KR20210009320A - 다중입력-다중출력(mimo) 무선전송을 구성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중입력-다중출력(mimo) 무선전송을 구성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210009320A
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Abstract

MIMO 무선전송을 구성하기 위한 방법(10)과 장치(20; 30)가 제공된다. 상기 방법(10)은 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 제 1 네트워크 노드(20)와 무선 네트워크의 제 2 네트워크 노드(30) 간 하나의 공간 채널 매트릭스(40, spatial channel matrix)에 연관시켜 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11); MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11) 중에: 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 공간 채널 매트릭스에서 적어도 하나의 full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(41, spatial channel sub-matrix)를 식별하는 단계(12); 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스(41)별로 상기 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 송신구성(transmit configuration)의 후보 송신구성을 결정하는 단계(13); 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 결정된 후보 송신구성들로부터, 상기 제 2 네트워크 노드(30)를 위한 일 송신구성을 선택하는 단계(14); 그리고 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 제 2 네트워크 노드가 상기 선택된 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계(15)를 포함한다.

Description

다중입력-다중출력(MIMO) 무선전송을 구성하기 위한 방법 및 장치
본 명세서의 다양한 실시예들은 다중입력-다중출력(MIMO: multiple input multiple output) 무선전송을 구성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
3GPP 5G 표준화 과제는, 밀리미터파 대역, 예를 들어 6 GHz 이상의 스펙트럼 밴드들과 관련된 과제이며 새로운 기술적 해결에 진행 중이다. 예를 들어, 이러한 대역에서의 전송은 훨씬 높은 경로 손실(path loss)이 수반한다. 고지향성 빔(beam)을 실현할 수 있는 MIMO 무선전송이 그 해결책이 될 수 있는데, 이것은 전송되는 무선 주파수의 에너지에 포커스를 두고, 공간 재사용(spatial reuse)이 가능한 설계가 가능하기 때문이다.
또한 단파장 대역은 극히 미세한 환경 변화에도 전송 성능이 상당한 영향을 받게 된다. 그만큼 빔 관리(beam management)의 중요성과 함께, MIMO 무선전송의 엔드포인트(endpoint)에서 지향성 빔을 정렬하고 전송 성능을 최적화하는 빔 제어에 관한 연구가 활발하다.
보다 구체적으로 각각의 엔드포인트들이 가장 강한 채널 응답을 산출하는 지향성 빔 하나를 선택하도록 최적화 하는 것이 필요하다.
최근 동시에 다중 빔을 전송하는 엔드포인트에 대한 부가적인 성능 개선이 주목받고 있다.
아울러, MIMO 무선전송에 관한 전반에 걸쳐서 성능을 보다 더 최적화하기 위한 다양한 기술적 개선 요구가 지속되고 있다.
본 발명의 방법과 장치들에 관한 독립항의 구성에 따라 위의 기술적 과제들이 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항에 제시되는 바와 같다.
먼저 본 발명은 제 1 양태로서 일 방법을 제시한다. 상기 방법은: 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 제 1 네트워크 노드와 무선 네트워크의 제 2 네트워크 노드 간 MIMO 무선전송에 참여하는 것을 포함하며, 상기 무선전송은 공간 채널 매트릭스(spatial channel matrix)에 연관되는 방법으로서; 상기 MIMO 무선전송에 참여하는 동안: 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 공간 채널 매트릭스에서 적어도 하나의 full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(spatial channel sub-matrix)를 식별하는 단계; 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스별로 상기 제 2 네트워크 노드에 대한 송신구성(transmit configuration)의 일 후보 송신구성을 결정하는 단계; 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 결정된 상기 후보 송신구성들로부터, 상기 제 2 네트워크 노드에 대한 일 송신구성을 선택하는 단계; 그리고, 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 제 2 네트워크 노드에게 상기 선택된 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 방법은 제 1 네트워크 노드가 제 2 네트워크 노드의 다이버시티 수신을 위한 최적의 송신구성을 제공하고 MIMO 무선전송의 퍼포먼스를 최적화한다. 예를 들어, 제 1 네트워크 노드는 사용자 장비(UE)일 수 있고, 제 2 네트워크 노드는 무선 모바일 네트워크 내의 기지국일 수 있다.
특히, full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(41)는 MIMO 무선전송의 실현할 수 있는 최대의 전송용량을 가능하게 해준다. 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 rank가 full rank가 아닐 경우에는, 공지된 다른 MIMO 무선전송 모드로 버전을 바꾸는 방식이 적용될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "다중입력-다중출력(multiple input multiple output)" 또는 "MIMO"라 함은 다수의 송신 및 수신 안테나들 사이에 다중경로 전파(multipath propagation)가 가능한 무선전송과 그 응용을 지칭한다.
MIMO 무선전송은 동일한 무선 인터페이스로 동시에 송출되는 별개의 스트림들에 데이터를 배분하여 전송함으로써 전송용량을 높이도록 사용될 수 있다. 개별 스트림별로 상이한 네트워크 노드들에 할당되는 경우, 멀티유저 MIMO(MU-MIMO)라고 한다. 반면 개별 스트림들이 단일 네트워크 노드에 할당되는 경우 싱글유저 MIMO(SU-MIMO)라고 하며, 송신용 및 수신용 위상 안테나 어레이(phased antenna array) 간 다중경로로 단일 링크의 전송용량을 배가시켜서 전파하는 것을 지칭한다.
본 명세서에서 "위상 안테나 어레이(phased antenna array)"라 함은 안테나 어레이로서, 다수 안테나들이 상대적인 진폭 및 위상차를 갖는 전파들을 송신 또는 수신하도록 배치되며, 소정의 보강 및 상쇄 간섭 패턴을 이용하여 방향성을 갖는, 즉 안테나들을 이동시키지 않고 특정 방향으로 전파하는, 전파특성을 일으키도록 구성되는 장치를 말한다.
본 명세서에서 "공간 채널 매트릭스(spatial channel matrix)"라 함은 MIMO 무선전송을 구성하는 송신 및 수신 빔들의 상호 대응하는 쌍 각각의 신호 전파를 기술하는 복소수 값의 표 배열을 말한다. 예를 들어, 상기 공간 채널 매트릭스(HMㅧN) 내의 원소(hmn)는 송신빔(n)과 수신빔(m)에 연관된 상대적 게인(gain)과 위상(phase)을 표현한다.
본 명세서에서 "서브-매트릭스(sub-matrix)"는 최소 2x2 차원의 행렬이고 당해 행렬의 최대 차원을 넘을 수 없다.
본 명세서에서 "송신구성(transmit configuration)"이라 함은 일군의 송신 빔들과 그에 대응하는 일 프리코딩 구성(pre-coding configuration)을 포함하는 정보를 지칭한다.
본 발명의 실시예에서, 무선 네트워크의 제 1 및 제 2 네트워크 노드 사이에 MIMO 무선전송에 참여하는 것은, 공간 채널 매트릭스를 이루도록 MIMO 무선전송을 구성하는 송신 및 수신 빔들의 대응하는 쌍 각각의 신호 전파특성들을 개별 원소로, 상기 매트릭스 엔트리를 채우는 것을 포함한다.
구체적 예를 들면, 제 2 네트워크 노드는 송신 빔 스위프(transmit beam sweep)를 실행하고 제 1 네트워크 노드가 그에 대해 상응하는 수신 빔 스위프(receive beam sweep)를 실행함으로써, 대응하는 빔 쌍을 검출할 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스에서 복수의 컬럼들은 각각 제 1 네트워크 노드의 복수의 수신 체인(receive chain)들에 대응될 수 있다.
또한 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스에서 복수의 컬럼들은 제 1 네트워크 노드에서 복수의 송신 체인(transmit chain)들과 대응될 수 있다.
본 명세서에서 "체인(chain)"이라 함은 위상 안테나 어레이의 일 안테나로 전송되는 무선 주파수, RF, 신호처리 기능들의 연쇄(cascade)를 지칭한다.
바람직하게, 앞서 설명한 공간 채널 매트릭스의 정의와 MIMO 무선전송의 원리에 따르면, 본 발명의 MIMO 무선전송은 상기 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스의 컬럼 수가 제 1 네트워크 노드가 가지는 수신 또는 송신 체인들의 수와 같을 때 최대 스루풋(throughput)을 낼 수 있다.
일부 실시예에서 본 발명의 송신구성(transmit configuration)은 지시자로서, 제 2 네트워크 노드에 의하여 사용하도록 요구되는 송신 빔들의 진폭, 위상, 편파의 적어도 하나를 포함하는 제 2 네트워크 노드의 일 프리코딩 구성(pre-coding configuration)에 대한 표시를 포함할 수 있다.
이것은 송신 빔들의 상호 간섭으로 신호가 상쇄되는 것을 방지하게 해주는 점에서 바람직하다.
일부 실시예에서, 네트워크 노드를 구성하는 단계는, 제 1 네트워크 노드가 제 2 네트워크 노드에 대하여, 상기 송신구성(transmit configuration)을 통신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 송신구성을 통신하는 단계에서 상기 송신구성에 대한 명시적 시그널링(explicit signaling)을 포함할 수 있다.
이것은 제 2 네트워크 노드의 상이한 송신 빔들에 대하여 그 상대적인 강도와 위상 값들을 제안하는 것을 가능하게 해는 점에서 바람직하며, 상기 값들은 룩업 테이블에서 선택하도록 할 수도 있을 것이다.
일부 실시예에서 제 1 네트워크 노드는 송신구성을 통신하는 단계에서, 파일럿 전송(pilot transmission)을 사용하여 제 2 네트워크 노드에게 사용하도록 제안하는 송신 빔들 각각의 방향으로, 상기 송신구성에 대한 일 암시적 시그널링(implicit signaling)을 포함할 수 있다.
이것은 제 2 네트워크 노드에서 상기 파일럿 전송으로부터 상대적인 진폭 및 위상들을 추출할 수 있게 되는 점에서 바람직하다.
이것에는 특히, 수신 체인들 갯수의 최소값, 또는 제 1 네트워크 노드의 수신 빔 수에 상응하는 SRS(Sounding Reference Signal) 리소스들을 포함시킬 수도 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제 1 네트워크 노드의 송신 체인들의 수가 상기 제 1 네트워크 노드의 수신 체인들의 수보다 작을 경우, 상기 송신구성을 통신하는 단계에서 적어도 부분적으로 순차적으로 상기 파일럿 전송들을 실행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
예를 들어, 수신 체인이 4개일 경우 같은 수의 파일럿 전송이 필요하다. 그러나 단지 2개의 송신 체인만 사용해야 한다면, 한번에 단 2개의 파일럿 전송이 실행될 수 있고, 따라서 적어도 두 부분에서 파일럿 전송 실행이 요구될 것이다.
일부 실시예의 경우, 송신구성을 통신하는 단계에 해당 송신구성을 통신하는 일 방법에 관한 하나의 명시적 시그널링(explicit signaling)을 더 포함할 수도 있다.
이것은 송신구성의 유연한 선택을 가능하게 해주는 점에서 바람직하다.
제 1 네트워크 노드는 또한 MIMO 수신을 위해 이용할 수 있는 수신 체인들의 수를 제 2 네트워크 노드와 통신할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 네트워크 노드는 사용자 장비일 수 있고, 제 2 네트워크 노드는 무선 모바일 네트워크 내의 기지국일 수 있다.
또한 제 1 네트워크 노드는 상기 제 2 네트워크 노드에 의하여 실행될 바람직한 일 프리코딩(pre-coding)을 통신할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 네트워크 노드는 사용자 장비일 수 있고, 제 2 네트워크 노드는 무선 모바일 네트워크 내의 기지국일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 식별하는 단계는 공간 채널 매트릭스에서 소정의 중요도 임계값(significance threshold)을 초과하는 매트릭스 엔트리들만을 기반으로 식별하는 것일 수 있다.
이것은 상기 식별 단계를 더 단순화하는 점에서 바람직하다.
일부 실시예에서, 상기 결정하는 단계는 각각의 공간 채널 서브-매트릭스의 SVD(singular value decomposition: 특이값 분해)를 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
공간 채널 서브-매트릭스별 각 SVD는 관련된 각각의 일 프리코딩 구성(즉, 고유벡터)을 산출해주는 점에서 바람직하다.
일부 실시예에서, 상기 선택하는 단계는 결정된 각 후보 송신구성(즉, 고유모드)에 대하여, 해당 공간 채널 서브-매트릭스에 연관된 특이값(singular value)들 각각의 제곱의 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 선택하는 단계는, 상기 결정된 후보 송신구성들 중에서 각각의 연산된 특이값들의 제곱의 합이 가장 큰 것에 대응하는 후보 송신구성에 따라 송신구성(고유모드)을 구성하는 것을 더 포함할 수 있다.
특히, 아래 식과 같이 소정의 빔 쌍 예측(beam pair estimate)을 위한 상기 특이값의 제곱의 합들은, 상기 빔 쌍 예측의 내적(inner product)의 고유값(eigenvalue)들의 합에 상응한다:
Σ((svd(H))2) = Σ(eig(H*TH))
이것은 빔 스위핑(beam sweeping)에 기초하여 작은 수의 몇 단계만으로 최적의 송신구성을 찾도록 복잡성을 줄이는 점에서 바람직하다. 보다 시간 소모적이고 상당한 사운딩 신호(sounding signal) 리소스 수요가 예상된다면, 차선의 방법으로 반복법에 따른 연산도 가능할 것이다.
본 발명은 또한 제 2 양태로서 일 네트워크 노드를 제공한다.
상기 네트워크 노드는: 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 제 1 네트워크 노드와 무선 네트워크의 제 2 네트워크 노드 간 MIMO 무선전송이며, 공간 채널 매트릭스(spatial channel matrix)와 연관되는 상기 무선전송에 참여하도록 배치된 일 프로세서를 포함하며; 그에 따라 상기 네트워크 노드는, 상기 MIMO 무선전송에 참여하는 동안: 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 공간 채널 매트릭스에서 적어도 하나의 full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(spatial channel sub-matrix)를 식별하는 단계; 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스별로 상기 제 2 네트워크 노드에 대한 송신구성(transmit configuration)의 일 후보 송신구성을 결정하는 단계; 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 결정된 상기 후보 송신구성들로부터, 상기 제 2 네트워크 노드에 대한 일 송신구성을 선택하는 단계; 그리고, 상기 제 1 네트워크 노드에 의하여, 상기 제 2 네트워크 노드에게 상기 선택된 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계를 실행하도록 배치된다.
즉, 본 발명의 상기 네트워크 노드는 전술한 실시예의 다양한 방법을 실행하도록 구성된다.
전술한 제 1 양태에 따른 방법과 관련된 기술적 효과와 장점들은 본 발명의 상기 네트워크 노드에도 동일하게 얻어지는 바람직한 효과와 장점들을 갖는다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 네트워크 노드는 무선 모바일 네트워크의 일 사용자 장비(UE)일 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 네트워크 노드는 무선 모바일 네트워크의 기지국(BS: base station)일 수 있다.
본 발명의 제 3 양태로서 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 네트워크 노드의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 프로그램 코드를 포함하며, 그에 따른 상기 프로그램 코드의 실행은 상기 네트워크 노드가 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 할 것이다.
본 발명은 제 4 양태에 따라 저장매체를 제공한다. 상기 저장매체는 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 판독가능 명령들을 저장한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하며, 도면에서 동일 또는 유사한 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 다양한 실시예의 방법들을 보여주는 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 네트워크 노드를 보여주는 개략도이다.
도 3은 실시예들의 공간 채널 매트릭스(40) 및 공간 채널 서브-매트릭스(41)를 도시한 개략도이다.
도 4는 일 실시예의 MIMO 무선전송에서 빔 스위핑을 보여주는 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 네트워크 노드의 기능들을 도시한 블록 다이어그램이다.
이하 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 실시예들이 특정 응용 분야에 맞도록 설명되더라도, 이들 실시예는 설명된 응용 분야에 국한되는 것이 아니다. 또한, 설명되는 실시예들의 특징들은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 서로 결합될 수 있는 것들이다.
도면들은 본 발명의 개념적 표현으로 읽혀야 하고, 각 도면에 나타낸 구성들은 반드시 축척에 맞도록 도시한 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 다양한 요소들의 일반적 목적과 기능들에 대하여 본 기술 분야에 통상의 지식을 사람들에게 명확하게 이해할 수 있도록 표시하였다. 도면들에 도시된 각 기능 블록, 디바이스, 컴포넌트, 또는 타 물리적 또는 기능 유닛들 사이의 임의의 연결 내지 커플링 등은 간접적인 연결 또는 커플링으로 구현될 수도 있을 것이다. 구성요소들 사이의 커플링은 무선접속을 통해 설정될 수 있는 것이며, 기능 블록들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있는 것이다.
다음으로, 네트워크에서의 무선통신 기술에 대하여 설명한다. 예를 들어, 네트워크는 다수의 셀들을 포함하는 셀룰러 네트워크일 수 있으며, 각각의 셀은 하나 또는 그 이상의 기지국(BS)으로써 정의된다. 네트워크 아키텍처의 일 예로 3GPP LTE 아키텍처가 포함된다. 3GPP LTE의 경우, 무선 채널은 evolved UMTS Terrestrial Radio Access(EUTRAN)으로써 정의된다. 비슷한 기술이면서 3GPP에 특화된 다양한 아키텍처들, 예를 들어GSM(Global System For Mobile Communications), WCDMA(WideBand Code Division Multiplex), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates For GSM Evolution), EGPRS(Enhanced GPRS), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), HSPA(High Speed Packet Access) 및 그와 연관된 셀룰러 네트워크 아키텍처 등에 용이하게 적용될 수 있다. 특히, 이러한 기술들은 3GPP NB-IoT 또는 eMTC 네트워크, 그리고 3GPP New Radio(NR) 네트워크 등에도 적용될 수 있다. 나아가, 블루투스, 위성통신, IEEE 802. 11x Wi-Fi 기술 등 다양한 3GPP 이외의 아키텍처들에도 관련된 기술들이 쉽게 적용될 수 있다.
도 1A 및 도 1B를 참조하여 다양한 실시예들에 따른 방법(10)을 설명한다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법(10)은 제 1 네트워크 노드에 의하여, 무선 네트워크(20, 30)의 제 1 네트워크 노드(20)와 제 2 네트워크 노드(30) 간 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)를 포함한다.
또한 상기 방법(10)은 MIMO 무선전송에 참여하는 동안, 제 1 네트워크 노드(20) 및 공간 채널 매트릭스(40)에 의해, full rank를 갖는 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스(41)를 식별하는 단계(12)를 더 포함한다.
식별하는 단계(12)는 공간 채널 매트릭스(40)에서 소정의 중요도 임계값(significance threshold)을 초과하는 매트릭스 엔트리들에만 기초하는 것일 수 있다.
무선 네트워크(20, 30)의 제 1 및 제 2 네트워크 노드들(20, 30)간 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)는, MIMO 무선전송을 구성할 수 있는 대응되는 송신 및 수신 빔 쌍 사이 각각의 신호 전파특성들로써 공간 채널 매트릭스(40)의 엔트리를 채우는 것을 포함할 수 있다. 공간 채널 매트릭스(40)의 예시는 도 3과 관련하여 설명될 것이다.
본 발명의 방법(10)은 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스(41)별로, 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 일 후보 송신구성(transmit configuration)을 결정하는 단계(13)를 더 포함한다.
위의 결정하는 단계(13)는 각각의 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 SVD(singular value decomposition: 특이값 분해)를 실행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법(10)은 또한 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 각각의 결정된 후보 송신구성들로부터 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 송신구성을 선택하는 단계(14)를 더 포함한다.
송신구성(transmit configuration)은 또한 제 2 네트워크 노드(30)에 의하여 사용 요청되는 송신 빔들의 진폭, 위상 및 편파의 적어도 하나를 포함하는 제 2 네트워크 노드(30)의 일 프리코딩 구성(pre-coding configuration)을 지시하는 것일 수 있다.
도 1B와 같이 선택하는 단계(14)는 상기 결정된 각 후보 송신구성에 대해, 대응하는 공간 채널 서브-매트릭스(41)에 연관된 특이값(singular value)들 각각의 제곱의 합을 계산하는 단계(141)를 포함할 수 있다.
선택하는 단계(14)는 상기 결정된 후보 송신구성들 중에서 상기 연산된 특이값들의 제곱의 합이 가장 큰 것에 대응하는 일 후보 송신구성에 따라 송신구성을 구성하는 단계(142)를 더 포함할 수 있다.
도 1A로 돌아가서, 본 발명의 방법(10)은 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 제 2 네트워크 노드(30)가 상기 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계(15)를 더 포함한다.
네트워크 노드를 구성하는 단계(15)는 제 1 네트워크 노드(20)가 제 2 네트워크 노드(30)에 대하여, 상기 송신구성을 통신하는 단계(151)를 더 포함할 수 있다.
송신구성을 통신하는 단계(151)에는 당해 송신구성의 명시적 시그널링(explicit signaling)을 포함할 수도 있다.
대안적으로, 송신구성을 통신하는 단계(151)는 제 1 네트워크 노드(20) 에 의하여, 상기 송신구성에 관한 하나의 암시적 시그널링(implicit signaling)을 파일럿 전송에 포함시킬 수도 있으며, 상기 제 2 네트워크 노드(30)에게 사용하도록 요청하는 송신 빔들 각각의 방향으로 통신한다.
상기 송신구성을 통신하는 단계(151)는, 제 1 네트워크 노드(20)의 송신 체인들의 수가 제 1 네트워크 노드(20)의 수신 체인들의 수보다 작을 경우, 상기 파일럿 전송들을 적어도 부분적으로 순차적으로 실행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
송신구성을 통신하는 단계(151)에서 해당 송신구성을 통신하는 것의 일 방법에 관한 하나의 명시적 시그널링(explicit signaling)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 노드(20; 30)는 도 2와 같다.
네트워크 노드(20; 30)는 각각 프로세서(21; 31)를 포함하며, 이들 프로세서는 네트워크 노드(20; 30)에 의하여 상기 네트워크 노드(20)와 상기 무선 네트워크(20, 30)의 제 2 네트워크 노드(30) 간 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)를 실행하도록 배치된다. 상기 무선전송은 공간 채널 매트릭스(40)와 연관된다.
상기 프로세서(21; 31)는 MIMO 무선전송에 참여하는 중에, 네트워크 노드(20) 및 공간 채널 매트릭스(40)에 의하여, full rank를 갖는 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스(41)를 식별하는 단계(12)를 더 실행하도록 구성된다.
프로세서(21; 31)는 또한 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 식별된 공간 채널 서브-매트릭스(41) 각각에 대하여 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 후보 송신구성을 결정하는 단계(13)을 더 수행하도록 구성된다.
상기 프로세서(21; 31)는 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 결정된 후보 송신구성으로부터 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 송신구성을 선택하는 단계(14)를 더 실행하도록 배치된다.
프로세서(21; 31)는 또한 네트워크 노드(20)에 의하여, 제 2 네트워크 노드(30)가 상기 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계(15)를 더 실행하도록 배치된다.
상기 네트워크 노드(20; 30)는 본 발명의 다양한 실시예에 포함된 전술한 방법(10)을 수행하도록 구성된다.
네트워크 노드(20; 30)는 무선 모바일 네트워크(20, 30)의 사용자 장비(UE, 20) 또는 기지국(BS, 30)일 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 예시에 따른 공간 채널 매트릭스(40)를 보여준다.
도시된 M×N 공간 채널 매트릭스(40)는, 일 네트워크 노드(예를 들어 제 2 네트워크 노드)의 M개의 수신 빔들, 그리고 다른 네트워크 노드(예를 들어 제 1 네트워크 노드)의 N개의 송신 빔들에 대응하는, N개의 컬럼(column) 및 M개의 로우(row)로 이루어지는 표 배열이다.
매트릭스 엔트리의 복소수 값들은 MIMO 무선전송에서 구성할 수 있는 송신 및 수신 빔들의 대응하는 쌍 사이의 신호 전파특성을 각각 설명한다. 예를 들어, 상기 공간 채널 매트릭스(HM×N) 내의 원소(hmn)는 송신빔(n)과 수신빔(m)에 연관된 상대적 게인(gain)과 위상(phase)을 표현한다.
빔의 상호성, 즉, 서로 상관된 네트워크 노드들에서 각 수신 빔에 대응하는 송신 빔의 상호성을 가정하면, 상기 매트릭스의 각 엔트리들은 MIMO 무선전송의 양 방향 교신신호에 대한 일 전파특성을 기술한다.
공간 채널 매트릭스(40)의 상기 매트릭스 엔트리는 네트워크 노드(20; 30)가 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)에 빔 스위핑을 통해 채워지게 된다.
도 4는 제 1 네트워크 노드(20)와 제 2 네트워크 노드(30) 사이의 MIMO 무선전송에서 실행되는 빔 스위핑(sweeping)은 예시이다. 도면 좌측과 우측의 제 1 및 제 2 네트워크 노드(20; 30)를 포함하는 시스템이며, 각각의 네트워크 노드(20, 30)는 당해 MIMO 무선전송에서 구성할 수 있는 복수의 빔과 연관된다. 부가적으로, 무선신호를 반사하는 대상들이 존재할 수도 있다.
제 2 네트워크 노드(30)는 송신 빔 스위프를 수행하며, 여기서 각기 다른 방향의 빔들은 시간/주파수 영역에서 상이한 리소스들에 각각 할당된다. 각 빔은 동기화 신호, SS(signal strength), 다운링크 파일럿, CSI-RS, 위상 기준신호, PRS(positioning reference signal), 및 빔 지시자(beam indicator)를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 네트워크 노드(20)는 접속이 이루어질 때 자신의 응답을 회신할 수 있도록 업링크 리소스들을 구비한다. 제 2 네트워크 노드(30)는 상기 각 리소스들로부터 임의의 모든 빔 방향의 신호를 수신할 수 있다고 가정한다.
예를 들어, 제 2 네트워크 노드(30)가 모든 UE들로 브로드캐스팅 하는 송신 빔 스위프를 수행하고, 그에 따라 제 1 네트워크 노드(20)는 상응하는 수신 빔 스위프를 실행함으로써 임의의 빔 쌍은 물론 당해 신호의 전파특성까지 검출할 수 있게 된다. 그로부터 상기 제 1 네트워크 노드는 공간 채널 매트릭스(41)에 반영되는 일 테이블을 생성될 것이다.
도 4의 예시를 보면 제 2 네트워크 노드(30)의 4번 빔(4)이 제 1 네트워크 노드(20)가 1번 빔(1)을 사용할 때 가장 강한 신호특성을 보이고 있다. 그러나, 제 2 네트워크 노드(30)의 4번 빔(4)으로부터 제 1 네트워크 노드(20)의 2번 빔(2)으로, 나아가 제 2 네트워크 노드(30)의 2번 빔(2)으로부터 제 1 네트워크 노드(20)의 4번 빔(4)으로 일부 전파 에너지가 유입되고 있다.
도 3은 예시적인 공간 채널 매트릭스(40) 및 예시적인 공간 채널 서브-매트릭스(41)를 보여준다.
네트워크 노드들(20, 30)은 도 3의 예에서 N개의 송신 및 M개의 수신 빔들을 구성할 수도 있지만, 관련된 상기 네트워크 노드들(20; 30)의 송신 및/또는 수신 체인들의 수는 더 제한된다.
복수의 빔들로 공간 멀티플렉싱에 기초한 MIMO 동작을 실행하기 위해서, 서브-매트릭스의 차원은 최소 2x2차원이고, 최대로 해당 M×N 공간 채널 매트릭스가 될 수 있겠지만, 네트워크 노드들(20, 30)의 관련 송신 및/또는 수신 체인의 수가 제한됨에 따라 통상은 그보다 작게 된다.
그에 따라, 도 3의 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 예시는 중요도 임계값(significance threshold)을 초과하는 제 1 네트워크 노드의 2개의 빔과 제 2 네트워크 노드의 4개의 빔으로부터 얻어진 2컬럼(colunn)-4로우(row) 매트릭스를 보여준다.
예를 들어, 제 1 네트워크 노드(20)가 K(<N)개의 송신 체인들을 가지면, 적어도 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 컬럼 수는 제 1 네트워크 노드(20)의 송신 체인의 수인 K에 대응한다.
같은 방식으로 빔 상호성에 따라, 제 1 네트워크 노드(20)가 K개의 수신 체인들을 갖는 경우, 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 컬럼 수는 제 1 네트워크 노드(20)의 수신 체인들의 수인 K에 해당한다. 따라서, 도 3에서 K = 2이다.
또한, 상기 식별하는 단계(12)에 따라 추가적인 공간 채널 서브-매트릭스들(41)이 식별될 수 있으며, 예를 들어, 컬럼(1, 4)와 로우(2 내지 5), 또는 컬럼(2, 4)와 로우(2 내지 5) 등의 교차점들로 구성될 수 있을 것이다.
도 5 는 도 1A의 방법에 따라 동작하는 네트워크 노드(20; 30)의 기능들을 도시한 블록도이다. 네트워크 노드(20; 30)는 예를 들어, 제 1 네트워크 노드(20) 또는 제 2 네트워크 노드(30)에 대응한다. 도시된 바와 같이 상기 네트워크 노드(20; 30)는 앞서 설명한 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)를 실행하도록 배치되는 모듈(51)을 구비한다. 또한 상기 네트워크 노드(20; 30)는 앞서 설명한 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스(41)들을 식별하는 단계(12)를 실행하도록 구비되는 모듈(52)를 포함한다. 마찬가지로 상기 네트워크 노드(20; 30)는 앞서 일 후보 송신구성을 선택하는 단계(13)를 실행하는 모듈(53)을 더 구비한다. 상기 네트워크 노드(20, 30)는 또한 전술한 후보 송신구성들로부터 일 송신구성을 선택하는 단계(14)를 실행하는 모듈(54)을 포함한다. 상기 네트워크 노드(20; 30)는 앞서 설명한 상기 송신구성을 사용하도록 상기 제 2 네트워크 노드(30)의 송신구성을 구성하는 단계(15)를 실행하는 모듈(55)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 네트워크 노드(20; 30)은 도 1B에 표시한 단계들(141, 142)과 같이, 다른 기능들을 구현하기 위한 모듈들을 더 포함시킬 수 있을 것이다. 또한, 네트워크 노드(20; 30)의 상기 모듈들은 반드시 네트워크 노드(20; 30)에 구현되는 하드웨어 구조를 의미하는 것에 국한되지 않으며, 동일한 기능적 요소로 구현될 수 있는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 조합 등까지 포함하는 것이다.
비록 본 발명이 특정 바람직한 실시예에 대해 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 기술 분야에 숙련된 자가 위의 명세서를 읽고 이해하는 바에 따라 등가적인 다양한 변경 내지 수정이 가능할 것이다. 본 발명은 이러한 모든 등가적인 변경 및 수정을 포함하는 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. MIMO(multiple input multiple output) 무선전송을 구성하기 위한 방법으로서,
    - 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 제 1 네트워크 노드(20)와 무선 네트워크의 제 2 네트워크 노드(30) 간 하나의 공간 채널 매트릭스(40, spatial channel matrix)에 연관시켜 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11, participating);
    - 상기 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11) 중에: 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 공간 채널 매트릭스에서 적어도 하나의 full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(41, spatial channel sub-matrix)를 식별하는 단계(12, identifying);
    - 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스(41)별로 상기 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 송신구성(transmit configuration)의 후보 송신구성을 결정하는 단계(13, determining);
    - 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 결정된 후보 송신구성들로부터, 상기 제 2 네트워크 노드(30)를 위한 일 송신구성을 선택하는 단계(14, selecting); 및
    - 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 제 2 네트워크 노드가 상기 선택된 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계(15, configuring);
    를 포함하는 방법(10).
  2. 제 1 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 무선 네트워크(20, 30)의 제 1 및 제 2 네트워크 노드(20; 30) 간 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11)에서, 상기 MIMO무선전송에서 구성할 수 있는 가능한 송신 및 수신 빔 쌍들 각각에 대응하는 신호 전파특성들에 따라 상기 공간 채널 매트릭스(40)의 매트릭스 엔트리를 채우는 단계를 포함하는 것인, 방법(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 공간 채널 서브-매트릭스(41)의 컬럼 수는 상기 제 1 네트워크 노드(20)의 수신 체인(receive chain)의 수에 상응하는 것인, 방법(10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 송신구성은 제 2 네트워크 노드(30)의 일 프리코딩 구성(pre-coding configuration)을 지시하는 것으로서 제 2 네트워크 노드(30)에게 사용하도록 요청되는 송신 빔(transmit beam)들의 진폭, 위상 및 편파의 적어도 하나를 포함하는 것인, 방법(10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 네트워크 노드를 구성하는 단계(15)에서, 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여 상기 제 2 네트워크 노드(30)에게 상기 송신구성을 통신하는 단계(151, communicating)를 더 포함하는 것인, 방법(10).
  6. 제 5 항의 방법에 있어서,
    - 상기 송신구성을 통신하는 단계(151)에는 상기 송신구성에 대한 일 명시적 시그널링(explicit signaling)을 포함하는 것인, 방법(10).
  7. 제 5 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 송신구성을 통신하는 단계(151)에는, 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 파일럿 전송으로 제 2 네트워크 노드에게 사용하도록 요청하는 송신 빔(transmit beam)들의 각 방향으로 상기 송신구성에 대한 일 암시적 시그널링(implicit signaling)을 포함하는 것인, 방법(10).
  8. 제 7 항의 방법(10)에 있어서,
    - 상기 제 1 네트워크 노드(20)의 송신 빔(transmit beam)들의 수가 상기 제 1 네트워크 노드(20)의 수신 빔(receive beam)들의 수보다 작을 경우, 상기 송신구성을 통신하는 단계(151)에서 상기 파일럿 전송을 적어도 부분적으로 순차적으로 수행하는 것을 더 포함하는 것인, 방법(10).
  9. 제 6 항 내지 제 8 항의 어느 한 항의 방법에 있어서,
    - 상기 송신구성을 통신하는 단계(151)에는 상기 상응하는 송신구성을 통신하는 방법에 대한 일 명시적 시그널링(explicit signaling)을 더 포함하는 것인, 방법(10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항의 어느 한 항의 방법에 있어서,
    - 상기 식별하는 단계(12)는 상기 공간 채널 매트릭스(40)에서 소정의 중요도 임계값(significance threshold)을 초과하는 매트릭스 엔트리들에만 기초하여 식별하는 것인, 방법(10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항의 방법에 있어서,
    - 상기 결정하는 단계(13)는 상기 각각의 공간 채널 서브-매트릭스(41)에 대한 특이값 분해(SVD: singular value decomposition)를 실행하는 것을 포함하는 것인, 방법(10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항의 어느 한 항의 방법에 있어서,
    - 상기 선택하는 단계(14)는 상기 결정된 각 후보 송신구성들에 대하여, 당해 공간 채널 서브-매트릭스(41)에 연관된 특이값(singular value)들의 제곱의 합을 계산하는 단계(141, computing)를 포함하는 것인, 방법(10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항의 어느 한 항의 방법에 있어서,
    - 상기 선택하는 단계(14)는 상기 결정된 후보 송신구성으로부터 상기 특이값(singular value)들의 제곱의 합이 가장 큰 것에 대응하는 상기 송신구성을 구성하는 단계(142, configuring)를 더 포함하는 것인, 방법(10).
  14. 네트워크 노드(20; 30)로서,
    ○ 상기 네트워크 노드(20; 30)에 의하여, 상기 제 1 네트워크 노드(20)와 무선 네트워크의 제 2 네트워크 노드(30) 간 일 공간 채널 매트릭스(40, spatial channel matrix)에 연관시켜 MIMO 무선전송에 참여하는 단계(11, participating);
    ○ 상기 MIMO 무선전송에 참여하는 중에: 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 공간 채널 매트릭스에서 적어도 하나의 full rank를 갖는 공간 채널 서브-매트릭스(41, spatial channel sub-matrix)를 식별하는 단계(12, identifying);
    ○ 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 각각의 식별된 공간 채널 서브-매트릭스(41)별로 상기 제 2 네트워크 노드(30)에 대한 송신구성(transmit configuration)의 후보 송신구성을 결정하는 단계(13, determining);
    ○ 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 결정된 후보 송신구성들로부터, 상기 제 2 네트워크 노드(30)를 위한 일 송신구성을 선택하는 단계(14, selecting); 그리고
    ○ 상기 제 1 네트워크 노드(20)에 의하여, 상기 제 2 네트워크 노드가 상기 선택된 송신구성을 사용하도록 구성하는 단계(15, configuring);
    를 실행하도록 배치되는 프로세서(21; 31)를 포함하는 네트워크 노드(20; 30).
  15. 제 14 항에 있어서,
    - 상기 네트워크 노드(20; 30)는 상기 제 2 항 내지 제 13 항의 어느 한 항의 방법(10)을 실행하도록 구성되는 것인, 네트워크 노드(20; 30).
  16. 제 14 항 또는 제 15항에 있어서,
    - 상기 네트워크 노드(20; 30)는 무선 모바일 네트워크(20, 30)의 사용자 장비(20, UE)인, 네트워크 노드(20; 30).
  17. 제 14 항 또는 제 15항에 있어서,
    - 상기 네트워크 노드(20; 30)는 무선 모바일 네트워크(20, 30)의 일 기지국(30, BS)인, 네트워크 노드(20; 30).
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