KR20170123960A - 다수의 배열 안테나를 사용하는 이동통신 시스템에서 기준신호 설정 및 전송을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.

Description

다수의 배열 안테나를 사용하는 이동통신 시스템에서 기준신호 설정 및 전송을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REFERENCE SIGNAL CONFIGURATIONS AND TRANSMISSION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING MASSIVE ARRAY ANTENNAS}

본 명세서의 실시 예는 무선 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access 등과 같은 다중 반송파(multi-carrier)를 이용하는 다중 접속 방식(multiple access scheme)을 적용한 무선 이동 통신 시스템에서 단말이 다 계층 기준신호(reference signal)에 기반하여 무선채널 상태를 측정하고 그에 의거 CSI(채널상태정보)를 생성, 기지국에 보고하는 방법에 대한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

본 발명은 FD-MIMO 시스템에서 다 계층 구조를 가지는 CSI-RS(hierarchical CSI-RS, 또는 coverage CSI-RS와 UE-specific CSI-RS)에 기반하는 단말에서의 기준신호 측정, 채널상태 정보 생성, 채널상태 정보 송신을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 포함한다. 구체적으로 효율적인 다 계층 CSI-RS 전송 및 정확한 채널상태 정보 획득을 위하여 단말이 자신이 선호하는 CSI-RS 계층을 기지국에 보고하는 것을 포함할 수 있다. 또한 단말은 상기 선호하는 계층의 CSI-RS에 대한 비주기적 전송을 기지국에 요청할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서의 실시 예들에 따르면 복수개의 안테나를 포함하는 기지국 및 단말에서 기준 신호의 전송 효율을 개선하고 이에 따른 시스템 throughput 증대를 기대할 수 있다. 이를 위하여 기지국은 적어도 하나 이상의 비 주기 기준신호 자원을 단말에게 할당하고 단말은 이를 기반으로 기지국의 의도에 부합하는 채널상태 정보를 생성 및 보고하는 것이 가능하다.

도 1a는 FD-MIMO 시스템을 도시하는 도면,
도 1b는 1 서브프레임(subframe) 및 1 자원 블록(Resource Block; RB)에 해당하는 무선자원을 도시하는 도면,
도 1c는 8개 CSI-RS를 전송하는 경우의 n 번째 그리고 n+1 번째 PRB에 대한 CSI-RS RE mapping 예시를 도시하는 도면,
도 1d는 BF CSI-RS 운영의 일례를 도시하는 도면,
도 1e는 다 계층 CSI-RS 운영의 일례를 도시하는 도면,
도 1f는 단말 환경에 따른 CSI-RS 운영 예시를 도시하는 도면,
도 1g는 다 계층 CSI-RS 전송 및 그에 따른 CSI feedback 예제를 도시하는 도면,
도 1h는 CSI-RS request에 따른 coverage/UE-specific CSI-RS 전송 예시를 도시하는 도면,
도 1i는 다 계층 CSI-RS를 위한 상위 레이어 설정의 일례를 도시하는 도면,
도 1j는 다 계층 CSI-RS를 위한 상위 레이어 설정의 다른 예시를 도시하는 도면,
도 1k는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작 순서를 도시하는 순서도,
도 1l는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작 순서를 도시하는 순서도,
도 1m는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도,
도 1n는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도 이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 “한”과, “상기”와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 일 예로, “컴포넌트 표면(component surface)”은 하나 혹은 그 이상의 컴포넌트 표면들을 포함한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 기지국은 단말의 자원할당을 수행하는 주체로서, eNode B, Node B, BS (Base Station), 무선 접속 유닛, 기지국 제어기, 또는 네트워크 상의 노드 중 적어도 하나일 수 있다. 이하, 본 개시의 실시 예에 따른 단말은 UE (User Equipment), MS (Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템, 통신기능을 포함하는 소형 센서, 웨어러블 디바이스(Wearable Device), 사물인터넷(Internet of Things) 장치를 포함할 수 있다. 이하, 본 개시의 실시 예에서 하향링크(Downlink; DL)는 기지국이 단말에게 전송하는 신호의 무선 전송경로이고, 상향링크는(Uplink; UL)는 단말이 기국에게 전송하는 신호의 무선 전송경로를 의미한다. 또한, 이하에서 LTE 혹은 LTE-A 시스템을 일례로서 본 발명의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 채널형태를 갖는 LTE-A Pro, NR(New Radio) 등 여타의 통신시스템에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진자의 판단으로써 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.

이하, 본 개시의 모든 실시예들은 서로 배타적이지 않으며 하나 이상의 실시예들이 복합적으로 수행될 수 있지만 설명의 편의를 위하여 개별 실시예 및 예제들로 구분한다.

<<제 1 실시 예>>

이하, 본 개시는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다중 반송파(multi-carrier)를 이용하는 다중 접속 방식(multiple access scheme)을 적용한 무선 이동 통신 시스템에서 단말이 무선 채널 상태(channel quality)를 측정하고, 측정 결과를 기지국에 통보하기 위한 채널 상태 정보의 송수신 방법에 관한 것이다.

이하, 본 개시의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, OFDM 기반 무선통신 시스템, 특히 3GPP EUTRA 표준을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하다.

도 1a는 본 개시의 실시 예가 적용되는 FD-MIMO 시스템을 도시하는 도면이다. LTE-A Pro에서 도입된 FD-MIMO 시스템은 기존 LTE/LTE-A MIMO 기술이 진화되어 8개 이상 다수의 송신안테나가 이용될 수 있다. 도 1a에서 1a-00의 기지국 송신 장비는 8 개 이상의 송신안테나로 무선 신호를 전송한다. 복수개의 송신안테나들은 일례로 1a-01과 같이 서로 최소거리를 유지하도록 배치될 수 있다. 상기 최소거리의 한 예로는 송신되는 무선신호의 파장길이의 절반이다. 일반적으로 송신안테나 사이에 무선신호의 파장길이의 절반이 되는 거리가 유지되는 경우 각 송신안테나에서 전송되는 신호는 서로 상관도가 낮은 무선채널의 영향을 받게 된다. 전송하는 무선신호의 대역이 2GHz일 경우 이 거리는 7.5cm가 되며 대역이 2GHz보다 높아지면 이 거리는 더 짧아진다.

도 1a에서 1a-00의 기지국 송신 장비에 배치된 8 개 이상의 송신안테나들은 한 개 또는 복수 개의 단말로 1a-02와 같이 신호를 전송하는데 활용된다. 복수의 송신안테나에는 적절한 프리코딩(precoding)이 적용되어 복수의 단말들에게로 동시에 신호를 송신하도록 한다. 이때 한 개의 단말은 1개 또는 그 이상의 information stream을 수신할 수 있다. 일반적으로 한 개의 단말이 수신할 수 있는 information stream의 개수는 단말이 보유하고 있는 수신안테나 수와 채널상황에 따라 결정된다.

도 1b는 LTE/LTE-A 시스템에서 하향링크로 스케줄링 할 수 있는 최소 단위인 1 서브프레임(subframe) 및 1 자원 블록(Resource Block; RB)에 해당하는 무선자원을 도시하는 도면이다. 도 1b에 도시된 무선자원은 시간축 상에서 한 개의 서브프레임(subframe)으로 이루어지며 주파수축 상에서 한 개의 자원 블록(Resource Block, RB)으로 이루어진다. 이와 같은 무선자원은 주파수 영역에서 12개의 부반송파(subcarrier)로 이루어지며 시간영역에서 14개의 OFDM 심볼로 이루어져서 총 168개의 고유 주파수 및 시간 위치 갖도록 한다. LTE/LTE-A에서는 상기 도 1b의 각각의 고유 주파수 및 시간 위치를 자원 요소 (resource element, RE)라 한다.

상기 도 1b에 도시된 무선자원에서는 다음과 같은 복수개의 서로 다른 종류의 신호가 전송될 수 있다.

1. CRS (Cell Specific RS): 한 개의 cell에 속한 모든 단말을 위하여 주기적으로 전송되는 기준신호이며 복수개의 단말들이 공통적으로 이용할 수 있다.

2. DMRS (Demodulation Reference Signal): 특정 단말을 위하여 전송되는 기준신호이며 해당 단말에게 데이터를 전송할 경우에만 전송된다. DMRS는 총 8개의 DMRS port들로 이루어질 수 있다. LTE/LTE-A에서는 port 7에서 port 14까지가 DMRS port에 해당하며 각 port들은 CDM또는 FDM을 이용하여 서로 간섭을 발생시키지 않도록 orthogonality를 유지한다.

3. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): 하향링크로 전송되는 데이터 채널로 기지국이 단말에게 트래픽을 전송하기 위하여 이용하며 상기 도 2의 data region에서 기준신호가 전송되지 않는 RE를 이용하여 전송된다.

4. CSI-RS (Channel Status Information Reference Signal): 한 개의 cell에 속한 단말들을 위하여 전송되는 기준신호로, 채널상태를 측정하는데 이용된다. 한 개의 cell에는 복수개의 CSI-RS가 전송될 수 있다. LTE/LTE-A 시스템에서 한 개의 CSI-RS는 한 개, 두 개, 네 개, 또는 여덟 개의 안테나 포트에 대응될 수 있다. LTE-A Pro 시스템에서 한 개의 CSI-RS는 한 개, 두 개, 네 개, 여덟 개, 열두 개, 또는 열여섯 개의 안테나 포트에 대응될 수 있으며 향후 최대 삼십이 개의 안테나 포트까지 확장될 수 있다.

5. 기타 제어채널 (PHICH, PCFICH, PDCCH): 단말이 PDSCH를 수신하는데 필요한 제어정보를 제공하거나 상향링크의 데이터 송신에 대한 HARQ를 운용하기 위한 ACK/NACK 전송하는데 사용된다.

상기 신호 외에 LTE-A/LTE-A Pro 시스템에서는 다른 기지국의 전송하는 CSI-RS가 해당 셀의 단말들에게 간섭없이 수신될 수 있도록 뮤팅(muting)을 설정할 수 있다. 상기 muting은 CSI-RS가 전송될 수 있는 위치에서 적용될 수 있으며 일반적으로 단말은 해당 무선 자원을 건너뛰어 트래픽 신호를 수신한다. LTE-A/LTE-A Pro 시스템에서 muting은 또 다른 용어로 0 전력 CSI-RS(zero-power CSI-RS)라고 불리기도 한다. Muting의 특성상 Muting이 CSI-RS의 위치에 동일하게 적용되며 전송전력이 송신되지 않기 때문이다.

도 1b에서 CSI-RS는 CSI-RS를 전송하는 안테나들 수에 따라 A, B, C, D, E, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부를 이용하여 전송될 수 있다. 또한 muting도 A, B, C, D, E, E, F, G, H, I, J로 표시된 위치의 일부에 적용될 수 있다. 특히 CSI-RS는 전송하는 안테나포트 수에 따라서 2개, 4개, 8개의 RE로 전송될 수 있다. 안테나포트 수가 2개일 경우 상기 도 1b에서 특정 패턴의 절반에 CSI-RS가 전송되며 안테나포트 수가 4개일 경우 특정 패턴의 전체에 CSI-RS가 전송되고 안테나포트수가 8개일 경우 두 개의 패턴을 이용하여 CSI-RS가 전송된다. 반면 muting의 경우 언제나 한 개의 패턴 단위로 이루어진다. 즉, muting은 복수개의 패턴에 적용될 수는 있지만 CSI-RS와 위치가 겹치지 않는 경우 한 개의 패턴의 일부에만 적용될 수는 없다. 단, CSI-RS의 위치와 muting의 위치가 겹칠 경우에 한해서 한 개의 패턴의 일부에만 적용될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이 LTE/LTE-A에서는 하나의 CSI-RS 자원에 두 개, 네 개, 또는 여덟 개의 안테나포트가 설정될 수 있다. 두 개의 안테나포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우 시간 축에서 연결된 두 개의 RE에서 각 안테나포트의 신호가 전송되며 각 안테나포트의 신호는 직교코드로 구분된다. 또한 네 개의 안테나포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우 두 개의 안테나포트를 위한 CSI-RS에 추가로 두 개의 RE를 더 이용하여 동일한 방법으로 나머지 두 개의 안테나포트에 대한 신호가 전송된다. 8개의 안테나포트에 대한 CSI-RS가 전송될 경우도 마찬가지이다.

기지국은 채널 추정 정확도를 향상시키기 위하여 CSI-RS의 전송파워를 부스팅할 수 있다. 네 개 또는 여덟 개 안테나포트(antenna port, AP) CSI-RS가 전송될 경우 특정 CSI-RS 포트는 정해진 위치의 CSI-RS RE에서만 전송되며 같은 OFDM symbol 내 다른 OFDM symbol에서는 전송되지 않는다. 도 3c는 기지국이 8개 CSI-RS를 전송하는 경우의 n 번째 그리고 n+1 번째 PRB에 대한 CSI-RS RE mapping 예시를 도시하는 도면이다. 도 3c에서와 같이 15번 또는 16번 AP를 위한 CSI-RS RE 위치가 도 1c의 체크 패턴과 같을 경우 빗금 패턴으로 표시되는 나머지 17~22번 AP를 위한 CSI-RS RE에는 15번 또는 16번 AP의 전송전력이 사용되지 않는다. 따라서 도 1c에 표시된 바와 같이 15번 또는 16번 AP는 3, 8, 9번째 subcarrier에 사용될 전송전력을 2번 subcarrier에서 사용할 수 있다. 이와 같은 자연스러운 power boosting은 2번 subcarrier를 통하여 전송되는 15번 CSI-RS port의 전력이 data RE에서 사용되는 15번 AP의 전송전력 대비 최대 6dB까지 높게 설정되는 것이 가능하게 한다. 현재의 2/4/8 port CSI-RS pattern들은 각각 0/2/6 dB의 natural power boosting이 가능하며 각각의 AP들은 이를 통하여 사용 가능한 모든 파워를 이용(full power utilization)하여 CSI-RS를 전송하는 것이 가능하다.

또한, 단말은 CSI-RS와 함께 CSI-IM (혹은 IMR, interference measurement resources)을 할당 받을 수 있는데 CSI-IM의 자원은 4port를 지원하는 CSI-RS와 동일한 자원 구조와 위치를 가진다. CSI-IM은 하나 이상의 기지국을부터 데이터 수신을 하는 단말이 인접한 기지국으로부터 간섭을 정확하게 측정하기 위한 자원이다. 가령, 인접 기지국이 데이터를 전송할 때의 간섭의 양과 전송하지 않을 때의 간섭의 양을 측정하고 싶은 경우 기지국은 CSI-RS와 두 개의 CSI-IM 자원을 구성하고 하나의 CSI-IM은 인접 기지국이 항상 신호를 전송하도록 하고 다른 하나의 CSI-IM은 인접 기지국이 항상 신호를 전송하지 않도록 하여 인접 기지국의 간섭 양을 효과적으로 측정할 수 있다.

LTE-A/LTE-A Pro 시스템에서 기지국은 상위 레이어 시그날링을 통하여 CSI-RS 자원 설정 정보 (CSI-RS resource configuration) 를 단말에 통보할 수 있다. 상기 CSI-RS resource configuration은 CSI-RS 설정 정보의 index, CSI-RS가 포함하는 port 수, CSI-RS의 전송 주기, 전송 오프셋, CSI-RS 설정 정보 (CSI-RS configuration), CSI-RS 스크램블링 ID, QCL 정보 등을 포함한다. 구체적으로 단말은 CSI-RS configuration과 CSI-RS가 포함하는 port 수 정보를 조합하여 어떤 RE들에서 CSI-RS가 전송되는 지 판단할 수 있다.

LTE-A/LTE-A Pro 시스템에서 기지국은 하향링크 채널 상태를 측정하기 위하여 기준신호 (reference signal)를 단말로 전송하며, 단말은 기지국이 전송하는 CRS 또는 CSI-RS를 이용하여 기지국과 자신 사이의 채널 상태를 측정한다. 상기 채널 상태는 기본적으로 몇 가지 요소가 고려되어야 하며 여기에는 하향링크에서의 간섭량이 포함된다. 상기 하향링크에서의 간섭량은 인접 기지국에 속한 안테나 의하여 발생되는 간섭신호 및 열잡음 등이 포함되며, 단말이 하향링크의 채널 상황을 판단하는데 중요하다. 한 예로 송신안테나가 한 개인 기지국에서 수신안테나가 한 개인 단말로 신호를 전송할 경우, 단말은 기지국에서 수신된 기준신호를 이용하여 하향링크로 수신할 수 있는 심볼당 에너지 및 해당 심볼을 수신하는 구간에서 동시에 수신될 간섭량을 판단하고 Es/Io를 결정해야 한다. 결정된 Es/Io는 데이터전송 속도 또는 그에 상응하는 값으로 변환되고, 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)의 형태로 기지국에 통보됨으로써, 기지국이 하향링크에서 어떤 데이터 전송속도로 단말에게 전송을 수행할지를 판단할 수 있게 한다.

LTE-A/LTE-A Pro 시스템의 경우 단말은 하향링크의 채널상태에 대한 정보를 기지국에게 피드백하여 기지국의 하향링크 스케줄링에 활용할 수 있도록 한다. 즉, 단말은 하향링크로 기지국이 전송하는 기준신호를 측정하고 여기에서 추출한 정보를 LTE/LTE-A 표준에서 정의하는 형태로 기지국으로 피드백한다. LTE/LTE-A에서 단말이 피드백하는 정보로는 크게 다음의 세가지가 있다.

·랭크 지시자(Rank Indicator, RI): 단말이 현재의 채널상태에서 수신할 수 있는 spatial layer의 개수

·프리코더 매트릭스 지시자(Precoder Matrix Indicator, PMI): 단말이 현재의 채널상태에서 선호하는 precoding matrix에 대한 지시자

·채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI): 단말이 현재의 채널상태에서 수신할 수 있는 최대 데이터 전송률 (data rate). CQI는 최대 데이터 전송률과 유사하게 활용될 수 있는 SINR, 최대의 오류정정 부호화율 (code rate) 및 변조 방식, 주파수당 데이터 효율 등으로 대체될 수 있다.

상기 RI, PMI, CQI는 서로 연관되어 의미를 갖는다. 한 예로 LTE/LTE-A에서 지원하는 precoding matrix는 rank별로 다르게 정의되어 있다. 때문에 RI가 1의 값을 가질 때 PMI 값과, RI가 2의 값을 가질 때 PMI 값은 그 값이 동일하더라도 다르게 해석이 된다. 또한 단말이 CQI를 결정할 때에도 자신이 기지국에 통보한 rank 값과 PMI 값이 기지국에서 적용되었다고 가정한다. 즉, 단말이 RI_X, PMI_Y, CQI_Z를 기지국에 통보한 경우, rank가 RI_X이고 precoding이 PMI_Y일 때, CQI_Z에 해당하는 데이터 전송률을 단말이 수신할 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같이 단말은 CQI를 계산할 때에 기지국에 어떤 전송방식을 수행할 지를 가정함으로써, 해당 전송방식으로 실제 전송을 수행하였을 때 최적화된 성능을 얻을 수 있도록 한다.

상기 RI, PMI, CQI는 주기적 또는 비주기적 형태로 피드백 될 수 있다. 기지국이 특정 단말의 비주기적 피드백 정보를 얻고 싶을 때, 기지국은 해당 단말의 상향링크 데이터 스케줄링을 위한 하향링크 제어정보 (DCI, downlink control information)에 포함된 비주기적 피드백 지시자를 특정 비주기적 피드백을 수행하도록 설정하여 해당 단말의 상향링크 데이터 스케줄링을 수행한다. 상기 해당 단말은 비주기적 피드백을 수행하도록 설정된 지시자를 n번째 서브프레임 에서 수신하면 해당 단말은 n+k번째 서브프레임에서의 데이터 전송에 비주기적 피드백 정보를 포함하여 상향링크 전송을 수행한다. 여기서 k는 FDD(frequency division duplexing)에서는 4이며 TDD(time division duplexing)에서는 <표 1>과 같이 정의된다.

TDD UL/DL Configuration	subframe number n
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	-	6	7	4	-	-	6	7	4
1	-	-	6	4	-	-	-	6	4	-
2	-	-	4	-	-	-	-	4	-	-
3	-	-	4	4	4	-	-	-	-	-
4	-	-	4	4	-	-	-	-	-	-
5	-	-	4	-	-	-	-	-	-	-
6	-	-	7	7	5	-	-	7	7	-

TDD UL/DL configuration에서 각 서브프레임 번호 n에 대한 k 값

상기 채널정보 생성 및 보고를 수행하기 위하여 대규모 안테나를 보유하는 기지국의 경우에는 8개 이상의 안테나의 채널을 측정하는 기준신호 자원을 구성하여 단말에 전송할 필요가 있다. 이를 위하여 LTE-A Pro에서는 하나의 CSI-RS 자원에 두 개, 네 개, 여덟 개, 열두 개, 또는 열여섯 개의 안테나포트가 설정될 수 있으며 향후 스무 개, 스물네 개 스물여덟 개, 그리고 서른두 개의 안테나포트 설정 기능이 추가될 수 있다. 구체적으로 LTE-A Pro Release 13에서는 두 가지 종류의 CSI-RS 설정 방법을 제공한다.

첫 번째 방법은 non-precoded CSI-RS로 (Class A CSI reporting을 위한 CSI-RS), 기지국은 단말에게 하나 이상의 4, 또는 8 포트 CSI-RS 패턴을 단말에게 설정하고 상기 설정된 CSI-RS 패턴들을 조합하여 8개 이상의 CSI-RS 포트들을 수신하도록 설정하는 것이 가능하다. 구체적으로, {1, 2, 4, 8}-port CSI-RS의 경우 기존과 같은 mapping rule을 따르며, 12-port CSI-RS의 경우 3개의 4-port CSI-RS pattern의 조합으로 (aggregation) 구성되고, 16-port CSI-RS의 경우 2개의 8-port CSI-RS pattern의 조합으로 구성된다. 또한 LTE/LTE-A release 13에서는 12-/16-port CSI-RS에 대하여 길이 2 또는 4의 직교커버코드 (OCC, orthogonal cover code)를 이용하여 CDM(code division multiplexing)-2 또는 CDM-4를 지원한다. 상기 도 1c의 설명은 CDM-2를 기반으로 한 CSI-RS 파워 부스팅에 대한 것으로, 상기 설명에 따르면 CDM-2 기반 12-/16-port CSI-RS에 대한 full power utilization을 위하여 PDSCH 대비 최대 9dB의 power boosting이 필요하게 된다. 이는 CDM-2 기반 12-/16-port CSI-RS를 운영 시 full power utilization을 위하여 기존 대비 고성능의 hardware가 필요함을 의미한다. LTE-A Pro Release 13에서는 이를 고려하여 CDM-4 기반의 12-/16-port CSI-RS를 도입하였으며 이 경우 기존과 같은 6dB power boosting을 통하여 full power utilization이 가능해지게 된다.

두 번째 방법은 beamformed (BF) CSI-RS로 (Class B CSI reporting을 위한 CSI-RS), 기지국은 다수의 TXRU(transceiver unit)들에 특정한 beam을 적용하여 단말이 다수의 TXRU를 하나의 CSI-RS 포트로 인식하게 하는 것이 가능하다. 기지국이 사전에 단말의 채널 정보를 알고 있을 경우 기지국은 자신의 TXRU에 상기 채널 정보에 적합한 빔이 적용된 소수의 CSI-RS 만을 설정할 수 있다. 또 다른 예시로 기지국은 단말에게 8개 이하의 CSI-RS 포트들을 포함하는 다수의 CSI-RS resource configuration들을 설정할 수 있다. 이때 기지국은 CSI-RS resource configuration 별로 서로 다른 방향의 빔을 적용하여 상기 CSI-RS 포트들을 빔포밍하는 것이 가능하다. 도 1d은 BF CSI-RS 운영의 일례를 도시하고 있다. 도 1d을 참조하면 기지국(1d-01)은 서로 다른 방향으로 beamforming된 세 개의 CSI-RS(1d-02, 1d-03, 1d-04)를 단말들(1d-05, 1d-06)에게 설정할 수 있다. 각각의 CSI-RS 자원 1d-02, 1d-03, 1d-04 들은 하나 이상의 CSI-RS 포트들을 포함할 수 있다. 단말 1d-05는 설정된 CSI-RS 자원 1d-02, 1d-03, 1d-04들에 대하여 채널 상태 정보를 생성하고 그 중 자신이 선호하는 CSI-RS 자원의 인덱스를 CRI (CSI-RS Resource Indicator)를 통하여 기지국으로 보고할 수 있다. 도 1d의 예제에서 단말 1d-05가 CSI-RS resource 1d-03을 선호할 경우 1d-03에 해당하는 인덱스를 기지국에 보고할 것이고, 단말 1d-06가 CSI-RS 자원 1d-02를 선호활 경우 1d-02에 해당하는 인덱스를 기지국에 보고할 것이다.

상기 CRI는 LTE-A Pro Release 13을 기준으로 단말이 가장 선호하는 하나의 CSI-RS 인덱스에 대한 보고를 지원하지만 이는 향후 단말이 선호하는 CSI-RS의 인덱스들의 조합으로 확장되는 것이 가능하다. 예를 들어 단말 1d-05가 가장 선호하는 두 개의 CSI-RS 자원이 1d-03과 1d-04일 경우 1d-05는 해당 CSI-RS 자원들의 인덱스 두 개를 직접 보고하거나 또는 해당 CSI-RS 자원들로 구성되는 집합을 지시하는 인덱스를 보고하는 것이 가능하다. 이는 채널의 angular spread가 넓거나 이동성이 높은 단말을 다양한 방향의 빔으로 지원하거나 서로 다른 TRP(transmission and reception point)에서 전송되는 복수의 CSI-RS에 대한 선택을 지원하는 등 다양한 응용을 가능하게 하기 위함이다.

<<제 2 실시 예: 다 계층 CSI-RS 설정방법 1>>

LTE-A Pro Release 13까지에서 CSI-RS는 상기 제 1 실시 예에서 설명한 바와 같이 상위 레이어 시그날링(higher layer signaling 또는 RRC signaling)에 의하여 반 정적으로(semi-static) 상세 설정 값들이 정해진다. 상기 LTE-A Pro Release 13까지의 CSI-RS resource configuration은 다음과 같은 정보들을 포함한다.

1.Number of CSI-RS ports: 하나의 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수.

2.CSI-RS configuration: Number of CSI-RS ports와 함께 CSI-RS RE들의 위치를 지시하는 설정 값.

3.CSI-RS subframe configuration,

: CSI-RS 전송 주기,

와 CSI-RS subframe offset,

를 지시하는 설정 값.

4.CSI-RS power boosting factor,

: PDSCH 대비 CSI-RS 전송 파워 비에 대한 UE 가정.

5.Scrambling ID,

6.QCL (quasi co-location) 정보

기존의 CSI-RS는 상기 정해진 상세 설정 값들에 따라 정해진 포트 수를 포함하며 주기적으로 전송된다. 기존의 LTE/LTE-A 시스템에서는 8 포트 이하로 제한된 수의 CSI-RS를 지원하였고 소수의 기지국 TXRU를 가정하였기 때문에 상기 설명한 바와 같이 semi-static RRC configuration과 주기적으로 전송되는 cell-wide beam width를 가지는 CSI-RS만으로도 충분하였다. 한편 LTE-A Pro 및 5G 시스템에서는 32 포트 이상의 CSI-RS를 지원하며 다수의 기지국 TXRU를 가정하므로 더욱 다양한 CSI-RS 운영 환경을 고려하여야 한다. 일반적으로 기지국 TXRU 수가 증가하면 이에 반비례하여 beam width는 줄어들게 되며 목표 beamforming 방향에 대한 이득은 증가하게 된다. 따라서 기지국이 특정 UE에 대한 방향 정보를 알고 있을 경우 데이터 전송 효율을 크게 높일 수 있다. 한편 이러한 특성은 채널 추정을 위한 CSI-RS 전송에 반드시 이득이 되는 것은 아니다. 예를 들어 기지국이 단말의 위치 정보를 가지고 있지 않을 경우 기지국은 CSI-RS에 적용되는 beam width를 인위적으로 증가시켜 임의의 위치에 존재하는 단말이 CSI-RS를 수신할 수 있도록 CSI-RS coverage를 높일 필요가 있다. 또 다른 예시로 기지국이 단말의 위치 정보를 알 경우 기지국은 단말 방향으로 CSI-RS를 beamforming할 수 있다. 이는 UE-specific beamformed CSI-RS를 운영하는 것으로 이해할 수 있다. UE-specific beamformed CSI-RS는 단말에서의 수신 파워가 non-precoded CSI-RS 대비 높기 때문에 채널 추정 성능이 우수하지만, 단말 별로 서로 다른 CSI-RS 자원을 설정할 필요가 있기 때문에 오버헤드가 크게 증가할 수 있는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하고 효율적인 CSI-RS 자원 할당을 가능케 하기 위하여 다음의 두 가지 방법을 도입하는 것이 가능하다. 첫 번째 방법은 비 주기적 CSI-RS (aperiodic CSI-RS, Ap-CSI-RS) 전송을 도입하는 것이다. 한 단말의 입장에서 보았을 때, 비 주기적 CSI-RS에서는 설정된 모든 자원에서 항상 CSI-RS가 전송되지 않고 특정 조건을 만족하는 자원에서만 CSI-RS가 전송될 수 있다. 비 주기적 CSI-RS에서는 CSI-RS periodicity, CSI-RS subframe offset 등 특정 정보들이 필요 없을 수 있으므로 상기 CSI-RS resource configuration 정보 중 CSI-RS subframe configuration과 같은 일부 정보들이 생략되는 것이 가능하다.

두 번째 방법은 다양한 빔폭을 가지는 다 계층의 (multi-level) CSI-RS를 설정하여 CSI-RS자원 사용 효율성을 높이는 방법이다. 도 1e는 다 계층 CSI-RS 운영의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1e를 참조하면 기지국은 한 가지 이상의 빔 폭을 가지는 다 계층 CSI-RS를 단말에게 설정하고 전송할 수 있다. 도 1e에 따르면 각 계층의 CSI-RS들은 하나 이상의 CSI-RS resource들을 포함할 수 있으며, 각 CSI-RS resource들은 서로 다른 빔 방향으로 빔포밍 될 수 있다. 도 1e에서 CSI-RS는 낮은 레벨일수록 넓은 beam width(빔폭)와 낮은 penetration(투과율, 빔 게인)을 가지며 높은 레벨일수록 좁은 beam width(빔폭)와 높은 penetration(투과율, 빔 게인)을 가진다. 도 1e는 세 가지 level로 구성되는 예제를 도시하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것이며 이에 국한되지 않고 두 가지 또는 네 가지 이상의 level로 구성하는 것도 가능하다. 특히 두 가지 level로 구성되는 경우 level-1 CSI-RS는 coverage CSI-RS가 되며 level-2 CSI-RS는 UE-specific CSI-RS로 생각될 수 있다. 도 1e에서 1e-02는 level-1 CSI-RS를 나타내며 cell-wide coverage를 가진다. 이는 1e-02에 포함되는 CSI-RS 포트들은 방향성이 없으며 셀 1e-01의 모든 지역에서 수신이 가능함을 의미한다. 따라서 1e-02는 coverage CSI-RS의 용도로 사용될 수 있다. 1e-03의 경우 level-2 CSI-RS를 나타내며, 1e-03에 포함되는 CSI-RS 포트들은 1e-02 대비 좁은 coverage를 가지지만 특정 방향으로 방향성을 가지기 때문에 해당 방향에 있는 edge UE 지원에 용이하다. 따라서 1e-03은 coverage CSI-RS 및 UE-specific CSI-RS로 사용되는 것이 가능하다. 1e-04의 경우 level-3 CSI-RS를 나타내며 가장 좁은 빔폭을 가지는 CSI-RS 포트들로 구성된다. 1e-04는 높은 방향성을 가지므로 해당 방향에 있는 UE의 경우 정확한 채널을 추정할 수 있지만, 해당 방향에 존재하지 않거나 혹은 이동성이 높은 UE의 경우 오히려 채널 추정 성능이 열화 될 수 있다. 따라서 1e-04는 coverage CSI-RS로 사용되기는 어려우며 UE-specific CSI-RS에 적합하다. 기지국은 1e-02, 1e-03, 그리고 1e-04 중 하나 이상의 CSI-RS에 기반하는 CSI를 단말로부터 보고받아 이를 바탕으로 data 전송을 위한 프리코딩을 수행할 수 있다 (1e-05).

상기 효율적인 CSI-RS 자원 할당을 위한 첫 번째 및 두 번째 방법들은 서로 배타적인 것이 아니며 함께 사용되는 것이 가능하다.

도 1f는 단말 환경에 따른 CSI-RS 운영 예시를 도시하는 도면이다. 도 1f를 참조하면 angular spread, UE mobility, UE location 등 단말의 채널 환경에 따라 다양한 타입의 CSI-RS가 필요할 수 있음을 알 수 있다. 구체적으로 낮은 mobility를 가지는 UE의 경우 channel coherence time이 충분히 길어 channel 변동 폭이 크지 않을 확률이 높으므로 좁은 빔폭을 가지는 high-level CSI-RS를 이용하는 것이 효율적일 수 있다. 반면 높은 mobility를 가지는 UE의 경우 시간에 따른 channel 변화 폭이 클 수 있고, 이 경우 넓은 빔폭을 가지는 low-level CSI-RS를 이용하는 것이 더 효과적일 수 있다. 한편, UE mobility, UE location등과 같은 단말 환경 정보들은 특성상 기지국 보다는 단말에서 더 쉽고 정확하게 측정될 수 있다. 따라서 단말은 자신의 채널 특성을 측정하고 선호하는 CSI-RS 계층(level, type, class, 또는 종류)이 무엇인지를 기지국에 보고할 수 있다. 구체적으로 단말은 CSI-RS Class Indicator (CCI)로 자신이 선호하는 CSI-RS 계층이 무엇인지를 기지국에 보고하거나 또는 자신이 선호하는 CSI-RS 계층을 전송해 줄 것을 기지국에 요청할 수 있다. 이후 단말은 CSI-RS Resource Indicator (CRI)를 통하여 상기 보고된(요청된) CSI-RS 계층 중 자신이 선호하는 CSI-RS resource가 무엇인지를 보고할 수 있다. 본 예제에서 CCI및 CRI를 사용하여 설명하였으나 이는 첫 번째 CRI (first CRI) 와 두 번째 CRI (second CRI) 등 다양한 방법으로 표현되는 것이 가능하다.

도 1g는 다 계층 CSI-RS 전송 및 그에 따른 CSI feedback 예제를 도시하는 도면이다. 도 1g를 참조하면 level-1 CSI-RS(coverage CSI-RS, 1g-03)은 가장 긴 주기로 전송되며 해당하는 CSI reporting 주기 또한 가장 길다. Level-1 CSI-RS의 경우 넓은 coverage 확보를 위하여 포트 별 방향성은 가장 약하고 이는 CSI-RS 포트 구성을 위한 안테나 element 수는 상대적으로 작음을 의미한다. 따라서 하나의 level-1 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수는 매우 클 수 있고(8포트 이상), 전송 오버헤드 또한 이에 비례하여 증가할 수 있다. Level-2 CSI-RS (coverage/UE-specific CSI-RS, 1g-04)는 중간 정도의 주기로 전송되며 해당하는 CSI reporting 주기 또한 마찬가지이다. Level-2 CSI-RS의 경우 어느 정도의 coverage 확보와 동시에 적당량의 빔 게인을 얻기 위한 방향성 또한 존재한다. Level-3 CSI-RS(UE-specific CSI-RS, 1g-05)은 가장 짧은 주기로 전송되며 해당하는 CSI reporting 주기 또한 가장 짧다. Level-3 CSI-RS의 경우 높은 빔 게인 확보를 위하여 포트 별 방향성이 가장 강하고 이는 CSI-RS 포트 구성을 위한 안테나 element 수가 상대적으로 많음을 의미한다. 따라서 하나의 level-3 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수는 상대적으로 작을 수 있다(4포트 이하).

도 1g에서 각 level의 CSI-RS들은 서로 연관되어 있을 수 있다. 예를 들어 level-2 CSI-RS의 beamforming은 level-1 CSI-RS에 기반하는 CSI reporting에 의하여 결정될 수 있다. 이와 유사하게 level-3 CSI-RS의 beamforming은 level-2 CSI-RS에 기반하는 CSI reporting에 의하여 결정될 수 있다. 이와 같은 상황에서 높은 level의 CSI-RS에 기반하는 채널추정 정확도 또는 유효성은 낮은 level의 CSI-RS에 기반하는 채널추정 정확도 또는 유효성에 의존하게 된다. 따라서 기지국은 적절한 타이밍에 각 level의 CSI-RS에 적용되는 빔을 조정하거나 또는 단말이 선호하는 CSI-RS 계층이 바뀌었는지 아닌지를 확인할 수 있어야 한다. 이를 위하여 단말은 여러 가지 방법을 통해 각 CSI-RS 계층들의 유효성을 판단할 수 있다. 예를 들면 단말은 (l-1)번째 레벨 CSI-RS의 차선호 CSI-RS resource(또는 non-precoded CSI-RS resource)에서의 SINR (또는 CQI, MCS)과 l번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource에서의 SINR (또는 CQI, MCS)간의 비교를 통하여 (l-1)번째 레벨 CSI-RS에 대한 유효성을 확인할 수 있다. 구체적으로 만약 1g-06의 시점에서 측정된 첫 번째 레벨 CSI-RS의 차선호 CSI-RS resource에서의 SINR이 1g-07의 시점에서 측정된 두 번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource에서의 SINR보다 높은 경우 1g-06 시점에서 결정되었던 첫 번째 레벨 CSI-RS에서의 최선호 CRI 정보가 더 이상 유효하지 않은 것으로 판단하는 것이 가능하다. 따라서 단말은 1g-07 시점 이후 첫 번째 레벨 CSI-RS에 대한 전송을 기지국에 요청할 수 있다.

또 다른 예시로 (l-1)번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource(또는 non-precoded CSI-RS resource)에서의 SINR (또는 CQI, MCS)과 l번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource에서의 SINR (또는 CQI, MCS)간의 비교를 통하여 (l-1)번째 레벨 CSI-RS에 대한 유효성을 확인할 수 있다. 구체적으로 만약 1g-07의 시점에서 측정된 두 번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource에서의 SINR이 1g-06의 시점에서 측정되었던 첫 번째 레벨 CSI-RS의 최선호 CSI-RS resource에서의 SINR보다 X dB(또는 CQI, MCS의 경우 X 단계) 이상 낮은 경우 1g-06 시점에서 결정되었던 첫 번째 레벨 CSI-RS에서의 최선호 CRI 정보가(non-precoded CSI-RS의 경우 PMI등 CSI 정보가) 더 이상 유효하지 않은 것으로 판단하는 것이 가능하다. 따라서 단말은 1g-07 시점 이후 첫 번째 레벨 CSI-RS에 대한 전송을 기지국에 요청(request)할 수 있다.

상기 CSI-RS request는 적어도 한 비트 이상의 L1 signaling으로 구성될 수 있다. 일례로 단말은 1bit CSI-RS request field를 통하여 level-1 CSI-RS 또는 coverage CSI-RS에 대한 전송요청을 기지국에 시그날링하는 것이 가능하다. 이는 하위 level CSI-RS에 기반하는 CSI가 outdate 되었음을 보고하는 것으로 이해될 수 있다. 이와 유사하게, 단말은 1bit CSI-RS request field를 통하여 최근 전송된 CSI-RS level 대비 한 단계 하위 level CSI-RS를 전송해 줄 것을 요청하는 것도 가능하다. 또 다른 예시로, 단말은

bits CSI-RS request field를 통하여 총 L개의 CSI-RS 계층 중 자신이 가장 선호하는 level을 보고하는 것이 가능하다. 또 다른 예시로, 단말은 L bits CSI-RS request field를 통하여 총 L개의 CSI-RS 계층에 대한 전송요청 여부를 독립적으로 시그날링 하는 것도 가능하다.

상기 CSI-RS request field는 UCI(uplink control information) 내 payload가 새로이 정의되는 것도 가능하지만, overhead를 고려하여 기존의 CRI/RI/PMI/CQI field를 재사용하는 거나 이 중 일부와(예를 들면 CRI 또는 RI) joint encoding 되어 전송되는 것이 가능하다.

도 1h는 두 개의 계층으로 구성되는 다 계층 CSI-RS가 설정되었을 때 CSI-RS request에 따른 coverage/UE-specific CSI-RS 전송 예시를 도시하는 도면이다. 도 1h를 참조하면 low-level (coverage) CSI-RS는(1h-01) 상대적으로 많은 CSI-RS 포트 수를 가지며 낮은 빈도로 전송된다. 반면 high-level (UE-specific) CSI-RS는(1h-02) 상대적으로 작은 CSI-RS 포트 수를 가지며 높은 빈도로 전송된다. 여기서 1h-01 및 1h-02의 전송이 주기적으로 도시되었으나 이에 국한되는 것이 아니며, 1h-01 과 1h-02 중 하나 또는 전부는 비주기적으로 전송되는 CSI-RS일 수 있다. 단말은 상기 설명한 방법들 중 하나에 의하여 1h-04와 같이 low-level CSI-RS에 대한 전송을 기지국에 요청할 수 있다. 기지국은 1h-04를 바탕으로 low-level CSI-RS에 기반하는 CSI가 더 이상 유효하지 않음을 인지하고 이를 업데이트 하기 위하여 1h-03과 같이 low-level CSI-RS를 단말에게 전송할 수 있다.

상기 다 계층 CSI-RS는 설명의 편의를 위한 용어이며, multi-level CSI-RS, hybrid CSI-RS, hierarchical CSI-RS, two-level CSI-RS 등 다양한 명칭으로 지칭되는 것이 가능하다.

<<제 3 실시 예: 다 계층 CSI-RS 설정방법 2>>

도 1i는 다 계층 CSI-RS를 위한 상위 레이어 설정의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1i를 참조하면 하나의 super CSI process는 하나 이상의 CSI process를 포함할 수 있으며 각 CSI process는 하나의 CSI-RS 설정을 포함한다. 여기서 super CSI process는 각 CSI process의 CSI-RS 설정 간 관계 또는 리스트로 이해될 수 있다(1i-01). 도 1i에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 super CSI process에 총 L개의 CSI process가 연관되어 있으며 첫 번째 CSI process는 non-precoded CSI-RS로 RRC 설정되고(eMIMO-Type='nonPrecoded'), 두 번째 CSI process는 beamformed CSI-RS로 RRC 설정되었다고(eMIMO-Type='beamformed') 가정하였다. 이때 첫 번째 CSI process는 하나의 non-zero power (NZP) CSI-RS 설정을 포함하여 상기 NZP CSI-RS 설정은 1) 해당 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수, 2) 해당 CSI-RS resource를 구성하기 위한 CSI-RS configuration list, 3) 해당 CSI-RS resource에 적용되는 CDM 패턴 정보, 4) (periodic CSI-RS일 경우) CSI-RS subframe 설정 정보, 5) CSI-RS power boosting 정보, 6) scrambing ID, QCL 정보 등의 구체적인 설정정보들을 포함한다. 반면 두 번째 CSI process는 적어도 하나 이상의 NZP CSI-RS 설정들을 포함하며 상기 NZP CSI-RS 설정은 1) 해당 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수, 2) 해당 CSI-RS resource의 CSI-RS configuration, 3) (periodic CSI-RS일 경우) CSI-RS subframe 설정 정보, 4) CSI-RS power boosting 정보, 5) scrambing ID, QCL 정보 등의 구체적인 설정정보들을 포함한다.

본 예제에서 CSI-RS Class Indicator (CCI) (또는 첫 번째 CRI)는 단말이 선호하는 CSI process(또는 CSI-RS level)를 가리키며, CRI (또는 두 번째 CRI)는 상기 단말이 선호하는 CSI process 내에서 단말이 선호하는 CSI-RS resource를 의미한다.

본 예제에서 다 계층 CSI-RS level은 각 CSI process에 명시적으로 설정되거나 또는 CSI process 순서(ID) 혹은 eMIMO-Type list 설정순서에 따라 암시적으로 정해지는 것이 가능하다.

<<제 4 실시 예: 다 계층 CSI-RS 설정방법 3>>

도 1j는 다 계층 CSI-RS를 위한 상위 레이어 설정의 또 다른 예시를 도시하는 도면이다. 도 1j를 참조하면 하나의 CSI process는 적어도 하나 이상의 CSI-RS 설정을 포함한다. 이때 각 CSI-RS 별 특성 정보(non-precoded CSI-RS 인지 혹은 beamformed CSI-RS 인지)를 명시하기 위하여 eMIMO-Type list가 상기 CSI process 내에 설정될 수 있다 (1i-01). 도 1j에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 CSI process에 총 L개의 CSI-RS가 설정되어 있으며 첫 번째 CSI-RS는 non-precoded CSI-RS로 설정되고(eMIMO-Type='nonPrecoded'), 두 번째 CSI-RS는 beamformed CSI-RS로 설정되었다고(eMIMO-Type='beamformed') 가정하였다. 이때 첫 번째 non-zero power (NZP) CSI-RS 설정은 1) 해당 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수, 2) 해당 CSI-RS resource를 구성하기 위한 CSI-RS configuration list, 3) 해당 CSI-RS resource에 적용되는 CDM 패턴 정보, 4) (periodic CSI-RS일 경우) CSI-RS subframe 설정 정보, 5) CSI-RS power boosting 정보, 6) scrambing ID, QCL 정보 등의 구체적인 설정정보들을 포함한다. 반면 두 번째 NZP CSI-RS 설정은 적어도 하나 이상의 CSI-RS resource configuration이 포함되는 CSI-RS resource configuration list로 구성되며 개별 CSI-RS resource configuration은 1) 해당 CSI-RS resource에 포함되는 CSI-RS 포트 수, 2) 해당 CSI-RS resource의 CSI-RS configuration, 3) (periodic CSI-RS일 경우) CSI-RS subframe 설정 정보, 4) CSI-RS power boosting 정보, 5) scrambing ID, QCL 정보 등의 구체적인 설정정보들을 포함한다.

본 예제에서 CSI-RS Class Indicator (CCI) (또는 첫 번째 CRI)는 단말이 선호하는 NZP CSI-RS resource config.(또는 CSI-RS level)를 가리키며, CRI (또는 두 번째 CRI)는 상기 단말이 선호하는 NZP CSI-RS resource config. 내에서 단말이 선호하는 CSI-RS resource configuration를 의미한다.

본 예제에서 다 계층 CSI-RS level은 각 NZP CSI-RS resource config.에 명시적으로 설정되거나 또는 NZP CSI-RS resource config. 순서(ID) 혹은 eMIMO-Type list 설정순서에 따라 암시적으로 정해지는 것이 가능하다.

<<제 5 실시 예: 단말 복잡도를 고려한 다 계층 CSI-RS 설정 및 보고방법>>

단말의 복잡도를 고려하여 선호 CSI-RS 계층 및 선호 CSI-RS resource 보고 주기에 대한 제한이 기지국 설정에 의하여 지원되거나 또는 규격에 명시될 수 있다.

구체적으로, CCI 보고 주기는(또는 첫 번째 CRI 보고 주기는) CRI 보고 주기의(또는 두 번째 CRI 보고 주기의) 함수로 설정 또는 정의되는 것이 가능하다. 예를 들면 CCI 보고 주기는(또는 첫 번째 CRI 보고 주기는) CRI 보고 주기의(또는 두 번째 CRI 보고 주기의) 배수로 higher layer signaling되거나 또는 규격에 정의될 수 있다. 일례로 단일 계층 CSI-RS가 설정되었을 때 eMIMO-Type = 'beamformed'로 설정된 경우 CRI의 최소 보고 주기는(또는 두 번째 CRI의 최소 보고 주기는) 5ms로 제한될 수 있다. 이는 단말이 aperiodic/periodic reporting을 수행할 때 단말이 CRI를(혹은 두 번째 CRI를) 보고한 이후 적어도 5개 subframe 이내에는 CRI를 update 및 report 하지 않아도 됨을 의미한다. 이에 더하여 다 계층 CSI-RS가 설정된 경우 CCI의 최소 보고 주기는(또는 첫 번째 CRI의 최소 보고 주기는) X*5ms로 higher layer signaling 될 수 있다. 만약 X=2로 설정된 경우 이는 단말이 CCI에 대하여(또는 첫 번째 CRI에 대하여) 10ms의 relaxation time을 가지며, CRI에 대하여(또는 두 번째 CRI에 대하여) 5ms의 relaxation time을 가짐을 의미한다. 상기 수치들은 설명을 위한 예시이며, 이에 국한되지 않고 CRI의 최소 보고 주기(또는 두 번째 CRI의 최소 보고 주기) 및 X값의 설정에 따라 상세 설정 값(또는 정의)는 달라질 수 있음이 명확하다. 상기 보고 주기에 대한 제한이 규격에 정의되는 경우도 이와 유사한 방법을 사용하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1k는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작 순서를 도시하는 순서도이다.

도 1k를 참조하면 단말은 1k-01 단계에서 적어도 하나의 CSI-RS resource 구성에 대한 설정 정보를 수신한다. 또한, 단말은 수신된 설정 정보를 기초로, 각 CSI-RS에 대한 포트의 개수, 각 CSI-RS가 전송되는 타이밍 및 자원 위치 그리고 전송전력 정보 중에서 적어도 하나를 확인할 수 있다. 이후에, 단말은 1k-02 단계에서 적어도 하나 이상의 CSI-RS를 기반으로 하는 하나의 피드백 설정(feedback configuration) 정보를 구성한다. 단말은 1k-03단계에서 CSI-RS를 수신하면 이를 기지국 안테나와 개의 단말의 수신안테나 사이의 채널을 추정한다. 단말은 1k-04 단계에서, 상기 추정한 채널 및 CSI-RS 간에 추가된 가상의 채널을 기반으로, 수신한 피드백 설정과 상기 정의된 codebook을 사용하여 피드백 정보 rank, PMI 및 CQI 를 생성한다. 단말은 1k-04 단계에서, 적어도 하나 이상의 CSI-RS 계층이 설정된 경우 CCI를(또는 첫 번째 CRI를) 생성할 수 있다. 단말은 1k-04 단계에서, 하나의 CSI-RS 계층에 적어도 하나 이상의 CSI-RS resource가 설정된 경우 CRI를(또는 두 번째 CRI를) 생성할 수 있다. 이후 단말은 1k-05 단계에서 기지국의 피드백 설정에 따라 정해진 피드백 타이밍에 상기 피드백 정보들을 기지국으로 전송하여, 이차원 배열을 고려한 채널 피드백 생성 및 보고 과정을 마친다.

도 1l은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작 순서를 도시하는 순서도이다.

도 1l를 참조하면 기지국은 1l-01 단계에서, 채널을 측정하기 위한 적어도 하나의 CSI-RS resource에 대한 설정 정보를 단말로 전송한다. 상기 설정 정보는 각 CSI-RS에 대한 포트의 개수, 각 CSI-RS가 전송되는 타이밍 및 자원 위치 그리고 전송전력 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후에, 기지국은 1l-02 단계에서 적어도 하나 이상의 CSI-RS를 기반으로 하는 피드백 설정(feedback configuration) 정보를 단말로 전송한다. 이후 기지국은 1l-03 단계에서 CSI-RS를 단말로 전송한다. 단말은 안테나 port 별로 채널을 추정하고 이를 기반으로 가상의 자원에 대한 추가적인 채널을 추정한다. 단말은 피드백을 결정하고 이에 해당하는 PMI, RI, CQI를 생성하여 기지국으로 전송한다. 이에 따라 기지국은 1l-04 단계에서 정해진 타이밍에 단말로부터 피드백 정보를 수신하고, 단말과 기지국 간의 채널 상태를 판단하는데 활용한다. 이때 만약 단말이 자신이 선호하는 CSI-RS level을 CCI를(또는 첫 번째 CRI)를 통하여 보고한 경우 기지국은 1l-03 단계로 회귀하여 해당 CSI-RS를 전송할 수 있다.

도 1m은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1m을 참조하면, 단말은 통신부(1m-01)와 제어부(1m-02)를 포함한다. 통신부(1m-01)는 외부(예를 들어, 기지국)로부터 데이터를 송신 또는 수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부(1m-01)는 제어부(1m-02)의 제어하에 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다. 제어부(1m-02)는 단말을 구성하는 모든 구성 요소들의 상태 및 동작을 제어한다. 구체적으로 제어부(1m-02)는 기지국으로부터 할당 받은 정보에 따라 피드백 정보를 생성한다. 또한, 제어부(1m-02)는 생성한 채널 정보를 기지국으로부터 할당 받은 타이밍 정보에 따라 기지국으로 피드백하도록 통신부(1m-01)를 제어한다. 이를 위해 제어부(1m-02)는 채널 추정부(1m-03)를 포함할 수 있다. 채널 추정부(1m-03)는 기지국으로부터 수신되는 CSI-RS 및 피드백 할당 정보를 통해 필요한 피드백 정보를 판단하고, 상기 피드백 정보에 기초하여 수신된 CSI-RS를 사용하여 채널을 추정한다. 도 1m에서는 단말이 통신부(1m-01)와 제어부(1m-02)로 구성된 예를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 단말에서 수행되는 기능에 따라 다양한 구성들을 더 구비할 수 있다. 예를 들어 단말은 단말의 현 상태를 표시하는 표시부, 사용자로부터 기능 수행 등과 같은 신호가 입력되는 입력부, 단말에 생성된 데이터들을 저장하는 저장부 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기에서는 채널 추정부(1m-03)가 제어부(1m-02)에 포함된 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(1m-02)는 적어도 하나 이상의 기준 신호 자원 각각에 대한 설정 정보를 기지국으로부터 수신하도록 통신부(1m-01)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1m-02)는 상기 적어도 하나 이상의 기준 신호를 측정하고, 상기 측정 결과에 따른 피드백 정보를 생성하기 위한 피드백 설정 정보를 상기 기지국으로부터 수신하도록 통신부(1m-01)를 제어할 수 있다.

또한 제어부(1m-02)는 상기 통신부(1m-01)를 통하여 수신된 적어도 하나 이상의 기준 신호를 측정하고 상기 피드백 설정 정보에 따라 피드백 정보를 생성할 수 있다. 그리고 제어부(1m-02)는 상기 생성된 피드백 정보를 상기 피드백 설정 정보에 따른 피드백 타이밍에서 상기 기지국으로 전송하도록 통신부(1m-01)를 제어할 수 있다. 또한 제어부(1m-02)는 기지국으로부터 CSI-RS(Channel Status Indication - Reference Signal)를 수신하고, 상기 수신한 CSI-RS에 기초하여 피드백 정보를 생성하고, 상기 생성한 피드백 정보를 상기 기지국에 전송할 수 있다. 이 때 제어부(1m-02)는, 상기 CSI-RS level 별로 CSI를 생성하고 이에 기초하여 가장 선호되는 CSI-RS level에 대한 정보를 상기 기지국에 전송할 수 있으며, 만약 해당 CSI-RS level이 다수의 CSI-RS resource를 포함하는 경우 이 중 가장 선호되는 CSI-RS resource에 대한 정보도 상기 기지국에 전송하는 것이 가능하다.

도 1n은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1n을 참조하면, 기지국은 제어부(1n-01)와 통신부(1n-02)를 포함한다. 제어부(1n-01)는 기지국을 구성하는 모든 구성의 상태 및 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(1n-01)는 단말의 채널 추정을 위한 CSI-RS 자원을 단말에게 할당하고 피드백 자원 및 피드백 타이밍을 단말에게 할당한다. 이를 위해 제어부(1n-01)는 자원 할당부(1n-03)를 더 포함할 수 있다. 또한 여러 단말로부터의 피드백이 충돌하지 않도록 피드백 설정 및 피드백 타이밍을 할당하고 해당 타이밍에서 설정된 피드백 정보를 수신하고 해석한다. 통신부(1n-02)는 단말로 데이터, 기준 신호 및 피드백 정보를 송수신하는 기능을 수행한다. 여기서 통신부(1n-02)는 제어부(1n-01)의 제어하에 할당된 자원을 통해 CSI-RS를 단말로 전송하고, 단말로부터 채널 정보에 대한 피드백을 수신한다.

상기에서는 자원 할당부(1n-03)가 제어부(1n-01)에 포함된 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(1n-01)는 적어도 하나 이상의 기준 신호 각각에 대한 설정 정보를 단말에 전송하도록 통신부(1n-02)를 제어하거나, 상기 적어도 하나 이상의 기준 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(1n-01)는 상기 측정 결과에 따른 피드백 정보를 생성하기 위한 피드백 설정 정보를 상기 단말에 전송하도록 상기 통신부(1n-02)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1n-01)는 상기 적어도 하나 이상의 기준 신호를 상기 단말에 전송하고, 상기 피드백 설정 정보에 따른 피드백 타이밍에서 상기 단말로부터 전송되는 피드백 정보를 수신하도록 통신부(1n-02)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1n-01)는 단말에 피드백 설정 정보를 전송하고, 상기 단말에 CSI-RS를 전송하고, 상기 피드백 설정 정보 및 상기 CSI-RS에 기초하여 생성된 피드백 정보를 상기 단말로부터 수신할 수 있다. 이 때 제어부(1n-01)는 적어도 하나 이상의 CSI-RS resource들로 구성되는 적어도 하나 이상의 CSI-RS 계층에 대한 설정 정보를 단말에게 전송할 수 있다. 또한, 제어부(1n-01)는 피드백 정보에 기초하여 빔포밍된 CSI-RS를 상기 단말에 전송하고, 상기 CSI-RS에 기초하여 생성된 피드백 정보를 상기 단말로부터 수신할 수 있다. 상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 기지국은 자신이 운영할 TXRU 수 또는 기타 통신 상황에 맞추어 다양한 수 및 다 계층의 CSI-RS를 설정할 수 있다. 또한 단말은 기지국의 설정에 맞추어 가장 선호되는 CSI-RS 계층 및 resource 정보를 기지국에 보고함으로써 CSI-RS 측정에 대한 부담을 줄임과 동시에 정확한 채널 추정 및 보고를 수행하는 것이 가능하다.

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
   기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
   상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.

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