以下、本発明にかかる好ましい実施の形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのものであり、本発明が実施されうる唯一の実施の形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的細部事項を含む。しかしながら、当業者は、本発明がこのような具体的細部事項がなくても実施できることを理解すべきである。
いくつかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されるか、または各構造及び装置の核心機能を重心にしたブロック図形式で示されることができる。
本明細書において基地局は、端末と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書において基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)により行われても良い。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる多様な動作は、基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうることは明らかである。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、Node B、eNB(evolved−NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替されることができる。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、または移動性を有することができ、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、UT(user terminal)、MSS(Mobile subscriber Station)、SS(Subscriber Station)、AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、MTC(Machine−Type Communication)装置、M2M(Machine−to−Machine)装置、D2D(Device−to−Device)装置などの用語に代替されることができる。
以下、ダウンリンク(DL:downlink)は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は、端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおける送信機は、基地局の一部で、受信機は、端末の一部でありうる。アップリンクにおける送信機は、端末の一部で、受信機は、基地局の一部でありうる。
以下の説明において用いられる特定用語は、本発明の理解に役立つために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から外れない範囲内で他の形態に変更されることができる。
以下の技術は、CDMA(code division multiple access)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)、NOMA(non−orthogonal multiple access)などのような多様な無線接続システムに利用されることができる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により実現化されることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM(登録商標) evolution)のような無線技術により実現化されることができる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)などのような無線技術により実現化されることができる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクにおいてOFDMAを採用し、アップリンクにおいてSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施の形態は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP及び3GPP2のうち、少なくとも1つに開示された標準文書により裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施の形態のうち、本発明の技術的思想を明確にあらわすために、説明しないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書に開示しているすべての用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE−Aを中心に述べるが、本発明の技術的特徴がこれに制限されることではない。
本発明が適用されることができる無線通信システム一般
図1は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける無線フレームの構造を示す。
3GPP LTE/LTE−Aでは、FDD(Frequency division Duplex)に適用可能なタイプ1無線フレーム(radio frame)構造とTDD(Time division Duplex)に適用可能なタイプ2の無線フレーム構造を支援する。
図1において、無線フレームの時間領域でのサイズは、T_s=1/(15000*2048)の時間単位の倍数で表される。ダウンリンク及びアップリンク送信は、T_f=307200*T_s=10msの区間を有する無線フレームから構成される。
図1の(a)は、タイプ1無線フレームの構造を示す。タイプ1無線フレームは、全二重(full duplex)及び半二重(half duplex)FDDに全部適用されることができる。
無線フレーム(radio frame)は、10個のサブフレーム(subframe)から構成される。1つの無線フレームは、T_slot=15360*T_s=0.5ms長さの20個のスロットから構成され、各スロットは、0から19までのインデックスが付与される。1つのサブフレームは、時間領域(time domain)で連続的な2個のスロット(slot)から構成され、サブフレームiは、スロット2i及びスロット2i+1から構成される。1つのサブフレームを送信するのにかかる時間をTTI(transmission time interval)という。例えば、1つのサブフレームは、長さは1msで、1つのスロットの長さは、0.5msでありうる。
FDDにおいてアップリンク送信及びダウンリンク送信は、周波数ドメインにおいて区分される。全二重FDDに制限がないことに対し、半二重FDD動作における端末は、同時に送信及び受信ができない。
1つのスロットは、時間領域において複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含み、周波数領域において複数の資源ブロック(RB:Resource Block)を含む。3GPP LTEは、ダウンリンクにおいてOFDMAを使用するから、OFDMシンボルは、1つのシンボル区間(symbol period)を表現するためのものである。OFDMシンボルは、1つのSC−FDMAシンボルまたはシンボル区間ということができる。資源ブロック(resource block)は、資源割り当て単位で、1つのスロットにおいて複数の連続的な副搬送波(subcarrier)を含む。
図1の(b)は、タイプ2フレーム構造(frame structure type 2)を示す。
タイプ2無線フレームは、各153600*T_s=5msの長さの2個のハーフフレーム(half frame)から構成される。各ハーフフレームは、30720*T_s=1ms長さの5個のサブフレームから構成される。
TDDシステムのタイプ2フレーム構造においてアップリンク−ダウンリンク構成(uplink−downlink configuration)は、すべてのサブフレームに対してアップリンクとダウンリンクが割り当て(または予約)されるかどうかを表す規則である。
表1は、アップリンク−ダウンリンク構成を示す。
表1を参照すると、無線フレームの各サブフレーム別に、「D」は、ダウンリンク送信のためのサブフレームを表し、「U」は、アップリンク送信のためのサブフレームを表し、「S」は、DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、保護区間(GP:Guard Period)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)3通りのフィールドから構成されるスペシャルサブフレーム(special subframe)を表す。
DwPTSは、端末での初期セルサーチ、同期化またはチャネル推定に使用される。UpPTSは、基地局でのチャネル推定と端末のアップリンク送信同期とを合せるのに使用される。GPは、アップリンクとダウンリンクとの間にダウンリンク信号の多重経路の遅延によりアップリンクにおいて生じる干渉を除去するための区間である。
各サブフレームiは、各T_slot=15360*T_s=0.5ms長さのスロット2i及びスロット2i+1から構成される。
アップリンク−ダウンリンク構成は、7通りに区分されることができ、各構成別にダウンリンクサブフレーム、スペシャルサブフレーム、アップリンクサブフレームの位置及び/または数が異なる。
ダウンリンクからアップリンクに変更されるとき点またはアップリンクからダウンリンクに切り替えられる時点を切り替え時点(switching point)という。切り替え時点の周期性(Switch−point periodicity)は、アップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームが切り替えられる様相が同様に繰り返される周期を意味し、5msまたは10msが全て支援される。5msダウンリンク−アップリンク切り替え時点の周期を有する場合には、スペシャルサブフレーム(S)は、ハーフ−フレーム毎に存在し、5msダウンリンク−アップリンク切り替え時点の周期を有する場合には、1番目のハーフ−フレームだけに存在する。
すべての構成において、0番、5番サブフレーム及びDwPTSは、ダウンリンク送信だけのための区間である。UpPTS及びサブフレームサブフレームに直ちにつながるサブフレームは、常にアップリンク送信のための区間である。
このような、アップリンク−ダウンリンク構成はシステム情報であって、基地局と端末ともが知っていることができる。基地局は、アップリンク−ダウンリンク構成情報が変わる毎に構成情報のインデックスだけを送信することによって、無線フレームのアップリンク−ダウンリンク割り当て状態の変更を端末に知らせることができる。また、構成情報は、一種のダウンリンク制御情報として他のスケジューリング情報と同様にPDCCH(Physical Downlink control Channel)を介して送信されることができ、放送情報としてブロードキャストチャネル(broadcast channel)を介してセル内のすべての端末に共通に送信されることもできる。
表2は、スペシャルサブフレームの構成(DwPTS/GP/UpPTSの長さ)を示す。
図1の例示による無線フレームの構造は、1つの例示に過ぎず、無線フレームに含まれる副搬送波の数またはサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるOFDMシンボルの数は、多様に変更されることができる。
図2は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける1つのダウンリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を示した図である。
図2に示すように、1つのダウンリンクスロットは、時間領域において複数のOFDMシンボルを含む。ここで、1つのダウンリンクスロットは、7個のOFDMシンボルを含み、1つの資源ブロックは、周波数領域において12個の副搬送波を含むことを例示的に述べるが、これに限定されるものではない。
資源グリッド上において各要素(element)を資源要素(resource element)とし、1つの資源ブロック(RB:resource block)は、12×7個の資源要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれる資源ブロックの数N^DLは、ダウンリンク送信帯域幅(bandwidth)に従属する。
アップリンクスロットの構造は、ダウンリンクスロットの構造と同一でありうる。
図3は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンクサブフレームの構造を示す。
図3に示すように、サブフレーム内の第1番目のスロットにおいて前の最大3個のOFDMシンボルが制御チャネルが割り当てられる制御領域(control region)であり、残りのOFDMシンボルは、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)が割り当てられるデータ領域(data region)である。3GPP LTEで使用されるダウンリンク制御チャネルの一例にPCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PDCCH(Physical Downlink control Channel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)などがある。
PCFICHは、サブフレームの第1番目のOFDMシンボルにおいて送信され、サブフレーム内に制御チャネルの送信のために使用されるOFDMシンボルの数(すなわち、制御領域のサイズ)に関する情報を運ぶ。PHICHは、アップリンクに対する応答チャネルで、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)に対するACK(Acknowledgement)/NACK(Not−Acknowledgement)信号を運ぶ。PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(DCI:downlink control information)という。ダウンリンク制御情報は、アップリンク資源割り当て情報、ダウンリンク資源割り当て情報または任意の端末グループに対するアップリンク送信(Tx)パワー制御命令を含む。
PDCCHは、DL−SCH(Downlink Shared Channel)の資源割り当て及び送信フォーマット(これをダウンリンクグラントともいう)、UL−SCH(Uplink Shared Channel)の資源割り当て情報(これをアップリンクグラントともいう)、PCH(Paging Channel)でのページング(paging)情報、DL−SCHでのシステム情報、PDSCHから送信されるランダムアクセス応答(random access response)のような上位階層(upper−layer)制御メッセージに対する資源割り当て、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信パワー制御命令の集合、VoIP(Voice over IP)の活性化などを運ぶことができる。複数のPDCCHは、制御領域内で送信されることができ、端末は、複数のPDCCHをモニタリングできる。PDCCHは、1つまたは複数の連続的なCCE(control channel elements)の集合から構成される。CCEは、無線チャネルの状態に応じる符号化率(coding rate)をPDCCHに提供するために使用される論理的割り当て単位である。CCEは、複数の資源要素グループ(resource element group)に対応する。PDCCHのフォーマット及び使用可能なPDCCHのビット数は、CCEの数とCCEにより提供される符号化率間の関連関係によって決定される。
基地局は、端末に送信しようとするDCIに応じてPDCCHフォーマットを決定し、制御情報にCRC(Cyclic Redundancy Check)を付ける。CRCには、PDCCHの所有者(owner)または用途に応じて、固有の識別子(これをRNTI(Radio Network Temporary Identifier)という。)がマスキングされる。特定の端末のためのPDCCHであれば、端末の固有の識別子、例えばC−RNTI(Cell−RNTI)がCRCにマスキングされることができる。またはページングメッセージのためのPDCCHであれば、ページング指示識別子、例えばP−RNTI(Paging−RNTI)がCRCにマスキングされることができる。システム情報、さらに具体的にシステム情報ブロック(SIB:system information block)のためのPDCCHであれば、システム情報識別子、SI−RNTI(system information RNTI)がCRCにマスキングされることができる。端末のランダムアクセスプリアンブルの送信に対する応答であるランダムアクセス応答を指示するために、RA−RNTI(random access−RNTI)がCRCにマスキングされることができる。
図4は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるアップリンクサブフレームの構造を示す。
図4に示すように、アップリンクサブフレームは、周波数領域において制御領域とデータ領域とに分けられる。制御領域には、アップリンク制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink control Channel)が割り当てられる。データ領域は、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)が割り当てられる。単一搬送波特性を維持するために、1つの端末は、PUCCHとPUSCHを同時に送信しない。
1つの端末に対するPUCCHには、サブフレーム内に資源ブロック(RB:Resource Block)対が割り当てられる。RB対に属するRBは、2個のスロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。これをPUCCHに割り当てられたRB対は、スロット境界(slot boundary)から周波数跳躍(frequency hopping)されるという。
MIMO(Multi−Input Multi−Output)
MIMO技術は、いままで一般に一個の送信アンテナと一個の受信アンテナを使用したことから脱皮して、多重送信(Tx)アンテナと多重受信(Rx)アンテナを使用する。言い換えれば、MIMO技術は、無線通信システムの送信端または受信端で多重入出力アンテナを使用して用量増大または性能改善を図る技術である。以下、「MIMO」を「多重入出力アンテナ」と称する。
さらに具体的に、多重入出力アンテナ技術は、1つの完全なメッセージ(total message)を受信するために、一個のアンテナ経路に依存せず、いくつかのアンテナを介して受信した複数のデータ片を収集して完全なデータを完成させる。結果的に、多重入出力アンテナ技術は、特定システム範囲内でデータ送信率を増加させることができ、また特定データ送信率を介してシステム範囲を増加させることができる。
次世代移動通信は、従来の移動通信に比べて、はるかに高いデータ送信率を要求するので、効率的な多重入出力アンテナ技術が必ず必要であると予想される。このような状況でMIMO通信技術は、移動通信端末と中継器などに幅広く使用できる次世代移動通信技術であり、データ通信拡大などにより限界状況に応じて他の移動通信の送信量限界を克服できる技術として関心を集めている。
一方、現在研究されている多様な送信効率向上技術のうち、多重入出力アンテナ(MIMO)技術は、追加的な周波数割り当てまたは電力増加がなくても、通信用量及び送受信性能を画期的に向上させることができる方法として、現在最も大きな注目を受けている。
図5は、一般的な多重入出力アンテナ(MIMO)通信システムの構成図である。
図5を参照すると、送信アンテナの数をN_T個に、受信アンテナの数をN_R個に同時に増やすようになると、送信機または受信機においてのみ多数のアンテナを使用するようになる場合とは異なり、アンテナ数に比例して理論的なチャネル送信用量が増加するので、送信レート(transfer rate)を向上させ、周波数効率を画期的に向上させることができる。この場合、チャネル送信用量の増加に応じる送信レートは、1つのアンテナを用いる場合の最大送信レート(R_o)に次のようなレート増加率(R_i)がかけ算された分だけ理論的に増加できる。
すなわち、例えば、4個の送信アンテナと4個の受信アンテナを用いるMIMO通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上4倍の送信レートを獲得できる。
このような多重入出力アンテナの技術は、多様なチャネル経路を通過したシンボルを利用して送信信頼度を高める空間ダイバーシチ(spatial diversity)方式と、多数の送信アンテナを利用して多数のデータシンボルを同時に送信して送信率を向上させる空間マルチプレクス(spatial multiplexing)方式とに分けられる。また、このような2種類の方式を適切に結合して、各々の長所を適切に得ようとする方式に対する研究も最近多く研究されている分野である。
各々の方式について、さらに詳細に述べると、以下のとおりである。
第1に、空間ダイバーシチ方式の場合には、時空間ブロック符号系列と、ダイバーシチ利得と符号化利得を同時に用いる時空間トレリス(Trelis)符号系列方式がある。一般に、ビットエラー率改善性能と符号生成自由度は、トレリス符号方式が優秀であるが、演算複雑度は、時空間ブロック符号が簡単である。このような空間ダイバーシティ利得は、送信アンテナ数(N_T)と受信アンテナ数(N_R)とのかけ算(N_T×N_R)に該当する量を得ることができる。
第2に、空間マルチプレクス技法は、各送信アンテナで互いに異なるデータ列を送信する方法であって、ことのとき、受信機では、送信機から同時に送信されたデータ間に相互干渉が発生するようになる。受信機では、この干渉を適切な信号処理技法を利用して除去した後に受信する。ここに用いられる雑音除去方式は、MLD(maximum likelihood detection)受信機、ZF(zero−forcing)受信機、MMSE(minimum mean square error)受信機、D−BLAST(Diagonal−Bell Laboratories Layered Space−Time)、V−BLAST(Vertical−Bell Laboratories Layered Space−Time)などがあり、特に送信端でチャネル情報が分かる場合には、SVD(singular value decomposition)方式などを使用することができる。
第3に、空間ダイバーシチと空間マルチプレクスの結合された技法を例に挙げることができる。空間ダイバーシチ利得だけを得る場合、ダイバーシチ次数の増加に応じる性能改善利得が順次飽和され、空間マルチプレクス利得だけを取ると、無線チャネルにおいて送信信頼度が低下する。これを解決しながら2通りの利得を全部得る方式が研究されてきたし、このうち、時空間ブロック符号(Double−STTD)、時空間BICM(STBICM)などの方式がある。
上述のような多重入出力アンテナシステムにおける通信方法をさらに具体的な方法で説明するために、これを数学的にモデリングする場合、以下のように表すことができる。
まず、図5に示すように、N_T個の送信アンテナとN_R個の受信アンテナが存在すると仮定する。
まず、送信信号について述べると、このようにN_T個の送信アンテナがある場合、最大送信可能な情報は、N_T個であるから、これを以下のようなベクトルで表すことができる。
一方、各々の送信情報s_1,s_2,...,s_N_Tにおいて送信電力を異なるようにすることができ、このとき、各々の送信電力をP_1,P_2,...,P_N_Tとすると、送信電力が調整された送信情報は、次のようなベクトルで表すことができる。
また、式3の送信電力が調整された送信情報を以下のように送信電力の対角行列Pで表すことができる。
一方、式4の送信電力の調整された情報ベクトルは、その後に加重値行列Wがかけ算されて、実際送信されるN_T個の送信信号x_1,x_2,...,x_N_Tを構成する。ここで、加重値行列は、送信チャネル状況などによって送信情報を各アンテナに適切に分配する機能を行う。このような送信信号x_1,x_2,...,x_N_Tをベクトルxを利用して、以下のように表すことができる。
ここで、w_ijは、i番目の送信アンテナとj番目の送信情報間の加重値を表し、Wは、これを行列で表したものである。このような行列Wを加重値行列(Weight Matrix)またはプレコーディング行列(Precoding Matrix)と呼ぶ。
一方、上述のような送信信号(x)は、空間ダイバーシチを使用する場合と空間マルチプレクッスを使用する場合とに分けて考えることができる。
空間マルチプレクッスを使用する場合は、互いに異なる信号を多重化して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全部異なる値を有するようになることに対し、空間ダイバーシチを使用するようになると、同じ信号を複数のチャネル経路を介して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全部同じ値を有するようになる。
もちろん、空間マルチプレックスと空間ダイバーシチを混合する方法も考慮可能である。すなわち、例えば、3個の送信アンテナを介して同じ信号を空間ダイバーシチを利用して送信し、残りは、各々異なる信号を空間マルチプレックスして送信する場合も考慮することができる。
次に、受信信号は、N_R個の受信アンテナがある場合、各アンテナの受信信号y_1,y_2,...,y_N_Rをベクトルyで次のように表す。
一方、多重入出力アンテナ通信システムにおけるチャネルをモデリングする場合、各々のチャネルは、送受信アンテナインデックスに応じて区分でき、送信アンテナjから受信アンテナiを経るチャネルをh_ijで表示することにする。ここで、h_ijのインデックスの順序が受信アンテナインデックスが先、送信アンテナのインデックスが後であることに留意する。
このようなチャネルは、いくつかを1つにグループ化してベクトル及び行列形態でも表示可能である。ベクトル表示の例を挙げて説明すると、以下のとおりである。
図6は、多数の送信アンテナから1つの受信アンテナへのチャネルを示した図である。
図6に示すように、総N_T個の送信アンテナから受信アンテナiへ到着するチャネルは、次のように表現可能である。
また、前記式7のような行列表現により、N_T個の送信アンテナからN_R個の受信アンテナを経るチャネルを全部表す場合、以下のように表すことができる。
一方、実際チャネルは、上のようなチャネル行列Hを経た後に白色雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)が加算されるので、N_R個の受信アンテナの各々に加算される白色雑音n_1,n_2,...,n_N_Rをベクトルで表現すると、以下のとおりである。
上述のような送信信号、受信信号、チャネル、及び白色雑音のモデリングを介して多重入出力アンテナ通信システムでの各々は、次のような関係を介して表すことができる。
一方、チャネルの状態を表すチャネル行列Hの行と列の数は、送受信アンテナ数によって決定される。チャネル行列Hは、上述のように行の数は、受信アンテナの数N_Rと同じくなり、列の数は、送信アンテナの数N_Tと同じくなる。すなわち、チャネル行列Hは、N_R×N_T行列になる。
一般に、行列のランク(rank)は、互いに独立である(independent)行または列の数の中で最小数で定義される。したがって、行列のランクは、行または列の数より大きくなってはならない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Hのランク(rank(H))は、次のように制限される。
また、行列を固有値分解(Eigen value decomposition)をしたとき、ランクは、固有値(eigen value)のうち、0でない固有値の数で定義することができる。類似の方法で、ランクをSVD(singular value decomposition)したとき、0でない特異値(singular value)の数で定義することができる。したがって、チャネル行列においてランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なる情報を送ることができる最大数ということができる。
本明細書において、MIMO送信に対する「ランク(Rank)」は、特定時点及び特定周波数資源において独立的に信号を送信できる経路の数を表し、「レイヤー(layer)の数」は、各経路を介して送信される信号ストリームの数を表す。一般に、送信端は、信号送信に利用されるランク数に対応する数のレイヤーを送信するから、別の言及がない限り、ランクは、レイヤー数と同じ意味を有する。
(参照信号(RS:Reference Signal))
無線通信システムにおけるデータは無線チャンネルを介して転送されるので、信号は転送中に歪曲されることがある。受信端で歪曲された信号を正確に受信するために、受信された信号の歪曲はチャンネル情報を用いて補正されなければならない。チャンネル情報を検出するために送信側と受信側の両方とも知っている信号転送方法と信号がチャンネルを介して転送される時、歪曲された程度を用いてチャンネル情報を検出する方法を主に用いる。前述した信号をパイロット信号または参照信号(RS:reference signal)という。
また、最近、大部分の移動通信システムでパケットを転送する時、今まで1つの送信アンテナと1つの受信アンテナを使用したことから脱皮して、多重送信アンテナと多重受信アンテナを採択して送受信データ効率を向上させることができる方法を使用する。多重入出力アンテナを用いてデータを送受信する時、信号を正確に受信するために送信アンテナと受信アンテナとの間のチャンネル状態が検出されなければならない。したがって、各送信アンテナは個別的な参照信号を有しなければならない。
移動通信システムにおけるRSはその目的によって2つに大別できる。チャンネル状態情報獲得のための目的のRSとデータ復調のために使われるRSがある。前者はUEがダウンリンクへのチャンネル状態情報を獲得することにその目的があるので、広帯域に転送されなければならず、特定サブフレームでダウンリンクデータを受信しないUEでもそのRSを受信し測定できなければならない。また、これはハンドオーバーなどの無線資源無線資源管理(RRM:Radio Resource Management)測定などのためにも使われる。後者は、基地局がダウンリンクを送る時、該当リソースに共に送るRSであって、UEは該当RSを受信することによってチャンネル推定を行うことができ、したがって、データを復調できるようになる。このRSはデータが転送される領域に転送されなければならない。
下向き参照信号はセル内の全ての端末が共有するチャンネル状態に対する情報獲得及びハンドオーバーの測定などのための1つの共通参照信号(CRS:common RS)と特定端末のみのためにデータ復調のために使われる専用参照信号(dedicated RS)がある。このような参照信号を用いて復調(demodulation)とチャンネル測定(channel measurement)のための情報を提供することができる。すなわち、DRSはデータ復調用のみに使われ、CRSはチャンネル情報獲得及びデータ復調の2つの目的に全て使われる。
受信側(すなわち、端末)はCRSからチャンネル状態を測定し、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Index)及び/又はRI(Rank Indicator)のようなチャンネル品質と関連した指示子を送信側(すなわち、基地局)にフィードバックする。CRSは、セル特定基準信号(cell−specific RS)ともいう。一方、チャンネル状態情報(CSI:Channel State Information)のフィードバックと関連した参照信号をCSI−RSと定義することができる。
DRSは、PDSCH上のデータ復調を必要とする場合、資源要素を通じて転送できる。端末は上位階層を通じてDRSの存否を受信することができ、相応するPDSCHがマッピングされた時のみに有効である。DRSを端末特定参照信号(UE−specific RS)または復調参照信号(DMRS:Demodulation RS)ということができる。
図7は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるダウンリンク資源ブロック対にマッピングされた参照信号パターンを例示する。
図7を参照すると、参照信号がマッピングされる単位でダウンリンク資源ブロック対は時間領域で1つのサブフレーム×周波数領域で12個の副搬送波で示すことができる。すなわち、時間軸(x軸)上で1つの資源ブロック対は一般循環前置(normal CP:normal Cyclic Prefix)の場合、14個のOFDMシンボルの長さを有し(図7(a)の場合)、拡張循環前置(extended CP:extended Cyclic Prefix)の場合、12個のOFDMシンボルの長さを有する(図7(b)の場合)。資源ブロック格子で’0’、’1’、’2’、及び’3’と記載された資源要素(REs)は各々アンテナポートインデックス’0’、’1’、’2’、及び’3’のCRSの位置を意味し、’D’と記載された資源要素はDRSの位置を意味する。
以下、CRSに対してより詳細に記述すると、CRSは物理的アンテナのチャンネルを推定するために使われ、セル内に位置した全ての端末に共通的に受信できる参照信号として全体周波数帯域に分布する。すなわち、このCRSはcell−specificなシグナルであって、広帯域に対して毎サブフレーム毎に転送される。また、CRSはチャンネル品質情報(CSI)及びデータ復調のために利用できる。
CRSは転送側(基地局)でのアンテナ配列によって多様なフォーマットに定義される。3GPP LTEシステム(例えば、リリーズ−8)では、基地局の転送アンテナ個数によって最大4個のアンテナポートに対するRSが転送される。ダウンリンク信号送信側は単一の送信アンテナ、2個の送信アンテナ、及び4個の送信アンテナのように、3種類のアンテナ配列を有する。例えば、基地局の送信アンテナの個数が2個の場合は0番と1番アンテナポートに対するCRSが転送され、4個の場合は0〜3番アンテナポートに対するCRSが各々転送される。基地局の送信アンテナが4個の場合、1つのRBでのCRSパターンは図7の通りである。
基地局が単一の送信アンテナを使用する場合、単一アンテナポートのための参照信号が配列される。
基地局が2個の送信アンテナを使用する場合、2個の送信アンテナポートのための参照信号は時分割多重化(TDM:Time Division Multiplexing)及び/又は周波数分割多重化(FDM Frequency Division Multiplexing)方式を用いて配列される。すなわち、2個のアンテナポートのための参照信号は各々が区別されるために互いに異なる時間資源及び/又は互いに異なる周波数資源が割り当てられる。
なお、基地局が4個の送信アンテナを使用する場合、4個の送信アンテナポートのための参照信号はTDM及び/又はFDM方式を用いて配列される。ダウンリンク信号の受信側(端末)により測定されたチャンネル情報は、単一の送信アンテナ転送、送信ダイバーシティ、閉ループ空間多重化(closed−loop spatial multiplexing)、開ループ空間多重化(open−loop spatial multiplexing)、または多重ユーザ−多重入出力アンテナ(multi−User MIMO)のような転送方式を用いて転送されたデータを復調するために使われることができる。
多重入出力アンテナが支援される場合、参照信号が特定のアンテナポートから転送される時、前記参照信号は参照信号のパターンによって特定された資源要素の位置に転送され、異なるアンテナポートのために特定された資源要素の位置に転送されない。すなわち、互いに異なるアンテナ間の参照信号は互いに重ならない。
以下、DRSに対してより詳細に記述すると、DRSはデータを復調するために使われる。多重入出力アンテナ転送で特定の端末のために使われる先行符号化(precoding)加重値は、端末が参照信号を受信した時、各送信アンテナから転送された転送チャンネルと結合されて相応するチャンネルを推定するために変更無しで使われる。
3GPP LTEシステム(例えば、リリーズ−8)は、最大4個の転送アンテナを支援し、ランク1ビームフォーミング(beamforming)のためのDRSが定義される。ランク1ビームフォーミングのためのDRSは、またアンテナポートインデックス5のための参照信号を示す。
LTEシステムの進化発展した形態のLTE−Aシステムで基地局のダウンリンクに最大8個の送信アンテナが支援できるようにデザインされなければならない。したがって、最大8個の送信アンテナに対するRSも支援されなければならない。LTEシステムでダウンリンクRSは最大4個のアンテナポートに対するRSのみ定義されているので、LTE−Aシステムで基地局が4個以上最大8個のダウンリンク送信アンテナを有する場合、これらアンテナポートに対するRSが追加的に定義されデザインされなければならない。最大8個の送信アンテナポートに対するRSは、前述したチャンネル測定のためのRSとデータ復調のためのRSの2つが全てデザインされなければならない。
LTE−Aシステムをデザインするに当たって、重要な考慮事項のうちの1つは、下位互換性(backward compatibility)、すなわちLTE端末がLTE−Aシステムでも何の無理なく、よく動作しなければならず、システムもこれを支援しなければならないことである。RS転送の観点から見ると、LTEで定義されているCRSが全帯域に毎サブフレーム毎に転送される時間−周波数領域で追加的に最大8個の送信アンテナポートに対するRSが追加的に定義されなければならない。LTE−Aシステムで既存LTEのCRSのような方式により最大8個の送信アンテナに対するRSパターンを毎サブフレーム毎に全帯域に追加するようになれば、RSオーバーヘッドが大きすぎるようになる。
したがって、LTE−Aシステムで新しくデザインされるRSは2つに大別されるが、MCS、PMIなどの選択のためのチャンネル測定目的のRS(CSI−RS:Channel State Information−RS、Channel State Indication−RSなど)と8個の転送アンテナに転送されるデータ復調のためのRS(DM−RS:Data Demodulation−RS)である。
チャンネル測定目的のCSI−RSは既存のCRSがチャンネル測定、ハンドオーバーなどの測定などの目的と共に、データ復調のために使われることとは異なり、チャンネル測定中心の目的のためにデザインされる特徴がある。勿論これもまたハンドオーバーなどの測定などの目的に使われることもできる。CSI−RSがチャンネル状態に対する情報を得る目的のみに転送されるので、CRSとは異なり、毎サブフレーム毎に転送されなくてもよい。CSI−RSのオーバーヘッドを減らすためにCSI−RSは時間軸上で間歇的に転送される。
データ復調のために該当時間−周波数領域でスケジューリングされたUEに専用的(dedicated)にDM−RSが転送される。すなわち、特定UEのDM−RSは該当UEがスケジューリングされた領域、すなわちデータの受信を受ける時間−周波数領域のみに転送されるものである。
LTE−Aシステムで基地局のダウンリンクに最大8個の送信アンテナを支援する。LTE−Aシステムで既存LTEのCRSのような方式により最大8個の送信アンテナに対するRSを毎サブフレーム毎に全帯域に転送するようになれば、RSオーバーヘッドが大きすぎるようになる。したがって、LTE−Aシステムでは、MCS、PMIなどの選択のためのCSI測定目的のCSI−RSとデータ復調のためのDM−RSに分離されて2つのRSが追加された。CSI−RSはRRM測定などの目的に使われることもできるが、CSI獲得の主目的のためにデザインされた。CSI−RSはデータ復調に使われないので、毎サブフレーム毎に転送される必要はない。したがって、CSI−RSのオーバーヘッドを減らすために時間軸上で間歇的に転送するようにする。すなわち、CSI−RSは1サブフレームの整数倍の周期で周期的に転送されるか、または特定転送パターンに転送できる。この際、CSI−RSが転送される周期やパターンはeNBが設定することができる。
データ復調のためには該当時間−周波数領域でスケジューリングされたUEにdedicatedにDM−RSが転送される。すなわち、特定UEのDM−RSは該当UEがスケジューリングされた領域、すなわちデータの受信を受ける時間−周波数領域のみに転送される。
CSI−RSを測定するためにUEは必ず自身が属したセルの各々のCSI−RSアンテナポートに対するCSI−RSの転送サブフレームインデックス、転送サブフレーム内でCSI−RS資源要素(RE)時間−周波数の位置、そしてCSI−RSシーケンスなどに対する情報を知っていなければならない。
LTE−AシステムにeNBはCSI−RSを最大8個のアンテナポートに対して各々転送しなければならない。互いに異なるアンテナポートのCSI−RS転送のために使われる資源は互いに直交(orthogonal)しなければならない。1つのeNBが互いに異なるアンテナポートに対するCSI−RSを転送する時、各々のアンテナポートに対するCSI−RSを互いに異なるREにマッピングすることによって、FDM/TDM方式によりこれらの資源を直交(orthogonal)に割り当てることができる。または、互いに異なるアンテナポートに対するCSI−RSを互いに直交(orthogonal)なコードにマッピングさせるDM方式により転送することができる。
CSI−RSに関する情報をeNBが自分のセルUEに知らせる時、まず各アンテナポートに対するCSI−RSがマッピングされる時間−周波数に対する情報を知らせなければならない。具体的に、CSI−RSが転送されるサブフレーム番号、またはCSI−RSが転送される周期、CSI−RSが転送されるサブフレームオフセットであり、特定アンテナのCSI−RS REが転送されるOFDMシンボル番号、周波数間隔(spacing)、周波数軸でのREのオフセット、またはシフト値などがある。
CSI−RSは1個、2個、4個、または8個のアンテナポートを介して転送される。この際、使われるアンテナポートは、各々p=15、p=15、16、p=15,...,18、p=15,...,22である。CSI−RSはサブキャリア間隔Δf=15kHzに対してのみ定義できる。
CSI−RS転送のために設定されたサブフレーム内で、CSI−RSシーケンスは以下の式12のように各アンテナポート(p)上の参照シンボル(reference symbol)として用いられる複素変調シンボル(complex−valued modulation symbol)a_k、l^(p)にマッピングされる。
前記式12で、(k’、l’)(ここで、k’は資源ブロック内の副搬送波インデックスであり、l’はスロット内のOFDMシンボルインデックスを示す。)及びn_sの条件は以下の表3または表4のようなCSI−RS設定(configuration)によって決定される。
表3は、一般CPでCSI−RS構成から(k’、l’)のマッピングを例示する。
表4は、拡張CPでCSI−RS構成から(k’、l’)のマッピングを例示する。
表3及び表4を参照すると、CSI−RSの転送において、異種ネットワーク(HetNet:heterogeneous network)環境を含んでマルチセル環境でセル間干渉(ICI:inter−cell interference)を減らすために、最大32個(一般CPの場合)または最大28個(拡張CPの場合)の互いに異なる構成(configuration)が定義される。
CSI−RS構成はセル内のアンテナポートの個数及びCPによって互いに異なり、隣接したセルは最大限互いに異なる構成を有することができる。また、CSI−RS構成はフレーム構造によってFDDフレームとTDDフレームに全て適用する場合と、TDDフレームのみに適用する場合とに分けられる。
表3及び表4に基づいてCSI−RS構成によって(k’、l’)及びn_sが定まり、各CSI−RSアンテナポートによってCSI−RS転送に用いる時間−周波数資源が決定される。
図8は、本発明が適用できる無線通信システムにおける参照信号がマッピングされる資源を例示する図である。
図8(a)は1個または2個のCSI−RSアンテナポートによるCSI−RS転送に使用可能な20種類のCSI−RS構成を示すものであり、図8(b)は4個のCSI−RSアンテナポートにより使用可能な10種類のCSI−RS構成を示すものであり、図8(c)は8個のCSI−RSアンテナポートによりCSI−RS転送に使用可能な5種類のCSI−RS構成を示すものである。
このように、各CSI−RS構成によってCSI−RSが転送される無線資源(すなわち、RE対)が決定される。
特定セルに対してCSI−RS転送のために1個あるいは2個のアンテナポートが設定されれば、図8(a)に図示された20種類のCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成に従う無線資源上でCSI−RSが転送される。
同様に、特定セルに対してCSI−RS転送のために4個のアンテナポートが設定されれば、図8(b)に図示された10種類のCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成に従う無線資源上でCSI−RSが転送される。また、特定セルに対してCSI−RS転送のために8個のアンテナポートが設定されれば、図8(c)に図示された5種類のCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成に従う無線資源上でCSI−RSが転送される。
2個のアンテナポート別(すなわち、{15,16}、{17,18}、{19,20}、{21,22})に各々のアンテナポートに対するCSI−RSは同一な無線資源にCDMされて転送される。アンテナポート15及び16を例に挙げれば、アンテナポート15及び16に対する各々のCSI−RS複素シンボルは同一であるが、互いに異なる直交コード(例えば、ウォルシュコード(walsh code)がかけられて同一な無線資源にマッピングされる。アンテナポート15に対するCSI−RSの複素シンボルには[1,1]がかけられ、アンテナポート16に対するCSI−RSの複素シンボルには[1−1]がかけられて同一な無線資源にマッピングされる。これはアンテナポート{17,18}、{19,20}、{21,22}も同様である。
UEは転送されたシンボルにかけられたコードをかけて特定アンテナポートに対するCSI−RSを検出することができる。すなわち、アンテナポート15に対するCSI−RSを検出するために、かけられたコード[1 1]をかけて、アンテナポート16に対するCSI−RSを検出するためにかけられたコード[1 −1]をかける。
図8(a)〜(c)を参照すると、同一なCSI−RS構成インデックスに該当すれば、アンテナポート数の多いCSI−RS構成に従う無線資源はCSI−RSアンテナポート数の少ないCSI−RS構成に従う無線資源を含む。例えば、CSI−RS構成0の場合、8個のアンテナポート数に対する無線資源は4個のアンテナポート数に対する無線資源と1または2個のアンテナポート数に対する無線資源を全て含む。
1つのセルで複数のCSI−RS構成が使われることができる。ノン−ゼロ電力(NZP:non−zero power)CSI−RSは0個または1個のCSI−RS構成のみ用いられ、ゼロ電力(ZP:zero power)CSI−RSは0個または多数個のCSI−RS構成が利用できる。
上位階層により設定される16ビットのビットマップであるZP CSI−RS(ZeroPowerCSI−RS)で1に設定された各ビット別に、UEは前記の表3及び表4の4個のCSI−RS列(column)に該当するREで(上位階層により設定されたNZP CSI−RSを仮定するREと重複する場合を除外)ゼロ転送電力を仮定する。最上位ビット(MSB:Most Significant Bit)は最も低いCSI−RS構成インデックスに該当し、ビットマップ内でその次のビットは順に次のCSI−RS構成インデックスに該当する。
CSI−RSは前記の表3及び表4で(n_s mod 2)の条件を満たすダウンリンクスロット及びCSI−RSサブフレーム構成を満たすサブフレームのみで転送される。
フレーム構造タイプ2(TDD)の場合、スペシャルサブフレーム、同期信号(SS)、PBCHまたはSIB 1(SystemInformationBlockType1)メッセージ転送と衝突するサブフレームまたはページングメッセージ転送のために設定されたサブフレームでCSI−RSは転送されない。
また、アンテナポートセットS(S={15}、S={15,16}、S={17,18}、S={19,20}、またはS={21,22})内に属する如何なるアンテナポートに対するCSI−RSが転送されるREは、PDSCHまたは他のアンテナポートのCSI−RS転送に使われない。
CSI−RS転送に使われる時間−周波数資源はデータ転送に使われることができないので、CSI−RSオーバーヘッドが増加するほどデータ処理量(throughput)が減少するようになる。これを考慮してCSI−RSは毎サブフレーム毎に転送されるように構成されず、多数のサブフレームに該当する所定の転送周期毎に転送されるように構成される。この場合、毎サブフレーム毎にCSI−RSが転送される場合に比べてCSI−RS転送オーバーヘッドがたくさん低減できる。
CSI−RS転送のためのサブフレーム周期(以下、’CSI転送周期’と称する)(T_CSI−RS)及びサブフレームオフセット(Δ_CSI−RS)は、以下の表5の通りである。
表5は、CSI−RSサブフレーム構成を例示する。
表5を参照すると、CSI−RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)によってCSI−RS転送周期(T_CSI−RS)及びサブフレームオフセット(Δ_CSI−RS)が決定される。
表5のCSI−RSサブフレーム構成は、先の’SubframeConfig’フィールド及び’zeroTxPowerSubframeConfig’フィールドのうち、いずれか1つに設定できる。CSI−RSサブフレーム構成は、NZP CSI−RS及びZPC SI−RSに対して個別的に(separately)設定できる。
CSI−RSを含むサブフレームは、以下の式13を満たす。
式13で、T_CSI−RSはCSI−RS転送周期、Δ_CSI−RSはサブフレームオフセット値、n_fはシステムフレームナンバー、n_sはスロットナンバーを意味する。
サービングセルに対して転送モード9(transmission mode 9)が設定されたUEの場合、UEは1つのCSI−RS資源構成が設定できる。サービングセルに対して転送モード10(transmission mode 10)が設定されたUEの場合、UEは1つまたはその以上のCSI−RS資源構成が設定できる。
現在のLTE標準でCSI−RS構成は、アンテナポート個数(antennaPortsCount)、サブフレーム構成(subframeConfig)、資源構成(resourceConfig)などで構成されているので、CSI−RSがいくつのアンテナポートから転送されるのか、CSI−RSが転送されるサブフレームの周期及びオフセットがどうなるのか、そして該当サブフレームでどんなRE位置(すなわち、周波数とOFDMシンボルインデックス)で転送されるのかを知らせてくれる。
具体的に、各CSI−RS(資源)構成のための以下のようにパラメータが上位階層シグナリングを通じて設定される。
− 転送モード10が設定された場合、CSI−RS資源構成識別子
− CSI−RSポート個数(antennaPortsCount):CSI−RS転送のために使われるアンテナポートの個数を示すパラメータ(例えば、1CSI−RSポート、2CSI−RSポート、4CSI−RSポート、8CSI−RSポート)
− CSI−RS構成(resourceConfig)(表3及び表4参照):CSI−RS割当資源位置に関するパラメータ
− CSI−RSサブフレーム構成(subframeConfig、すなわちI_CSI−RS)(表5参照):CSI−RSが転送されるサブフレーム周期及び/又はオフセットに関するパラメータ
− 転送モード9が設定された場合、CSIフィードバックのための転送パワー(P_C):フィードバックのための参照PDSCH転送パワーに対するUEの仮定と関連して、UEがCSIフィードバックを導出し、1dB段階サイズに[−8,15]dB範囲内で値を取る時、P_CはPDSCH RE当たりエネルギー(EPRE:Energy Per Resource Element)とCSI−RS EPREの割合で仮定される。
− 転送モード10が設定された場合、各CSIプロセスに対してCSIフィードバックのための転送パワー(P_C)。CSIプロセスに対してCSIサブフレームセットC_CSI、0、及びC_CSI、1が上位階層により設定されれば、P_CはCSIプロセスの各CSIサブフレームセット別に設定される。
− 任意ランダム(pseudo−random)シーケンス発生器パラメータ(n_ID)
− 転送モード10が設定された場合、QCL(QuasiCo−Located)タイプB UE仮定のためのQCLスクランブリング識別子(qcl−ScramblingIdentity−r11)、CRSポートカウント(crs−PortsCount−r11)、MBSFNサブフレーム設定リスト(mbsfn−SubframeConfigList−r11)パラメータを含む上位階層パラメータ(’qcl−CRS−Info−r11’)
UEが導出したCSIフィードバック値が[−8,15]dB範囲内の値を有する時、P_CはCSI−RS EPREに対するPDSCH EPREの割合で仮定される。ここで、PDSCH EPREはCRS EPREに対するPDSCH EPREの割合がρ_Aであるシンボルに該当する。
サービングセルの同一なサブフレームでCSI−RSとPMCHが共に設定されない。
フレーム構造タイプ2で4個のCRSアンテナポートが設定された場合、UEは一般CPの場合は[20−31]セット(表3参照)、または拡張CPの場合は[16−27]セット(表4参照)に属するCSI−RS構成インデックスが設定されない。
UEはCSI−RS資源構成のCSI−RSアンテナポートが遅延拡散(delay spread)、ドップラー拡散(Doppler spread)、ドップラーシフト(Doppler shift)、平均利得(average gain)、及び平均遅延(average delay)に対してQCL関係を有すると仮定することができる。
転送モード10、そしてQCLタイプBが設定されたUEは、CSI−RS資源構成に該当するアンテナポート0−3とCSI−RS資源構成に該当するアンテナポート15−22がドップラー拡散(Doppler spread)、ドップラーシフト(Doppler shift)に対してQCL関係と仮定することができる。
転送モード1−9が設定されたUEの場合、サービングセルに対してUEは1つのZP CSI−RS資源構成が設定できる。転送モード10が設定されたUEの場合、サービングセルに対してUEは1つまたはその以上のZP CSI−RS資源構成が設定できる。
上位階層シグナリングを通じてZP CSI−RS資源構成のための以下のようなパラメータが設定できる。
− ZP CSI−RS構成リスト(zeroTxPowerResourceConfigList)(表3及び表4参照):ゼロ−パワーCSI−RS構成に関するパラメータ
− ZP CSI−RSサブフレーム構成(eroTxPowerSubframeConfig、すなわちI_CSI−RS)(表5参照):ゼロ−パワーCSI−RSが転送されるサブフレーム周期及び/又はオフセットに関するパラメータ
サービングセルの同一なサブフレームでZP CSI−RSとPMCHが同時に設定されない。
転送モード10が設定されたUEの場合、サービングセルに対して1つまたはその以上のCSI−IM(Channel−State Information−interference Measurement)資源構成が設定できる。
上位階層シグナリングを通じて各CSI−IM資源構成のための以下のようなパラメータが設定できる。
− ZP CSI−RS構成(表3及び表4参照)
− ZP CSI RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)(表5参照)
CSI−IM資源構成は設定されたZP CSI−RS資源構成のうちのいずれか1つと同一である。
サービングセルの同一なサブフレーム内のCSI−IM資源とPMCHが同時に設定されない。
(マッシブMIMO(Massive MIMO))
多数のアンテナを有するMIMOシステムをマッシブMIMO(Massive MIMO)システムと称することができ、スペクトル効率(spectral efficiency)、エネルギー効率(energy efficiency)、プロセシング複雑度(processing complexity)を向上させるための手段として注目を受けている。
最近、3GPPでは未来の移動通信システムのスペクトル効率性に対する要求事項を満たすためにマッシブMIMOシステムに対する議論が始まった。マッシブMIMOは全−次元MIMO(FD−MIMO:Full−Dimension MIMO)とも称される。
LTEリリーズ(Rel:release)−12以後の無線通信システムでは、能動アンテナシステム(AAS:Active Antenna System)の導入が考慮されている。
信号の位相及びサイズを調整することができる増幅器とアンテナが分離されている既存の受信アンテナシステムとは異なり、AASは各々のアンテナが増幅器のような能動素子を含むように構成されたシステムを意味する。
AASは能動アンテナ使用によって増幅器とアンテナを連結するための別途のケーブル、コネクター、その他のハードウェアなどが必要でなく、したがってエネルギー及び運用費用側面で効率性の高い特徴を有する。特に、AASは各アンテナ別電子式ビーム制御(electronic beam control)方式を支援するので、ビーム方向及びビーム幅を考慮した精巧なビームパターン形成、または3次元ビームパターンを形成するなどの進歩したMIMO技術を可能にする。
AASなどの進歩したアンテナシステムの導入により多数の入出力アンテナと多次元アンテナ構造を有する大規模MIMO構造も考慮されている。一例に、既存の一字型アンテナ配列とは異なり、2次元(2D:2−Dimension)アンテナ配列を形成する場合、AASの能動アンテナにより3次元ビームパターンを形成することができる。
図9は、本発明が適用できる無線通信システムにおける64個のアンテナ要素(antenna elements)を有する2次元能動アンテナシステムを例示する。
図9では一般的な2次元(2D:2Dimension)アンテナ配列を例示しており、図9のようにN_t=N_v・N_h個のアンテナが正方形の形態を有する場合を考慮することができる。ここで、N_hは水平方向にアンテナ列の個数を、N_vは垂直方向にアンテナ行の個数を示す。
このような2D構造のアンテナ配列を利用すれば、3次元空間で転送ビームが制御できるように無線波長(radio wave)が垂直方向(高度(elevation))及び水平方向(方位角(azimuth))に全て制御できる。このようなタイプの波長制御メカニズムを3次元ビームフォーミングと称することができる。
図10は、本発明が適用できる無線通信システムにおける基地局または端末がAAS基盤の3D(3−Dimension)ビーム形成可能な多数の送/受信アンテナを有しているシステムを例示する。
図10は前述した例を図式化したものであって、2次元アンテナ配列(すなわち、2D−AAS)を用いた3D MIMOシステムを例示する。
送信アンテナ観点から前記3次元ビームパターンを活用する場合、ビームの水平方向だけでなく、垂直方向への準−静的または動的なビーム形成を遂行することができ、一例に垂直方向のセクター形成などの応用を考慮することができる。
また、受信アンテナ観点からは、大規模受信アンテナを活用して受信ビームを形成する時、アンテナ配列利得(antenna array gain)に従う信号電力上昇効果を期待することができる。したがって、アップリンクの場合、基地局が多数のアンテナを介して端末から転送される信号を受信することができ、この際、端末は干渉影響を減らすために大規模受信アンテナの利得を考慮して自身の送信電力を非常に低く設定することができる長所がある。
図11は、本発明が適用できる無線通信システムにおける交差偏波(cross polarization)を有する2次元アンテナシステムを例示する。
偏波(Polarization)を考慮した2D平面配列アンテナ(planar antenna array)モデルの場合、図11のように図式化することができる。
受動的アンテナ(passive antenna)に従う既存のMIMOシステムとは異なり、能動アンテナに基づいたシステムは各アンテナ要素に付着された(または、含まれた)能動素子(例えば、増幅器)に加重値を適用することによって、アンテナ要素の利得(gain)を動的に調節することができる。放射パターン(radiation pattern)は、アンテナ要素の個数、アンテナ間隔(spacing)などのアンテナ配置(arrangement)に依存するので、アンテナシステムはアンテナ要素レベルでモデリングできる。
図11の例示のようなアンテナ配列モデルを(M、N、P)として示すことができ、これはアンテナ配列構造を特徴づけるパラメータに該当する。
Mは各列(すなわち、垂直方向で)で同一な偏波(polarization)を有しているアンテナ要素(antenna element)の個数(すなわち、各列で+45゜傾斜(slant)を有しているアンテナ要素の個数または各列で−45゜傾斜(slant)を有しているアンテナ要素の個数)を示す。
Nは、水平方向の列の個数(すなわち、水平方向でアンテナ要素の個数)を示す。
Pは、偏波(polarization)の次元(dimension)の個数を示す。図11の場合のように交差偏波(cross polarization)の場合はP=2であるが、同一偏波(co−polarization)の場合はP=1である。
アンテナポート(antenna port)は物理的アンテナ要素(physical antenna element)にマッピングできる。アンテナポート(antenna port)は該当アンテナポートと関連した参照信号により定義できる。例えば、LTEシステムでアンテナポート0はCRS(Cell−specific Reference Signal)と関連し、アンテナポート6はPRS(Positioning Reference Signal)と関連できる。
一例に、アンテナポートと物理的アンテナ要素との間は一対一にマッピングできる。単一の交差偏波(cross polarization)アンテナ要素がダウンリンクMIMOまたはダウンリンク転送ダイバーシティのために使われる場合などがこれに該当できる。例えば、アンテナポート0は1つの物理的アンテナ要素にマッピングされる一方、アンテナポート1は他の物理的アンテナ要素にマッピングできる。この場合、端末の立場では、2つのダウンリンク転送が存在する。1つはアンテナポート0のための参照信号と関連し、更に他の1つはアンテナポート1のための参照信号と関連する。
他の一例に、単一のアンテナポートは多重の物理的アンテナ要素にマッピングできる。ビームフォーミング(beamforming)のために使われる場合などがこれに該当できる。ビームフォーミングは多重の物理的アンテナ要素を用いることによって、ダウンリンク転送が特定端末に向かうようにすることができる。一般的に、多重の交差偏波(cross polarization)アンテナ要素の多重の列(column)で構成されるアンテナ配列(antenna array)を使用してこれを達成することができる。この場合、端末の立場では、単一のアンテナポートから発生した単一のダウンリンク転送が存在する。1つはアンテナポート0のためのCRSと関連し、更に他の1つはアンテナポート1のためのCRSと関連する。
すなわち、アンテナポートは基地局で物理的アンテナ要素から転送された実際のダウンリンク転送でない端末の立場でのダウンリンク転送を示す。
他の一例に、多数のアンテナポートがダウンリンク転送のために使われるが、各アンテナポートは多重の物理的アンテナ要素にマッピングできる。この場合はアンテナ配列がダウンリンクMIMOまたはダウンリンクダイバーシティのために使われる場合などがこれに該当できる。例えば、アンテナポート0及び1は各々多重の物理的アンテナ要素にマッピングできる。この場合、端末の立場では、2つのダウンリンク転送が存在する。1つはアンテナポート0のための参照信号と関連し、更に他の1つはアンテナポート1のための参照信号と関連する。
FD−MIMOでは、データストリームのMIMOプリコーディングはアンテナポート仮想化、トランシーバーユニット(または、送受信ユニット)(TXRU:transceiver unit)仮想化、アンテナ要素パターンを経ることができる。
アンテナポート仮想化は、アンテナポート上のストリームがTXRU上でプリコーディングされる。TXRU仮想化は、TXRU信号がアンテナ要素上でプリコーディングされる。アンテナ要素パターンは、アンテナ要素から放射される信号は方向性の利得パターン(directional gain pattern)を有することができる。
既存の送受信機(transceiver)モデリングでは、アンテナポートとTXRUとの間の静的な一対一マッピングが仮定され、TXRU仮想化効果はTXRU仮想化及びアンテナ要素パターンの効果全てを含む静的な(TXRU)アンテナパターンに合わせられる。
アンテナポート仮想化は、周波数−選択的な方法により遂行できる。LTEでアンテナポートは参照信号(または、パイロット)と共に定義される。例えば、アンテナポート上でプリコーディングされたデータ転送のために、DMRSがデータ信号と同一な帯域幅で転送され、DMRSとデータ全て同一なプリコーダ(または、同一なTXRU仮想化プリコーディング)でプリコーディングされる。CSI測定のためにCSI−RSは多重のアンテナポートを介して転送される。CSI−RS転送において、端末でデータプリコーディングベクトルのためのTXRU仮想化プリコーディング行列を推定できるようにCSI−RSポートとTXRUとの間のマッピングを特徴づけるプリコーダは固有な行列に設計できる。
TXRU仮想化方法は、1次元TXRU仮想化(1D TXRU virtualization)と2次元TXRU仮想化(2D TXRU virtualization)が論議され、これに対し、以下の図面を参照して説明する。
図12は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるトランシーバーユニットモデルを例示する。
1D TXRU仮想化において、M_TXRU個のTXRUは同一な偏波(polarization)を有する単一の列(column)アンテナ配列で構成されるM個のアンテナ要素と関連する。
2D TXRU仮想化において、先の図11のアンテナ配列モデル構成(M、N、P)に相応するTXRUモデル構成は(M_TXRU、N、P)として示すことができる。ここで、M_TXRUは2Dと同一な列、同一な偏波(polarization)に存在するTXRUの個数を意味し、M_TXRU≦Mを常に満たす。すなわち、TXRUの総個数はM_TXRU×N×Pの通りである。
TXRU仮想化モデルは、アンテナ要素とTXRUとの相関関係によって図12(a)のようにTXRU仮想化(virtualization)モデルオプション−1:サブ−配列分割モデル(sub−array partition model)と、図12(b)のようにTXRU仮想化モデルオプション−2:全域連結(full−connection)モデルとに区分できる。
図12(a)を参照すると、サブ−配列分割モデル(sub−array partition model)の場合、アンテナ要素は多重のアンテナ要素グループに分割され、各TXRUはグループのうちの1つと連結される。
図12(b)を参照すると、全域連結(full−connection)モデルの場合、多重のTXRUの信号が結合されて単一のアンテナ要素(または、アンテナ要素の配列)に伝達される。
図12で、qは1つの列(column)内のM個の同一な偏波(co−polarized)を有するアンテナ要素の送信信号ベクトルである。wは広帯域TXRU仮想化加重値ベクトル(wideband TXRU virtualization weight vector)であり、Wは広帯域TXRU仮想化加重値行列(wideband TXRU virtualization weight matrix)である。xは、M_TXRU個のTXRUの信号ベクトルである。
ここで、アンテナポートとTXRUとのマッピングは一対一(1−to−1)または一対多(1−to−many)でありうる。
図12で、TXRUとアンテナ要素との間のマッピング(TXRU−to−element mapping)は1つの例示を示すものであり、本発明がこれに限定されるものではなく、ハードウェア観点からその他の多様な形態に具現できるTXRUとアンテナ要素との間のマッピングにも本発明が同一に適用できる。
(ハイブリッドチャンネル状態情報(Hybrid CSI)送受信方法)
−Rel−13 CSIプロセス構成(CSI process configuration)
1.導入
プリコーディングされない(non−precoded)CSI−RS及びビームフォーミングされた(beamformed)CSI−RS基盤の技法を全て支援するためのCSI processは次の通りである。
CSI processは、K個(K>=1)のCSI−RS資源/構成と関連する。この際、全体K個のCSI−RS資源/構成のうち、k番目のCSI−RS資源(resource)に対するCSI−RSポート(port)数はN_kである。
クラス(class) A CSI報告(すなわち、プリコーディングされない(non−precoded)CSI−RS基盤のCSI報告)の場合、1つのCSI process内の最大の総CSI−RS portの数は16である。
class A CSI報告の場合、次のような代案(alternative)のうちの1つが用いられる。
Alt.1:N_k=12/16であるCSI−RS resource/configurationが予め定義できる。すなわち、CSI−RS configurationのインデックスがK=1であるCSI processのために設定できる。
Alt.2:12/16 port CSI−RSは2/4/8 portのCSI−RS resource/configuration K個(K>1)が併合できる。
class A CSI報告及びclass B CSI報告(すなわち、ビームフォーミングされた(beamformed)CSI−RS基盤のCSI報告)において(CSI−IMが支援され使われる場合)、CSI processと関連したCSI−IMとCSI resource/configurationに対して次のような代案(alternative)のうちの1つが選択できる。
Alt.1:1つのCSI processは1つのCSI−IM(1つのCSI process内の全てのCSI resource/configurationに対して共通的な干渉測定資源)と関連する。
Alt.2:1つのCSI processは多重のCSI−IMと関連できる。
RRCシグナリングは互いに異なるCSI−IM resource configruationと関連した互いに異なるCSI resource/configurationを支援する。
2.Class A関連設定
Class A CSI報告はUEが{8,12,16}CSI−RSポートに基づいたコードブックW=W1W2によってCSIを報告することを暗示(imply)する。
CSI resource/configurationのRRC設定のために、次のような代案のうちの1つが選択できる。
Alt.1:N_k=12/16であるCSI−RS resource/configurationが予め定義できる。すなわち、CSI−RS configurationのインデックスがK=1であるCSI processのために設定できる。
Alt.2:12/16port CSI−RSは、2/4/8portのCSI−RS resource/configuration K個(K>1)が併合できる。
前記Alt.1は少なくとも1つの新たなCSI参照信号構成(例えば、16ポート場合)が追加され、予め定義(すなわち、規格に固定)されることを意味する。この場合、Class Aが設定で指示される時、該当CSI process configurationのためにK=1が常に適用される。Alt.1はUE具現ケースを最小化し、向上(enhancement)が既存の規格で定義するテーブルに容易に統合(indorporate)できる点で長所がある。
Alt.2は、K(>1)CSI−RS資源を伴ったRRC設定で、Alt.1に比べてより柔軟性を許容する。ここで、該当class A CSI報告を遂行するためにUEにより測定されるこれら多重のCSI−RS資源は併合(aggregation)される。Alt.2がK CSI−RS資源を併合するネットワーク柔軟性に長所があっても、特にサブフレーム構成のための設定内で適切な制限を有するように考慮されなければならない。
提案1:位相ドリフト(phase drift)による顕著な性能悪化を考慮して、CSI−RS資源内の如何なる設定されたポート間の最大時間差は0.28msより大きくてはならない。
提案2:前記提案1で与えられた提案を満たすという仮定下に、Alt.1設定が選択されるのか、またはAlt.2設定が選択されるのかを判断するように多様な可能なCSI−RSパターンがリストアップ(list up)できる。
3.Class B関連設定
class B CSI報告は、以下のような4種類の代案(alternative)のうちの1つを仮定し、各々N_kポートを有するK個のビームフォーミングされたCSI−RS資源の測定に基づいて、UEがLポートCSIを報告するということを暗示(imply)する。
Alt.1:ビーム選択のための指示子と選択されたビームに対するLポートCQI/PMI/RI.CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.2:2つの極性(polarization)に共通的に、ビーム選択と位相一致(co−phasing)を全て反映するコードブックからのLポートプリコーダ。CSIプロセス内の全ての設定されたポートの数はLである。
Alt.3:ビーム選択及び選択されたビームに対するLポートCSIを反映したコードブック。CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.4:LポートCQI/PMI/RI。CSIプロセス内の全体設定されたポートの数はLである。(CSI測定制限(MR:measurement restriction)が支援されれば、常に設定される)
特に、Alt.1及びAlt.3において、UEがClass BのCSIプロセス内の設定された全体K CSI−RS資源で少なくとも1つの好むビームフォーミングされたCSI−RS資源を選択するためにK>1は一般的に考慮される。そのような選択フィードバックのために、Alt.1はビーム指示子(BI:beam indicator)報告に基づき、一方Alt.3は選択コードブック基盤の報告に基づく。リリーズ(Rel)−13は制限された時間フレームによって単一のbeamformed CSI−RS資源選択に焦点を合せるため、選択フィードバックの単純な形態としてAlt.1が選択できる。一方、次のリリーズでは1より大きい垂直ランクを獲得するために1つ以上のCSI−RS資源を選択する拡張されたケースを研究することが好ましく、このようなケースで、Alt.3基盤の選択コードブック構造がより適することがある。
新しく定義されるCSIプロセスのRRC設定内のKの最大値に対し、どんな技法が最も良い性能を示し、またそのような性能のためのKの値が何かを研究するためにClass B報告技法を考慮することが好ましい。
提案3:最も良い性能を示すClass B技法(Alt.1(BIフィードバック)及びAlt.4(常にMRオン)を組合せ)に基づいて、Rel−13でKの最大値は16でありうる。
1つのCSIプロセス内の最大全体CSI−RSポートの数に対し、Rel−13内で考慮されたTXRUの全体数と同一な64として定義できる。この場合、
提案1に基づいて1つのCSIプロセス内のK=16が最大であれば、各k CSI−RS資源に対するN_kは4でありうる。更に他の例は、1つのCSIプロセス内のK=8であり、各k CSI−RS資源に対するN_kが8でありうる。如何なる場合において、単一のCSIプロセス内の最大の全体CSI−RSポートの数は64までに制限できる。
提案4:単一のCSIプロセス内の最大全体CSI−RSポートの数はRel−13で考慮される全体TXRUの数と同一に64でありうる。
4.CSI−IM関連設定
Alt.1:1つのCSIプロセスは1つのCSI−IMと関連する。(1つのCSIプロセス内の全体CSI資源/構成に亘る共通の干渉測定資源)
Alt.4:1つのCSIプロセスは多重のCSI−IMと関連する。
−RRCシグナリングは互いに異なるCSI−IM資源構成と関連する互いに異なるCSI資源/構成を支援する。
このような問題はClass Bに対するCSIプロセス構成がセクター別に個別的なCSI−IM資源がUEに設定されるために各仮想のセクターが独立的に動作されることを仮定する、如何なる仮想のセクター化シナリオ(virtual sectorization scenario)を支援するために利用できるか否かと関連する。より具体的に、k番目(ここで、k=1,2,...,k)CSI−RS資源と関連した独立したCSI−IM資源が1つのCSIプロセス構成内に支援されれば、UEの好まれるCSI−RS資源選択フィードバックは動的な仮想のセクター選択動作のために効率良く利用できる。さらに、各CSI−RSが互いに異なる転送ポイント(TP:transmission point)から転送される場合、そのようなCSIプロセス構成は、また分散されたアンテナシナリオとしてCoMP動作のために利用できる。整理すると、Class B基盤CSIプロセス構成のケースを制限することは好ましくない。
提案5:k番目(ここで、k=1,2,...,K)のCSI−RS資源と関連した独立的なCSI−IM資源構成を許容することによって、ネットワーク具現に依存してClass Bに対するRel−13 CSIプロセスの柔軟な活用を支援することが利得でありうる。
− ビームフォーミングされた(beamformed)CSI−RS構成(configuration)
1.導入
CSI報告はPMIを伴う。
CSI processは2つのCSI報告class AまたはBに設定できる。
Class Aの場合、UEは{8,12,16}CSI−RSポートに基づいてW=W1W2コードブックによってCSIを報告する。
Class Bの場合、UEは以下のような4種類の代案(alternative)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.1:ビーム選択のための指示子と選択されたビームに対するLポートCQI/PMI/RI.CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.2:2つの極性(polarization)に共通的に、ビーム選択と位相一致(co−phasing)を全て反映するコードブックからのLポートprecoder。CSIプロセス内の全ての設定されたポートの数はLである。
Alt.3:ビーム選択及び選択されたビームに対するLポートCSIを反映したコードブック。CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.4:LポートCQI/PMI/RI。CSIプロセス内の全体設定されたポートの数はLである。(CSI測定制限(MR:measurement restriction)が支援されれば、常に設定される)
ここで、ビーム選択(beam selection)は単一のCSI−RS資源内でアンテナポートのサブセットの選択または資源のセットからCSI−RS資源の選択でありうる。
また、報告されたCSIはRel−12 LポートCSIの拡張に該当することができる。
前記CSI報告class Bの代案1、2、3、及び4において、N_k∈{1,2,4,8}である。
Alt.1の場合、UEはL=N_kまたはL(<=N_k)(設定または固定できる)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.2の場合、UEはLポートCSIを報告する。この際、Lは全てのkに対する和(すなわち、L=sum(N_k))であるか、またはKは常に1(すなわち、L=N_1)でありうる。
Alt.3の場合、UEはL=N_kまたはL(<=N_k)(設定または固定できる)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.4の場合、UEはL=N_kを仮定してLポートCSIを報告する。
2.Class B CSI報告のために提案されたマージ動作(merged operation)
前記4種類の代案のうち、Alt.1及びAlt.3全て類似の動作目的を有しており、ここでUEがClass Bに対するCSI process内の設定された全体K CSI−RS資源のうち、少なくとも1つの好まれたbeamformed CSI−RS資源を選択するためにK>1は一般的に考慮される。そのような選択フィードバックのために、Alt.1はビーム指示子(BI:beam indicator)報告に基づき、一方、Alt.3は選択コードブック基盤報告に基づく。リリーズ(Rel)−13は制限された時間フレームによって単一のbeamformed CSI−RS資源選択に焦点を合せるため、選択フィードバックの単純な形態としてAlt.1が選択できる。一方、次のリリーズでは、1より大きい垂直ランクを獲得するために1つ以上のCSI−RS資源を選択する拡張されたケースを研究することが好ましく、このようなケースで、Alt.3基盤の選択コードブック構造がより適することがある。
観察(Observation)1:Alt.1とAlt.3のうち、Rel−13は単一のbeamformed CSI−RS資源選択に焦点を合せる点を考慮すれば、選択フィードバックの単純な形態としてAlt.1を選択することが充分でありうる。
Alt.2はUEから短期(short−term)W2フィードバックのみに依存できるので、Alt.2はAlt.1またはAlt.3と相異する同期(motivation)を有する。ここで、W1ビームフォーミング係数はCSI processのために常にK=1であるbeamformed CSI−RS資源に予め適用されると解析できる。
そのようなbeamforming係数に対し、互いに異なるビーム方向が互いに異なる極性(polarization)を有する2ポート対別に予め適用できる。これによって、UEのW2フィードバックは互いに異なる(polarization)のための位相一致(co−phasing)だけでなく、ビーム選択情報としてeNB段で活用できる。しかしながら、性能の側面で、Alt.2のこの技法はAlt.1基盤技法に対比してビーム係数適応周波数(beam coefficients adaptation frequency)内でより敏感でありうる。これは、主にW1及びW2が選択されたCSI−RS資源上でUEにより報告できるようにAlt.1がCSI−RS資源選択に基づく事実に起因する。一方、Alt.2の技法は、既存のW1コンポーネントがUEのCSIフィードバックにより収容できないので、単にUEによるW2フィードバックに基づく。
観察(Observation)2:W1フィードバックがUEのCSIフィードバックに除外され、eNB具現に代替されるので、W2フィードバックのみを伴ったAlt.2はビーム係数適応周波数(beam coefficients adaptation frequency)内でAlt.1基盤技法と対比してより敏感な結果を示す。
Alt.4は、測定制限(MR:measurement restriction)が常に−オン(always−on)であることを仮定してLポートCSI報告のためのものである。ここで、CSI process内の全体設定されたポートの数もLであり、K=1であるCSI−RS資源がCSI process内に設定されたことを意味する。Alt.4のこの技法は多重のUEの間のCSI−RSプーリング(pooling)によりネットワークCSI−RSオーバーヘッドを顕著に節約するという側面でbeamformed CSI−RS基盤動作のために非常に効率良く活用できる。より具体的に、Alt.4基盤CSI processはUEに設定されることができ、UEのCSI−RS測定時点(measurement instance)はeNBにより、例えば、L1シグナリングにより制御できる。これによって、UEのCSIフィードバックは指示されたmeasurement instanceに基づいて遂行され、他のCSI−RS転送instanceは他のUEのCSIフィードバックのために再使用できる。結果的に、顕著にネットワークオーバーヘッドを減少させることができる。
互いに異なるUE特定のbeamforming係数が自由にAlt.4基盤CSI−RS資源に適用できるため、Alt.4のこの技法は効率良いbeamformed CSI−RS基盤動作を支援するために好ましい。
観察(Observation)3:always−on MRを伴ったAlt.4は多重のUEの間のCSI−RS資源プーリング(pooling)によりネットワークCSI−RSオーバーヘッドを顕著に節約するために支援されることが好ましい。
前述した観察(observation)とbeamformed CSI−RS基盤技法のための分析に基づいて、UEに設定された2つのCSIプロセスに基づいた次のような動作が考慮できる。
i)Alt.1に基づいたClass BのCSI process #1:K(>1)CSI−RS資源が設定される。
eNBは周期的にK CSI−RSを転送する。転送周期は、例えば、50ms、100msなどのように長いことがある。
UEはBIだけでなく選択されたCSI−RS資源上でRI/PMI/CQIを報告する。
BIの報告周期はCSIより長いことがある。
報告されたBIはCSI process #2と関連したCSI−RSを転送するために活用できる。
ii)Alt.4に基づいたClass BのCSI process #2:K=1 CSI−RS資源が設定される。
eNBはUEにトリガーされた単一の測定サブフレームで前記報告されたBIを用いることによって、UE−specific beamforming係数を転送するCSI−RSに適用する。
UEは指示された単一の測定サブフレームに基づいたRI/PMI/CQIを報告する。
この動作によれば、設定されたCSI−RS資源は多重のUEの間に再使用できる。ここで、適用されたbeamforming係数は各CSI−RS転送時点(transmission instance)でeNBにより自由に選択できる。
提案1:BIフィードバックを伴ったAlt.1と単一サブフレーム測定制限を伴ったAlt.4との間のマージ動作(merged operation)がRel−13で支援される。
− BIフィードバックを伴ったClass BのCSI報告
1.導入
CSI報告はPMIを伴う。
CSI processは2つのCSI報告class AまたはBに設定できる。
Class Aの場合、UEは{8,12,16}CSI−RSポートに基づいてW=W1W2コードブックによってCSIを報告する。
Class Bの場合、UEは以下のような4種類の代案(alternative)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.1:ビーム選択のための指示子と選択されたビームに対するLポートCQI/PMI/RI。CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.2:2つの極性(polarization)に共通的に、ビーム選択と位相一致(co−phasing)を全て反映するコードブックからのLポートprecoder。CSIプロセス内の全ての設定されたポートの数はLである。
Alt.3:ビーム選択及び選択されたビームに対するLポートCSIを反映したコードブック。CSIプロセス内の全てのCSI−RS資源に亘って全体設定されたポートの数はLより大きい。
Alt.4:LポートCQI/PMI/RI。CSIプロセス内の全体設定されたポートの数はLである。(CSI測定制限(MR:measurement restriction)が支援されれば、常に設定される)
ここで、ビーム選択(beam selection)は単一のCSI−RS資源内でアンテナポートのサブセットの選択または資源のセットからCSI−RS資源の選択でありうる。
また、報告されたCSIはRel−12 LポートCSIの拡張に該当できる。
前記CSI報告class Bの代案1、2、3、及び4において、N_k∈{1,2,4,8}である。
Alt.1の場合、UEはL=N_kまたはL(<=N_k)(設定または固定できる)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.2の場合、UEはLポートCSIを報告する。この際、Lは全てのkに対する和(すなわち、L=sum(N_k))であるか、またはKは常に1(すなわち、L=N_1)でありうる。
Alt.3の場合、UEはL=N_kまたはL(<=N_k)(設定または固定できる)のうちの1つを仮定してLポートCSIを報告する。
Alt.4の場合、UEはL=N_kを仮定してLポートCSIを報告する。
2.議論(Discussion)
i)Alt.1に基づいたClass BのCSI process #1:K(>1)CSI−RS資源が設定される。
eNBは周期的にK CSI−RSを転送する。転送周期は、例えば、50ms、100msなどのように長いことがある。
UEはBIだけでなく、選択されたCSI−RS資源上でRI/PMI/CQIを報告する。
BIの報告周期はCSIより長いことがある。
報告されたBIはCSI process #2と関連したCSI−RSを転送するために活用できる。
ii)Alt.4に基づいたClass BのCSI process #2:K=1 CSI−RS資源が設定される。
eNBはUEにトリガーされた単一の測定サブフレームで前記報告されたBIを用いることによって、UE−specific beamforming係数を転送するCSI−RSに適用する。
UEは指示された単一の測定サブフレームに基づいたRI/PMI/CQIを報告する。
この動作によれば、設定されたCSI−RS資源は多重のUEの間に再使用できる。ここで、適用されたbeamforming係数は各CSI−RS転送時点(transmission instance)でeNBにより自由に選択できる。
前述した効率良い動作が活用されることを勘案すれば、CSI process #1のために設定できるCSI−RS資源の数が最大に要求できる。Kの最大値を決定するための評価において、アンテナ構成(8,2,2,32)が考慮される。垂直ドメインのための1x、2x、及び4xオーバーサンプリング(oversampling)が適用され、これによってK=8、16、及び32が各々評価に考慮される。単純に、N_k=4が全てのk(=1,2,...,K)に各々同一であり、したがって、CSI process #1内の全体CSI−RSポートの数はN_k・Kである。ZP−CSI−RSオーバーヘッドも考慮すれば、CSI process #1のための全体CSI−RSオーバーヘッドは3・N_k・K(3セル再使用因子を考慮する時)である。CSI process #1のためのCSI−RSは、BIフィードバック周期と同一な周期で転送されると仮定され、以下の表7では50ms、100ms、または200ms周期で評価された。
CSI process #2において、CSI−RSオーバーヘッドがサイト(site)(3セルで構成)内の全ての活性UEから報告される別途のBI(Yと表記される)の数によって適用され、これによって、サイト別ZP−CSI−RSを含む全体CSI−RSオーバーヘッドはN_k・Yである。例えば、4個の活性UEが存在し、この中に1つのUEはBI=1を報告し、残りの3個のUEは同一にBI=3を報告した場合、報告された別途のBIの数はY=2であり、これによってCSI process #2のための全体CSI−RSオーバーヘッドはN_k・2である。
以下の表6はサイト別NZP及びZP CSI−RSのためのREの数とCSI process #1及び#2のためのシミュレーションで使われた平均CSI−RSオーバーヘッド(RE/RB/サブフレーム単位で)を要約する。広帯域BI報告が考慮され、更に他のシミュレーション仮定は以下の表9で説明される。
表6はN_k=4であるシミュレーションのためのCSI−RSオーバーヘッド仮定を例示する。
表7は3D−UMi(Urban Micro)シナリオでK=8、16、または32 CSI−RS資源に対するノン−フル(non−full)バッファ(buffer)シミュレーション結果を例示する。
表6に示すように、16垂直ビームの場合は8及び32垂直ビームの場合に比べて、特に、5%UEの場合で若干より良好な性能を示す。8ビームに比べて16ビームの場合、垂直ビームの増加による収率増加(throughput increment)が該当CSI−RSオーバーヘッド増加より優勢に評価される。32ビームに比べて16ビームの場合、垂直ビームの増加による収率増加(throughput increment)が相当に微々(marginal)たるので、このような傾向(tendency)は逆に見られる。したがって、16ビームはbeamformed CSI−RS基盤動作のための収率利得(throughput gain)を達成することに充分であると考慮できる。
提案1:beamformed CSI−RS基盤動作のための最大収率利得(throughput gain)の観察に基づいてKの最大値は16でありうる。
UEの垂直ビーム選択結果はAlt.1のようにBIフィードバックを通じて報告できる。互いに異なるBIフィードバック周期に従う評価結果は以下のように与えられる。CSIプロセス構成とCSI−RSオーバーヘッドは前述した評価と同一な方法により仮定される。BI周期は50/100/200msが使われ、先の表6から8及び32ビームケース以上に最も高い性能を考慮して16垂直ビームが次のような評価のために使われる。
表8は3D−UMi(Urban Micro)シナリオで50/100/200ms BI周期に対するノン−フル(non−full)バッファ(buffer)シミュレーション結果を例示する。
BIフィードバック周期が増加するにつれて、全体的な収率(throughput)は顕著に変化しない。これは、低いCSI−RSオーバーヘッドで得られた収率利得(throughput gains)が増加するBI周期により引き起こされる収率悪化(throughput degradation)を補償することができるためである。言い換えると、より長いBIフィードバックは収率(throughput)に多い影響を与えず、ネットワークとUEの複雑度を考慮すれば、このように長い(例えば、100ms)BIフィードバックの周期が好ましい。
提案2:長いBIフィードバック周期(例えば、100、200ms)が考慮されるシステム内で全体的にCSI−RSオーバーヘッドの微々たる(marginal)増加を伴い、beamformed CSI−RS基盤動作のために充分であると観察される。
表9は、シミュレーションパラメータと仮定を示す。
以下、本発明では、例えば、進歩したビームフォーミング(EBF:enhanced beamforming)、全−次元MIMO(FD−MIMO:Full−Dimension MIMO)、マッシブMIMO(massive MIMO)などと称される多重アンテナMIMOシステムを支援するために、単一のCSIプロセスに対してハイブリッド(hybrid)CSIを送受信する方法及びこのようなCSI報告を設定する方法を提案する。
Class BタイプのCSIプロセス報告に対し、次の通り論議されている。
− CSIのためのアンテナポートの数Lは、例えば、2、4、または8でありうる。すなわち、前述したように、Class Bタイプは複数のCSI−RS資源(すなわち、複数のビーム(beam))が設定されることができ、この際、各CSI−RS資源に対するCSI−RSアンテナポートの数は2、4、または8でありうる。
そして、次のような4種類の代案(alternative)(または、その一部)が定義され、定義された代案のうちの1つが利用できる。
− Class B Alt.1:
i)ビーム選択指示子(BI:Beam selection indicator)(または、CSI−RS資源指示子(CRI:CSI−RS resource indicator))が定義できる。この際、BI(または、CRI)はRSRP(Reference Signal Received Power)またはCSI基盤に定まることができる。また、BI(または、CRI)は広帯域に亘って定まるか、またはサブバンド単位で定まることができる。また、BI(または、CRI)は短期(short−term)に定まるか、または長期(long−term)に定まることができる。
ii)BIビット幅(bitwidth)はK(全体ビーム(または、CSI−RS資源)の個数)と関連できる。
iii)2より大きいランク(rank>2)のためのUE特定ビームフォーミング(UE specific beamforming)を支援することができる。
iv)PUCCH/PUSCH上でアップリンク制御情報(UCI:uplink control information)フィードバックメカニズムによってCSIが報告できる。
− Class B Alt.2:
i)ビーム選択(beam selection)及び位相−一致(co−phasing)のためのコードブック(例えば、レガシーコードブックまたはコードブック要素(components)から導出されるか、または新しく設計された)が利用できる。この際、関連したPMIも共に報告できる(例えば、新しく設計されたまたはレガシーコードブック内のW=W2であることを仮定することができる)。
ii)PUCCH/PUSCH上でUCIフィードバックメカニズムによってCSIが報告できる。
− Class B Alt.3:
i)ビーム選択(beam selection)及びCSIのためのコードブックが利用できる。この際、PMIは選択されたビーム、そして選択されたビーム内のLポートのためのプリコーディング行列に対する情報を含むことができる。
ii)PUCCH/PUSCH上でUCIフィードバックメカニズムによってCSIが報告できる。
− Class B Alt.4:
i)測定制限(MR:measurement restriction)メカニズムが利用できる。
一方、測定制限(MR)はまた前記Alt.1乃至Alt.3にも適用できる。
非周期的な(aperiodic)CSI−RS転送活用例(use cases)を含むbeamformed CSI−RS基盤動作に対して前述したように、ビーム指示子(BI)(または、CRI)タイプの新たなCSI報告が必要である。
Class B動作の技法は、次のようにUEに2つのCSIプロセス(process)が設定される時、顕著な性能を示すことができる。
i)Class BのCSI process #1:例えば、Alt.1基盤Class BのCSI processが設定される場合、K(>1)CSI−RS資源が設定できる。
− eNBは周期的にK CSI−RSを転送することができる。この際、転送周期は、例えば、50ms、100msなどのように長いことがある。
− UEはBI(または、CRI)を報告することができる。また、UEはBI(または、CRI)だけでなく、選択されたCSI−RS上で測定されたRI/PMI/CQIを報告することができる。
− BI(または、CRI)報告周期はCSIより長いことがある。
− 報告されたBI(または、CRI)はCSI process #2と関連したCSI−RSを転送するために活用できる。
ii)Class BのCSI process #2:例えば、Alt.4基盤Class BのCSI processが設定される場合、K=1 CSI−RS資源が設定できる。
− eNBは前述した報告されたBI(または、CRI)を用いることによって、CSI−RSを転送する時、UE−specificビームフォーミング係数(beamforming coefficients)を適用することができる。この際、UEにトリガーリングされる(triggered)単一測定サブフレームでCSI−RSが転送されることもできる。
− UEは受信されたCSI−RSに基づいてRI/PMI/CQIを報告することができる。この際、UEは単一測定サブフレームに基づいてRI/PMI/CQIを報告することができる。
− 前記のように単一測定サブフレームに基づいてRI/PMI/CQIを報告する動作によれば、設定されたCSI−RS資源は多重のUEの間に再使用できる。ここで、適用されるbeamforming coefficientsは各CSI−RS転送時点(transmission instance)でeNBにより選択できる。
前述したように2つのCSI process configurationが各々UEに設定されることもできるが、単一のCSI process configuration内の2つのプロセスが結合されることが好ましいこともある。
このように、単一のCSI process configuration内の2つ(あるいは、その以上)のCSI報告のためのプロセスが結合されることを’hybrid CSI’と称することができる。すなわち、hybrid CSIは単一のCSI process内の2つ(あるいは、その以上)のCSI−RS configurationを含むCSI報告タイプを意味する。
この際、各々のCSI−RS configurationのタイプはClass A及びClass Bのうち、いずれか1つに設定できる。例えば、該当CSI−RS configurationに対してRRCパラメータ’eMIMO−Type’が’non−precoded’にセッティングされれば、Class AのCSI−RS configurationに該当し、’eMIMO−Type’が’beamformed’にセッティングされれば、Class BのCSI−RS configurationに該当できる。
以下、本発明の説明において、説明の便宜のために単一のCSI process内の2つのCSI−RS configuration(第1のCSI−RS configuration及び第2のCSI−RS configuration)を含み、各々CSI−RS configurationのタイプはClass Bにセッティングされた場合を中心として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
より具体的に説明すると、結合されたCSI process(すなわち、hybrid CSI)はK+1つのCSI−RS資源を有することができ、ここで、UEのCSIフィードバックは1つの’特定CSI−RS資源(a particular CSI−RS resource)’に基づき、BI(または、CRI)フィードバックは残りのK個のCSI−RS資源に基づくことができる。言い換えると、第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)はK(>1)個のCSI−RS資源を有するClass B CSI−RS configurationに該当し、第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)は1つのCSI−RS資源を有するClass B CSI−RS configurationに該当できる。
この際、特定CSI−RS資源(a particular CSI−RS resource)は前記K+1個のCSI−RS資源のうち、最下位または最上位インデックスが与えられたCSI−RS資源として固定的に定義されるか、またはUEに設定できる。
または、前記K+1個のCSI−RS資源のうち、上位階層シグナリング(例えば、RRCシグナリング)を通じて指示される特定CSI−RS資源は前述した目的(例えば、UEの間のCSI−RS資源プーリング(pooling)、非周期的な(aperiodic)CSI−RS転送活用例(use case)など)に設定できる。
より具体的な一例として、総K+1=5個のCSI−RSが前記1つのCSI process内に設定される場合(すなわち、hybrid beamformed CSI−RS転送目的など)、そのうち、CSI−RS 1は5ms周期で設定され(aperiodic poolingでユーザの間に共有されて運用される形態であって、常に測定制限が活性化(MR−on)が設定できる。例えば、’1回測定(one−shot)MR’(1つのサブフレームまたは予め設定された短いウィンドウ(window)区間のみでNZP CSI−RS資源に基づいてチャンネル測定を導出するか、またはCSI−IM資源に基づいて干渉測定を導出))、そして、残りのCSI−RS 2〜5は全て50ms周期で設定され、各々異なるセル特定ビームフォーミングされたCSI−RS(cell−specific BFed CSI−RS)として周期的に転送される場合を考慮することができる。
このような設定状況(すなわち、hybrid CSIが設定された状況)で、eNBからUL DCIフォーマットにより非周期的CSI(A−CSI:aperiodic CSI)報告がトリガー(trigger)されれば、UEは次のオプションのうち、少なくとも1つの方式によってA−CSI報告を遂行することができる。
− オプション1:UEはBI(または、CRI)及びCSIを全て一度に(例えば、1つのサブフレーム内に共に)eNBに報告することができる。言い換えると、第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)に対するCSI及び第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)に対するCSIを全て一度にeNBに報告することができる。
この際、前記の例示を仮定すれば、BI(または、CRI)計算時、前記4個のCSI−RS資源の間に対してのみ比較することによって、好まれる(preferred)BI(または、CRI)を計算して報告することができ、CSI計算時、例えば、最下位インデックス(lowest index)が与えられたCSI−RS1に対してのみ計算してCSIを報告することができる。
これは特徴的に、この場合のBI(または、CRI)フィードバックの意味は今後のA−CSI報告のために現在時点で好まれるBI(または、CRI)を予め未来のために報告するものであり、CSI reportは現在適用されている該当BFed(beamformed)CSI−RS1に対して報告するという分離された概念の2種類の報告を現時点で一緒に合わせて報告するという特徴がある。
すなわち、UEに設定されたhybrid CSIに含まれた第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)及び第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)の間にCSI(例えば、CQI、PMI、RI)計算のために相互従属(interdependence)が存在しなくなる。
言い換えると、第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)に対するCSI(例えば、CQI、PMI、RI)は第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)(または、BI(または、CRI)により指示されたCSI−RS資源)と独立的に導出される。
− オプション2:更に他の方法には、前記A−CSIトリガーリングに対するA−CSI報告時にはUEは専らCSI(例えば、RI、PMI、CQIなど)のみ報告するように定義されるか、またはUEに設定できる。
すなわち、BIフィードバックは周期的報告により遂行されるなど、異なる報告形態にpreferred BI(または、CRI)が報告されることができ、このようなA−CSI報告においては現在適用されていた該当BFed(beamformed)CSI−RS1に対してのみCSI報告を非周期的にトリガーリングするものとしてUEに認識され、UE動作が遂行できる。
− オプション3:または、反対に、前記A−CSIトリガーリングに対するA−CSI報告時には、UEは専ら前記BI(または、CRI)のみ報告するように定義されるか、またはUEに設定されることもできる。
前述した方式の間の混合形態として、前記A−CSIトリガーリング時にUEが前記のオプションのうち、どんなオプションによってA−CSI報告を遂行するようにすることか、A−CSIトリガーリング時に動的指示(dynamic indication)(例えば、第1階層(PHY)制御シグナリング(すなわち、PDCCH)を利用)してくれる方式も適用できる。
例えば、前述したオプション2及び3のように、A−CSI報告がトリガーリングされれば、UEは第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)及び第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)のうち、いずれか1つに対するCSI(すなわち、該当CSI−RS configurationに予め連動されたBI/CRI、RI、PMI、CQIなどの特定CSIコンテンツ(contents)のうちの少なくとも1つ)のみをeNBに報告することができる。この際、eNBはA−CSI報告をトリガーリングするためのDCIに1ビット指示子を含めて、UEが1 CSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)及び第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)のうち、どれに対するCSI(すなわち、該当CSI−RS configurationに予め連動されたBI/CRI、RI、PMI、CQIなどの特定CSIコンテンツ(contents)のうちの少なくとも1つ)をeNBに報告すべきかを指示することができる。
または、上位階層信号(例えば、RRCシグナリング)でUEが前記のオプションのうち、どんなオプションによってA−CSI報告を遂行するようにすることかが設定できる。
また、このような設定状況(すなわち、hybrid CSIが設定された状況)で周期的CSI(P−CSI:periodic CSI)報告の場合、BI(または、CRI)報告時点(report instance)に対しては、UEは前記CSI−RS2〜5に対してpreferred BI(または、CRI)を算出して報告し、その他のCSI report instanceに対しては常に前記特定MRを適用した形態に前記CSI−RS1に対してCSI測定を遂行して報告することができる。
この際、MRが単一サブフレームMRでない特定区間を有する測定ウィンドウ (measurement window)が設定された場合であれば、特別に前記preferred BIが異なる値として報告(すなわち、以前に報告されたBI(または、CRI)と相異する値が報告)された時点から(または、その以後、m(=0または4など)サブフレーム以後から)UEがmeasurement windowを初期化するようにするなどの動作が共に適用できる。
すなわち、BIが変更されたので、測定平均(measurement averaging)を初期化して基地局が新しく適用するビームフォーミング係数(beamforming coefficients)がCSI−RS1に反映されて転送された時点から新たなmeasurement windowを適用するようにするためである。
以下、hybrid CSIをUEに設定する方法に対して説明すると、eNBは上位階層シグナリング(例えば、RRCシグナリング)を通じてUEにhybrid CSIを設定することができる。
CSI processはRRC情報要素(IE:information element)である’CSI−Process’としてUEに設定されることができ、CSI−Processはネットワークがサービング周波数上で設定できるCSI process設定である。’CSI−Process’IEは、RRCパラメータである’csi−RS−ConfigNZPId’を含み、’csi−RS−ConfigNZPId’はCSI processと同一な周波数に設定されたNZP CSI−RS configurationを示す。すなわち、1つのNZP CSI−RS configurationがUEにデフォルト(default)に設定される。
そして、Rel−13 UEの場合、RRCパラメータであるeMIMO−typeが追加で設定され、前述したように、eMIMO−typeは各々’CLASS A’and’CLASS B’に該当する’nonPrecoded’及び’beamformed’値を指示する。そして、eMIMO−type値によって’CLASS A’に該当するCSI−RS configuration(すなわち、’CSI−RS−ConfigNonPrecoded’フィールド)または’CLASS B’に該当するCSI−RS configuration(すなわち、’CSI−RS−ConfigBeamformed’フィールド)がUEに設定される。
例えば、hybrid CSIは’CSI−Process’内に含まれたeMIMO−typeにより指示できる。この場合、hybrid CSI設定内に次のように2つのCSI−RS configurationが含まれることができる。
i)前述したように、K(>1)個のCSI−RS資源を有するClass B CSI−RS configuration(すなわち、第1のCSI−RS configuration、または第1のeMIMO−type)と1つのCSI−RS資源を有するClass B CSI−RS configuration(すなわち、第2のCSI−RS configuration、または第2のeMIMO−type)がhybrid CSIとしてUEに設定される場合、各々のCSI−RS configurationを特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’フィールドが2つのUEに設定できる。
この場合、第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)を特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを(1〜7)個(すなわち、K−1個)含み(既に1つのNZP CSI−RS configurationがUEにデフォルト(default)に設定されるので)、第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)を特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを1つ含むことができる。
または、第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)を特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを(1〜8)個(すなわち、K個)含んで、このように設定されたK個のNZP CSI−RSに対してBIまたはCRIを計算するように定義され、第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)を特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを含まないことがある(既に1つのNZP CSI−RS configurationがUEにデフォルト(default)に設定されるので、これを適用するように定義できる)。その他にも前記の目的を有する変形された形態の設定方法が存在することができる。
この際、各CSI−RS configurationを特定するための各々の’CSI−RS−ConfigBeamformed’にチャンネル測定制限(MR)の活性/不活性(ON/OFF)を指示するRRCパラメータ(’channelMeasRestriction’)が第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)と第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)に各々独立的に設定できる。これは、第1のCSI−RS configurationに相対的に長期(long−term)及び/又は広帯域(wideband)PMI(すなわち、チャンネル方向性(channel direction))情報を報告するようにするためであり、第2のCSI−RS configurationは相対的に短期(short−term)及び/又は狭帯域(narrowband)CSIを報告するようにするためであるので、その測定/報告の対象及び目的が相異する。したがって、チャンネルMR ON/OFF機能を各々独立的に設定できるようにすることが多様な環境に合せた柔軟な動作(flexible operation)を可能にするという長所がある。例えば、第1のCSI−RS configurationは長期(long−term)であるので、端末で測定平均(measurement averaging)をすることが性能を阻害することがあると判断されるか、あるいはbeamformed CSI−RS resource共有(sharing)目的などでMR−ONを設定し、一方、第2のCSI−RS configurationはレガシー動作と類似するようにMR−OFFを設定するなどで、設定に差異を有することがある。また、第1のCSI−RS configurationに対してもMR−OFFを設定することによって、相対的に長期(long−term)といっても測定平均(measurement averaging)を通じての雑音抑制利得(noise suppression gain)を期待することができ、第2のCSI−RS configurationにMR−ONを設定することによって、短期(short−term)レベルでbeamformed CSI−RS resource共有効果を得るようにすることができる。
または、チャンネル測定制限(MR)の活性/不活性(ON/OFF)を指示するRRCパラメータ(’channelMeasRestriction’)が第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)と第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)が共に設定される特定CSI process内に共通的に設定されることもできる。これによって、互いに関連した目的がある第1のCSI−RS configurationと第2のCSI−RS configurationに対するチャンネル測定時に共通的なMR ON/OFFを適用してCSI導出(derivation)を遂行するように制限が与えられる。これによって、前記1つの統合CSI process内でのCSI計算過程において、端末動作及び複雑度を単純化するという長所がある。すなわち、MR ONに設定されれば、該当CSI processに対して全てのチャンネル測定時、常に単一サブフレームに対する測定サンプルに対してのみ測定する動作が適用されるようにし、MR OFFが設定されれば、特定ムービング平均(moving averaging)及び加重平均(weighted averaging)などの単一動作プロセスが一貫して適用されるように、端末の具現をより簡単であるように支援することができる。例えば、beamformed CSI−RS resourceを転送する該当基地局の具現が該当セル内の他の端末と共にbeamformed CSI−RS resource共有を運用しているか否かによって、前記hybrid用CSI process内に全体的にMR−ONまたはMR−OFFを選択的に設定できるようにすることによって、不必要なシグナリングの複雑度を除去し、具現の容易性を支援する長所がある。
ii)または、第1のCSI−RS configurationを特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを(1〜8)個(すなわち、K個)含むことができ(そのうち、特定の1つは第2のCSI−RS configurationに適用されることが以下の説明方法のうちの1つによって予め定義または設定される)、前述したように、このうちのいずれか1つ(例えば、最下位インデックス1または最上位インデックス8が与えられたNZP CSI−RS configuration、または前記デフォルト(default)設定されたNZP CSI−RS configuration)が第2のCSI−RS configurationに該当すると予め定義されるか、またはUEに設定できる。
この場合、チャンネル測定制限(MR)の活性/不活性(ON/OFF)を指示するRRCパラメータ(’channelMeasRestriction’)が第1のCSI−RS configuration(すなわち、第1のeMIMO−type)と第2のCSI−RS configuration(すなわち、第2のeMIMO−type)が常に共通的に設定できる。
iii)または、第2のCSI−RS configurationは常に前記デフォルトでUEに設定されるNZP CSI−RS configurationが同一であると定義できる。そして、第1のCSI−RS configurationを特定するための’CSI−RS−ConfigBeamformed’はNZP CSI−RS configurationを(1〜8)個(すなわち、K個)含むこともできる。
以上で言及されたパラメータKの範囲は例示であり、より大きい範囲を有するK値が支援されることもできることは自明である。
このように、’hybrid CSI’が設定されることによって、UEがCoMP動作を共にサービスを受ける時、UEをサービスする最大TPの個数を制限しないように1つのCSI processが1つの転送ポイント(TP:transmission point)のために使われるようにするために、hybrid CSIがより効果的でありうる。
また、hybrid CSIがUEに設定されることによって、UEに2つのCSI processが個別的に設定されることに対比してアップリンクシグナリングオーバーヘッドを減らすことができる効果がある。
例えば、UEに2つのCSI processが個別的に設定され、全てClass BタイプのCSI報告に設定される場合を仮定する。一例に、第1のCSI processのCSI−RS資源は相対的に長期(long−term)に設定され、第2のCSI processのCSI−RS資源は相対的に短期(short−term)に設定できる。この場合、既存のCSI報告方式によれば、UEは第1のCSI processに対してBI(または、CRI)だけでなく、BI(または、CRI)で指示されるCSI−RS資源に対するRI/PMI/CQIをeNBに報告し、また同様に第2のCSI processに対して設定されたK=1個のCSI−RS資源に対するRI/PMI/CQIをeNBに報告するようになる。すなわち、この場合UEは設定された各CSI process別にBI(または、CRI)、そして/またはRI/PMI/CQIを全てeNBに報告するようになる。
一方、hybrid CSIがUEに設定された場合、前述した例によれば、第1のCSI報告タイプ(すなわち、第1のeMIMO−type)はK>1個のCSI−RS資源に基づくClass B CSI報告であるので、BI(または、CRI)のみ報告され(すなわち、CQI/PMI/RI無しで)、第2のCSI報告タイプ(すなわち、第2のeMIMO−type)はK=1個のCSI−RS資源に基づくClass B CSI報告であるので、CQI/PMI/RIのみ報告できる(すなわち、BI(または、CRI)無しで)。したがって、既存のCSI報告方式に従ってUEに2つのCSI processが設定されたことと比較してアップリンクシグナリングオーバーヘッドを減らすことができる効果がある。
また、hybrid CSIがUEに設定されることによって、UEに一層多い数のCSI processが設定できる効果がある。
例えば、キャリア併合(CA:Carrier Aggregation)が適用される場合、1つのコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)に対してUEに設定可能なCSI processの最大個数(例えば、1、3、4)が制限されており、また全体CCに対してUEに設定可能なCSI processの最大個数(例えば、20)が制限されている。したがって、hybrid CSIをUEに設定する場合、既存のCSI報告方式によってUEに2つのCSI processが設定する場合に比べて該当UEに、その他の追加でより多い数のCSI processが設定できる。
一方、前述した前記2つのCSI processを活用する方法とは、前記のBI及びCSI report動作が2つのCSI processに個別的に分離できることを意味する。
この場合、端末はCSI process #1に対してもBI(または、CRI)だけでなく、CSIを共にeNBに報告することができる。この際、reported CSIは前記長期(long−term)4個のCSI−RS 2〜5のうち、報告されたBI(または、CRI)に該当するCSI−RS資源に対して計算されたCSIが報告されるようにする。
すなわち、このように報告されたCSIのうち、CQI値を通じて、現在短期(short−term)BFed(beamformed)CSI−RS1に対する報告されたCQIと比較することによって、前記新しく報告されるBI(または、CRI)を適用してビーム変更(beam change)を加えた時、ある程度CQI向上が期待されるかをeNBで予め把握する用途に活用できる。
または、eNBの具現によって、このようにBI(または、CRI)と共に上がってくるCSIはeNBで無視し、専らBI情報のみを活用することもできる。
図13は、本発明の一実施形態に係るチャンネル状態情報送受信方法を例示する図である。
図13を参照すると、UEはeNBから第1のCSI−RS構成及び第2のCSI−RS構成を含む単一のCSIプロセスに対する設定情報を受信する(S1301)。
すなわち、第1のCSI−RS構成及び第2のCSI−RS構成を含む単一のCSIプロセスは、前述したhybrid CSI報告タイプが設定されたCSIプロセスに該当することができる。
例えば、第1のCSI−RS構成はビームフォーミングされた(beamformed)CSI−RSタイプ(すなわち、Class B)の1より大きいK個のCSI−RS資源と関連したCSI−RS構成であり、第2のCSI−RS構成はビームフォーミングされた(beamformed)CSI−RSタイプ(すなわち、Class B)の1つのCSI−RS資源と関連したCSI−RS構成でありうる。
第1のCSI−RS構成と関連したK個のCSI−RS資源と第2のCSI−RS構成と関連した1つのCSI−RS資源は相互独立的に設定できる。
または、第1のCSI−RS構成と関連したK個のCSI−RS資源のうち、第2のCSI−RS構成と関連した1つのCSI−RS資源が設定されることもできる。前述したように、例えば、第1のCSI−RS構成と関連したK個のCSI−RS資源のうち、最下位または最上位インデックスが与えられたCSI−RS資源に第2のCSI−RS構成と関連した1つのCSI−RS資源が定まることができる。
また、前記第1のCSI−RS構成と前記第2のCSI−RS構成に別個に測定制限(measurement restriction)が適用されるか、または前記第1のCSI−RS構成と前記第2のCSI−RS構成に共通的に(統合的に)測定制限(measurement restriction)が適用されることもできる。
UEは第1のCSI−RS構成に基づいて導出された指示子(すなわち、BIまたはCRI)をeNBに報告する(S1302)。
UEは、第2のCSI−RS構成に基づいて導出されたCQI/PMI/RIをeNBに報告する(S1303)。
ここで、UEは第2のCSI−RS構成に基づいてCQI、PMI、RIのうちの1つ以上を導出し、導出されたCQI、PMI、RIのうちの1つ以上をeNBに報告することができる。
また、前記CQI/PMI/RIは前記第1のCSI−RS構成と独立的に計算できる。すなわち、前記CQI/PMI/RIを計算するに当たって、前記第1のCSI−RS構成と前記第2のCSI−RS構成との間に相互従属(interdependence)が存在しないことがある。
前述したように、仮に非周期的CSI報告がトリガー(trigger)されれば、第1のCSI−RS構成に基づいて導出された指示子(すなわち、BIまたは、CRI)と第2のCSI−RS構成に基づいて導出されたCQI/PMI/RIが共に基地局に報告できる。すなわち、この場合、ステップS1302とステップS1303が共に遂行できる。
または、仮に非周期的CSI報告がトリガー(trigger)されれば、第1のCSI−RS構成に基づいて導出された指示子(すなわち、BIまたは、CRI)と第2のCSI−RS構成に基づいて導出されたCQI/PMI/RIのうちのいずれか1つのみが基地局に報告できる。この場合、eNBは1ビット指示子などを用いることによって、第1のCSI−RS構成に基づいて導出された指示子(すなわち、BIまたは、CRI)と第2のCSI−RS構成に基づいて導出されたCQI/PMI/RIのうちのどれかが報告されるべきかUEに指示することができる。
前述したように、仮に周期的CSI報告の場合、第1のCSI−RS構成に基づいて導出された指示子(すなわち、BIまたは、CRI)は指示子報告時点で報告され、前記指示子報告時点の以外のCSI報告時点で第2のCSI−RS構成に基づいて導出されたCQI/PMI/RIが報告できる。
(本発明が適用できる装置の一般)
図14は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置のブロック構成図を例示する。
図14を参照すると、無線通信システムは基地局1410と基地局1410領域内に位置した多数の端末1420を含む。
基地局1410は、プロセッサ(processor)1411、メモリ(memory)1412、及びRF部(radio frequency unit)1413を含む。プロセッサ1411は先の図1から図13で提案された機能、過程及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ1411により具現できる。メモリ1412はプロセッサ1411と連結されて、プロセッサ1411を駆動するための多様な情報を格納する。RF部1413はプロセッサ1411と連結されて、無線信号を送信及び/又は受信する。
端末1420は、プロセッサ1421、メモリ1422、及びRF部1423を含む。プロセッサ1421は先の図1から図13で提案された機能、過程及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ1421により具現できる。メモリ1422はプロセッサ1421と連結されて、プロセッサ1421を駆動するための多様な情報を格納する。RF部1423はプロセッサ1421と連結されて、無線信号を送信及び/又は受信する。
メモリ1412、1422はプロセッサ1411、1421の内部または外部にいることができ、よく知られた多様な手段によりプロセッサ1411、1421と連結できる。また、基地局1410及び/又は端末1420は1つのアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上で説明された実施形態は本発明の構成要素と特徴が所定の形態に結合されたものである。各構成要素または特徴は、別途の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮されなければならない。各構成要素または特徴は他の構成要素や特徴と結合されない形態に実施できる。また、一部構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施形態を構成することも可能である。本発明の実施形態で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施形態の一部構成や特徴は他の実施形態に含まれることができ、または他の実施形態の対応する構成または特徴と取替えできる。特許請求範囲で明示的な引用関係がない請求項を結合して実施形態を構成するか、または出願後の補正により新たな請求項に含めることができることは明らかである。
本発明に従う実施形態は多様な手段、例えば、ハードウェア、ファームウエア(firmware)、ソフトウェア、またはそれらの結合などにより具現できる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施形態は1つまたはその以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロ・プロセッサなどにより具現できる。
ファームウエアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施形態は以上で説明された機能または動作を遂行するモジュール、手続、関数などの形態に具現できる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動できる。前記メモリは、前記プロセッサ内部または外部に位置し、既に公知された多様な手段により前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須的特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化できることは当業者に明らかである。したがって、前述した詳細な説明は全ての面から制約的に解析されてはならず、例示的なものとして考慮されなければならない。本発明の範囲は添付の請求項の合理的解析により決定されなければならず、本発明の等価的範囲内での全ての変更は本発明の範囲に含まれる。