 코드북 설계에 큰 부담이 있다. 또한, 이러한 복잡한 채널을 표현하기에 적합한 코드북이 설계 가능하다는 보장이 없다.
제2피드백 방식의 경우, 대단히 복잡한 형태를 가지는 채널 파라미터을 보고하여야 함으로, 피드백 오버헤드가 큰 문제가 될 수 있다.
제3피드백 방식의 경우, 각각의 도메인에 대한 채널 정보를 독립적으로 측정하기 위한 방안이 필요하고, 또한 수직 방향(vertical domain) 채널 측정을 수행 할 방안이 마련되어야 하며, 이에 더해 제4피드백 방식의 경우 복잡한 형태의 채널 파라미터를 보고해야 하는 피드백 오버헤드의 문제를 가지고 있다.
본 발명의 실시를 위해 전술한 네 가지의 피드백 방식(제1 내지 제4피드백 방식)의 문제점을 해결하기 위해 다른 방법이 적용될 수 있다.
이러한 다른 방법에 사용되는 참조신호를 기존의 CSI-RS와 구별하기 위해 new CSI-RS로 정의할 수 있다. 하지만, 이러한 명칭으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
이하에서, new CSI-RS로서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)를 이용하여 채널을 추정하고 채널 정보를 송수신하는 방법에 대해 설명한다.
도 8은 무선통신시스템(100)에서 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(Precoded CSI-RS)가 송수신되고 상기 프리코디드 채널 정보 추정용 참조 신호(precoded CSI-RS) 인덱스를 포함하는 채널 정보가 피드백되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8에서, 기지국(120)은 채널 정보 추정을 위한 참조 신호 전송 시, 각기 다른 무선 자원(RE 또는 동일 RE인 경우 다른 RB(Resource Block) 또는 다른 서브프레임, 또는 동일 RE를 사용하되 커버코드(cover code)를 통해 코드 디비전(code division)으로 구분되는 RE 및 코드들)을 사용하는 다수의 참조 신호에 대하여 서로 다른 전파 방향성(directivity)을 가지도록 프리코딩을 수행할 수 있다. 전술한 다수의 참조신호 각각은 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 프리코딩되어 전송단(기지국(120))의 다수의 물리 안테나를 통해 전파된다.
따라서, 각각의 참조 신호가 매핑된 무선 자원에 대해 단말(110)이 선호하는 전파 방향으로 전파되는 참조신호가 매핑된 경우 수신 전력이 높게 측정되고, 단말(110)이 선호하지 않는 전파 방향으로 전파되는 참조 신호가 매핑된 경우 수신 전력이 낮게 나타난다. 그리고 단말(110)이 신호를 수신할 수 없는 전파 방향으로 전파되는 참조 신호에 대해서는 수신 전력이 측정되지 않는 특성을 가진다.
단말(110)은 각기 다른 전파 방향성을 가지고 전파되는 참조 신호가 매핑된 무선 자원 각각의 수신 전력을 측정하고 비교하여 단말(110)에게 적합한 방향성을 제시하는 참조 신호가 매핑된 무선 자원을 인지할 수 있고, 이러한 단말(110)에 적합한 무선 자원에 대한 인덱스를 기지국(120)에 보고하여 기지국(120)이 단말(110)에 대하여 적합한 전파 방향성 또는 프리코딩 정보를 획득할 수 있게 한다.
이러한 일 실시예로서, 도 8을 참조하면, 기지국(120)은 다수의 채널 정보 추정용 참조신호 (new CSI-RS, precoded CSI-RS)를 송신할 때, 각각의 참조 신호를 수직방향 성분에서 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 프리코딩하여 송신한다. 도 8에서 기지국(120)은 6개의 참조 신호(810, 811, 812, 813, 814, 815)를 송신하는데, 도 8에서 확인할 수 있는 것과 같이 각각의 Precoded CSI-RS는 다른 전파 방향성을 가지고 전파된다. 이 중 단말(110)에 가장 적합한 전파 방향성을 가지고 전파되는 Precoded CSI-RS 3(813)에 대해 단말(110)은 가장 높은 수신 전력을 측정할 수 있고, 이 경우 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3에 대한 인덱스를 기지국(120)에 보고할 수 있다. 이러한 과정을 통해 기지국(120)은 단말(110)이 가장 선호하는 채널 혹은 가장 적합한 전파 방향성(프리코딩 정보)에 대한 정보를 확인할 수 있다.
도 6 내지 도 7을 참조하여 전술한 제1 내지 제4피드백 방식은 단말(110)이 채널 행렬을 측정하는 복잡한 동작을 수행하여야 하며, 이러한 동작에서 단말(110)은 다수의 채널 또는 채널 행렬을 이루는 요소(elements) 각각에 대하여 크기(amplitude) 및 위상(phase) 측정을 수행하여야 한다. 또한 측정된 채널 행렬을 표현하기 위해 코드북 검색 작업을 수행하여야 한다. 이 경우, 코드북 구성에 따라 일부 특정 통신 환경에서는 정밀한 CSI 보고가 불가능할 수 있다. 코드북의 크기가 유한하여 일부 채널 행렬에 대해서는 유사성이 큰 행렬이 코드북 내에 존재하지 않을 수 있기 때문이다.
반면, 도 8에서 설명한 Precoded CSI-RS를 이용한 피드백 방식의 경우, 각 셀(cell) 또는 각 전송단(기지국(120))이 전담하는 영역 내 통신 환경을 고려하여 전송단이 참조 신호 전송에 사용되는 프리코더(precoder)를 임의 선정 가능함으로, 보다 다양한 방식의 채널 정보 측정이 가능하다.
본 발명에서 precoded CSI-RS는, PDSCH 복조(demodulation)를 위해 채널 측정 용도가 아닌, 채널 정보 보고를 수행하기 위해 전송되는 프리코딩(precoding) 작업을 거친 RS로 정의된다. 이러한 precoded CSI-RS는 precoding을 거친 후 다수의 단말에게 전송되는 RS를 의미한다. precoded CSI-RS가 전송되는 서브프레임 및 자원블록(resource block)에서, 각 단말은 PDSCH 수신 여부에 관계 없이 상기 precoded CSI-RS 수신이 가능하며, 상기 precoded CSI-RS를 통해 채널 정보를 추정하고 이를 보고한다.
도 8에서 Precoded CSI-RS는 수직방향으로도 서로다른 전파 방향성을 가지고 강전계를 형성하도록 프리코딩(precoding)된 다수의 참조 신호에 대한 전송을 수행할 수 있다. 서로 다른 전파 방향성을 가지고 강전계를 형성하도록 프리코딩된 참조 신호는 각기 다른 무선 자원(다른 REs, 또는 동일 REs을 사용하되 직교 코드로 구분되도록 시퀀스가 생성되거나 또는 이러한 두 가지를 혼합하여 사용되는 자원)에 매핑되어 전송될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템(100)에서 Precoded CSI-RS가 송수신되고 최대 수신 전력 참조 신호(RS)를 지시하는 정보를 포함한 채널 정보가 송수신되는 과정에 대한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 기지국(120)은 서로 다른 행렬로 복수의 참조 신호를 프리코딩하고(S910), 프리코딩된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말(110)로 송신한다(S920).
단말(120)은 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있는 복수의 참조 신호를 기지국(120)으로부터 수신하고(S920), 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정한다(S930).
S920 및 S930 단계에서 복수의 참조 신호는 하나의 자원블록 쌍(Physical Resource Block pair, PRB pair)에서 서로 다른 무선 자원에 매핑될 수 있다. 이러한 구조는 하나의 PRB pair 내에 서로 다르게 프리코딩된 참조 신호가 매핑되는 구조이다. 또한 상기 precoded CSI-RS은 전송이 설정된 서브프레임 내 모든 PRB pair 상에 존재할 수 도 또는 이 중 일부 PRB pair상에 존재할 수 도 있다. 일 예로, 짝수 PRB pair에만 존재하거나, 또는 캐리어 주파수(carrier frequency) 주변 중심 주파수 부근 PRB pair에만 존재하는 등의 구조도 가능하다.
단말(120)은 수신된 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 가장 큰 참조신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신하거나, 수신 전력 세기에 대한 오름차순 혹은 내림차순에 따라 결정된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신하고(S940), 기지국(120)은 단말(110)로 송신한 복수의 참조 신호 중 단말(110)에서의 수신 전력 세기가 가장 큰 참조신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보 혹은 수신 전력 세기에 대한 오름차순 혹은 내림차순에 따라 결정된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 단말(110)로부터 수신하게 된다(S940).
단말(120)은 수신 전력 세기가 가장 큰 참조신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신할 수 있으나 단말(120)이 수신 전력 세기 이외에 다른 정보를 더 이용하여 채널 정보를 구성하는 경우 수신 전력 세기가 가장 큰 참조신호가 아닌 다른 참조신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신할 수도 있다. 후자의 경우, 단말(120)은 수신 전력 세기에 따라 참조신호를 오름차순 혹은 내림차순으로 정렬하고 수신 전력 세기가 큰 순으로 둘 이상의 참조신호를 대상으로 전술한 다른 정보에 따라 하나의 선호 참조 신호를 선택하고 이렇게 선택된 참조 신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신할 수도 있다.
무선통신시스템(100)에서 기지국(120)은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고, 기지국(120)이 참조 신호를 송신하는 단계(S920)에서, 서로 다른 행렬은 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
MIMO를 사용하는 통신시스템의 경우, 전송단과 수신단 간 채널 특성은 전송단과 수신단 간의 물리적 위치 및 다중 경로를 발생시키는 반사체의 분포에 의해 크게 좌우된다. 그런데, 전송단/수신단 물리적 위치 및 반사체의 분포를 수평 방향과 수직 방향을 구분해서 살펴 보면, 수평 방향에 비해 수직 방향은 각도 범위가 좁고, 전송단/수신단 사이에 전파의 반사 혹은 교란을 유발하는 반사체(scatter)가 상대적으로 적게 존재한다. 이러한 이유로 수직 방향의 채널 정보 피드백에 대해서는 CSI-RS를 통한 채널 추정 정보를 사용하지 않고 이보다 간단한 구조의 본 발명의 실시예에 따른 Precoded CSI-RS를 통한 채널 정보를 사용할 수 있다.
결국, 수직 방향에 대해서 기지국(120)은 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 프리코딩된 Precoded CSI-RS를 사용하여 채널 정보를 피드백 받고, 수평 방향에 대해서는 Rel-10/11에서 사용하는 것과 같은 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal) 또는 이와 유사한 구조를 가지는 cell specific transmission RS를 통한 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 채널 정보를 피드백 받을 수 있다.
이것을 도 9의 과정에서 살펴 보면, 기지국(120)은 참조 신호를 송신하는 단계(S920)에서 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 단말(110)로 더 송신하고, 채널 정보를 수신하는 단계(S940)에서 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 단말(110)로부터 수신할 수 있다.
기지국(120)은 참조 신호를 송신하는 단계(S920)에서 참조신호들간에 동일한 전력의 세기로 복수의 참조 신호를 송신할 수 있다. 단말(110)전파 경로에 따라 수신 전력의 세기가 달라지는 것을 측정하여 최적의 전파 방향성 혹은 프리코딩 정보를 보고할 수 있다. 또는, 기지국은 특정 수직 방향으로의 신호 전파에 특화되어 있는 경우, 특정 참조 신호를 다른 참조 신호보다 큰 전력을 사용하여 전송할 수 있다. 단말은 기지국이 특정 참조 신호에 대하여 다른 참조 신호 보다 큰 전력을 사용하였는지 여부에 대한 정보를 제공 받지 않으며, 각각의 참조 신호의 수신 전력을 측정한다.
기지국(120)은 참조 신호를 송신하는 단계(S920)에서 안테나 어레이를 구성하는 수직 방향 안테나 세트 중 일부의 안테나 세트를 통해 복수의 참조 신호를 송신할 수 있다. 이것은 수직 방향의 모든 안테나에 대해 채널 정보를 피드백하는 것에 있어서 참조 신호를 송신하는 기지국(120)의 시그널링 오버헤드나 채널 정보를 피드백하는 단말(110)의 피드백 오버헤드를 줄이기 위한 방법이다.
단말(110)은 채널 정보를 송신하는 단계(S940)에서 수신 전력 세기가 큰 순으로 하나 이상의 참조 신호에 대해 참조 신호의 인덱스 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국(120)으로 송신할 수도 있고, 참조 신호가 매핑되어 있는 무선 자원의 인덱스 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국(120)으로 송신할 수도 있다.
단말(110)이 기지국(120)으로부터 Precoded CSI-RS에 대한 설정 정보를 수신하여, 서로 다른 행렬로 프리코딩된 참조 신호의 인덱스를 파악할 수 있는 경우 해당 인덱스를 피드백할 수 있으나 단말(110)이 이러한 설정 정보를 수신하지 못하거나 다른 이유로 참조 신호의 인덱스를 파악할 수 없는 경우 해당 참조 신호가 매핑되어 있는 무선 자원의 인덱스를 피드백하는 방법을 사용할 수 있다.
단말(110)은 수신 전력의 세기가 가장 큰 하나의 참조 신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신할 수 있고, 수신 전력 세기의 크기 순으로 하나 이상(예를 들어, 상위 3개)의 참조 신호를 지시하는 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국(120)으로 송신할 수도 있다. 수신 전력 세기 순으로 상위 3개의 참조 신호를 지시하는 정보를 기지국(120)이 수신하는 경우 기지국(120)은 이중 하나의 참조 신호를 지시하는 정보를 선택하여 사용할 수 있다. 상기와 같이 다수의 참조 신호를 지시하는 정보를 기지국에 전달하는 경우, 단말은 비트맵 형식으로 상기 정보를 보고 하는 방식 또한 가능하다.
도 9를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템(100)에서 일부의 동작을 송신단 혹은 수신단을 중심으로 설명하였으나 기지국(120)과 단말(110)은 각각 송신단 혹은 수신단으로 동작할 수 있으므로, 설명된 동작의 반대되는 동작이 수신단 혹은 송신단에서 수행될 수 있다.
도 10은 2D/3D MIMO에 따라 채널 추정용 RS를 송수신하고 채널 정보를 피드백하는 정보 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
무선통신시스템 기지국(120)은 다운링크(downlink)에서 2D MIMO 또는 3D MIMO 기법을 사용할 수 있다. 따라서 기지국(120)은 단말(110)이 각 MIMO 기법 사용에 필요한 채널 정보를 측정하고 보고를 수행할 수 있도록 2D MIMO 채널 측정용 참조 신호 혹은 3D MIMO 채널 측정용 참조 신호를 전송할 수 있다. 또한 이러한 참조 신호를 단말(110)이 수신할 수 있도록 참조 신호 전송에 대한 설정 정보를 단말(110)에 통지할 수 있다.
도 10을 참조하면, 기지국(120)은 설정 정보의 필드로 2D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1010)와 3D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1020)를 포함하고 있을 수 있다.
기지국(120)은 2D MIMO 채널 측정을 위하여 단일 또는 다수의 CSI-RS 전송을 수행하며, 또한 3D MIMO 채널 측정을 위하여, 수평 방향(horizontal domain) 채널 측정을 위한 3D 용 CSI-RS 및 수직 방향(vertical domain) 채널 측정을 위한 precoded CSI-RS 전송을 수행할 수 있다. 따라서, 3D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1030)는 수평 방향 채널 측정을 위한 3D용 CSI-RS 정보(1022)와 수직 방향 채널 측정을 위한 precoded CSI-RS 정보(1024)를 포함하고 있을 수 있다.
또한, 2D/3D MIMO 중 적용되는 기법, 또는 두 기법 모두 사용되는지 여부를 기지국(120)이 임의 선정하여 전송 모드(transmission mode)의 형식으로 단말(110)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 전송 모드(Tx mode, 1030)가 1 내지 N(1이상의 자연수)에 해당되면 MIMO가 사용되지 않는 것을 나타내고, 전송 모드(1030)가 N+1이면 2D MIMO가 사용되는 것을 나타내며, 전송 모드가 N+2이면 3D MIMO가 사용되거나 2D/3D MIMO 중 임의의 한 가지가 사용되는 것을 나타낼 수 있다. 이러한 전송 모드 정보는 기지국(120)으로부터 단말(110)로 전달될 수 있다.
전송 모드에 대한 정보 이외에, 기지국(120)은 단말(110)에 대하여 비주기적 CSI 보고를 요청할 수 있는데, 이러한 요청 정보는 비주기적 CSI 보고 필드(1040)에 포함되어 단말(110)로 전달될 수 있다.
단말(110)은, 전술한 2D/3D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1010, 1020) 및 전송 모드 정보(1030)에 따라 채널 추정용 참조 신호을 통해 CSI 정보를 추출하고 이를 기지국(120)에 보고한다.
기지국(120)은 2D MIMO 채널 추정을 위한 참조신호와 3D MIMO 채널 추정을 위한 참조 신호를 별개의 참조 신호로 전송하고 단말(110)은 각 참조 신호를 통해 2D 또는 3D MIMO 채널 추정을 수행한다. 2D MIMO 채널 추정은 Rel-10/11 방식에 따라 수행하며, 3D 채널 추정의 경우, 수평 방향 CSI 추정용 참조 신호를 통해 RI, PMI, CQI을 측정하고, 수직 성분 참조 신호인 precoded CSI-RS을 통해 수직 방향 CSI을 추정한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(110)이 수신 전력 세기가 큰 참조 신호를 지시하는 정보를 피드백하는 과정에 대한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 단말(110)은 다수의 무선 자원에 대하여 수신 전력을 측정한 후(S1102)(UE measures Rc power On 6 physical resources), 수신 전력이 가장 큰 무선 자원에 매핑된 precoded CSI-RS를 단말(110)에 적합한 프리코딩 행렬을 통해 프리코딩된 참조 신호로 인지하거나 단말(110)에 적합한 가상의 채널(virtual channel)을 통과한 참조 신호로 인지할 수 있다. 이러한 방식으로 단말(110)은 수신 전력에 기반하여 적합한 수직 방향 프리코딩 정보를 산출한다(UE detect highest Rx power at physical resource 3)(S1104).
단말(110)이 각 precoded CSI-RS가 무선 자원에 매핑되는 순서 혹은 방법(RS to resource mapping rule)을 인지하지 못하는 경우(S1106에서 no), 단말(110)은 적합한 precoded CSI-RS가 매핑되어 있는 무선 자원을 지시하는 인덱스를 기지국(120)에 보고하고(UE reports physical resource index)(S1108), 단말(110)이 각 precoded CSI-RS가 무선 자원에 매핑되는 순서 혹은 방법을 인지하는 경우(S1106에서 yes), 단말(110)은 적합한 precoded CSI-RS를 지시하는 인덱스를 기지국(120)에 보고한다(UE reports precoded CSI-RS index) (S1110).
도 12는 3D MIMO에서 채널 추정용 RS가 안테나 어레이에 매핑되는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)는 기지국(120)이 안테나 어레이를 구성하는 모든 안테나를 사용하여 수평 방향 채널 CSI 측정을 위한 참조 신호(CRS 혹은 CSI-RS) 및 수직 방향 채널 측정을 위한 참조 신호(Precoded CSI-RS)를 송신(New RS port 0 내지 7를 이용하여 송신)하는 것을 나타내며, 도 12의 (b)는 모든 안테나를 사용하여 수평 방향 채널 CSI 측정을 위한 참조 신호(CRS 혹은 CSI-RS)를 송신하고 안테나 어레이 중 첫번째 수직 방향 안테나 세트를 이용하여 수직 방향 채널 측정을 위한 참조 신호(Precoded CSI-RS)를 송신하는 것을 나타낸다. 도 12의 (c)는 안테나 어레이를 구성하는 일부 안테나 세트를 이용하여 수평 방향 채널 CSI 측정을 위한 참조 신호(CRS 혹은 CSI-RS) 및 수직 방향 채널 측정을 위한 참조 신호(Precoded CSI-RS)를 송신하는 것을 나타낸다.
도 12의 예시는 기지국(120)이 precoded CSI-RS 전송에 사용할 포트의 수가 결정 된 경우 사용하기에 적합한 방법으로서, 각 전송 안테나에 각 하나의 precoded CSI-RS 포트를 할당하여 모든 precoded CSI-RS가 동일한 전송 전력으로 전송될 수 있도록 한다.
도 13은 2D/3D MIMO에 따라 채널 추정용 RS를 송수신하고 채널 정보를 피드백하는 정보 구조의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13의 정보 구조의 예를 도 8의 정보 구조의 예와 비교하면, 2D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1310)에 참조 신호(CSI-RS)가 3D MIMO를 위한 수평 방향 채널 CSI 측정에 사용될지 여부를 나타내는 서브필드(1312)가 더 포함되어 있고, 3D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1320)에 2D MIMO를 위한 수평 방향 채널 CSI 측정에 사용된 참조 신호를 지시하는 정보(1324)가 더 포함되어 있다.
3D MIMO에서 수평 방향 채널 CSI 추정은 2D MIMO와 같은 방식을 사용할 수 있으므로, 도 13의 실시예는 2D MIMO와 3D MIMO에서 공통으로 사용될 수 있는 참조 신호에 대한 정보를 표시하는 방법을 제시하고 있다.
도 13을 참조하면, 다수의 2D MIMO 채널 CSI 측정용 참조 신호(CRS 혹은 CSI-RS) 중 3D MIMO 수평 방향 채널 CSI 측정용으로 사용 가능한 참조 신호에 대한 정보는, 2D MIMO를 위한 참조 신호 정보(1310)에 포함된 참조 번호 1312에 해당되는 서브 필드(3D MIMO 수평 방향 채널 CSI 측정용으로의 사용 여부를 나타내는 서브 필드(1312))를 통해 함께 송신할 수 있다.
또는 3D MIMO 수직 방향 채널 측정용 참조 신호(precoded CSI-RS)에 대한 정보(precoded CSI-RS가 매핑된 무선 자원의 위치, 추가적으로 precoded CSI-RS가 전송되는 서브프레임에 대한 정보 등을 포함하는 정보) 전달 시, 3D MIMO 수평 방향 채널 CSI 측정을 위해 함께 사용할 참조 신호(CRS 혹은 CSI-RS)를 지시하는 정보(예를 들어, 단말이 수신하도록 설정된 CSI-RS 중 몇 번 째 CSI-RS인지 등을 전달하는 정보)를 참조 번호 1324에 해당되는 서브 필드(2D MIMO를 위한 수평 방향 채널 CSI 측정에 사용된 참조 신호를 지시하는 정보(1324))에 포함시켜 함께 단말(110)로 전달할 수 있다.
기지국(120)에서의 참조 신호 프리코딩에 관한 부가적인 내용을 더 살펴 본다.
기지국(120)에서의 자유로운 precoded CSI-RS 사용을 지원하기 위해, 기지국(120)이 임의의 개수로 precode CSI-RS을 전송하도록 하는 기법도 고려할 수 있다. 이 경우, 기지국(120)은 수직 방향 어레이를 구성하는 안테나의 수 보다 적은 precoded CSI-RS 포트를 정의하고 각각의 RS 포트를 안테나에 매핑할 때 프리코딩을 수행할 수 있다. 이 경우, 기지국(120)은 물리적 안테나의 수에 관계 없이 임의의 개수(안테나 포트의 수)로 precoded CSI-RS 전송이 가능하다.
참조 신호에 대한 프리코딩 수행 시, 기지국(120)은 임의의 프리코더를 사용할 수 있거나 아래 특성을 가지는 프리코더 중 일부를 선정하여 다음의 수학식 1의 프리코딩 행렬을 구성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2013009991-appb-I000001
보다 일반적인 예시로써, 하기 수학식2과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2013009991-appb-I000002
전술한 프리코더 예시에서, m과 n 간 매핑룰을 별도로 정의할 수 있다. 또한 사용되는 안테나 포트 또는 안테나의 수에 따라, v의 길이(K)가 결정된다.
전술한 새로운 precoded CSI-RS 전송을 위해 사용되는 무선 자원 할당 시, 참조 신호 수신을 수행하지 않는 다른 단말에서 발생하는 참조 신호 충돌(RS collision) 문제를 해결하기 위해, 기존의 제로 파워(zero power) CSI-RS 또는 non-zero power CSI-RS 자원 할당 방식을 재사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시를 위해 MU-MIMO가 사용될 수 있다.
MU-MIMO는 전술한 바와 같이, 많은 사용자에게 고속 정보 전송을 지원하기 위해서 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 동일 대역을 통해 정보를 전달하는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 기법이다. MU-MIMO은 둘 이상의 사용자 단말들이 동일 대역에 대하여 높은 채널 전파 이득(channel propagation gain)을 가질 경우 두 사용자가 대역을 공유하는 것을 허가하여 보다 많은 사용자가 보다 넓은 대역을 사용하는 이득 이외에 채널 전파 이득이 좋은 대역을 사용하는 것이 가능하도록 하여 전반적인 대역 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다
이러한 MU-MIMO에서 MAI(Multiple Access Interference)가 발생할 수 있는데, 이러한 MU-MIMO에서의 MAI에 대해 살펴 본다.
도 14는 기지국이 동일 무선 자원을 사용하여 두 개의 단말에 각기 다른 정보 전송을 동시에 수행하는 MU-MIMO에 대한 일 예시이다. 도 14에서, 단말 U0에 전파되는 두 신호의 가상 채널(virtual channel) H0C0와 H0C1이 직교하는 경우, 가상 채널 H0C0수신을 위해 설계된 필터 F0에 의해 간섭 성분 H0C1X1이 소거되어 단말 U0는 MAI 없이 신호 수신이 가능하다. 마찬가지로, 두 개의 가상 채널 H1C0와 H1C1간 직교성이 성립하는 경우, 필터 F1에 의해 U1에 수신되는 간섭 성분 H1C0X0이 제거되어 단말 U1 또한 MAI 없이 통신이 가능하다. 상기와 같은 동작이 수행되기 위해서는, H0C0와 H0C1이 직교하고 H1C0와 H1C1이 직교하도록 두 단말 선정 및 프리코더 선정해야 하고, 이러한 적합한 선정을 수행하기 위해서, 기지국은 상기 동작 수행에 필요한 채널 정보 또는 채널 특성 정보를 단말로부터 수신하여야 한다.
위와 같이 직교하는 두 개의 가상 채널 생성을 위해서는 두 개의 channel H0및 H1에 대한 정확한 정보가 필요하나, 이러한 채널에 대한 정밀한 정보를 기지국에 전달하는 작업은 대단히 큰 CSI 피드백 오버헤드를 요구할 수 있으며, 따라서 단말은 채널에 대한 정밀한 정보를 보고하는 대신, MAI 제어에 사용될 수 있는 한정적 정보를 보고할 수 있다. 이러한 한정적 정보는 다음과 같다.
(MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법) 단말 Un에 프리코더 Cn이 사용되었을 경우 함께 사용된다면 해당 단말이 신호 수신을 수행할 수 없는 프리코더 Cm에 대한 인덱스 정보를 보고하는 방법.
(MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법) 단말 Un에 간섭을 일으킬 수 있는 다수의 프리코딩 벡터에 대한 정보 또는 그 인덱스를 보고하는 방법.
도 15는 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법에 대한 예시이다. 각 단말은 기지국과의 통신을 위해 적절하다고 판단되는 프리코더에 대한 정보(Cn)를 보고함과 동시에, MAI을 발생시키지 않을 것이라 예상되는 프리코더에 대한 정보(Pn)를 보고한다. 기지국은 각 단말이 보고한 Cn 및 Pn을 비교하여 Cn=Pm인 단말의 조합 Un, Um에 대하여 MU-MIMO 수행하는 방식이 사용 가능하다.
예를 들어, 도 15를 참조하면, 단말 U0는 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0와 MAI를 발생시키지 않을 것으로 예상되는 프리코더 P0에 대한 정보를 채널 정보로서 기지국에 피드백하고 있다. 또한, 단말 U1은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1과 MAI를 발생시키지 않을 것으로 예상되는 프리코더 P1에 대한 정보를 채널 정보로서 기지국에 피드백하고 있다. 여기서, C1=P0혹은 C0=P1인 경우 기지국은 단말 U0 및 U1에 대하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
그런데 이러한 방식은, MU-MIMO를 수행하는 단말이 대단히 많고 또한 각 단말의 수신 채널 특성이 크게 다른 경우에는 유용하나 그렇지 않은 경우, 예를 들어 고속 정보 전송을 요구하는 소수의 단말에 대하여 MU-MIMO 지원을 수행하는 경우, Cn=Pm의 조합을 찾기 쉽지 않다는 단점이 있다.
도 16은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 2 방법에 대한 예시이다. 각 단말은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더에 대한 정보 Cn이외에 간섭으로 작용 시 무시 못 한 크기의 간섭을 야기할 수 있는 프리코더 In에 대한 정보를 추가적으로 보고한다. 이러한 방식은 제1 방법에 비해 보다 많은 정보를 기지국에 보고하여야 한다는 단점이 있으나, 보고의 양이 증가할수록 보다 적절한 MAI 제어가 가능하다는 장점이 있다.
예를 들어, 도 16을 참조하면, 단말 U0는 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0와 무시 못할 크기의 MAI를 일으킬 수 있는 프리코더 I0를 기지국으로 보고하고 있다. 물론, U0는 I0이외에도 조건식 Thlow<|F0H0In|<Thhigh에 해당되는 둘 이상의 In을 기지국으로 보고할 수 있다.
도 16을 계속해서 참조하면, 단말 U1은 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1과 무시 못할 크기의 MAI를 일으킬 수 있는 프리코더 I1를 기지국으로 보고하고 있다. 여기에서
Figure PCTKR2013009991-appb-I000003
이거나
Figure PCTKR2013009991-appb-I000004
인 경우 기지국은 단말 U0 및 U1에 대하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
한편, 전술한 두 방법에서 단말이 기지국으로부터의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 Cn에 대한 정보만 기지국으로 피드백하고 다른 정보(예를 들어, Pn 혹은 In)를 피드백하지 않고 MAI를 회피하면서 MU-MIMO를 수행하는 다른 방법이 사용될 수도 있다. 이를 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법이라고 하자.
8개의 전송 안테나(8Tx)에 의한 MIMO을 지원하는 Rel-10 MIMO의 경우, 전송 안테나 간 상관성이 크다는 가정 하에 각 단말이 채널 측정 후 신호 전송에 적합하다 판단되는 AoD(Angle of Departure)을 유추하고 이러한 AoD 구현을 위해 필요한 정보를 보고하는 형식으로 CSI 보고가 수행된다. 이러한 방법을 전술한 제 3 방법이라고 하자. 여기서 AoD 구현을 위해 필요한 정보는 제 1 및 제 2 방법에서 Cn에 대응하는 값이 된다.
도 17은 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법에 대한 예시이다.
도 17을 참조하면, 단말 U0는 AoD가 0, 30, -60에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C0를 기지국으로 보고하고 있고, 단말 U1은 AoD가 90, 120에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C1를 기지국으로 보고하고 있으며, 단말 U2는 AoD가 45, 30에 해당하는 단말의 신호 수신에 적합하다고 판단하는 프리코더 C2를 기지국으로 보고하고 있다.
C0와 C2는 공통적으로 AoD 30에 대해 높은 프리코딩 게인을 가지는 것으로 두 프리코더를 함께 사용하여 MU-MIMO를 수행할 경우 MAI가 발생할 가능성이 높다. 따라서, 기지국은 AoD에 차이가 큰 U0와 U1을 MU-MIMO UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다.
이러한 제 3 방법은 제1 및 제2 방법에 비해 피드백 오버헤드가 작다는 장점이 있다. 그러면 이러한 제3 방법이 3D MIMO에서도 적용될 수 있는지 검토해 본다.
3D MIMO에서 수직 방향 도메인(vertical domain)의 경우, 수평 방향 도메인(horizotal domain)에 비해 각 단말 위치에 따른 AoD 차이가 크지 않다는 특징이 있으며, 또한 스캐터(scatter) 분포 차이에 의해 각 단말이 다중 경로에 의해 신호 수신 시 메인 로브(main lobe, 파형에서 가장 큰 봉우리를 형성하는 부분)를 구성하는 각 경로들의 AoD 차이 또한 크지 않다는 특징이 있다. 이러한 채널 특성에 의해, AoD 차이로 UE pairing을 수행하는 기존의 MU-MIMO 기법(제 3 방법)은 적합하지 않다. 다시 말해, AoD의 차이가 크지 않기 때문에 수평 방향 도메인과 같은 기준으로 AoD 차이가 큰 두 단말을 찾기가 어렵고 그러한 이유로 AoD 차이만으로는 MU-MIMO를 위한 UE pairing을 찾아내기 어렵다는 것이다.
도 18은 수평 방향 도메인과 수직 방향 도메인에서의 AoD 범위를 예시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 수평 방향 도메인에서는 AoD의 범위가 120도까지 나타나고 있으나, 수직 방향 도메인에서는 AoD가 최대 33도까지로 제한되고 있다.
한편, 수직 방향 도메인에서 MU-MIMO를 이용하여 공간 다중화를 하기 위해서는 빔포밍(Beamforming)의 해상도(resolution)가 높아야 한다. 전술한 바와 같이 수직 방향 도메인에서는 AoD의 범위가 좁기 때문에 빔포밍의 해상도가 높지 않으면 UE pairing을 하는 단말들 사이에 간섭이 발생하여 공간 다중화를 하기 어렵게 된다.
수직 방향 도메인에서 빔포밍의 해상도를 높이기 위한 첫 번째 방법은 수직 방향 안테나의 수를 증가시키는 것이다. 그런데, 해상도를 위해 수평 방향 도메인의 안테나 수 보다 많은 안테나를 수직 방향 도메인을 위해 배치하는 경우, 굉장히 많은 안테나가 필요하게 된다. 예를 들어, 수평 방향 도메인에 8개의 안테나를 사용하고 있는 경우 수직 방향 안테나로 16개의 안테나를 사용하게 되면 총 16 × 8 = 128개로 굉장히 많은 양의 안테나가 소요되게 된다.
수직 방향 도메인에서 빔포밍의 해상도를 높이기 위한 두 번째 방법은 수직 방향 안테나 사이의 간격을 증가시키는 것이다. 스캐터가 큰 채널 환경(rich scatter 환경)에서는 이러한 두 번째 방법의 적용이 어려우나 수직 방향 도메인의 경우 스캐터 분포가 한정적이기 때문에 안테나간 거리가 증가하는 경우(캐리어 파장/2(
Figure PCTKR2013009991-appb-I000005
)초과인 경우)에서도 안테나 간 상관성이 유지되어 이러한 두 번째 방법을 이용하여 빔포밍 해상도를 증가시키는 것이 가능하다.
그런데, 이러한 두 번째 방법과 같이 안테나 간 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000006
초과가 되는 경우, 간섭을 야기하는 사이드 로브(side lobe, 파형에서 main lobe 이외의 큰 봉우리들)가 생성된다는 단점이 있다.
도 19는 안테나 간 거리가 캐리어 파장 2배(
Figure PCTKR2013009991-appb-I000007
)인 4개의 안테나를 사용하여 어레이를 구성하는 일 예시이다.
도 19를 참조하면, 수직 방향으로 어레이를 구성하는 안테나들은 파장의 2배에 해당되는
Figure PCTKR2013009991-appb-I000008
의 이격 거리를 유지하면서 설치되고 있다.
도 20은 AoD=-10을 목적으로 빔포밍을 수행 시의 각도에 따른 신호 세기의 파형을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 점선 파형은 안테나 간 이격 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000009
이고 4개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이고, 일점 쇄선 파형은 안테나 간 이격 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000010
이고 8개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이며, 실선 파형은 도 19의 안테나 어레이와 같이 안테나 간 이격 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000011
이고 4개의 전송 안테나를 사용한 경우의 파형이다.
도 20을 참조하면, 안테나 간 이격이
Figure PCTKR2013009991-appb-I000012
이고 4개의 전송 안테나를 사용하는 경우에 비해, 전송 안테나를 증가시킨 경우(일점 쇄선 파형)와 안테나 간 이격 거리를 증가시킨 경우(실선 파형) 모두 파형의 두께가 줄어 해상도가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
그 중에서도 안테나 간 이격이
Figure PCTKR2013009991-appb-I000013
의 경우가, 대단히 좁은 3dB 빔 두께(high resolution)를 지원한다는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 또한 이러한 경우는 대단히 심각한 사이드 로브가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
해상도 증가가 목적이라면, 전송 안테나 수 증가 보다 전송 안테나 간 거리 증가가 더 효과적일 수 있다. 그러나 이 경우, 높은 파워의 사이드 로브에 의해, 단말 간 예측되지 못한 심각한 간섭이 발생할 수 있다.
도 20은 사이드 로브에 의한 간섭 발생의 일 예시이다.
기존의 AoD 기반 CSI 보고 및 MAI 예측 방식(전술한 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 3 방법)에 의하면, 도 20 (a)의 경우에, 단말은 각기 AoD = 10 및 AoD = -40 을 선호함을 기지국에 보고한다. 그러나 도 20 (b)에서 확인할 수 있는 바와 같이, AoD = -40 에 대한 빔 형성 시 AoD=10 에 근접한 사이드 로브가 발생한다. 즉, 두 단말은 공간 다중화가 불가능한 단말이며, 이를 인지하지 못하고 기지국이 MU-MIMO을 두 단말에 적용 시 심각한 MAI 가 발생할 수 있다. 즉, 기존의 CSI(PMI) 보고 방식(전술한 제 3 방법)은 안테나 간 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000014
이하인 한정적인 경우에서만 사용될 수 있으며, 해상도 증가를 위해 안테나 간 이격 거리 증가(large spacing)가 고려되는 수직 방향 도메인 프리코딩 혹은 빔포밍(beamforming)에서는 사용될 수 없다.
본 발명은 다차원 프리코딩을 수행하는 폐루프 MIMO 시스템에서, 각 단말에 적합한 프리코딩 및 MU-MIMO UE paring을 지원하기 위해 필요한 채널 정보 생성 및 보고 방법을 제공한다. 랭크 1 이상의 공간 다중화(spatial multiplexing)를 수행하는 폐루프 MIMO 동작 지원을 위해 수신단 단말은 채널 정보 또는 프리코딩에 활용할 수 있는 채널 특성에 대한 정보를 수집하고 이를 기지국에 전달하여야 하며, 기지국은 상기 정보를 사용하여 각 단말에 적합한 프리코딩을 수행하게 된다. 프리코딩은 채널 가상화(channel virtualization)라고 표현되기도 하는 신호 처리 작업이며, 이러한 신호 처리 작업에 의해 단말 간 간섭이 증가하거나 또는 감소할 수 있다.
단말이 채널에 대한 정확하고 정밀한 정보를 기지국에 보고하는 경우, 기지국은 다수 단말의 채널 특성들을 비교하여 상호 간섭 없이 공간 다중화가 가능한 둘 이상의 단말을 선정할 수 있다. 그러나 이와 같은 방식의 채널 정보 보고는 대단히 높은 피드백 오버헤드를 요구하며, 따라서 현 통신 시스템들은 채널 정보를 보고하는 대신, 채널 특성 측정 후 상기 특성 중 프리코딩에 유효하다 판단되는 일부 정보만을 함축하여 지시자 형식으로 기지국에 보고하는 형식을 사용한다. 이와 같은 채널 정보 보고 방식을 codebook based CSI 피드백이라 한다. 상기 보고 방식은 코드북(codebook)의 설계 방식에 따라 각기 다양한 채널 특성을 보고할 수 있으며, 현 LTE Rel-10 8Tx MIMO 기법의 경우, 상관성이 큰 선형 안테나 어레이를 사용 시 높은 SNR(signal-to-noise ratio)을 보장할 수 있는 AoD를 파악한 후 상기 AoD 구현을 위해 적용되어야 하는 전송 안테나 포트 간 위상 관련 정보를 기지국에 보고하는 형식을 사용한다.
이와 같은 보고는, 수신 SNR을 높이기 위해 필요한 정보를 기지국에 전달할 수 있는 장점 이외에, 선형 안테나 어레이(linear antenna array) 특성에 의해, MAI 없이 공간 다중화가 가능한 단말들의 조합 유추에도 사용될 수 있다는 부가적인 장점을 가진다. 그러나 상기의 보고는 상관성이 아주 높은 선형 안테나 어레이가 사용된 경우에만 MAI를 회피할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 수평 방향 도메인 및 수직 방향 도메인을 포함하는 다차원 어레이 안테나에서 수평 방향 도메인 및 수직 방향 도메인에서 MAI 정보를 추정하고 이를 기지국에 보고하기 위한 CSI 보고 기법을 제시한다. 본 발명에 의하면, 단말 간 AoD 이격이 큰 수평 방향 도메인에 대한 MAI의 경우, 기존 8Tx MIMO 기법(전술한 제3 방법)과 같이 AoD에 해당하는 정보를 전달하는 방식을 취할 수 있다. 또한, 단말 간 AoD 이격이 작은 수직 방향 도메인의 경우, 높은 SNR 이득을 보장하는 프리코딩에 관련된 정보의 지시자(index) 이외에, 다중화에서 낮은 간섭을 보장하는 컴패니언 인덱스(companion index)를 함께 보고 할 수 있다. 본 발명은 컴패니언 인덱스 추출을 위한 참조 신호 구성 및 이러한 참조 신호를 통해 추출한 컴패니언 인덱스 보고 방법을 제공한다.
본 발명은 폐루프 3D MIMO 시스템의 수직 방향 도메인에서 도 8을 참조하여 설명한 precoded CSI-RS가 수직 방향 도메인의 CSI 측정 및 보고에 사용되는 경우를 고려할 수 있다. Precoded CSI-RS 사용 시, 기지국은 각 단말에 수직 방향 도메인에서 프리코딩을 수행하기에 적합한 각 단말 별 AoD 정보를 측정하기 위한 precoded CSI-RS을 전송한다.
precoded CSI-RS은 각기 다른 수직 방향 AoD 즉, 방위각(azimuth angle) 혹은 수직 방향 각도를 가지도록 프리코딩 벡터(혹은 매트릭스)를 통해 프리코딩된 참조 신호이다. 전송 안테나 어레이를 구성하는 안테나 간 거리가 도 19의 예시에서 보인 바와 같이,
Figure PCTKR2013009991-appb-I000015
를 초과 할 경우, 사이드 로브 생성에 의해, 각 precoded CSI-RS는 둘 이상의 방향성을 가지고 전파된다.
도 21은 전송 안테나 간 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000016
초과인 경우에서 precoded CSI-RS의 전송 예시이다.
도 21을 참조하면, 수직 방향으로 방향성을 가지도록 프리코딩된(precoded) CSI-RS가 전파된다. 이때, 수직 방향에서의 해상도를 높이기 위해 안테나 간 이격 거리가 증가되어
Figure PCTKR2013009991-appb-I000017
를 초과하여 안테나가 설치되어 있고 이러한 이유로 메인 로브 이외에 사이드 로브를 가지는 precoded CSI-RS가 전파된다. 도 21을 계속해서 참조하면, Precoded CSI-RS 0는 사이드 로브에 의해 최하단 방향으로 전파되는 것과 동시에 가운데 방향으로도 전파되고 있다.
도 21과 같이 precoded CSI-RS가 전파되는 경우, 각 단말은 각 precoded CSI-RS에 대하여 수신 전력을 측정하고, precoded CSI-RS 중 가장 높은 수신 전력을 보장하는 RS에 대한 인덱스를 기지국에 보고하는 형식으로 수직 방향 도메인 프리코딩에 대한 정보를 보고할 수 있다. 이러한 방법에 따를 경우, PMI와 관련한 코드북 검색없이 기존의 PMI 보고와 유사한 MIMO 동작을 지원할 수 있으며, 사이드 로브 발생에 의한 간섭예측이 불가능해지는 문제 또한 극복할 수 있다.
본 발명의 Precoded CSI-RS를 사용하는 실시예에 대해 안테나 간 이격 거리가 증가되어
Figure PCTKR2013009991-appb-I000018
를 초과하여 안테나가 설치되는 예시로서 설명하나, 본 발명의 실시예는 이러한 안테나 간 이격 거리로서 제한되는 것은 아니며, 안테나 간 이격 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000019
이하인 경우에도 적용될 수 있다. 안테나 수를 증가시켜 빔의 해상도를 높이는 실시예가 이러한 안테나 간 이격 거리가
Figure PCTKR2013009991-appb-I000020
이하인 경우의 예시에 해당될 수 있다.
도 22는 도 21과 같은 precoded CSI-RS가 전송되는 경우 단말이 채널 정보를 피드백 하는 예시이다.
도 22를 참조하면, U0 단말은 Precoded CSI-RS 0이 가장 큰 전력으로 수신되는 지역에 위치하고 있으며, 이에 따라 단말 U0는 Precoded CSI-RS 0을 나타내는 인덱스(R0)를 채널 정보로서 기지국으로 피드백하게 된다. 같은 방식으로 단말 U1은 Precoded CSI-RS 3에 대한 인덱스(R3)를 피드백하고, 단말 U2는 Precoded CSI-RS 0에 대한 인덱스(R0)를 피드백하게 된다.
이러한 Precoded CSI-RS를 참조신호로 사용하는 채널 정보 피드백 방법을 사용할 경우, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 단말은 별도의 코드북 검색없이 최대 수신 전력만을 측정하는 방법으로 간단하게 단말에 가장 적합한 프리코딩 정보를 피드백할 수 있게 된다.
지금까지의 연구 결과에 의하면, 수평 방향 도메인과 달리, 수직 방향 도메인의 경우 스캐터링(scattering) 환경 생성이 용이하지 않고 AoD 범위가 좁기 때문에 각 단말에 대하여 수직 방향 멀티 랭크 전송(vertical multi-rank transmission)를 지원할 수 있는 경우의 수가 많지 않았다.
하지만 전술한 바와 같이 안테나 수를 증가시키거나 안테나 간의 이격 거리를 증가시켜 높은 해상도의 프리코딩을 사용하는 경우 수직 방향 도메인에서 각 단말이 구분할 수 있는 다수의 경로가 존재할 수 있다.
도 23은 수직 방향 도메인에서의 전파 경로를 예시하고 있다.
도 23을 참조하면, U0는 두 경로를 통해 전파를 수신하고 있으며, U1 및 U2도 마찬가지로 두 가지 경로를 통해 전파를 수신하고 있다.
이러한 수신 경로에 대해 기존의 채널 정보 보고 방식을 사용하면, 단말 U0는 랭크 2를 지시하는 수직 방향 도메인 RI (Rank Indicator)를 기지국으로 보고하게 된다. 이와 더불어 앞서 설명한 Precoded CSI-RS에 대한 채널 정보 피드백 방법과 같이 수신 전력이 큰 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스인 RS0 및 RS1을 기지국으로 피드백할 수 있다(Precoded CSI-RS에 대한 채널 정보 피드백에서 가장 큰 수신 전력뿐만 아니라 이 보다 작지만 충분한 수신 전력을 보장하는 둘 이상의 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스를 채널 정보로서 기지국으로 피드백할 수도 있다). 단말 U1은 수신전력이 충분히 큰 Precoded CSI-RS가 RS3임으로 랭크 1을 지시하는 수직 방향 도메인 RI를 기지국으로 보고하고, 프리코딩에 관한 채널 정보로서 인덱스 RS3를 기지국에 보고할 수 있다. 또한, U2는 랭크 2를 지시하는 수직 방향 도메인 RI를 기지국으로 보고하고, RS0 및 RS2를 프리코딩 관련 정보로서 기지국에 보고한다.
도 23을 참조하여 전술한 바와 같이 단말이 기지국으로 RI 및 선호되는 Precoded CSI-RS에 대한 인덱스를 보고하는 경우, 기지국은 선호되는 Precoded CSI-RS의 인덱스가 겹치지 않는 U2와 U1을 MU-MIMO UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있다. 그런데, 도 23을 보면 알 수 있는 바와 같이 U1은 수신 전력이 충분히 크지 않아 채널로서 사용하기 어렵지만 다른 단말을 위한 채널로서 사용될 경우 간섭으로 작용할 수 있는 Precoded CSI-RS 2가 전파되는 지역에 위치하기 때문에, U2에 대한 신호 전송이 U1에 간섭으로 작용할 수 있게 된다.
위와 같은 간섭을 피하기 위해 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우, 단말이 보고하는 채널 정보는 도 24와 같다.
도 24는 수직 방향 도메인에 대하여 MAI 회피를 위한 채널 정보 피드백 제 1 방법을 사용하는 경우 단말이 보고하는 채널 정보의 예시이다.
도 23 및 24를 참조하면, 단말 U1은 가장 적합하다고 판단되는 프리코딩에 관한 정보를 RS3에 대한 인덱스로서 보고하고 있으며, 컴패니언 인덱스 BCI (Best Companion Index)로서 RS0 및 RS1에 대한 인덱스를 보고하고 있다.
전술한 제1 방법에 따를 경우, 어느 한 단말에 가장 적합하다고 판단되는 프리코딩 정보 Cn과 다른 단말의 컴패니언 인덱스 Pm이 일치하는 경우에 두 단말을 UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행하게 되는데, 도 24를 참조할 때, U0의 프리코딩 정보와 U1의 컴패니언 인덱스가 일치함으로 이 두 단말을 UE pairing으로 하여 MU-MIMO를 수행할 수 있게 된다.
그런데 이러한 방법은 precoded CSI-RS가 증가함에 따라 CSI 보고 오버헤드가 급격히 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 이에 따라, 폐루프 3D MIMO 시스템의 수직 방향 도메인에서 precoded CSI-RS가 사용되는 경우, 프리코딩을 위한 채널 정보, MAI 회피를 위한 채널 정보 및 랭크 정보를 오버헤드의 급격한 증가없이 기지국과 단말 사이에서 송수신하는 방법을 제공한다.
채널 정보로서 PMI, RI 및 CQI가 보고되었다. 특히 PMI는 first PMI와 second PMI로 구분되어 보고되었다. 여기서 first PMI는 wideband에 대한 값이고 second PMI는 subband(narrow band)에 대한 PMI 값이다. 본 발명은 이러한 PMI 및 RI 보고 방법을 ECI (Exclusion Index) 및 RSI (Reference Signal Index)로 대체하는 방법을 제공한다. 물론, 수직 방향 도메인에 한하여 ECI 및 RSI를 사용할 수 있고, 수평 방향 도메인에 대하여는 PMI 및 RI 보고 방법을 사용할 수 있다. 다시 말해, ECI/RSI 방법은 PMI/RI 방법에서 제공하는 채널 정보와 대응되는 채널 정보를 제공한다는 것이고, ECI/RSI 방법이 PMI/RI 방법과 배타적으로 존재하여 어느 하나의 방법만 사용되어야 한다는 것은 아니다.
ECI/RSI 방법에 대한 이해를 위해 이와 대응되는 PMI/RI 방법에 대해 좀더 살펴 보면, PMI/RI 방법에서 기지국으로 보고되는 정보의 종류에 따라 다음과 같이 유형이 분류될 수 있다.
Type 1: UE selected subband CQI
Type 1a: subband CQI and second PMI
Type 2: wideband CQI and PMI for 2/4 Tx
Type 2a: wideband first PMI for 8Tx
Type 2b: wideband CQI and second PMI for 8Tx
Type 2c: wideband CQI and first/second PMI for 8Tx
Type 3: RI
Type 4: wideband CQI
Type 5: RI and wideband PMI
Type 6: RI and PTI
또한, PMI/RI 방법에서의 보고 주기는 다음과 같은 규칙을 따를 수 있다.
(1) RI은 다른 상기 정보들 중 가장 긴 주기를 가지고 보고될 수 있으며, RRC(Radio Resource Control)로 정의되는 최대 리포팅 기간 이하의 주기를 가지고 N번의 PMI 및 CQI 보고 후 1회의 RI 보고가 수행될 수 있다. RI는 first PMI와 동일한 주기를 가지고 보고될 수 있다.
(2) First PMI은 언제나 wideband PMI로 선정되며, subband PMI로 선정될 수 있는 second PMI 보다 긴 주기를 가지고 보고되거나 또는 동일한 주기를 가지고 보고될 수 있다.
도 25는 PMI/RI 및 CQI가 보고되는 주기 및 해당 주기에 보고되는 채널 정보의 타입을 예시하고 있다.
도 25를 참조하면, 랭크를 나타내는 RI가 가장 긴 주기로 보고되고 있으며, second PMI가 가장 짧은 주기로 보고되고 있다.
보고 주기가 겹치는 경우, 우선 순위가 낮은 채널 정보는 생략될 수 있는데, 이것을 드롭핑 룰이라고 한다. PMI/RI 방법에서의 드롭핑 룰은 다음과 같다.
전술한 PMI/RI 방법에서의 채널 정보 Type 중, Type 3, Type 5 및 Type 6은 다른 Type에 비하여 보고의 우선 순위가 높으며, 따라서 Type 중 하나가 다른 Type의 CSI와 보고 수행이 동일 서브프레임 상에 예정된 경우 단말은 우선 순위가 높은 Type의 CSI 보고를 수행하고 다른 Type의 CSI 보고는 생략한다.
아래에서는 본 발명에서의 ECI/RSI 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르는 ECI/RSI 방법은 다음의 단계로 수행된다.
먼저, 단말은 수신 전력이 대단히 낮은 (MU-MIMO시 다른 단말 프리코딩에 사용되어도 MAI가 예상되지 않는) precoded CSI-RS를 추정하고 이에 대한 정보를 인덱스로서 기지국에 보고한다. 여기서 보고되는 정보가 ECI 정보이다. 이러한 ECI 정보를 통해, 기지국은 MAI를 회피할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 획득하는 것과 동시에 선호되는 프리코딩에 대한 간접적인 정보(제외되어야할 프리코딩의 정보)를 획득할 수 있다.
다음으로, 단말은 ECI를 통해 보고된 precoded CSI-RS를 제외하고 남은 precoded CSI-RS 중, 자신에게 적합한 프리코딩 정보를 표현할 수 있는 precoded CSI-RS를 지시하는 인덱스를 기지국에 보고한다. 여기서 보고되는 정보가 RSI 정보이다. 이러한 RSI 정보를 통해, 기지국은 단말에 대한 프리코딩의 직접적인 정보를 획득할 수 있다. RSI 정보는 랭크 정보인 RI 정보를 포함하고 있으면서, 전술한 PMI/RI에서의 PMI 정보도 포함하고 있다고 볼 수 있다.
RSI는 비트맵 형태로 표현될 수도 있으며, 또한 precoded CSI-RS 인덱스의 조합으로 표기되는 코드북의 인덱스로 표현될 수도 있다.
도 26은 RSI에 대한 코드북의 예시이다.
도 26을 참조하면, 열로 분류된 Maximum rank는 ECI에 의해 제외된 precoded CSI-RS의 개수를 의미한다. 예를 들어, 전체 precoded CSI-RS가 8개인 경우, ECI를 통해 수신 전력이 대단히 낮은 7개의 precoded CSI-RS에 대한 정보를 기지국으로 송신하는 경우, 코드북에서 Maximum rank는 1인 된다. 이 경우, 자연스럽게 나머지 한 개의 precoded CSI-RS가 선호되는 precoded CSI-RS로 결정되기 때문에 RSI의 정보가 필요없을 수 있다.
도 26을 계속해서 참조하면, Maximum rank가 2인 경우, RSI는 도 26과 같이 비트맵으로 10 혹은 01(두 개 중에 하나가 선호되는 precoded CSI-RS인 경우)일 수 있으며, 또한 비트맵 11(두 개 모두 선호되는 precoded CSI-RS인 경우)일 수 있다. 상기 세 경우에 대하여 각기 bitmap으로 RSI을 보고하거나 또는 도 26처럼 상기 각 경우를 index로 지시하는 codebook을 설계하여 codebook index 0, 1 또는 2을 보고할 수 있다.
Maximum rank가 5인 경우를 살펴보면, 가능한 조합은 총 31개이다. 그런데, 이러한 가능한 조합을 모두 코드북에 포함시키게 되면 너무 많은 비트가 필요하게 되고, 채널 정보 피드백의 오버헤드가 증가하는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 RSI를 통해 보고하는 precoded CSI-RS의 개수를 제한할 수 있다. RSI를 통해 보고하는 precoded CSI-RS의 개수가 랭크를 의미함으로 이는 랭크의 개수를 제한하는 것과 같은 방법으로 이해할 수 있다.
도 26을 참조하면, Maximum rank가 5인 경우에 대해 최대 랭크를 2로 제한하고 있다. 이럴 경우, 총 15개의 조합이 가능한데, 이 또한 다른 룰을 적용하여 그 조합을 줄일 수 있다. 그 룰 중 하나는 precoded CSI-RS를 선택할 때, 일정 간격 이상으로 이격된 precoded CSI-RS를 선택하도록 제한하는 것이다. 예를 들어, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 제한하거나 3 이상으로 제한할 수 있다. 좀더 세분하여 Maximum rank에 따라 precoded CSI-RS 간 이격 거리 제한 값을 다르게 설정할 수도 있는데, Maximum rank가 4인 경우, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 제한하고 Maximum rank가 5인 경우, precoded CSI-RS 간 이격을 3이상으로 제한할 수도 있다.
도 26을 참조하면, Maximum rank가 4인 경우에 최대 랭크를 2로 제한하고 있으며, precoded CSI-RS 간 이격을 2 이상으로 하고 있다. 이에 따라, 랭크가 2인 경우가, 비트맵으로 1010, 0101, 1001의 세가지 경우로 한정되고 있다. 또한, Maximum rank가 5인 경우에 최대 랭크를 2로 제한하고 있으며, precoded CSI-RS 간 이격을 3 이상으로 하고 있다. 이에 따라, 랭크가 2인 경우가, 비트맵으로 10010, 01001, 10001의 세가지 경우로 한정되고 총 8개의 조합으로 코드북을 구성할 수 있게 된다.
ECI/RSI 방법은 PMI/RI 방법과 다른 정보를 피드백하게 됨으로 채널 정보의 유형을 다르게 정의할 수 있다. 다르게 정의된 채널 정보의 유형의 예시는 다음과 같다.
Type 7: ECI (exclusion index)
Type 7a: ECI and RSI
Type 7b: ECI and RI
Type 7c: ECI and RSI and RI
Type 8: wideband RSI
Type 8a: wideband RSI and wideband PMI
Type 8b: wideband RSI and first PMI
위와 같은 Type 별로 채널 정보의 크기가 다를 수 있는데, 도 27은 ECI/RSI 방법과 관련하여 새롭게 정의한 Type 들의 채널 정보 크기에 대한 예시이다.
도 27에서, 전송 안테나 수와 안테나 이격 거리와 관련된 정보인 Configuration 0, Configuration 1, Configuration 2는 RRC를 통해 기지국으로부터 단말로 전달되는 정보이다.
ECI/RSI 방법에서도 PMI/RI 방법과 같은 리포팅 주기와 드롭핑 룰이 적용될 수 있는데, ECI/RSI 방법에서는 ECI를 RSI 보다 긴 주기로 보고할 수 있으며, 또한 유형 별 분류에서 ECI를 포함하는 Type 7/Type 7a/Type 7b/Type 7c를 높은 우선 순위로 결정하여 다른 유형의 채널 정보와 같은 서브프레임에서 겹치는 경우 다른 유형의 채널 정보를 드롭시킬 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 채널 정보 수신 방법의 흐름도이다.
도 28을 참조하면, 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법(3500)은 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계(S3510) 및 복수의 참조 신호 중 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신하는 단계(S3520) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 적용할 수 있는 무선통신시스템은 하나 이상의 기지국과 하나 이상의 단말로 구성될 수 있는데, 기지국은 다차원 안테나 어레이를 사용하는 시스템일 수 있다.
다차원 안테나 어레이를 사용하는 기지국의 예시는 도 3을 참조하여 설명하였다. 도 3을 다시 참조하여 설명하면, 기지국은 수평 방향 도메인에 안테나 어레이를 배열하는 것과 더불어 수직 방향 도메인에 안테나 어레이를 배열하여 수직 방향을 포함하는 공간 상에서 MIMO 시스템을 구현할 수 있다. 이러한 시스템을 3D MIMO 시스템이라고 부를 수 있다.
기지국이 다차원 안테나 어레이를 사용하는 경우, S3510 단계에서의 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
특정 신호에 수학식 1과 같은 빔포밍 행렬을 곱하게 되면 위상만 변화되는 8개의 신호가 생성되게 되는데, 이러한 각각의 신호를 8개의 수직 방향 안테나 어레이에 포함시켜 전파하면 이러한 신호는 특정 방향성을 가지고 전파되게 된다. 따라서, 특정 신호에 대해 위와같이 v1, v2, v3의 서로 다른 프리코딩 행렬(서로 다른 전파 방향성을 가지는 프리코딩 행렬)을 각각 곱하고 이를 수직 방향 안테나 어레이를 사용하여 전파하게 되면, 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되는 복수의 참조 신호를 생성할 수 있게 된다.
이렇게 수직 방향으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 전파되는 Precoded CSI-RS의 전파 예시가 도 8에 도시되어 있다. 도 8을 다시 참조하면, 기지국은 서로 다른 전파 방향성을 가지도록 참조 신호를 프리코딩하고 단말로 송신하게 되는데, 이러한 참조 신호들은 서로 다른 전파 방향성을 가지기 때문에 도 8에 도시된 바와 같이 Precoded CSI-RS 0 참조신호(810)는 하향 지향적으로 전파되고 Precoded CSI-RS 5 참조신호(815)는 상향 지향적으로 전파되게 된다.
참조 신호를 송신한 후에 기지국은 참조 신호를 통해 채널 정보를 생성한 단말로부터 채널 정보를 수신하게 된다. 이러한 채널 정보를 수신하는 단계가 S3520 단계이다.
단말은 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호에 대해 각각 수신 전력 세기를 측정한다.
도 8을 다시 참조하면, 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호는 서로 다른 전파 방향성을 가지고 다른 경로를 통해 전파되기 때문에 단말에서 측정하는 수신 전력의 세기는 각각 다를 수 있다. 예를 들어, 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3(813)이 전파되는 지역에 위치하고 있기 때문에 Precoded CSI-RS 3(813)에 대한 수신 전력의 세기가 가장 크게 측정될 것이다. 이에 비해 Precoded CSI-RS 0(810) 이나 Precoded CSI-RS 5(815)는 상대적으로 떨어진 지역으로 전파되기 때문에 단말(110)의 수신 전력 세기는 작게 나올 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 정보 수신 방법에서 단말은 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신한다. 또한, 이렇게 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보도 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 된다.
전술한 ECI/RSI 방법이 여기에 적용될 수 있다.
단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 해당 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 단말로 송신하면 단말에서 데이터를 정확하게 받기 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 프리코딩 행렬을 해당 단말에 대한 데이터 송신에서 사용하지 말라고 하는 것이 ECI 정보이다.
동시에 단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 이러한 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 다른 단말로 송신하여도 해당 단말에는 별다른 영향이 없다, 다시 말해 MAI의 회피 가능성이 높다는 것을 의미한다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따라 단말이 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보(전술한 '제1 지시자 정보')를 기지국으로 송신하는 것은 자신(단말)에게는 이러한 참조 신호를 위해 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 데이터를 송신하지 말라는 것과 동시에 다른 단말과 MU-MIMO를 하려고 하는 경우 해당 프리코딩 행렬을 다른 단말을 위해 사용하여도 좋다는 의미를 포함하고 있다. 이러한 일 예시 방법으로 전술한 ECI 정보를 사용할 수 있다.
단말은 또한 채널 정보로서 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 하나 이상의 참조 신호를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 되는데, 이러한 정보(전술한 '제2 지시자 정보')는 선호 정보이다. 일단 제1 지시자 정보로서 배제를 원하거나 다른 단말과의 MU-MIMO를 위해 사용할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 송신하였다면 그 다음으로는 이러한 프리코딩 행렬 이외에서 자신(단말)에게 가장 적합한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 줄 필요가 있다. 이것이 제2 지시자 정보이다.
제2 지시자 정보로는 전술한 ECI/RSI 방법에서의 RSI 정보가 사용될 수 있다. RSI 정보는 Precoded CSI-RS 수신을 통해 측정한 정보를 통해 해당 단말에게 가장 적합한 Precoded CSI-RS를 선택하고 이에 대한 지시자 정보를 기지국으로 송신할 때 사용하는 정보이다. 단말은 여러 가지 기준에 따라 선호되는 Precoded CSI-RS를 선택할 수 있으나, 일 실시예로서는 수신 전력의 세기에 따라 수신 전력의 세기가 큰 순으로 상위의 일정 수의 Precoded CSI-RS를 선택하여 이에 대한 지시자 정보를 RSI 정보로서 활용할 수 있다.
RSI 정보를 나타내는 방법으로는 비트맵 형태를 이용하는 방법과 도 26을 참조하여 설명한 것과 같은 코드북을 이용하는 방법이 있을 수 있다. 물론, ECI 정보도 마찬가지로 비트맵 형태의 정보일 수 있으며 또한, 코드북의 인덱스 정보일 수도 있다.
ECI 정보는 단말과 기지국 간의 송수신 주기를 길게 하면서 데이터의 길이를 길게 가지고 갈 수도 있기 때문에 비트맵 형태를 그대로 이용하거나 코드북을 사용하는 경우에도 ECI로서 가능한 모든 참조 신호들의 조합을 코드북에 포함시킬 수 있다.
하지만, RSI의 경우 단말에서 선호되는 참조 신호가 수시로 바뀔 수 있기 때문에 짧은 주기로 기지국에 보고되어야 하고 이에 따라 오버헤드를 줄이기 위해 몇가지 규칙에 따라 RSI에 포함시킬 대상을 한정하여 데이터의 크기를 줄일 수 있다.
이러한 규칙은 도 26을 참조하여 설명하였다. 일부를 다시 한번 설명하면, RSI를 위한 코드북은 ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수 별로 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N개 이하이거나 참조신호에 부여된 인덱스의 차이가 M 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수가 5개일 때, 모두 31가지의 조합이 만들어질 수 있는데, 이중에서 선호되는 참조 신호의 개수를 2로 제한하거나 선호되는 참조 신호의 인덱스 간 차이를 3 이상으로 하여 그 조합의 개수를 줄일 수 있다. 이럴 경우, 도 26을 참조하여 설명한 바와 같이 모두 8개의 조합으로 한정되어 3비트의 신호를 이용하여 정보를 송신할 수 있다.
Precoded CSI-RS를 참조 신호로 하여 채널 정보를 송수신하는 방법은 수직 방향 도메인뿐만 아니라 수평 방향 도메인에도 사용될 수 있다. 하지만, 이전 버전 단말과의 호환성을 높이기 위해 수평 방향 도메인에 대해서는 기존의 방법을 그대로 사용할 수도 있다.
따라서, 기지국은 송신하는 단계(S3510)에서 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 단말로 더 송신하고, 수신하는 단계(S3520)에서 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신할 수도 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 정보 송신 방법의 흐름도이다.
도 29를 참조하면, 단말의 채널 정보 송신 방법(3600)은 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계(S3610), 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신하는 단계(S3620)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 적용할 수 있는 무선통신시스템은 하나 이상의 기지국과 하나 이상의 단말로 구성될 수 있는데, 기지국은 다차원 안테나 어레이를 사용하는 시스템일 수 있다.
기지국이 다차원 안테나 어레이를 사용하는 경우, S3610 단계에서의 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
도 8을 참조하여 설명하면서 본 발명의 실시를 위해 채널 추정용 참조 신호로서 Precoded CSI-RS를 사용할 수 있다고 설명하였다. S3620 단계에서 기지국이 단말로 송신하는 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩된 참조 신호는 Precoded CSI-RS를 의미한다.
기지국은 복수의 참조 신호를 미리 설정된 기준에 따라 각각 프리코딩하여 단말로 송신하게 되는데, 이때, 전술한 바와 같이 프리코딩 행렬로서 수직 방향으로 서로 다른 전파 방향성을 가지는 빔포밍 행렬을 사용할 수 있다.
단말은 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호에 대해 각각 수신 전력 세기를 측정한다.
도 8을 다시 참조하면, 서로 다른 프리코딩 행렬로 프리코딩된 복수의 참조 신호는 서로 다른 전파 방향성을 가지고 다른 경로를 통해 전파되기 때문에 단말에서 측정하는 수신 전력의 세기는 각각 다를 수 있다. 예를 들어, 도 8을 다시 참조하면, 단말(110)은 Precoded CSI-RS 3(813)이 전파되는 지역에 위치하고 있기 때문에 Precoded CSI-RS 3(813)에 대한 수신 전력의 세기가 가장 크게 측정될 것이다. 이에 비해 Precoded CSI-RS 0(810)이나 Precoded CSI-RS 5(815)는 상대적으로 떨어진 지역으로 전파되기 때문에 단말(110)의 수신 전력 세기는 작게 나올 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 정보 송신 방법에서 단말은 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신한다. 또한, 이렇게 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보도 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 된다.
전술한 ECI/RSI 방법이 여기에 적용될 수 있다.
단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 해당 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 단말로 송신하면 단말에서 데이터를 정확하게 받기 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 프리코딩 행렬을 해당 단말에 대한 데이터 송신에서 사용하지 말라고 하는 것이 ECI 정보이다.
동시에 단말에서 수신 전력 세기가 기준치 이하라는 것은 이러한 Precoded CSI-RS에 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 기지국이 데이터를 다른 단말로 송신하여도 해당 단말에는 별다른 영향이 없다, 다시 말해 MAI의 회피 가능성이 높다는 것을 의미한다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따라 단말이 복수의 참조 신호에 대한 수신 전력 세기를 측정하고 이 중 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 정보(전술한 '제1 지시자 정보')를 기지국으로 송신하는 것은 자신(단말)에게는 이러한 참조 신호를 위해 사용된 프리코딩 행렬을 사용하여 데이터를 송신하지 말라는 것과 동시에 다른 단말과 MU-MIMO를 하려고 하는 경우 해당 프리코딩 행렬을 다른 단말을 위해 사용하여도 좋다는 의미를 포함하고 있다. 이러한 일 예시 방법으로 전술한 ECI 정보를 사용할 수 있다.
단말은 또한 채널 정보로서 수신 전력 세기가 기준치 이하인 참조 신호를 제외하고 나머지 참조 신호 중 다른 하나 이상의 참조 신호를 채널 정보에 포함시켜 기지국으로 송신하게 되는데, 이러한 정보(전술한 '제2 지시자 정보')는 선호 정보이다. 일단 제1 지시자 정보로서 배제를 원하거나 다른 단말과의 MU-MIMO를 위해 사용할 수 있는 프리코딩에 대한 정보를 송신하였다면 그 다음으로는 이러한 프리코딩 행렬 이외에서 자신(단말)에게 가장 적합한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 줄 필요가 있다. 이것이 제2 지시자 정보이다.
제2 지시자 정보로는 전술한 ECI/RSI 방법에서의 RSI 정보가 사용될 수 있다. RSI 정보는 Precoded CSI-RS 수신을 통해 측정한 정보를 통해 해당 단말에게 가장 적합한 Precoded CSI-RS를 선택하고 이에 대한 지시자 정보를 기지국으로 송신할 때 사용하는 정보이다. 단말은 여러 가지 기준에 따라 선호되는 Precoded CSI-RS를 선택할 수 있으나, 일 실시예로서는 수신 전력의 세기에 따라 수신 전력의 세기가 큰 순으로 상위의 일정 수의 Precoded CSI-RS를 선택하여 이에 대한 지시자 정보를 RSI 정보로서 활용할 수 있다.
RSI 정보를 나타내는 방법으로는 비트맵 형태를 이용하는 방법과 도 21을 참조하여 설명한 것과 같은 코드북을 이용하는 방법이 있을 수 있다. 물론, ECI 정보도 마찬가지로 비트맵 형태의 정보일 수 있으며 또한, 코드북의 인덱스 정보일 수도 있다.
ECI 정보는 단말과 기지국 간의 송수신 주기를 길게 하면서 데이터의 길이를 길게 가지고 갈 수도 있기 때문에 비트맵 형태를 그대로 이용하거나 코드북을 사용하는 경우에도 ECI로서 가능한 모든 참조 신호들의 조합을 코드북에 포함시킬 수 있다.
하지만, RSI의 경우 단말에서 선호되는 참조 신호가 수시로 바뀔 수 있기 때문에 짧은 주기로 기지국에 보고되어야 하고 이에 따라 오버헤드를 줄이기 위해 몇 가지 규칙에 따라 RSI에 포함시킬 대상을 한정하여 데이터의 크기를 줄일 수 있다.
이러한 규칙은 도 26을 참조하여 설명하였다. 일부를 다시 한번 설명하면, RSI를 위한 코드북은 ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수 별로 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N개 이하이거나 참조신호에 부여된 인덱스의 차이가 M 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, ECI에 포함된 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호의 개수가 5개일 때, 모두 31가지의 조합이 만들어질 수 있는데, 이중에서 선호되는 참조 신호의 개수를 2로 제한하거나 선호되는 참조 신호의 인덱스 간 차이를 3 이상으로 하여 그 조합의 개수를 줄일 수 있다. 이럴 경우, 도 26을 참조하여 설명한 바와 같이 모두 8개의 조합으로 한정되어 3비트의 신호를 이용하여 정보를 송신할 수 있다.
Precoded CSI-RS를 참조 신호로 하여 채널 정보를 송수신하는 방법은 수직 방향 도메인뿐만 아니라 수평 방향 도메인에도 사용될 수 있다. 하지만, 이전 버전 단말과의 호환성을 높이기 위해 수평 방향 도메인에 대해서는 기존의 방법을 그대로 사용할 수도 있다.
따라서, 단말은 수신하는 단계(S3610)에서 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고, 송신하는 단계(S3620)에서 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수도 있다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 30을 참조하면, 기지국(120)은 송신부(121), 수신부(122), 제어부(123) 등을 포함할 수 있다.
송신부(121)는 본 발명의 실시예에 따른 단말로 채널 추정용 참조 신호를 송신하는 기능을 수행할 수 있고, 수신부(122)는 본 발명의 실시예에 따른 단말로부터 채널 정보를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 제어부(123)는 본 발명의 실시예에 따른 송신부(121), 수신부(122)를 제어하고 참조 신호를 단말로 송신하고 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 방법에 대한 일련의 제어 동작을 수행할 수 있다.송신부(121)는 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신할 수 있다.
기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템일 수 있고, 이 경우, 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다. 송신부(121)는 동일한 전력의 세기로 프리코딩된 복수의 참조 신호를 송신할 수 있다.
일 예에서, 수신부(122)는 단말에서 측정한 복수의 참조 신호 각각의 수신 전력 세기를 오름차순 혹은 내림차순으로 정렬한 정보인 채널 정보를 수신할 수 있다. 수신부(122)에서 수신되는 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 정보는 참조 신호의 인덱스 혹은 참조 신호가 매핑되어 있는 무선 자원의 인덱스 정보일 수 있다.
다른 예에서, 수신부(122)는 복수의 참조 신호 중 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신할 수 있다.
제1 지시자 정보 혹은 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보일 수 있고, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보일 수 있다.
또한, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보일 수 있는 데, 여기서, 코드북은 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
송신부(121)는 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 단말로 더 송신하고, 수신부(122)는 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 단말로부터 수신할 수도 있다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 31을 참조하면, 단말(110)은 송신부(111), 수신부(112), 제어부(113) 등을 포함할 수 있다.
수신부(112)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국으로부터 채널 추정용 참조 신호를 수신하는 기능을 수행할 수 있고, 송신부(111)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국으로 채널 정보를 송신하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 제어부(113)는 본 발명의 실시예에 따른 송신부(111), 수신부(112)를 제어하고 기지국으로부터 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 채널 정보 송신 방법에 대한 일련의 제어 동작을 수행할 수 있다.
수신부(112)는 서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신할 수 있고, 제어부(113)는 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정할 수 있다.
일 예에서, 송신부(111)는 수신 전력 세기가 큰 순으로 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 정보에 대해 참조 신호의 인덱스 정보 혹은 참조 신호가 매핑되어 있는 무선 자원의 인덱스 정보를 전술한 참조 신호를 지시하는 정보로 하여 기지국(120)으로 송신할 수 있다.
다른 예에서, 송신부(111)는 수신 전력 세기가 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호에 대한 제1 지시자 정보 및 상기 하나 이상의 참조 신호를 제외한 나머지 참조 신호 중 하나 이상의 참조 신호에 대한 제2 지시자 정보를 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수 있다.
기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템일 수 있고, 이 경우, 서로 다른 행렬은 전술한 복수의 참조 신호가 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬일 수 있다.
제1 지시자 정보 혹은 제2 지시자 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보일 수 있고, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호 중 수신 전력의 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호에 대한 지시자 정보일 수 있다.
또한, 제2 지시자 정보는 전술한 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 조합으로 구성된 코드북의 인덱스 정보일 수 있는 데, 여기서, 코드북은 나머지 참조 신호의 개수 별로 선택 가능한 하나 이상의 참조 신호의 모든 조합 중 참조 신호의 개수가 N(N은 1 이상의 자연수)개 이하이거나 참조 신호에 부여된 인덱스의 차이가 M(M은 1 이상의 자연수) 이상인 조합으로 구성될 수 있다.
수신부(112)는 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 더 수신하고, 송신부(111)는 CRS 혹은 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 더 포함하는 채널 정보를 기지국으로 송신할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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본 특허출원은 2012년 11월 7일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2012-0125502 호 및 2012년 12월 20일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2012-0150007 호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (15)

  1. 무선통신시스템에서 기지국이 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 서로 다른 무선 자원에 매핑하여 단말로 송신하는 단계; 및
    상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 채널 정보 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호 중 상기 단말에서의 수신 전력 세기가 상기 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제2 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 서로 다른 행렬은 상기 복수의 참조 신호가 상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬인 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 상기 단말로 송신하는 단계; 및
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 상기 채널 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 수신 방법.
  6. 무선통신시스템에서 단말이 채널 정보를 송신하는 방법에 있어서,
    서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하고, 상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 채널 정보 송신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 상기 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제2 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 서로 다른 행렬은 상기 복수의 참조 신호가 상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬인 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 채널 정보 송신 방법.
  11. 무선통신시스템에서 참조 신호를 수신하고 채널 정보를 송신하는 단말에 있어서,
    서로 다른 무선 자원에 매핑되어 있고 서로 다른 행렬로 각각 프리코딩(precoding)된 복수의 참조 신호를 기지국으로부터 수신하는 수신부;
    상기 복수의 참조 신호 각각에 대하여 수신 전력 세기를 측정하는 제어부; 및
    상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 기준치보다 큰 참조 신호 중에서 수신 전력 세기에 따라 선택된 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제1 정보를 포함하는 채널 정보를 상기 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 복수의 참조 신호 중 수신 전력 세기가 상기 기준치 이하인 하나 이상의 참조 신호를 지시하는 제2 정보를 더 송신하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기지국은 다차원 안테나 어레이(antenna array)를 사용하는 시스템이고,
    상기 서로 다른 행렬은 상기 복수의 참조 신호가 상기 안테나 어레이의 수직 방향(vertical domain)으로 서로 다른 전파 방향성을 가지고 송신되도록 하는 빔포밍(beamforming) 행렬인 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 수신부는 CRS(cell-specific reference signal) 혹은 CSI-RS(channel state information reference signal)를 상기 기지국으로부터 더 수신하고,
    상기 송신부는 상기 CRS 혹은 상기 CSI-RS를 통한 수평 방향(horizontal domain) 채널 추정 정보로서 RI(Rank Indicator), PMI(Precoder Matrix Indicator) 및 CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 더 송신하는 것을 특징으로 하는 단말.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 정보는 비트맵 정보이거나 코드북의 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 단말.
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