KR20100066298A - 하향링크 ｍｉｍｏ 시스템에 있어서 ｒｓ 전송 방법 - Google Patents

Abstract

기지국에 구비된 8개의 송신 안테나 중 4개의 송신 안테나를 인식하는 제1 UE(User Equipment)와 상기 8개의 송신 안테나를 인식하는 제2 UE를 지원하는 하향링크 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템에서, 레퍼런스 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 레퍼런스 신호를 전송하는 방법은 상기 기지국에서, 랭크에 따라 복수개의 레퍼런스 신호 전송 모드 중 하나의 레퍼런스 신호 전송모드를 선택하는 단계, 및 상기 기지국에서, 상기 선택된 레퍼런스 신호 전송 모드에 따라 레퍼런스 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

레퍼런스 신호, LTE-A, 코드북

Description

하향링크 ＭＩＭＯ 시스템에 있어서 ＲＳ 전송 방법{REFERENCE SIGNAL TRANSMISSION METHOD FOR DOWNLINK MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}

본 발명은 다중 안테나(MIMO)통신 시스템에 있어서, 기존 시스템에 안테나가 추가되는 환경에서 효율적으로 데이터 및 레퍼런스 신호(Reference Signal)를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.

다중 안테나( MIMO ) 기술의 정의

MIMO는 Multiple-Input Multiple-Output의 줄임말로 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중송신안테나와 다중수신안테나를 채택하여 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 무선통신시스템의 송신 단(transmitter) 혹은 수신 단(receiver)에서 다중안테나를 사용하여 용량을 증대시키거나 성능을 개선하는 기술이다. 여기서는 MIMO를 다중안테나라고 칭하기로 한다.

다중안테나 기술이란, 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 상기 다중안테나 기술은 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상 시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있기 때문에 이동 통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신기술이다. 상기 기술은 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 이른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 관심을 모으고 있다.

MIMO 에서의 시스템 모델링

도 1은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적으로 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서 전송 레이트(transmission rate)를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시키는 것이 가능하다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 이론적으로 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(

)에 하기의 수학식 1의 레이트 증가율(

)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 대하여 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90년대 중반에 증명된 이후 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위하여 다양한 기술들이 현재 까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보

에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬

를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.

한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 전송되는 N_T 개의 송신신호(transmitted signal)

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호

는 벡터

를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서

는

번째 송신안테나와

번째 정보 간의 가중치를 의미한다.

는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.

N_R개의 수신안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

을 벡터로 나타내면 하기의 수학식 6과 같다.

한편, 다중 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링 하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나

로부터 수신 안테나

를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다. 여기서,

의 인덱스의 순서는 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 2는 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나

로의 채널을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 총 N_T개의 송신 안테나로부터 수신안테나

로 도착 하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.

또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N_T개의 송신 안테나로부터 N_R 개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

실제 채널은 위와 같은 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해지게 되므로, N_R개의 수신안테나 각각에 더해지는 백색잡음

을 벡터로 표현하면 하기의 수학식 9와 같다.

상기 수학식들을 이용하여 구한 수신신호는 하기의 수학식 10과 같다.

레퍼런스 신호( Reference Signal ; RS )

이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 이렇게 왜곡된 신호를 수신 측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널의 정보를 알아내어 수신 신호에서 그 채널 정보만큼 전송 신호의 왜곡을 보정하여야만 한다. 채널의 정보를 알아내기 위해서 송신 측과 수신 측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여 그 신호가 채널을 통해 수신될 때 그 신호의 왜곡 정도를 가지고 채널의 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 송신 측과 수신 측이 모두 알고 있는 신호를 파일럿 신호(pilot signal) 혹은 레퍼런스 신호(Reference Signal, 이하 RS라 하기로 한다)라고 한다. RS는 목적에 따라 아래의 표 1과 같이 4가지 타입으로 구분이 된다.

	특성
CQI-CRS	채널 측정(Channel measurement)을 위한 공통 RS(common RS)를 의미하며 UE(User Equipment)는 이 정보를 바탕으로 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator)등을 결정하기 때문에 전체 밴드에 골고루 분포하는 것이 좋다.
DM-CRS	복조(demodulation)를 위한 공통 RS를 의미하지만 채널 측정을 위해 사용이 가능하다. 여러 UE가 채널측정을 위해 DM-CRS를 사용하고 있기 때문에 특정 UE의 프리코딩 방식(precoding scheme)을 DM-CRS에 적용할 수 없다. 그렇기 때문에 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 프리코딩(precoding)되면 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통한 시그널링(signaling)이 필요하다.
NDM-DRS	프리코딩이 되지 않은 복조를 위한 전용 RS(dedicated RS)를 의미한다.
PDM-DRS	프리코딩이 된 복조를 위한 전용 RS(dedicated RS)를 의미하며 같은 프리코딩이 PDM-DRS와 PDSCH에 적용되기 때문에 PDCCH에 따로 시그널링이 필요하지 않다.

최근 대부분의 이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신안테나 별로 별도의 레퍼런스 신호가 존재하며, 각 송신안테나와 수신안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다.

한편, 도 3은 3GPP LTE (3^rd Generation Project Partnership Long Term Evolution)에서 표준 순환 전치(normal Cyclic Prefix; normal CP)의 RS구조를 도시한 것이며 및 도 4는 3GPP LTE에서 확장 순환 전치(extended Cyclic Prefix; extended CP)의 RS구조를 도시한 것이다. 현재 3GPP LTE 하향 링크 RS 구조는 도 3 및 도 4와 같다. 하나의 자원 블록에 대하여 가로 축은 시간 축, 세로 축은 주파수 축을 의미한다. 하나의 서브프레임(subframe)은 2개의 슬롯(Slot)으로 구성된다. 도 3은 표준 CP인 경우에 해당하며 각 슬롯은 7개의 심볼로 이루어져 있다. 도 4는 확장 CP인 경우에 해당하며 각 슬롯은 6개의 심볼로 이루어져 있다. 확장 CP의 경우는 지연(delay)이 긴 환경에서 일반적으로 사용된다. 지원되는 기지국 전송 안테나 포트 개수는 4개이고, 각각의 안테나 포트 0-3에 대한 RS 신호를 전송할 때 사용되는 자원을 0, 1, 2, 3으로 나타낸다.

한편, 기존 4개의 송신 안테나만을 인식할 수 있는 LTE UE와 8개의 안테나까지 인식할 수 있는 LTE-A(LTE-Advanced) UE가 공존하는 경우 기존 4개의 안테나를 지원하기 위한 레퍼런스 신호 이외에 추가적인 4개 안테나를 지원하기 위한 레퍼런스 신호의 전송이 필요하게 된다.

따라서 기존 4개의 안테나만을 인식하는 LTE UE의 성능에 영향을 최소화 하면서 8개의 안테나를 인식하는 LTE-A UE가 추가될 때 효율적인 레퍼런스 신호의 전송과 새로운 코드북이 프리코딩 행렬이 필요하다.

기존 4개의 송신 안테나만을 인식할 수 있는 LTE UE와 8개의 안테나까지 인식할 수 있는 LTE-A UE가 공존하는 경우 기존 4개의 안테나를 지원하기 위한 레퍼런스 신호 이외에 추가적인 4개 안테나를 지원하기 위한 레퍼런스 신호의 전송과 프리코딩 행렬이 필요하다. 즉, 기존 4개의 안테나만을 인식하는 LTE UE의 성능에 영향을 최소화 하면서 8개의 안테나를 인식하는 LTE-A UE가 추가될 때 효율적인 레퍼런스 신호의 전송 방법과 프리코딩을 위한 새로운 코드북이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 하향링크 MIMO 시스템에 있어서 LTE UE(User Equipment)와 LTE-A UE가 공존하는 경우 효율적인 레퍼런스 신호의 전송방법과 프리코딩을 위한 새로운 코드북을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 기지국에 구비된 8개의 송신 안테나 중 4개의 송신 안테나를 인식하는 제1 UE(User Equipment)와 상기 8개의 송신 안테나를 인식하는 제2 UE를 지원하는 하향링크 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템에서, 레퍼런스 신호를 전송하는 방법은 상기 기지국에서, 복수개의 레퍼런스 신호 전송 모드 중 하나의 레퍼런스 신호 전송모드를 선택하는 단계; 및 상기 기지국에서, 상기 선택된 레퍼런스 신호 전송 모드에 따라 레퍼런스 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게 상기 복수개의 레퍼런스 신호 전송 모드는 상기 4개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 복조를 위한 공통 레퍼런스 신호(Demodulation-Common Reference Signal; DM-CRS)를 사용하고, 나머지 4개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 프리코딩 되지 않은 복조를 위한 전용 레퍼런스 신호(Nonprecoded Demodulation-Common Reference Signal; NDM-DRS)를 사용하는 제1 레퍼런스 신호 전송모드, 및 상기 8개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 프리코딩된 전용 레퍼런스 신호(Precoded Demodulation-Common Reference Signal; PDM-DRS)를 사용하는 제2 레퍼런스 신호 전송모드를 포함한다.

이때, 바람직하게는 상기 선택하는 단계에서, 상기 랭크가 5이상이면 상기 제1 레퍼런스 신호 전송모드가 선택되고, 상기 랭크가 5미만이면 상기 제2 레퍼런스 신호 전송모드가 선택된다.

본 발명의 다른 양상에 따른 기지국에 구비된 8개의 송신 안테나 중 4개의 송신 안테나를 인식하는 제1 UE(User Equipment)와 상기 8개의 송신 안테나를 인식하는 제2 UE를 지원하는 하향링크 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템에서, 코드워드를 프리코딩하는 방법은 상기 기지국에서, 상기 코드워드를 변조하는 단계; 및 상기 기지국에서, 상기 변조된 코드워드를 코드북을 사용하여 프리코딩하는 단계를 포함하고, 상기 코드북의 프리코딩 행렬 중 5 이상의 랭크 N의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{N ,i}의 요소 중

,

,

,

의 값은 각각, 랭크 4의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{4 ,i}의

,

,

,

과 동일하고

상기 X1, X2, X3, X4는 서로 다른 값으로서 1 내지 8중 어느 하나의 값을 가지며

상기 W_{N ,i}와 상기 W_{4 ,i}는 각각

이다.

바람직하게는 상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 1, 2, 3 및 4이고,

상기 W_{4 ,i}는

이다.

이때, 바람직하게는 상기 W_{N ,i}는

이다.

이때, 바람직하게는 상기 W_{4 , i} 의 제1행부터 제4행까지의 각 요소는

을 만족하는 W_n 의 요소로부터 선택되고 상기 I는 4 x 4 단위 행렬이고, 상기 U_n 은

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

및

중 어느 하나이다.

본 발명에 의해, 하향링크 MIMO 시스템에 있어서 LTE UE(User Equipment)와 LTE-A(LTE-Advanced) UE가 공존하는 환경에서 효율적인 레퍼런스 신호(Reference Signal)의 전송방법과 코드북이 제공된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러 한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

이하, 본 발명의 제1 관점에 따른 LTE UE(User Equipment)와 LTE-A UE가 공존하는 환경에서 레퍼런스 신호(Reference Signal, 이하 RS로 칭하기로 한다)를 전송하는 방법에 대하여 기술하도록 한다.

도 3은 3GPP LTE에서 표준 순환 전치(normal Cyclic Prefix; normal CP)의 경우 RS를 전송하기 위한 서브프레임을 도시한 것이며 및 도 4는 3GPP LTE에서 확장 순환 전치(extended Cyclic Prefix; extended CP)의 경우 RS를 전송하기 위한 서브프레임을 도시한 것이다. 3GPP LTE 하향 링크에서는 안테나 4개가 사용되고 상기 4개의 안테나에 대한 레퍼런스 신호(Reference Signal, 이하 RS로 표기하기로 한다)는 상기 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.

하지만 LTE-A(LTE-Advanced)는 하향링크를 위한 송신 안테나 포트 수가 증가한 형태의 MIMO를 지원하기 때문에 그에 따라 RS의 개수도 증가하여야 한다. 안테나 포트 각각의 RS 패턴을 정의하는데 있어서 CDM(Code Division Multiplexing) 방법이나 FDM(Frequency Division Multiplexing) 혹은 TDM(Time Division Multiplexing)등 다양한 방법이 있다.

표 2는 추가되는 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS를 전송하는 방법의 종류를 나타낸다. 안테나 포트 0 내지 3은 LTE 및 LTE-A에서 함께 지원하는 안테나 포트이다.

기존의 LTE 사용자 기기(User Equipment, 이하 UE라 칭하기로 한다)의 성능에 최소한의 영향을 주면서 LTE-A UE를 위한 추가적인 RS를 전송하는 방법으로 고려되는 기술로 아래의 표 2에 제시된 방법 1 내지 방법 4이 있다.

	추가되는 안테나 포트의 RS를 전송하는 방법
방법 1	DM-CRS(antenna port 0 내지 3)+DM-CRS(antenna port 4 내지 7)
방법 2	DM-CRS(antenna port 0 내지 3)+NDM-DRS(antenna port 4 내지 7)
방법 3	PDM-DRS(antenna port 0 내지 7)
방법 4	DM-CRS(antenna port 0 내지 3)+PDM-DRS(antenna port 4 내지 7)

상기 표 2에 기재된 DM-CRS, NDM-DRS, PDM-DRS는 다음과 같은 특징을 가진다.

DM-CRS (DeModulation Common RS)는 복조(demodulation)를 위한 공통 RS를 의미한다. 그러나, 채널 측정(channel measurement)을 위해서도 DM-CRS을 사용할 수 있다. 여러 UE가 채널측정을 위해 DM-CRS를 사용하고 있기 때문에 특정 UE의 프리코딩 방식(precoding scheme)을 DM-CRS에 적용할 수 없다. 따라서 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 프리코딩(precoding)되는 경우, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 프리코딩에 대한 시그널링(signaling)이 필요하다.

NDM-DRS (Non-precoded DeMdulation Dedicated RS)는 프리코딩이 되지 않은 복조를 위한 전용 RS(dedicated RS)를 의미한다.

PDM-DRS (Precoded DeModulation Dedicated RS)는 프리코딩이 된 복조를 위한 전용 RS(dedicated RS)를 의미하며 동일한 프리코딩이 PDM-DRS와 PDSCH에 적용되기 때문에 PDCCH를 통한 별도의 시그널링이 필요하지 않다.

상기 표 2의 추가되는 안테나 포트의 RS를 전송하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

방법 1은 복조(demodulation)를 위해 LTE-A 시스템의 추가된 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS로 DM-CRS를 전송한다. 상기 안테나 포트 4-7에 대한 RS로 DM-CRS를 전송하는 방법은 LTE 시스템에서 안테나 포트 0-3에 대한 RS를 전송하는 방법과 동일하다. 이때 LTE UE가 안테나 포트 4 내지 7의 DM-CRS의 위치를 모르더라도 LTE UE는 이로부터 영향을 최소한으로 받아야 하기 때문에, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 resource를 이용하거나 가상 MIMO(virtual Multiple Input Multiple Output; virtual MIMO)를 이용할 수 있다. DM-CRS는 CRS이기 때문에 채널 측정(channel measurement)과 복조(demodulation)를 위해 동시에 사용할 수 있다.

하지만, DM-CRS는 전송할 데이터가 존재하는지 여부와 상관없이 항상 전송되어야 하는 단점이 있다. 또한, 안테나 개수가 8개임에도 불구하고 랭크(rank)가 1 또는 랭크 2 와 같은 낮은 랭크를 사용하여야 하는 경우가 존재하기 때문에 LTE-A UE 입장에서는 자원(resource)이 낭비될 수 있는 단점이 있다.

방법 2는 LTE-A 시스템에서 복조를 위해 안테나 포트 0 내지 3에 대한 RS로 기존의 LTE 시스템에 정의되어 있는 RS를 전송하고 추가된 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS로 NDM-DRS를 전송하는 방법이다. NDM-DRS는 데이터가 전송될 때만 전송되기 때문에 DM-CRS를 전송하는 것에 비하여 자원이 절약되지만 DRS의 경우 채널 측정(channel measurement)을 할 수 없기 때문에 다른 서브프레임(subframe)을 통해 CQI-CRS가 전송되어야 한다.

하지만 상기 방법 1과 마찬가지로 안테나 개수가 8개임에도 불구하고 랭크 1

또는 랭크 2와 같은 낮은 랭크를 사용하여야 하는 경우가 존재하기 때문에 LTE-A UE 입장에서는 자원(resource)이 낭비될 수 있는 단점이 있다.

방법 3은 LTE-A 시스템에서 복조를 위해 기존의 안테나 포트 0 내지 3에 대한 CRS와 상관없이 랭크에 따라 안테나 포트 0내지 7에 대한 RS로 PDM-DRS를 전송하는 방법이다. 기존의 LTE 시스템의 CRS를 사용하지 않지만 랭크 1이나 랭크 2와 같은 낮은 랭크를 이용하는 LTE-A UE 입장에서는 자원의 낭비를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

방법 4는 LTE-A 시스템에서 복조를 위해 안테나 포트 0 내지 3에 대한 RS로 기존의 LTE 시스템에 정의되어 있는 DM-CRS를 그대로 사용하고 추가된 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS로 PDM-DRS를 사용하는 방법이다. 데이터가 전송될 때만 PDM-DRS를 전송하기 때문에 DM-CRS로 전송하는 것에 비하여 리소스가 절약이 되며 데이터와 RS에 프리코딩 행렬(precoding matrix)가 곱해지기 때문에 랭크에 따라 DRS의 전송 개수가 결정이 되어 더욱 효율적으로 리소스를 사용할 수 있게 된다.

도 5는 상기 방법 4에 따른 안테나 포트와 레퍼런스 신호가 매핑되는 구조를 도시한 모식도이다. 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 포트 0 내지 3에 대한 RS는 CRS이기 때문에 상기 RS는 프리코딩 행렬이 곱해지지 않지만, 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS는 PDM-DRS이기 때문에 프리코딩 행렬이 곱해져서 전송된다.

내지

은 각 안테나 포트 0 내지 7로 전송되는 RS를 의미하며

내지

은 항상 전송이 되며

내지

은 랭크에 따라 전송 유무가 결정이 된다.

실시예

위에서 설명한 바와 같이 상기 방법 1 내지 4 각각에는 장점과 단점이 존재하기 하기 때문에 시스템이나 동작 환경에 따라 상기 방법 1 내지 4를 적절히 전환(switching)하여 사용하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 제1 관점에 따른 실시예의 레퍼런스 신호 전송 방법의 순서도를 나타낸다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 소정 조건에 따라 RS를 전송하기 위한 복수개의 방법(상기 방법 1 내지 4 중 어느 하나에 해당) 중에서 하나의 방법을 선택한다(단계601).

상기 바람직하게는 상기 복수 개의 전송 방법은 상기 방법 2와 방법 3이 될 수 있으며 소정 조건에 따라 상기 방법 2와 방법 3중 하나를 선택하여 사용한다.

시스템에서 랭크가 낮을 때 방법 3을 사용하면 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 모든 랭크에 대해서 PDM-DRS를 전송하게 되면 랭크가 높아질수록 RS의 오버헤드(overhead)가 매우 높아지게 되어 데이터 전송을 위한 자원이 상대적으로 부족하게 된다. 이것은 LTE UE를 위한 CRS를 고려해야 하기 때문이다.

이에 대한 해결책으로 랭크가 높아지면 상기 방법 2를 선택하여 안테나 포트 0내지 3에 대한 RS로 DM-CRS를 이용하고 상기 DM-CRS를 NDM-DRS와 같이 DRS로 이용할 수 있다. 예를 들어, 랭크가 5이상이 되면, 방법 2를 선택하여 안테나 포트 0내지 3에 대해서는 DM-CRS를 사용하고 안테나 포트 4 내지 7에 대한 RS로 NDM-DRS를 사용하여 복조를 할 수 있다. 따라서 상기 단계 601에서 소정 조건은 랭크의 크기가 될 수 있다.

그리고 나서 상기 전환된 방법에 따라 RS신호를 해당 UE로 전송한다(단계602).

한편, 기존의 LTE 시스템은 안테나를 4개까지 지원을 했지만 LTE-A 시스템은 안테나를 8개까지 지원을 해야 하기 때문에 8ⅹ8의 프리코딩 행렬을 고려한 새로운 코드북이 필요하다.

따라서 본 발명에서는 기존의 LTE 시스템에서 사용하는 코드북에 정의되어 있는 프리코딩 행렬을 이용하여 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 정의하는 것을 제안한다.

이하 본 발명의 제2 관점에 따른 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 정의하는 방법에 대하여 기술하도록 한다.

실시예 1

도 7은 본 발명의 제2 관점에 따른 제1 실시예의 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 구성하는 프리코딩 행렬의 구성도이다.

도 7의 우측에 도시되어 있는 바와 같이 LTE-A 시스템을 위한 코드북에 정의된 프리코딩 행렬은 기존의 LTE 시스템의 코드북의 프리코딩 행렬의 성분을 이용하고, 새롭게 추가된 안테나 포트 4 내지 7에 대한 열(column) 성분을 추가하여 구성한다. 즉, 상기 도 7에서 4x4 LTE 코드북으로 표시된 부분은 LTE 시스템에서 사용되는 코드북의 프리코딩 행렬을 나타낸 것이고 8x4 LTE-A 코드북으로 표시된 부분은 프리코딩 행렬에 있어서 새롭게 추가된 안테나 포트 4 내지 7에 대한 열 성분을 나타낸다. 다만, 랭크가 4이하인 경우에는 기존의 부분은 LTE 시스템에서 사용되는 코드북을 그대로 이용한다.

이하, LTE-A 시스템을 위한 코드북을 정의하는 방법을 행렬식을 이용하여 설명한다.

본 발명에 따른 LTE-A 코드북의 프리코딩 행렬 중 5 이상의 랭크 N의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{N ,i}의 요소 중

,

,

,

의 값은 각각, 랭크 4의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{4 ,i}의

,

,

,

과 동일하고

상기 X1, X2, X3, X4는 서로 다른 값으로서 1 내지 8중 어느 하나의 값을 가진다.

상기 W_{N ,i}와 상기 W_{4 ,i}는 각각

으로 표현된다.

또한, 상기 W_{4 ,i}의

,

,

,

의 각 요소는

을 만족하는 W_n의 요소로부터 선택되고 상기 I는 4 x 4 단위 행렬이고, 상기 U_n 은

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

및

중 어느 하나이다.

본 발명에 따른 LTE-A 시스템을 위한 코드북의 프리코딩 행렬은 LTE 시스템에서 사용하는 코드북의 프리코딩 행렬을 이용하므로, 상기 W_{4 ,i}의

,

,

,

의 각 요소는 상기 W_n 의 요소로부터 선택된다.

또한, 상기 도 8의 경우는 상기 X1, X2, X3 및 X4가 각각 1, 2, 3 및 4 이고 W_4,i 가

를 만족하는 경우를 나타낸다.

한편, 상기 도 7의 프리코딩 행렬을 이루는 열(column) 성분에 직교하는(orthogonal) 특징을 추가하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 제2 관점에 따른 제2 실시예의 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 구성하는 프리코딩 행렬의 구성도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, LTE-A 시스템을 위한 코드북의 프리코딩 행렬의 제1열부터 제4열까지의 제5행부터 제8행까지의 0 행렬(zero matrix)로 하고, 제5열부터 제8열까지의 제1행부터 제4행까지를 제외한 행들을 0 행렬로 한다. 상기와 같이 구성함으로써 프리코딩 행렬의 열 성분에 서로 직교하는 특징을 부여하는 것이 가능하다.

상기 직교하는 특성이 부여된 LTE-A 시스템을 위한 코드북의 프리코딩 행렬을 행렬식으로 표현하면 상기 W_{N ,i} 는

를 만족하게 된다.

한편, MIMO시스템은 안테나의 사용 개수와 상관없이 총 파워(power)가 같기 때문에 안테나 수가 많아질수록 한 안테나가 할당 받을 수 있는 파워가 작아지게 된다. 위와 같은 방식으로 RS를 전송한다면 랭크가 4이하인 경우 4Tx 안테나만 사용하기 때문에 랭크 5이상을 지원하는 환경에 비해 하나의 안테나에 2배의 파워가 할당되게 된다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에서 사용자 기기(User Equipment; UE)는 이동 단말(MS: Mobile Station), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 또는 단말(Mobile Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.

한편, 본 발명의 UE로는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.

본 발명은 무선 이동 통신 시스템의 단말기, 기지국, 또는 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.

도 1은 일반적인 다중 안테나 통신 시스템의 구성도이다.

도 2는

개의 송신 안테나에서 수신 안테나

로의 채널을 도시한 것이다.

도 3은 3GPP LTE에서 표준 CP(Cyclic Prefix)의 경우 RS를 전송하기 위한 서브프레임을 도시한 것이다.

도 4는 3GPP LTE에서 확장 CP의 경우 RS를 전송하기 위한 서브프레임을 도시한 것이다.

도 4는 RS의 전송 간격이 6인 경우의 시간에 따른 심볼의 출력을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 안테나 포트와 레퍼런스 신호가 매핑되는 구조를 도시한 모식도이다.

도 6은 본 발명의 제1 관점에 따른 레퍼런스 신호 전송 방법의 순서도를 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제 2관점에 따른 제1 실시예의 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 구성하는 프리코딩 행렬의 구성도이다.

도 8은 본 발명의 제 2관점에 따른 제2 실시예의 LTE-A 시스템을 위한 코드북을 구성하는 프리코딩 행렬의 구성도이다.

Claims (7)

1. 기지국에 구비된 8개의 송신 안테나 중 4개의 송신 안테나를 인식하는 제1 UE(User Equipment)와 상기 8개의 송신 안테나를 인식하는 제2 UE를 지원하는 하향링크 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템에서, 레퍼런스 신호를 전송하는 방법으로서,

   상기 기지국에서, 랭크에 따라 복수개의 레퍼런스 신호 전송 모드 중 하나의 레퍼런스 신호 전송모드를 선택하는 단계; 및

   상기 기지국에서, 상기 선택된 레퍼런스 신호 전송 모드에 따라 레퍼런스 신호를 전송하는 단계를 포함하는,

   레퍼런스 신호 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 레퍼런스 신호 전송 모드는

   상기 4개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 복조를 위한 공통 레퍼런스 신호(Demodulation-Common Reference Signal; DM-CRS)를 사용하고, 나머지 4개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 프리코딩 되지 않은 복조를 위한 전용 레퍼런스 신호(Nonprecoded Demodulation-Common Reference Signal; NDM-DRS)를 사용하는 제1 레퍼런스 신호 전송모드, 및

   상기 8개의 송신 안테나에 대한 레퍼런스 신호로서 프리코딩된 전용 레퍼런 스 신호(Precoded Demodulation-Common Reference Signal; PDM-DRS)를 사용하는 제2 레퍼런스 신호 전송모드를 포함하는,

   레퍼런스 신호 전송 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 선택하는 단계에서,

   상기 랭크가 5이상이면 상기 제1 레퍼런스 신호 전송모드가 선택되고,

   상기 랭크가 5미만이면 상기 제2 레퍼런스 신호 전송모드가 선택되는,

   레퍼런스 신호 전송방법.
4. 기지국에 구비된 8개의 송신 안테나 중 4개의 송신 안테나를 인식하는 제1 UE(User Equipment)와 상기 8개의 송신 안테나를 인식하는 제2 UE를 지원하는 하향링크 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템에서, 코드워드를 프리코딩하는 방법으로서,

   상기 기지국에서, 상기 코드워드를 변조하는 단계; 및

   상기 기지국에서, 상기 변조된 코드워드를 코드북을 사용하여 프리코딩하는 단계를 포함하며,

   상기 코드북의 프리코딩 행렬 중 5 이상의 랭크 N의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{N ,i}의 요소 중

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   의 값은 각각, 랭크 4의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{4 ,i}의랭크 4의 프리코딩 행렬 인덱스 i의 프리코딩 행렬 W_{4 ,i}의

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   과 동일하고,

   상기 X1, X2, X3, X4는 서로 다른 값으로서 1 내지 8중 어느 하나의 값을 가지며,

   상기 W_{N ,i}와 상기 W_{4 ,i}는 각각

   

   인

   프리코딩 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 1, 2, 3 및 4이고

   상기 W_{4 ,i}는

   

   인,

   프리코딩 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기W_{N ,i}는

   

   인,

   프리코딩 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 W_{4 ,i}의 제1행부터 제4행까지의 각 요소는 상기 W_{4 , i} 의 제1행부터 제4행까지의 각 요소는

   

   을 만족하는 W_n 의 요소로부터 선택되고 상기 I는 4 x 4 단위 행렬이고,

   상기 U_n 은

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   및

   

   중 중 어느 하나인

   프리코딩 방법.

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