KR101502717B1

KR101502717B1 - 협력 셀들과의 무선 통신

Info

Publication number: KR101502717B1
Application number: KR20137028222A
Authority: KR
Inventors: 티모시 모울슬레이
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2015-04-02
Also published as: KR20130137033A; US20140038619A1; WO2012146280A1; EP2702699A1; CN103503325B; CN103503325A

Abstract

각자가 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비한 하나 이상의 기지국(101, 102)을 제공하는 단계 - 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙함 -; 상기 안테나 세트들을 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성하여(S40) 적어도 데이터 전송(S50)을 수행하는 단계; 및 적어도 하나의 기지국과 무선 통신하는 가입자국(20)에서, 상기 가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법. 상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티가 적용되어 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성된다. 상기 안테나 포트들은 별개의 셀들에 대응할 수 있고 상기 가입자국(20)은 바람직하게는 각각의 셀에 대한 개별 피드백(S10)을 제공한다.

Description

협력 셀들과의 무선 통신{WIRELESS COMMUNICATION WITH CO-OPERATING CELLS}

본 발명은 무선 통신 시스템, 예를 들어 3GPP LTE(Long Term Evolution) 및 3GPP LTE-A 표준 그룹들에 기초한 시스템에 관한 것이다.

기지국들(BS들)이 BS들의 범위 내에 있는 사용자 단말기들(UE들)(가입자 또는 이동국이라고도 함)과 통신하는 무선 통신 시스템들이 널리 알려져 있다.

기지국이 커버하는 지리적 영역은 일반적으로 셀이라고 하고, 인접한 및/또는 겹치는 셀들과 다소간 끊김 없이 넓은 지리적 영역을 커버하는 네트워크를 형성하기 위해 통상 다수의 BS가 적절한 위치들에 제공된다. (이 명세서에서, 용어 "시스템"과 "네트워크"는 동의어로 사용된다). 더 진보된 시스템들에서, 셀의 개념은 상이한 방식으로 사용될 수도 있는데, 예를 들어, 하나의 셀을 다른 셀과 구별하기 위해 사용될 수 있는 연관된 아이덴티티를 이용해, (반송파 중심 주파수 주위의 소정의 대역폭과 같은) 무선 자원 세트를 정의하기 위해 사용될 수 있다. 셀 아이덴티티는 예를 들어 스크램블링 코드들, 확산 코드들 및 호핑 시퀀스들의 사용과 같은 해당 셀과 연관된 통신 채널들의 전송 속성들의 일부를 결정하는 데 사용될 수 있다. 셀은 또한 해당 셀과 연관된 하나 이상의 통신 채널을 수신하기 위한 진폭 및/또는 위상 기준(들)을 제공하도록 의도된 하나 이상의 기준 신호(하기 참조)와 연관될 수도 있다. 그러므로, 셀과 연관된 통신 채널이 그 셀로부터 또는 그 셀에 의해 전송되거나(다운링크에서) 셀로 전송되는(업링크에서) 것을 언급하는 것이 가능하다(그 전송 또는 수신이 실제로는 기지국에 의해 수행될지라도). 전형적으로, FDD 시스템에서는, 다운링크 셀이 상이한 주파수에서 동작하는 대응하는 업링크와 연결 또는 연관되어 있다. 그러나, 유의해야 할 점은, 명백한 셀들이 정의되지 않고 셀 같은 특징들을 가진 통신 시스템을 조직하는 것이 원칙적으로 가능할 것이라는 점이다. 예를 들어, 명백한 셀 아이덴티티가 모든 경우에 요구되는 것은 아닐 수 있다.

각각의 BS는 소정의 셀에서 그의 가용한 대역폭, 즉 주파수 및 시간 자원들을 그것이 서빙하는 사용자 단말기들에 대한 개별 자원 할당들로 나눈다. 사용자 단말기들은 일반적으로 이동식이고 따라서 셀들 간에 이동할 수 있어, 인접한 셀들의 기지국들 사이의 무선 통신 링크들의 핸드오버에 대한 필요를 유발한다. 사용자 단말기는 동일한 시간에 몇몇 셀의 범위에 있을 수 있지만(즉, 그 셀들로부터의 신호들을 탐지할 수 있지만), 가장 간단한 경우에 그것은 하나의 "서빙" 셀과 통신한다. 소정의 목적으로 BS는 "액세스 포인트" 또는 "전송 포인트"라고 묘사될 수도 있다. LTE에서는, 기지국의 한 종류를 eNodeB라고 부른다. 잘 알려져 있는 바와 같이, LTE는 프레임 기반 OFDM 시스템으로, 이 시스템에서는 주파수 및 시간 자원들이 "프레임들" 내에서 구성되고 각 프레임은 적어도 하나의 다운링크 서브프레임과 업링크 서브프레임을 가진다. 이들은 연속적(Time Division Duplexing 또는 TDD)이거나 동시적(Frequency Division Duplexing 또는 FDD)일 수 있다.

각각의 eNodeB는 다수의 안테나 세트(예를 들어 세트마다 2개 또는 4개의 안테나)를 가질 수 있고, 따라서 그것은 동일한 주파수에서 동시에 다수의 셀을 서빙할 수 있다. 흔한 구성은 단일의 eNodeB가 3개의 인접한 셀을 커버하기 위해 3개의 물리적 안테나 세트를 갖추고 있는 것이다. 소정의 셀에 대한 물리적 안테나들은 통상 동일한 안테나 패턴들을 가지며 (셀의 커버리지 영역을 정의하기 위해) 동일한 방향으로 향하도록 물리적으로 설치된다. 게다가, 별개의 업링크 및 다운링크 셀들이 있을 수 있다(이 명세서의 나머지에서, 용어 "셀"은 적어도 다운링크 셀을 의미하는 것으로 가정될 수 있다). 부수적으로, 무선 네트워크는 LTE에서 "E-UTRAN"(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)이라고 불린다. eNodeB들은 백홀 네트워크, 예를 들어 코어 네트워크 또는 EPC(Evolved Packet Core)에 의해, 서로에게, 그리고 상위 계층 노드들에 연결된다.

UE들에 의한 무선 링크 속성들의 측정과, 일부 전송 채널들의 수신을 용이하게 하기 위해, eNodeB의 각각의 안테나 또는 더 정확하게는, "안테나 포트"로부터 전송되는 다운링크 서브-프레임에 기준 신호들이 포함된다. 용어 "안테나 포트"는 다수의 안테나로부터의 전송을 언급할 때 선호되는데, 그 이유는 다수의 물리적 안테나가 동일 신호의 사본들을 전송하고 따라서 단일의 안테나 포트로서 역할을 할 수 있기 때문이다. 더 정확하게는, 안테나 포트는 프리코딩 가중치 세트를 물리적 안테나 세트에 적용함으로써 형성된다.

LTE에서는, 안테나 포트가 별개의 기준 신호 구성에 관련하여 정의되지만, 유의해야 할 점은 이것은 본 발명을 설명하는 데 필수적이지 않다는 점이다. 유의해야 할 점은 동일한 물리적 안테나가 다수의 안테나 포트에서 동시에 사용될 수 있어, 다수의 전송 "계층들"을 가능하게 한다는 점이다. 이를 달성하기 위해, 상이한 안테나 포트들에 대응하는 신호들이 물리적 안테나들에서 중첩된다.

따라서, 전형적으로, LTE에서의 2개의 전송 안테나 포트의 경우에, 각각의 안테나 포트로부터 기준 신호들이 전송된다. 상이한 안테나 포트들에 대한 기준 심벌들은 UE들이 대응하는 무선 링크 속성들을 정확하게 측정하거나 진폭 및/또는 위상 기준을 추론할 수 있도록 (시간/주파수 및/또는 코드 영역에서) 직교하도록 배열된다.

기준 신호들은 UE들이 다운링크 전송의 나머지를 정확하게 디코딩할 수 있게 해주는 진폭 및/또는 위상 기준을 제공할 수 있다. LTE에서, 기준 신호들은 셀 특정의(또는 공통의) 기준 신호(CRS)와, UE 특정의 복조 기준 신호(DMRS)를 포함한다.

CRS는 셀 내의 모든 UE들에 전송되고 채널 추정을 위해 사용된다. 다운링크 셀 대역폭 전체에 걸쳐 있는 기준 신호 시퀀스는 셀 아이덴티티 즉 "셀 ID"에 의존하거나, 그것을 암시적으로 반송한다. 둘 이상의 안테나 포트를 가진 eNodeB에 의해 셀이 서빙될 수 있으므로, 4개까지의 안테나 포트에 대해 각각의 CRS가 제공될 수 있고 CRS들의 위치들은 안테나 포트에 의존한다. CRS의 수 및 위치는 안테나 포트의 수에 의존할 뿐만 아니라 어떤 유형의 CP가 사용중인지에도 의존한다.

UE 특정의 기준 신호(DMRS)는 셀 내의 특정 UE 또는 특정 UE 그룹에 의해 수신된다. UE 특정의 기준 신호들은 주로 데이터 복조를 위해 특정 UE 또는 특정 UE 그룹에 의해 사용된다.

CRS들은 UE들에 할당된 특정 시간/주파수 자원에 상관없이 eNodeB가 커버하는 셀 내의 모든 UE들에 의해 액세스될 수 있다. 그것들은 UE들이 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)와 같은 파라미터들에 관하여 무선 채널의 속성들 - 소위 채널 상태 정보(Channel State Information) 즉 CSI - 을 측정하는 데 사용될 수 있다.

LTE-A(LTE-Advanced)는 채널 상태 정보 기준 신호(CSI-RS)를 포함하는 추가의 기준 신호들을 도입한다. (부수적으로, 이후 LTE에 대한 언급들은 문맥으로부터 구분이 명백한 경우를 제외하고는 LTE-A를 포함하는 것으로 간주되어야 한다). 이들 추가의 신호들은 아래에 약술되는 빔형성 및 MIMO 전송 기술들에 특별히 적용된다.

LTE에서 사용되는 기준 신호들 및 MIMO 기술들에 관한 추가의 세부 사항은 이로써 참조로 포함된 명세 문서 3GPP TS36.211에 제공되어 있다.

데이터 및 제어 시그널링을 위한 몇몇 채널들이 네트워크 내의 다양한 추상 레벨들에서 정의된다. 도 1은 LTE에서 논리 레벨, 전송 계층 레벨 및 물리 계층 레벨 각각에서 정의된 채널들 중 일부와, 이들 사이의 매핑들을 보여준다. 당면 목적을 위해, 물리 계층 레벨에서의 채널들이 가장 흥미 있다.

다운링크에서는, 사용자 데이터가 물리 다운링크 공유 채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH)을 통해 반송된다. 다운링크에는, 다양한 목적을 위한 시그널링과, 또한 소위 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC) 및 무선 자원 관리(Radio Resource Management, RRM)를 위한 메시지들을 반송하는 다양한 제어 채널들이 있다. 게다가 다운링크에는 다양한 물리 제어 채널, 특히 물리 다운링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)(하기 참조)이 있다.

한편, 업링크에서는, 사용자 데이터와 또한 어떤 시그널링 데이터가 물리 업링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)을 통해 반송되고, 제어 채널들은 CQI(channel quality indication) 리포트, PMI(precoding matrix information), MIMO에 대한 랭크 지시(rank indication)(하기 참조), 및 스케줄링 요청을 포함하는 UE들로부터의 시그널링을 반송하는 데 사용되는 물리 업링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)을 포함한다.

통상 이웃 셀들에는 상이한 셀들로부터의 전송들을 구별하기 위한 기초로서 사용될 수 있는 상이한 셀 ID들이 제공되는데; 예를 들어, 데이터 전송들은 셀 ID에 의존하는 시퀀스들에 의해 스크램블링된다. 주파수 영역에서 공통 기준 심벌들(common reference symbols, CRS)의 위치들도 셀 ID에 의존한다. 실제로 이웃 셀들은 상이한 셀 ID들을 가져야 한다. 이에 대한 한 가지 이유는 CRS가 상이한 위치들을 차지한다는 것이고, 그렇지 않으면 CRS에 대한 OFDM 심벌들이 우연히 시간 영역에서 정렬되는 경우 상이한 셀들에 대한 채널 측정들이 CRS를 이용하는 것이 실현 가능하지 않기 때문이다. PDSCH, PDCCH, PCFICH, 및 PHICH와 같은 채널들이 사용하는 자원들은 셀 ID에 의존한다. PDCCH는 다운링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 불리는 스케줄링 정보를 eNodeB들로부터 개별 UE들로 반송하는 데 사용된다.

LTE에서는 다양한 MIMO 전송 기술들 - 여기서 MIMO는 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output)을 나타냄 - 이 채택되는데, 그 이유는 주파수 효율성 이득(spectral efficiency gain), 공간 다이버시티 이득(spatial diversity gain) 및 안테나 이득에 대한 이들의 잠재력 때문이다. 하나의 그러한 기술은 소위 전송(Tx) 다이버시티로, 이 기술에서는 동일한 UE를 위해 의도된 데이터 블록들이 다수의 전송 안테나 포트를 통해 전송되고, 이들로부터의 신호들은 상이한 전파 경로를 따를 수 있다.

LTE에서는 다수의 MIMO 모드들이 정의되는데, 이들 중 일부가 도 2a 내지 2e에 개략적으로 예시되어 있고 다음과 같이 간단히 약술된다.

도 2a: 단일 안테나 포트(포트 0으로 표시). 기지국(10)(eNodeB)에 있는 단일 안테나로부터 하나의 UE(20)로 데이터를 전송하는 MIMO가 아닌(non-MIMO) 경우.

도 2b: 기지국(10)에 있는 상이한 안테나들로부터 동일 정보가 전송되는 전송 다이버시티. 이 정보는 각 안테나로부터 상이한 부반송파들을 통해 동일 데이터를 반송하는 심벌들을 전송하기 위해, 아래 약술된 바와 같이 공간 주파수 블록 코딩(Space Frequency Block Coding, SFBC)을 이용하여 각 안테나에서 상이하게 코딩된다. UE(20)에서는 하나의 수신 안테나 포트(Rx 안테나)만이 필요하지만, 성능 개선을 위해 둘 이상의 Rx 안테나가 사용될 수도 있다.

도 2c: 개루프 공간 다중화(Open-Loop spatial multiplexing). "공간 계층들"이라고도 불리는(아래에서는 간단히 계층들이라고 불리는) 2개의 정보 스트림이 2개 또는 4개의 안테나를 통해 전송되고 UE(20)는 명시적 피드백을 제공하지 않는다(이런 이유로, "개루프"). UE(20)에게 공간 계층의 수를 알리기 위해 기지국(10)에 의해 전송 랭크 지시(Transmit Rank Indication, TRI)가 전송된다. 관련 기술(미도시)은 폐루프 공간 다중화(Closed-Loop spatial multiplexing)로, 이 기술에서는 UE가 프리코딩 매트릭스 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)의 형태로 피드백을 제공한다. 이것은 기지국이 소위 "코드북" 내의 다수의 미리 정해진 후보들로부터 최적의 프리코딩 가중치 세트(프리코딩 매트릭스)를 선택함으로써 전송을 최적화하기 위해 전송될 데이터를 프리코딩할 수 있게 해준다.

도 2d: 다중 사용자 MIMO: 지금은 정보 스트림들이 상이한 UE들(21 및 22)로 지향된다는 것을 제외하면 폐루프 공간 다중화와 유사한데, UE들의 수는 공간 계층들의 수에 의해 제한된다(공간 계층마다 한 사용자까지).

도 2e: 빔형성(Beamforming). 이 모드에서는, 단일 코드 워드가 단일 공간 계층을 통해 전송되고, 안테나들은 협력하여 특정 UE(20) 쪽으로 전송 빔의 지향성을 제공한다. 따라서 UE의 관점에서, 전송은 단일 가상 안테나로부터의 단일 빔처럼 보인다. UE(20)가, 예를 들어, 소위 "안테나 포트 5"를 정의하는 DMRS의 특정 패턴을 이미 언급한 바와 같이 프리코딩한 후에 채널을 추정할 수 있게 해주는 DMRS가 사용된다.

상기 MIMO 기술들의 변형들이 가능하다. LTE-A는 앞서 언급한 추가의 기준 신호들을 가진 부가적인 전송 모드들을 제공하고, 이는 예를 들어 다중 계층을 가진 빔형성을 가능하게 한다.

상기 전송 모드들의 사용은 시스템 구현에 의존할 뿐만 아니라 다중 경로(신호 산란), 및 사용자들의 이동성을 포함하는 우세한 지리적 조건들에도 의존할 것이다. 예를 들어, 셀 가장자리에 있는 사용자들의 경우, 전송 다이버시티가 특히 유용할 것이다. 전송 다이버시티는 또한 빠르게 이동하는 UE들에 대해 사용하기 위한 강건한 기술이다. 다중 경로가 낮은 곳에서, 예를 들어 시골 지역에서는, 도 2e에 따른 빔형성이 유용할 것이다. 그에 반해서, 다중 경로가 많은 환경에서는 공간 다중화 기술들이 매력적이다.

상기와 관련하여, 다중 셀들 사이의 MIMO 전송들을 코디네이트(coordinate)하여(즉, 인접한 또는 인근의 셀들에서의 전송들을 코디네이트하여) 셀간 간섭을 줄이고 소정의 UE에 대한 데이터 레이트를 향상시키는 것은 알려진 가능성이다. 이것은 코디네이트된 멀티-포인트 송수신(coordinated multi-point transmission/reception) 또는 CoMP라고 불린다. 다운링크에 적합한 CoMP의 한 형태를 공동 처리/공동 전송(Joint Processing/Joint Transmission, JP/JT)이라고 한다.

JP/JT에서는, 단일 UE로의 데이터가 다중 셀들로부터 동시에 전송되어 수신 신호 품질을 (동기 방식(coherent)으로 또는 비동기 방식(non-coherent)으로) 개선하고/하거나 다른 UE들에 대한 간섭을 상쇄한다. 다시 말해서 UE는 동시에 다중 셀들에서 능동적으로 통신한다. 셀들이 상이한 eNodeB들에 의해 제공되는 경우, 그것들이 백홀 네트워크를 통해 사용자 데이터를 공유하는 것이 필요하다. UE의 관점에서 보면, 셀들이 상이한 eNodeB들에 속하건 동일한 eNodeB에 속하건 차이가 없다. 따라서, JP/JT는 동일한 eNodeB에 의해 제공되는 셀들에 대해 수행될 수 있다.

상기 기술들은 계층 매핑 및 프리코딩을 포함하여, eNodeB(들)에서의 다양한 신호 처리 단계들을 포함한다. 도 3은 LTE 시스템에서의 다운링크 전송 신호들에 대한 신호 생성 체인을 보여준다.

제1 단계(12)인 스크램블링은 물리 채널을 통해 전송될 코드 워드들(11) 각각의 비트들을 스크램블링하는 것을 나타낸다. 변조 매퍼(13)는 스크램블링된 비트들을 복소 변조 심벌들로 변환한다. 계층 매퍼(14)는 복소 변조 심벌들을 전송을 위해 하나 이상의 "계층"(15)에 할당(또는 매핑)한다. 그 후 각 계층에 사용되는 안테나 포트에 의존하는 종류의 프리코딩(16)이 복소 변조 심벌들에 적용된다. 자원 요소 매퍼(Resource el. mapper)(17)는 각 안테나 포트에 대한 심벌들을 프레임 내의 데이터의 할당을 위한 기본 단위들인 소위 "자원 요소들(resource elements)"에 매핑한다. 마지막으로, OFDM 변조기(18)가 심벌들을 각 안테나 포트(19)에 대한 복소 시간 영역 OFDM 신호들로 변환한다.

부수적으로, 상기 언급한 DMRS 및 CRS가 프리코더(16)의 전후에 각각 신호 체인에 도입된다. 따라서 DMRS는 UE가 데이터를 복조하는 것을 돕기 위해, 데이터에 대해 사용된 것과 동일한 프리코더(16)에 의해 프리코딩된다.

프리코딩의 목적은 (가능하다면) 채널 조건들을 고려하면서 변조된 데이터 심벌들을 전송 안테나들에 걸쳐 분배하는 것이다. 공간 시간 블록 코딩(Space Time Block Coding, STBC) 및 공간 주파수 블록 코딩(Space Frequency Block Coding, SFBC)이 2가지 가능한 코딩 방법들의 예이다. 이들 방법들은 특히 "개루프" 다이버시티 방식들에 적합한데, 그 이유는 송신기들이 전송 채널에 대해 완벽히 알고 있지 않기 때문이다. 간단히 말해서 이들 방법들 사이의 차이는 STBC에서는, 코딩이 시간 영역에 걸쳐 적용되어, 시간에서 인접해 있는 심벌들을 디코딩함으로써 수신기에서 데이터가 복구될 수 있는 반면, SFBC에서는, 코딩이 주파수 영역에 걸쳐 적용되어, 인접한 부반송파들에 있는 심벌들을 디코딩함으로써 수신기에서 데이터가 복구될 수 있다는 것이다.

LTE에서는, 기본적인 STBC/SFBC가 2개의 안테나 포트에 적용되며; 4개의 전송 안테나 포트의 경우에는 그것을 주파수 변이 전송 다이버시티(Frequency Shift Transmit Diversity, FSTD) 또는 시간 변이 전송 다이버시티(Time Shift Transmit Diversity, TSTD)와 결합하여 주파수(부반송파)에서 또는 시간에서 안테나 포트들에 걸쳐 심벌들의 스위칭을 수행하는 것이 필요하다. LTE-A에서는 SFBC-TSTD가 4-포트 프리코딩 기술로서 선택되었다.

예를 들어 전송 다이버시티에서 사용되는 또 다른 프리코딩 기술은 순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity) 즉 CDD이다. 이 프리코딩은 동일한 OFDM 심벌의 (시간에서 또는 주파수에서) "지연된" 버전들이 안테나 세트의 각 안테나로부터 전송되게 하여, UE에서 수신된 심벌들에 인위적인 다중 경로를 효과적으로 도입한다. 예를 들어 상기 언급한 개루프 공간 다중화에서는 큰 지연의 CDD가 사용된다.

종래의 다중 셀룰러 네트워크들에서는, 다운링크 전송의 주파수 효율성(spectral efficiency)이 셀간 간섭에 의해 제한된다. 이러한 문제에 대한 하나의 접근법은 셀간 간섭을 경감시키기 위해, 이미 언급한 바와 같이 (다중 기지국들을 암시할 수 있는) 다중 셀들 사이의 전송들을 코디네이트하는 것이다. 이 코디네이션(CoMP)의 결과로서, 코디네이트된 셀들 사이에 셀간 간섭이 감소되거나 제거될 수 있고, 결과적으로 높은 데이터 레이트의 커버리지, 셀-가장자리 처리량 및/또는 시스템 처리량이 크게 개선될 수 있다.

현재 LTE에서는, 소정의 반송파 주파수에서 단일 데이터 채널(PDSCH)이 UE로부터 하나의 서빙 셀(프라이머리 셀 또는 Pcell)로 전송된다. 셀 경계에 있는 UE의 경우 Pcell로부터의 전송들은 동일한 주파수에서 동작하고 있는 이웃 셀들로부터의 증가된 간섭으로 시달리고 그러한 간섭에 대한 강건성을 증가시키기 위해 전형적으로 더 낮은 유효 전송 레이트가 사용된다. 이는 코드 레이트를 낮추고/낮추거나 메시지를 반복함으로써 달성될 수 있다. 양쪽 접근법들은 더 많은 전송 자원들을 요구한다.

(예를 들어 셀 경계에 있는) 적어도 일부 UE들의 경우 2개의 셀로부터 동일한 PDSCH 메시지를 공동으로 전송할 수 있다면 유익할 것이다. 이는 그러한 메시지에 대한 SINR을 크게 향상시킬 것이고, 이는 더 높은 데이터 레이트를 가능하게 할 수 있다.

상이한 셀들로부터의 PDSCH의 공동 전송을 달성하기 위해서는 PDCCH 영역들이 겹치도록 무선 프레임들이 시간 정렬되는 것이 필요할 것이다. 이는 또한 CRS 심벌들이 시간 영역에서 겹쳐서, 주파수 영역에서 상이한 위치들을 허용하기 위해서는 상이한 셀 ID들이 필수적이 된다는 것을 의미할 것이다. 그러므로, CRS를 위해 따라서 PDSCH를 위해 필요한 자원들은 원칙적으로 상이한 셀들 사이에 상이하다. 그러므로, 일반적으로, 무선 프레임들이 정렬된 경우에도, 상이한 셀들에서 다른 경우라면 동일한 2개의 PDCCH 메시지에 대해 약간 상이한 자원들이 사용된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 각자가 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비하는 하나 이상의 기지국 - 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙할 수 있고 각각의 안테나 세트는 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성될 수 있음 -; 및 가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하기 위해 적어도 하나의 기지국과 무선 통신하는 가입자국을 구비한 무선 통신 시스템으로서, 상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티가 적용되어 그 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 그 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되는 무선 통신 시스템이 제공된다.

본 발명에서, 용어 "안테나 포트"는 프리코딩 가중치 세트(다시 말해서 프리코딩 매트릭스)가 적용되는 안테나(물리적 안테나) 세트를 나타낸다. 동일한 물리적 안테나가 안테나 세트들 중 둘 이상의 세트에 속할 수 있다. 상이한 안테나 세트들에 의해 서빙되는 지리적 영역들은 별개이지만 겹칠 것이고, 이에 따라 소정의 가입자국이 다수의 안테나 세트와 동시에 무선 통신할 수 있다. 각 안테나 포트는 가입자국에 의해 수신되는 별개의 기준 신호와 연관될 수 있다.

바람직하게는, 상기 안테나 세트들 중 적어도 하나가 셀에 대응한다. 따라서, 상기 언급한 별개의 지리적 영역들이 각자의 셀들에 대응할 수 있고, 상기 가입자국은 복수의 셀과 무선 통신할 수 있고, 그 경우, 바람직하게는, 상기 가입자국은 각 셀에 대한 개별 피드백을 제공하게 되어 있다. 서두에서 언급한 바와 같이, 이 명세서에서 용어 "셀"은 광범위하게 해석되어야 한다. 예를 들어, 셀로부터 또는 셀에 의해 전송되거나(다운링크에서) 셀로 전송되는(업링크에서) 해당 셀과 연관된 통신 채널을 언급하는 것이 가능하다(그 전송 또는 수신이 기지국에 의해 수행될지라도). 용어 "셀"은 서브-셀들을 포함하는 것도 의도된다.

상기 셀들은 상이한 기지국들과 또는 동일한 기지국과 연관될 수 있다. 용어 "기지국" 자체는 광범위한 의미를 가지며, 예를 들어, 액세스 포인트 또는 전송 포인트를 망라한다. 본 발명은 동일한 반송파 주파수들을 가진, 또는 겹치는 주파수 범위들을 가진 셀들에 적용될 수 있다. 또한 필수적인 것은 아니지만, 바람직하게는, 이들 셀들은 상이한 셀 ID들을 갖는다.

또한, 상기 복수의 안테나 포트는 동일한 셀에 대응할 수 있다. 즉, 소정의 안테나 세트가, 예를 들어, 소정의 셀에서 다중 계층(다중 빔) 전송을 제공하기 위해 다중 안테나 포트들로서 구성될 수 있다.

상기 복수의 안테나 세트는 동일한 기지국에 의해 제공될 수 있다. 한편, 상기 복수의 안테나 세트는 둘 이상의 기지국에 의해 제공될 수 있다. 임의의 치환이 가능하다: 예를 들어 하나의 기지국이 2개의 안테나 세트에 기여할 수 있는 반면 2개의 다른 기지국 각각이 하나의 안테나 세트를 제공할 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 안테나 세트들에 사용된 안테나들 사이에 일부 겹침이 있을 수 있다.

상기 방법들은 둘 이상의 계층에서 데이터 전송을 수행하는 경우를 포함한다. 따라서, 다른 실시예에서 상기 데이터 전송은 각각이 상기 안테나 포트들 중 적어도 2개의 안테나 포트에 의해 형성되는 복수의 계층을 포함하고, 각 계층에 대해 상이한 안테나 포트들이 사용된다. 추가의 가능한 구성은 하나의 셀(안테나 세트)로부터의 2개의 안테나 포트 및 다른 셀로부터의 하나의 포트를 포함할 것이다.

이미 언급한 바와 같이 상기 데이터 전송은 상기 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티가 적용되어 공동으로 전송된다. 그러나 상기 안테나 포트들 중 하나 이상에서 빔형성이 적용될 수도 있다.

일 실시예에서 상기 시스템은 LTE 기반 시스템이고, 상기 또는 각각의 기지국은 eNodeB이고, 상기 전송 다이버시티는 LTE 및/또는 LTE-A에서 명시된 전송 모드이다. 이 경우 상기 가입자국에 특정한 상기 데이터 전송은 상기 LTE 기반 시스템의 물리 다운링크 공유 채널(Physical Downlink Shared CHannel, PDSCH)을 통해 수행될 수 있다.

상기 가입자국이 이미 언급한 바와 같은 기준 신호들을 수신하는 경우, 이들은, 그러한 LTE 기반 시스템의 경우, LTE 및/또는 LTE-A에서 명시된 CRS 또는 DMRS를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 정의한 임의의 무선 통신 방법에서 사용되고, 상기 공동으로 전송되는 데이터 전송을 위해 상기 안테나 포트들 중 적어도 하나의 안테나 포트를 제공하도록 구성된 기지국이 제공된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 정의한 것과 같은 임의의 무선 통신 방법에서 사용되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트로부터의 상기 공동 데이터 전송을 수신하도록 구성된 가입자국이 제공된다.

본 발명의 추가의 양태에 따르면,

각자가 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비한 하나 이상의 기지국을 제공하는 단계 - 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙함 -;

상기 안테나 세트들을 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성하여 적어도 데이터 전송을 수행하는 단계; 및

적어도 하나의 기지국과 무선 통신하는 가입자국에서, 상기 가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하는 단계

를 포함하는 무선 통신 방법으로서,

상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티가 적용되어 그 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 그 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되는 무선 통신 방법이 제공된다.

상기 방법은 상기 무선 통신 시스템에 관하여 이미 언급한 바람직한 특징들 중 어떤 것이라도 가질 수 있다.

추가의 양태는 프로세스를 갖춘 트랜시버 장비가 상기 정의한 것과 같은 기지국 장비 및 가입자국을 제공하는 것을 가능하게 하는 소프트웨어와 관련된다. 그러한 소프트웨어는 컴퓨터 판독가능 매체에 기록될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들은, 가장 간단한 경우에, 각각 하나의 상이한 안테나 포트에 기여함으로써 둘 이상의 안테나 세트가 동일한 UE에 데이터 채널을 공동으로 전송하는 것을 가능하게 할 수 있다. 상기 안테나 세트들은 별개의 지리적 영역들을 서빙하고 따라서 별개의 "셀들"을 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 상기 UE는 바람직하게는 독립된 피드백 보고서들을 각 셀에 제공하고, 이는 상기 안테나 포트들에 대해 별개의 기준 신호들을 사용함으로써 가능하게 된다. 이에 따라 상기 안테나 세트들을 제공하는 상기 기지국(들)에서 결합된 채널에 대해 알 필요가 없다.

이는 공지된 CoMP에서는, 모든 안테나가 빔형성을 위해 사용되는 반면, 본 발명에서는, 별개의 안테나 포트들이 사용되고, 이들은 전송 다이버시트를 제공하는 데 사용된다는 점에서 CoMP와 같은 공지된 공동 전송 기술들과는 다르다.

이 개념은 각각의 안테나 세트가 제2의, 또는 추가의 안테나 포트에 기여할 수 있게 함으로써 확장될 수 있고; 이는 MIMO 전송의 제2의 또는 추가의 "계층"에 대응한다. 각각의 제2의 또는 추가의 안테나 포트의 경우에, 이는 바람직하게는 서로 상이하고 제1 계층에 사용되는 안테나 포트들과 상이해야 한다.

일반적으로, 그리고 반대되는 분명한 의도가 없는 한, 본 발명의 일 양태에 관하여 설명한 특징들은 임의의 다른 양태에 동등하게 그리고 임의의 조합으로 적용될 수 있다(비록 그러한 조합이 본 명세서에 명백히 언급되거나 기술되어 있지 않더라도).

전술한 내용으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국들과 가입자국들 사이의 신호 전송들을 수반한다. 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성된 안테나 세트들이 하나 이상의 기지국과 연관된다. 기지국은 그러한 신호들을 송수신하기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 기지국들은 전형적으로 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 표준 그룹들에서의 구현을 위해 제안된 형태를 취할 것이고, 따라서 eNodeB(eNB)(이 용어는 특정 상황들에서 홈 eNodeB 또는 홈 eNodeB도 포괄할 수 있다)로서 묘사될 수 있다고 상상된다. 그러나, 본 발명의 기능 요건들을 조건으로, 일부 또는 모든 기지국들이 사용자 장비들과 신호들을 송수신하기에 적합한 임의의 다른 형태를 취할 수 있다.

유사하게, 본 발명에서, 각각의 가입자국은 기지국들과 신호들을 송수신하기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있고, 이동식 또는 고정식일 수 있다. LTE에서는, 가입자국들을 UE들이라고 부른다. 본 발명을 시각화할 목적으로, 각각의 UE를 모바일 핸드셋이라고 상상하는 것이 편리할 수 있지만(그리고 많은 경우에 가입자국들의 적어도 일부가 모바일 핸드셋들을 포함할 것이다), 이로부터 어떤 제한도 암시되어서는 안 된다.

단지 예로서 첨부 도면들이 참조되는데,
도 1은 LTE에서 정의된 다양한 채널들 사이의 관계들을 나타내고;
도 2a는 기지국의 안테나 포트로부터 UE로의 MIMO가 아닌 전송을 예시하고;
도 2b는 하나의 가능한 MIMO 전송 기술로서의 전송 다이버시티를 예시하고;
도 2c는 다른 MIMO 전송 기술로서의 개루프 공간 다중화를 예시하고;
도 2d는 기지국에서의 다수의 안테나 포트가 다수의 UE와 동시에 통신하는 다중 사용자 MIMO를 예시하고;
도 2e는 추가의 MIMO 전송 기술로서, 다수의 안테나 포트가 협력하여 단일 UE로 전송 신호를 공동으로 전송하는, 빔형성을 예시하고;
도 3은 eNodeB에서의 다운링크 전송 신호들을 위한 신호 처리 체인을 예시하고;
도 4는 본 발명의 실시예에서 수행되는 전송 다이버시티를 예시하고;
도 5는 본 발명을 구현하는 무선 통신 방법의 단계들의 순서도이다.

본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, LTE에서의 MIMO 전송 기술들에 관한 일부 구체적인 세부 사항이 먼저 설명될 것이다.

서두에서 이미 약술한 바와 같이, LTE 기반 무선 통신 시스템에서는 다양한 MIMO 전송 방식들이 가능하고, 그리고 언급한 바와 같이 UE들이 채널을 측정하고 기지국에 피드백을 제공할 수 있게 하기 위해 기준 신호들이 사용된다. CRS에 기초한 방식들의 경우 공통 기준 신호들의 선형 조합으로부터 각각의 안테나 포트에 대한 위상/진폭 기준이 도출된다. 다른 가능성은, DMRS에 기초한 방식들의 경우, 각 포트에 대한 전용 기준 신호를 수신기에 제공하는 것이다.

LTE에서 사용되는 두 방식에 대한 추가 상세 설명이 아래에 제공된다:

UE 특정의 기준 신호들을 가진 안테나 포트들을 이용한 공간 다중화를 위한 프리코딩(상기 언급한 3GPP TS36.211로부터)

안테나 포트들과 물리적 안테나들 간의 매핑은 다음과 같이 설명될 수 있다:

여기서 y^(p)(i)는 안테나 포트 p에서 전송될 심벌이고, w(i)는 안테나 포트 p에 대한 각각의 물리적 안테나에 대한 프리코딩 계수들이고, Nw는 물리적 안테나의 수이고 z(i)는 안테나 포트 p에 대한 각각의 물리적 안테나에 대한 전송 심벌들이다.

각 안테나 포트들로부터의 전송은 공간 다중화에 대응한다(LTE에서는 최대 8개 계층).

전송 다이버시트를 위한 프리코딩(상기 언급한 3GPP TS36.211로부터)

수신기에서의 단일 안테나 및 송신기에서의 2개의 안테나 포트의 경우 수신 심벌들은 s(2i) 및 s(2i+1)이고, 다음과 같이 주어진다:

여기서 h(0) 및 h(1)은 각 전송 안테나 포트와 수신기 사이의 무선 채널의 전달 함수들을 나타낸다. 이들 채널들은 시간 2i와 2i+1 사이에 변하지 않고, 계수들은 수신기에서 완벽하게 알려져 있다고 가정한다. 이들 가정 하에서, 그리고 잡음의 효과를 무시하면, 전송 심벌들

및

각각은 수신 심벌들의 상이한 선형 조합에 의해 정확히 도출될 수 있다. 실제로 채널 추정 오차들(예를 들어 기준 심벌들로부터 도출된 측정들에서), 시간에 따른 채널 변화들 및 수신기 잡음은 전송 신호들이 추정되기만 할 수 있다는 것을 의미할 것이다.

이미 언급한 바와 같이 2개의 셀로부터 동일한 PDSCH를 공동으로 전송한다면 바람직할 것이다.

이러한 문제를 고려하기 위해 2개의 협력 셀이 단일 eNodeB에 의해 제어되고 전송은 복조를 위해 DMRS의 사용에 기초하고 있고, 양쪽 셀에서 동일한 시스템 대역폭 및 유사한 안테나 구성을 가정한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 가능한 접근법은 2개의 협력 셀로부터 각각 PDSCH의 2개의 사본을 전송하는 것이다. 이들은 동일한 메시지 내용과 전송 포맷으로 전송되지만 반드시 성공적인 수신을 보장하기 위한 어떤 다른 특별한 조치는 없을 것이다. 적어도 처리해야 할 다음의 문제들이 있을 것이다.

결합된 채널 추정이 도출될 수 있게 하기 위하여 2개의 셀로부터의 DMRS는 UE에 의해 수신될(즉, 상이한 자원들에서 전송될) 필요가 있거나, 동일한 자원들에서 전송될 필요가 있을 것이다.

양쪽 DMRS 세트들을 수신하기 위해 UE는 2개의 셀이 동일한 내용으로 PDSCH를 전송하고 있다는 가능성에 대해 알고 있을 필요가 있을 것이다. 이는 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC) 시그널링으로 지시될 수 있다.

공동 프리코딩에 기초한 공동 전송을 위해서는 eNodeB에서 결합된 채널 매트릭스에 대한 얼마간의 지식이 필요할 것이다. 이는 예를 들어 양쪽 셀에 대한 단일 채널 매트릭스, 또는 2개의 셀에 대한 독립된 피드백 보고서들에 기초한 UE로부터의 피드백과 함께, 어떤 셀간 정보(특히 셀간 위상)에 의해 달성될 수 있다.

UE 수신기에서의 셀간 위상 차이를 eNodeB에서 알고 있을 필요가 있을 것이고, 이 차이는 주로 2개의 셀로부터 UE로의 전파 경로들의 길이의 차이에 기초한다. 전형적으로(적어도 FDD를 위해) 이러한 위상 차이는 UE에 의해 측정되어 UE로부터 eNodeB로 시그널링될 필요가 있을 것이다. 대안적으로 또는 부가적으로 UE는 시간 차이를 직접 측정하여 보고할 수 있다. 그러한 보고서들은 업링크 시그널링 오버헤드를 증가시킬 것이다.

일반적으로 UE로부터의 피드백 오버헤드를 최소화하는 것이 바람직하다는 점에 유의한다.

본 발명의 중요한 특징은 협력 셀들(또는 액세스 포인트들)에 의한 공동 전송이 각 안테나 포트가 특정 셀과 연관되는 경우에 제공될 수 있다는 인식에 기초하고 있다. 이는 각 셀에서의 물리적 안테나들에 대한 프리코딩(빔형성)이 해당 셀에서의 채널 특성들을 개별적으로 고려하여 설계될 수 있다는 이점을 가진다. 둘 이상의 셀에 대해 프리코딩이 공동으로 설계되는 경우 이 접근법은 셀간 위상 정보가 필요하지 않다는 이점도 가진다.

용어 "셀"은 편의상 물리적 안테나 세트에 의해 서빙되는 지리적 영역에 대한 라벨로서 사용된다는 점에 유의한다. 이미 언급한 바와 같이 각각의 안테나 세트는 다양한 종류의 안테나 포트로서, 아마 동시에 구성될 수 있다. 따라서 "셀"은 "안테나 포트"와는 별개이다.

그러한 각각의 셀이 고유의 셀 ID를 가지는 것이 필수적인 것은 아니지만, 본 발명의 상황에서 셀은 별개의 아이덴티티를 갖고 있고, 특정 주파수 범위에 걸쳐 특정한 지리적 영역을 서빙하고 있는 것으로 간주될 수 있다. 본 발명이 고려하는 상이한 셀들은 별개의 (그러나 겹치는) 지리적 커버리지 영역들을 가질 필요가 있다. 본 발명의 목적을 위해 아이덴티티들은 동일하거나 상이할 수 있고 주파수 범위들은 동일해야 하거나, 더 정확하게는, 셀들의 주파수 범위들의 적어도 일부가 겹칠 필요가 있다.

그러므로 셀마다 개별 안테나 포트들의 이러한 접근법에 의하여 그리고 2개의 셀에 대한 그러나 셀간 위상 정보는 없는 독립된 피드백 보고서들을 이용하여, 2개의 셀에 의해 공동 빔형성이 여전히 수행될 수 있다. 게다가 상이한 셀들로부터의 안테나 포트들에 걸친 전송 다이버시티가 실현 가능하다.

예를 들어, 2개의 안테나 포트에 대한 SFBC를 구현하기 위해 다음의 수학식을 이용하면(이 수학식은 상기와 동일하지만 지금은 안테나 포트들이 상이한 셀들에 의해 제공된다),

심벌들

및

가 2개의 셀 각각으로부터 독립된 빔들로 전송된 심벌들이고,

및

가 양쪽 셀들에서 이용 가능한, 복소 변조된 데이터 심벌들인 경우 공동 전송 다이버시티와 빔형성의 적합한 조합이 달성될 수 있을 것이다.

따라서, 안테나 포트를 제공하기 위해 물리적 안테나 세트에 빔형성이 적용된다. 본 발명의 실시예들에 따르면 안테나 포트를 형성하기 위해 하나의 셀의 물리적 안테나들에 하나의 빔형성 가중치 세트가 적용된다. 제2 안테나 포트를 형성하기 위해 제2 셀의 물리적 안테나들에 또 다른 빔형성 가중치 세트가 적용된다. 제1 셀과 제2 셀의 물리적 안테나들 사이의 겹침(어느 정도의 공통성)이 가능하다.

빔형성이 적용되므로, 각 빔에 대응하는 DMRS도 각 셀로부터 개별 자원들에서 전송된다. LTE의 테두리 안에서, 이것은 각 빔으로부터의 DMRS가 각 셀에서 상이한 안테나 포트들에 대응하는 경우 달성될 수 있다. 그러면 이것은 각 DMRS가 UE에 의해 수신되고, 대응하는 채널 측정들이 행해지고 전송 신호가 UE에서 복조될 수 있게 해준다.

빔들은 적합한 채널 상태 정보가 이용 가능한 각 셀의 임의의 안테나 포트들에 의해 형성될 수 있다.

안테나 포트 상의 신호들과 물리적 안테나들 사이의 매핑은 다음과 같이 설명될 수 있다(이 수학식은 동일하지만 지금은 안테나 포트들이 상이한 셀들에 의해 제공된다):

여기서 y^(p)(i)는 안테나 포트 p에서 전송될 심벌이고, w(i)는 안테나 포트 p에 대한 각각의 물리적 안테나에 대한 프리코딩 계수들이고, Nw는 물리적 안테나의 수이고 z(i)는 안테나 포트 p에 대한 각각의 물리적 안테나에 대한 전송 심벌들이다. (하나의 셀로부터의) 안테나들의 서브세트만이 소정의 빔에 기여한다고 가정하고 있다.

각각의 셀이 둘 이상의 빔형성된 전송 신호를 전송(또는 둘 이상의 안테나 포트를 제공)할 수 있다면, 이들 빔들에 걸쳐서 적합한 송신 다이버시티 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어, 셀마다 2개의 빔의 경우 LTE에서 정의된 4 포트 SFBC-TSTD 방식이 사용될 수 있을 것이다. 대안적으로, 더 많은 데이터 스트림(예를 들어 2개)을 동시에 전송하는 것이 소망된다면, 2 포트 SFBC가 2회 적용될 수 있을 것이다(각 데이터 스트림마다 한 번).

도 4는 본 발명에 다른 기본 구성을 개략적으로 예시하고 있다. 이 예시에서 2개의 eNodeB(101 및 102)는 각각 동일한 UE(20)로의 공동 전송을 위해 각자의 안테나 세트에 기여하고 따라서, 화살표로 지시된 바와 같이 eNodeB들 간의 코디네이션이 요구된다. 각각의 안테나 세트에 대해 구성된 상이한 안테나 포트들에 의해 전송 다이버시티가 수행된다.

이제 본 발명의 일부 더 구체적인 실시예들이 설명될 것이다.

LTE에 기초한 제1 실시예에서, 네트워크는 FDD를 이용하여 동작하고 하나 이상의 eNodeB를 포함하고, 이들 각각은 하나 이상의 다운링크 셀을 제어하고, 각각의 다운링크 셀은 대응하는 업링크 셀을 갖고 있다. 각각의 DL 셀은 하나 이상의 단말기(UE)를 서빙할 수 있고 이 UE들은 해당 서빙 셀에서 전송되는 신호들을 수신하여 디코딩할 수 있다. 게다가 각각의 UE는 동일한 반송파 주파수에서 둘 이상의 서빙 셀을 갖도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서 하나의 UE에 대한 모든 서빙 셀들은 동일한 eNodeB에 의해 제어된다.

UE들로 그리고 UE들로부터의 전송을 위해 시간, 주파수 및 공간 영역들에서 전송 자원들의 사용을 제어하기 위해 eNodeB는 UE들에 제어 채널 메시지들(PDCCH)을 송신한다. PDCCH 메시지는 전형적으로 데이터 전송이 (PUSCH를 사용하여) 업링크에 있을 것인지 (PDSCH를 사용하여) 다운링크에 있을 것인지를 지시한다. 그것은 또한 전송 자원들, 및 전송 모드, 안테나 포트의 수, 및 데이터 레이트와 같은 다른 정보도 지시한다. 게다가 PDCCH는 DL 전송의 복조를 위한 위상 기준을 도출하기 위해 어떤 기준 신호들이 사용될 수 있는지를 지시할 수 있다. eNodeB가 적절한 전송 파라미터들 및 자원들을 사용해 UE들로의 효율적인 전송들을 스케줄링할 수 있도록, 각 UE는 하나, 둘 또는 그보다 많은 서빙 셀들에 대한 DL 채널 상태에 관한 피드백을 해당 UE에 대한 서빙 셀(들)을 제어하는 eNodeB에 제공한다. 이 채널 상태 피드백 정보는 채널 품질 메트릭(예를 들어 CQI) 및 코드북 항목에 대한 인덱스 형태의 선호 프리코더(PMI), 및 공간 계층의 수인 선호 전송 랭크(RI)를 포함한다. 채널 상태 피드백은 CRS 또는 CSI-RS를 사용한 UE에서의 채널 측정들에 기초한다. (성취 가능한 데이터 레이트 면에서 정의되는) CQI의 보고시에, UE는 추정 CQI를 eNodeB에 의해 구성되는, 특정 데이터 전송 모드의 가정에 기초한다.

일부 채널 상태 정보는 다른 수단에 의해 이용 가능할 수 있지만(예를 들어 일부 경우에 예를 들어 TDD에서 가능할 수 있는 업링크와 다운링크 사이에 상호 관계(reciprocity)가 가정될 수 있다면), FDD 피드백의 경우 전형적인 메커니즘이다.

도 5는 이 실시예를 구현할 때 수행되는 단계들의 순서도이다.

이 실시예의 하나의 형태에서, 본 발명은 DL에서 UE가 동일한 주파수에서 2개의 서빙 셀을 갖도록 구성되는 경우에 적용된다. UE로부터의 양쪽 셀에 관한 채널 상태 피드백(단계 S10)에 기초하여, 네트워크는 먼저 본 발명에 따라 공동 전송을 수신하기 위한 적합한 UE를 결정한다(S20). (부수적으로, 여기서 "네트워크"에 대한 언급들은 주로 eNodeB에서, 아마 이동 관리 엔티티(Mobility Management Entity, MME)와 같은 상위 레벨 노드의 감독하에, 취해지는 액션들 또는 결정들을 나타낸다). 다음 단계(S30)는 공동 전송을 위한 적합한 셀들을 식별하는 것이다. 복수의 적합한 셀이 발견될 수 없다면, (UE가 단일 셀에 의해 서빙되는) 통상의 전송이 사용되는데, 다시 말해서 본 발명이 적용되지 않는다.

그러나 둘 이상의 셀(이미 논의한 것과 같은 안테나 세트들)이 이용 가능하다고 가정하면, 네트워크는 각 셀마다 다수의 포트 및 프리코더를 선택한다(S40). 이 정보는 관심 대상인 UE에 시그널링되어(예를 들어 PDCCH을 통해) 그것이 공동으로 전송될 신호를 디코딩하는 것을 돕는다.

여기서 "프리코더"는 통상 SFBC(2개 안테나 포트의 경우) 또는 SFBC-TSTD(4개의 경우)를 수행하는 것일 것이다. 양쪽 셀에 대해 포트의 수가 하나인 경우, 각 셀에 의해 하나의 포트가 공급되어, 2개 안테나 포트에 대한 전송 다이버시티가 적용된다. 수신기에서 각 포트에 대한 위상/진폭 기준의 도출을 가능하게 하기 위해 대응하는 기준 신호들이 전송된다. 이것은 CRS 또는 DMRS에 의해 이루어질 수 있다.

이어서 관여 셀들로부터 공동 전송이 수행되고(단계 S50), 그 후 프로세스는 시작으로 되돌아간다. 공동 전송된 신호가 UE에 수신되면 UE가 기준 신호들을 검출할 수 있고 그에 따라 S10에서와 같이 각 안테나 포트에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 채널 조건들이 점진적으로 변화함에 따라, 단계 S10 내지 S40이 반복되는데; 예를 들어, UE가 셀 가장자리에서 떠나서 특정 셀의 중심에 더 가까이 이동하면, 단계 S30에서 통상의 전송으로 되돌아가는 결정이 취해질 수 있다.

이 실시예의 변형으로서 양쪽 셀에 대해 포트의 수가 2인 경우, 각 셀에 의해 2개의 포트가 공급되어, 4개 안테나 포트에 대한 전송 다이버시티가 적용된다.

이 실시예의 추가 변형으로서 UE가 동일한 주파수에서 4개의 서빙 셀을 갖도록 구성되고 각 셀마다 포트의 수가 1인 경우, 각 셀에 의해 하나의 포트가 공급되어, 4개 안테나 포트에 대한 전송 다이버시티가 적용된다.

이 실시예의 일반적인 변형으로서 N개의 서빙 셀이 구성되고 모든 서빙 셀에 대해 포트의 총수가 M인 경우(M>=N), M개 안테나 포트에 대한 전송 다이버시티가 적용된다.

개루프 동작이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 채널을 위해 최적화되어 있지 않은 프리코더들이 개루프 전송을 위해 사용될 수 있을 것이다(또는 상이한 프리코더들의 세트의 각각이 순환하여 적용될 수 있다).

제2 실시예는 UE를 위해 구성된 서빙 셀들이 상이한 eNodeB들에 의해 제어될 수 있다는 것을 제외하면 제1 실시예와 같다. 이 경우 채널 상태 피드백이 제어 eNodeB들 중 하나에 공급되고 동일한 eNodeB로부터 PDCCH를 통해 제어 채널 메시지들이 수신된다. 스케줄링을 위해 채널 상태 정보를 교환하고 전송 공동 전송 다이버시티를 구현하기 위해 eNodeB들 사이의 코디네이션이 요구된다.

제2 실시예의 변형으로서, 채널 상태 피드백이 제어 eNodeB들 중 하나에 공급되고 각각의 제어 eNodeB로부터 PDCCH를 통해 제어 채널 메시지들이 수신된다.

이 실시예의 추가 변형에서 제어 채널 메시지들은 제어 eNodeB들에 의해 공동으로 전송된다.

제3 및 제4 실시예들은 전송 방식이 전송 다이버시티가 아니고 공간 다중화라는 것을 제외하면 각각 제1 및 제2 실시예들과 같다. 공간 다중화는 일반적으로 셀 가장자리 사용자들에게 전송하기에 덜 적합하지만, 어떤 채널 조건에서는 이 접근법이 사용될 수 있을 것이다(예를 들어 배경 잡음/간섭 레벨이 낮고 UE가 공간 다중화의 수신을 지원하기에 충분한 안테나들을 갖고 있는 경우).

추가 변형으로서 공간 다중화와 전송 다이버시티가 혼합될 수 있다(예를 들어 2개의 셀이 있고 셀마다 2개의 포트가 있는 경우, 각 셀로부터 하나의 포트에 의해 각각, 2개의 독립된 전송 다이버시티 전송이 형성될 수 있다).

상기 설명은 주로 협력 셀들 각각에서 단일 안테나 포트가 전송을 위해 사용된다는 가정에 기초하였다. 그러나, 본 발명은 셀마다 더 많은 안테나 포트(예를 들어 2개 또는 4개)의 경우에도 적용될 수 있다. 더 많은 안테나 포트의 경우(안테나 포트들 각각에 대해 그들 각각의 기준 심벌 세트들로부터 위상 기준들이 도출될 수 있는 경우), 이미 언급한 바와 같이 SFBC(Space-Frequency Block Coding) 또는 STBC(Space-Time Block Coding)와 같은 전송 다이버시티 방식들이 적용될 수 있다.

전형적인 전송 타이버시티 기술들은 상이한 신호들이 각각의 전송 안테나로부터 송신되고 각각의 전송 안테나로부터의 무선 경로에 관한 채널 정보가 수신기에서 이용 가능할 것을 요구한다. 프리코딩 또는 빔형성도 사용될 수 있지만, 이것은 통상 eNodeB에서 이용 가능한 채널 매트릭스에 관한 정보를 요구한다. 공간적으로 분리된 위치들로부터의 전송들을 위한 프리코딩의 특수한 경우로서 또 다른 기술인 단일 주파수 네트워크(Single Frequency Network, SFN)가 고려될 수 있다. 전형적으로, SFN에서는 동일한 신호가 상이한 위치들로부터 동기적으로 전송된다(그러나 특별한 프리코딩이 없어, 채널 정보가 요구되지 않는다). 이것은 필요할지도 모르는 전송 다이버시티 기법들을 적용하여, 위치마다 하나의, 그리고 원칙적으로는, 둘 이상의 안테나 포트로 달성될 수 있다.

부가적인 가능한 변형들은 다음을 포함한다:

(a) 본 발명을 TDD에 적용하는 것이 가능하다. 상기 설명은 FDD 기반 다운링크에 대해 언급하였지만, 이 원리는 TDD의 경우에 동등하게 적용될 것이다.

(b) 비록 위에서는 단일 UE에 대해 언급되었지만, 물론 실제 조건하에서는 eNodeB가 다수의 UE와 동시에 무선 통신한다. 특정 조건하에서는, 예를 들어 다수의 사용자가 동일 차량에서 함께 여행중일 때 그러한 UE들의 그룹에 집합적으로 본 발명의 방법을 적용하는 것이 가능할 수 있다.

(c) 상기 설명은 다운링크 상의 하나 이상의 기지국에 의한 공동 전송에 대해 언급하였고, 사실 본 발명은 주로 그러한 전송에 주안을 두고 있다. 그러나, 장차 적합하게 갖추어진 가입자국들이 기지국들에 대하여 위에 설명한 것과 유사한 방식으로 협력하는 것이 가능할 수 있고, 상이한 가입자국들이 업링크 상의 전송 다이버시티와 함께 공동 전송을 위한 하나 이상의 안테나 포트에 기여할 수 있다.

(d) 비록 각각의 안테나 세트를 별개의 물리적 안테나들에 의해 형성되는 것이라고 간주하는 것이 편리하지만, 반드시 이러한 것은 아니고 eNodeB(들) 구성에 따라서는 안테나 세트들이 물리적 안테나들을 공유하는 것이 가능할 것이다. 더 중요한 점은 안테나 세트들은 UE에 별개의 안테나 포트들을 제공한다는 것이다.

따라서, 요약하자면, 본 발명의 실시예는 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서 다중 셀 및/또는 다중 고정 네트워크 노드(eNodeB)로부터 이동 단말기(UE)로의 전송을 위한 방식을 제공할 수 있다. 본 발명은 각 안테나 포트가 오직 하나의 셀과만 연관된다면 셀간 채널 상태 정보 없이도 다중 셀로부터의 협력적 전송이 달성될 수 있다는 인식에 기초하고 있다. 셀 내의 물리적 안테나들에 빔형성/프리코딩이 적용될 수 있고, 협력 셀들 사이에 공간 다중화 및/또는 전송 다이버시티 기술들이 적용된다. 따라서 셀간 공간 다중화 또는 전송 다이버시티와 함께 셀 내부(inter-cell) 빔형성이 사용될 수 있다. 게다가, 어떤 전송 기술들이 사용되는지를 UE에 알리기 위한 시그널링이 요구된다.

상기 상이한 실시예들에서의 특징들은 동일한 실시예에서 조합될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 범위 안에서 다양한 수정들이 가능하다.

상기 설명은 LTE 및 LTE-A에 관하여 이루어졌지만, 본 발명은 다른 종류의 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들에서 "가입자국들"이라는 언급들은 임의의 종류의 가입자국, 이동 단말기 등을 포함하는 것이 의도되고 LTE의 UE에 한정되지 않는다.

전술한 본 발명의 실시예들의 양태들 중 어느 것에서도, 다양한 특징들이 하드웨어로, 또는 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 하나의 양태의 특징들은 다른 양태들 중 어느 것에도 적용될 수 있다.

본 발명은 또한 본 명세서에서 설명한 방법들 중 어느 것이라도 수행하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품, 및 본 명세서에서 설명한 방법들 중 어느 것이라도 수행하는 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능 매체도 제공한다.

본 발명을 구현하는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있거나, 그것은, 예를 들어, 인터넷 웹사이트로부터 제공된 다운로드 가능한 데이터 신호와 같은 신호의 형태일 수 있거나, 그것은 임의의 다른 형태일 수 있다.

청구항들의 범위에서 벗어남이 없이 방금 설명한 특정 실시예들에 대해 다양한 변경들 및/또는 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 분명히 이해해야 할 것이다.

산업상 이용가능성

현재 LTE에서는, 소정의 반송파 주파수에서 단일 데이터 채널(PDSCH)이 UE로부터 하나의 서빙 셀(프라이머리 셀 또는 Pcell)로 전송된다. 셀 경계에서 Pcell은 이웃 셀들로부터의 증가된 간섭으로 시달리고 간섭에 대한 강건성을 증가시키기 위해 전형적으로 더 낮은 유효 전송 레이트가 사용된다. 본 발명은 각 셀마다 하나 이상의 안테나 포트를 형성하기 위해 하나의 셀 내의 다수의 안테나에 의해 전송되는 신호들에 빔형성/프리코딩을 적용함으로써 데이터 채널의 협력적 전송을 달성한다. 이어서 적어도 하나의 다른 셀과 조합하여, Pcell로부터의 전송들에 공간 다중화 및/또는 전송 다이버시티 기술들이 적용될 수 있다. 이는 셀 경계에서의 데이터 채널 성능을 개선하는 데 사용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템으로서,
각자가 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비하는 하나 이상의 기지국 - 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙할 수 있고 각각의 안테나 세트는 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성될 수 있음 -; 및
가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하기 위해 적어도 하나의 기지국과 무선 통신하는 상기 가입자국을 구비하고,
상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티를 적용하여 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되고,
상기 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 상기 상이한 안테나 세트는 셀에 대응하고 상기 데이터 전송의 빔형성을 위해 구성되어 있는 무선 통신 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 안테나 포트가 상기 가입자국에 의해 수신되는 별개의 기준 신호와 연관되는 무선 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 가입자국이 복수의 셀과 무선 통신하고 상기 가입자국이 각각의 상기 셀에 대한 개별 피드백을 제공하도록 구성되어 있는 무선 통신 시스템.
제2항에 있어서, 복수의 상기 안테나 포트 세트가 동일한 셀에 대응하는 무선 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 안테나 세트가 동일한 기지국에 의해 제공되는 무선 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 안테나 세트가 둘 이상의 기지국에 의해 제공되는 무선 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 전송은 상기 안테나 포트들 중 적어도 2개의 안테나 포트에 의해 각각 형성된 복수의 전송 계층을 포함하고, 상이한 상기 안테나 포트들이 각각의 계층에 이용되는 무선 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 기반 시스템이고, 각각의 기지국은 eNodeB이고, 상기 전송 다이버시티는 LTE 및/또는 LTE-A(LTE-Advanced)에서 명시된 전송 모드인 무선 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 가입자국에 특정한 상기 데이터 전송은 상기 LTE 기반 시스템의 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 반송되는 무선 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 기준 신호는 LTE 및/또는 LTE-A에서 명시된 CRS(Cell-Specific Reference Signal) 또는 DMRS(Demodulation Reference Signal)인 무선 통신 시스템.
복수의 안테나 세트를 구비한 기지국으로서,
각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙할 수 있고 각각의 안테나 세트는 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성될 수 있고,
상기 기지국은 가입자국에 특정한 데이터 전송을 송신하기 위해 가입자국과무선 통신하도록 구성되어 있으며,
상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티를 적용하여 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되고,
상기 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 상기 상이한 안테나 세트는 셀에 대응하고 상기 데이터 전송의 빔형성을 위해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
무선 통신 시스템의 기지국으로서,
상기 기지국은 상기 시스템의 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비하고, 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙할 수 있고 각각의 안테나 세트는 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성될 수 있고,
상기 기지국 및 적어도 하나의 다른 기지국은 가입자국에 특정한 데이터 전송을 송신하기 위해 가입자국과 무선 통신하도록 구성되어 있으며,
상기 데이터 전송은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티를 적용하여 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되고,
상기 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 상기 상이한 안테나 세트는 셀에 대응하고 상기 데이터 전송의 빔형성을 위해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
무선 통신 시스템에서 사용되는 가입자국으로서,
상기 시스템은 하나 이상의 기지국을 구비하고, 상기 기지국 각각은 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비하고, 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙할 수 있고 각각의 안테나 세트는 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성될 수 있고,
상기 가입자국은 가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하기 위해 적어도 하나의 상기 기지국과 무선 통신하도록 구성되어 있으며,
상기 가입자국은 적어도 2개의 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티를 적용하여 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송된 상기 데이터 전송을 수신하도록 구성되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되고, 상기 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 상기 상이한 안테나 세트는 셀에 대응하고 상기 데이터 전송의 빔형성을 위해 구성되어 있고,
상기 가입자국은 상기 적어도 2개의 안테나 포트로부터의 상기 데이터 전송의 수신에 기초하여 채널 품질에 대한 피드백을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가입자국.
무선 통신 방법으로서,
각자가 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 안테나 세트를 구비한 하나 이상의 기지국을 제공하는 단계 - 각각의 안테나 세트는 별개의 지리적 영역을 서빙함 -;
상기 안테나 세트들을 복수의 안테나 포트로서 사용되도록 구성하여 적어도 데이터 전송을 수행하는 단계; 및
적어도 하나의 상기 기지국과 무선 통신하는 가입자국에서, 상기 가입자국에 특정한 데이터 전송을 수신하는 단계
를 포함하고,
상기 데이터 전송은 적어도 2개의 상기 안테나 포트 사이에 전송 다이버시티를 적용하여 상기 적어도 2개의 안테나 포트를 이용하여 공동으로 전송되고, 상기 적어도 2개의 안테나 포트 중 적어도 2개의 안테나 포트가 상기 복수의 안테나 세트 중 상이한 안테나 세트들로부터 구성되고,
상기 복수의 안테나 세트 중 적어도 하나의 상기 상이한 안테나 세트는 셀에 대응하고 상기 데이터 전송의 빔형성을 위해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
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