WO2016204365A1 - 차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더 설계 방법 및 그 장치 - Google Patents

차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더 설계 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2016204365A1
WO2016204365A1 PCT/KR2016/000401 KR2016000401W WO2016204365A1 WO 2016204365 A1 WO2016204365 A1 WO 2016204365A1 KR 2016000401 W KR2016000401 W KR 2016000401W WO 2016204365 A1 WO2016204365 A1 WO 2016204365A1
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강지원
김기태
이길봄
박경민
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    • H04B7/0636—Feedback format
    • H04B7/0639—Using selective indices, e.g. of a codebook, e.g. pre-distortion matrix index [PMI] or for beam selection
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Definitions

  • the present specification relates to a wireless communication system, and more particularly, to a wireless communication system applied to inter-vehicle communication.
  • a method of designing a precoder that may be applied to an inter-vehicle communication system may be provided.
  • a 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE)) communication system will be described.
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is an access gateway (AG) located at an end of a user equipment (UE) and a base station (eNode B), an eNB, and a network (E-UTRAN) and connected to an external network.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20Mhz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • For downlink (DL) data the base station transmits downlink scheduling information to inform the corresponding UE of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • the base station transmits uplink scheduling information to the terminal for uplink (UL) data and informs the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. that the terminal can use.
  • DL downlink
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • the present specification has an object to provide a method and apparatus for designing a hierarchical structure precoder in an inter-vehicle communication system.
  • the present specification aims to provide an efficient channel information feedback scheme for inter-vehicle communication in consideration of a densely distributed vehicle environment.
  • a method for designing a hierarchical precoder by a terminal In a method for designing a hierarchical precoder by a terminal according to an embodiment of the present specification, receiving group information indicating a terminal group based on a direction of a first type beam, and first type beam based on group information Feeding back preference information for the step; receiving first type beam information determined based on the preference information; hierarchical preconfiguration comprising a first precoder and a second precoder based on the received first type beam information Designing a coder and feeding back channel information based on the hierarchical precoder.
  • the first precoder may be precoder information about the first type beam direction
  • the second precoder may be precoder information about the second type beam direction within the first type beam direction
  • a terminal device for designing a hierarchical precoder comprising: a receiving module for receiving information from an external device, a transmitting module for transmitting information from an external device, and a processor for controlling the receiving module and the transmitting module It may include.
  • the processor receives the group information indicating the terminal group based on the direction of the first type beam using the receiving module, and feeds back the preference information for the first type beam using the transmitting module based on the group information.
  • Receiving first type beam information determined based on the preference information using a receiving module designing a hierarchical precoder composed of a first precoder and a second precoder based on the received first type beam information, Channel information may be fed back using the transmission module based on the hierarchical precoder.
  • the first precoder may be precoder information about the first type beam direction
  • the second precoder may be precoder information about the second type beam direction within the first type beam direction.
  • the first type beam may be a broad beam
  • the second type beam may be a fine beam
  • the first precoder may be information included in the received first type beam information.
  • the second precoder may be precoder information designed based on the first precoder.
  • the second precoder may be precoder information designed based on beam resolution for the second type beam.
  • the designed hierarchical precoder may be a precoder designed based on any one of analog beamforming, digital beamforming, and hybrid beamforming.
  • the designed hierarchical precoder is a precoder designed based on hybrid beamforming
  • the first type beam is determined based on analog beamforming
  • the second type beam is digital It can be determined based on the beamforming.
  • the first precoder is a precoder designed based on the first compensation value for analog beamforming
  • the second precoder is a second compensation value for the digital beamforming. It may be a precoder designed based on it.
  • the first precoder is a precoder for changing a reference boresight of analog beamforming to 0 degrees
  • the second precoder is a reference for the analog beamforming changed to 0 degrees. It may be a precoder to determine the direction of the hybrid beamforming based on the direction.
  • the first type beam information may be information determined by further using at least one of channel reciprocity and position information of the terminal based on a transmission signal of the terminal.
  • the preference information may be fed back only when the terminal is the representative terminal in the terminal group indicated by the group information.
  • the first type beam information may be received only when the terminal is a representative terminal in the terminal group.
  • the terminal may further transmit first type beam information to other terminals in the terminal group.
  • the preference information fed back by the terminal may include a plurality of preference information for the plurality of first type terminals.
  • the present disclosure may provide a method and apparatus for designing a hierarchical structure precoder in an inter-vehicle communication system.
  • the present specification may provide an efficient channel information feedback scheme for inter-vehicle communication in consideration of a densely distributed vehicle environment.
  • the present disclosure may provide a method of designing a precoder in consideration of each beam direction and beam resolution provided to a vehicle.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 2 illustrates a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on a 3GPP radio access network standard according to an embodiment of the present specification. It is a figure which shows.
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system according to an embodiment of the present specification according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in the LTE system according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system according to an embodiment of the present specification.
  • MIMO 7 is a diagram illustrating a configuration of a general multiple antenna (MIMO) communication system according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a vehicle including a plurality of antenna arrays according to one embodiment of the present specification.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of selecting a distributed antenna unit (DU) in a situation where a plurality of vehicles are in close proximity according to one embodiment of the present specification.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating beam direction and beam resolution based on beamforming according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating beam direction and beam resolution based on beamforming according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating beam direction and beam resolution based on beamforming according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 13 illustrates a method for transmitting a beam based on beam sharpness by a base station according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for setting a terminal group for each beam according to one embodiment of the present specification.
  • 15 is a diagram illustrating a method of designing a hierarchical precoder according to one embodiment of the present specification.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of designing a hierarchical precoder according to an embodiment of the present specification.
  • 17 is a block diagram of a terminal device and a base station according to one embodiment of the present specification.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-A (LTE-Advanced) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • first and / or second may be used herein to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights in accordance with the concepts herein, the first component may be called a second component, and similarly The second component may also be referred to as a first component.
  • unit refers to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in a combination of hardware and / or software.
  • FIG. 2 illustrates a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on a 3GPP radio access network standard according to an embodiment of the present specification. It is a figure which shows.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources.
  • the physical channel is modulated in an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme in downlink, and modulated in a Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer performs a header compression function to reduce unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 and IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • the radio resource control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other. If there is an RRC connected (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast. Traffic Channel
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same according to an embodiment of the present specification.
  • the UE When the UE is powered on or enters a new cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S301). To this end, the terminal may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. have. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to check the downlink channel state.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE Upon completion of the initial cell search, the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDSCH) according to a physical downlink control channel (PDCCH) and information on the PDCCH. It may be (S302).
  • PDSCH physical downlink control channel
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence to the preamble through a physical random access channel (PRACH) (S303 and S305), and receive a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH ( S304 and S306).
  • PRACH physical random access channel
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical Uplink) as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Control Channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix index (PMI), and a rank indicator (RI). ), And the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system according to an embodiment of the present specification according to an embodiment of the present specification.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 ⁇ Ts) and consists of 10 equally sized subframes.
  • Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots.
  • Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x Ts).
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers x 7 (6) OFDM symbols.
  • Transmission time interval which is a unit time for transmitting data, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in the LTE system according to an embodiment of the present specification.
  • a subframe consists of 14 OFDM symbols.
  • the first 1 to 3 OFDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 OFDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (RSs) or pilot signals for antennas 0 to 3.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH (Physical Downlink Control CHannel).
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in a control region based on a Cell ID (Cell IDentity).
  • One REG is composed of four resource elements (REs).
  • the RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier x one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • the PHICH is a physical hybrid automatic repeat and request (HARQ) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. That is, the PHICH indicates a channel through which DL ACK / NACK information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH consists of one REG and is scrambled cell-specifically.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shift keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shift keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group.
  • the number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes.
  • the PHICH (group) is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n OFDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH informs each UE or UE group of information related to resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink-shared channel (DL-SCH), an uplink scheduling grant, and HARQ information.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink-shared channel
  • Paging channel (PCH) and downlink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH. Accordingly, the base station and the terminal generally transmit and receive data through the PDSCH except for specific control information or specific service data.
  • Data of the PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is CRC masked with a Radio Network Temporary Identity (RNTI) of "A”, a radio resource (eg, frequency location) of "B” and a DCI format of "C", that is, a transmission format. It is assumed that information about data transmitted using information (eg, transport block size, modulation scheme, coding information, etc.) is transmitted through a specific subframe.
  • RTI Radio Network Temporary Identity
  • the terminal in the cell monitors, that is, blindly decodes, the PDCCH in the search region by using the RNTI information of the cell, and if there is at least one terminal having an "A" RNTI, the terminals receive and receive the PDCCH.
  • the PDSCH indicated by "B” and "C” is received through the information of one PDCCH.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system according to an embodiment of the present invention.
  • an uplink subframe may be divided into a region to which a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH) carrying control information is allocated and a region to which a Physical Uplink Shared CHannel (PUSCH) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both parts of the data area are allocated to the PUCCH in the frequency domain.
  • the control information transmitted on the PUCCH includes ACK / NACK used for HARQ, Channel Quality Indicator (CQI) indicating downlink channel status, RI (Rank Indicator) for MIMO, and scheduling request (SR), which is an uplink resource allocation request. There is this.
  • the PUCCH for one UE uses one resource block occupying a different frequency in each slot in a subframe. That is, two resource blocks allocated to the PUCCH are frequency hoped at the slot boundary.
  • MIMO 7 is a diagram illustrating a configuration of a general multiple antenna (MIMO) communication system according to an embodiment of the present specification.
  • MIMO Multiple-Input Multiple-Output
  • MIMO is a method of using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve the transmission and reception efficiency of data. That is, by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system, the capacity can be increased and the performance can be improved.
  • MIMO may be referred to as a 'multi-antenna'.
  • a multi-antenna technique it does not rely on a single antenna path to receive one full message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while ensuring a specific rate of data rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.
  • NT transmitting antennas are provided at the transmitting end, and NR receiving antennas are provided at the receiving end.
  • the theoretical channel transmission capacity is increased than when using the plurality of antennas at either the transmitting end or the receiving end.
  • the increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved.
  • the maximum transmission rate when using one antenna is Ro
  • the transmission rate when using multiple antennas is theoretically the maximum transmission rate as shown in Equation 1 below. It is possible to increase Ro by multiplying the rate of increase rate Ri. Where Ri is the smaller of NT and NR.
  • the communication method in the multi-antenna system in a more specific manner, it can be represented as follows mathematically. As shown in FIG. 7, it is assumed that NT transmit antennas and NR receive antennas exist. First, referring to the transmission signal, since the maximum transmittable information is NT when there are NT transmission antennas, the transmission information may be represented by a vector as shown in Equation 2 below.
  • each transmission information Can have different transmit powers.
  • the transmission information of which transmission power is adjusted is represented by a vector as shown in Equation 3 below.
  • the physical meaning of the rank of the channel matrix is the maximum number that can send different information in a given channel. Therefore, the rank of the channel matrix is defined as the minimum number of independent rows or columns, so the rank of the matrix is greater than the number of rows or columns. It becomes impossible.
  • the rank (H) of the channel matrix H is limited as shown in Equation 6 below.
  • each of the different information sent using the multi-antenna technology will be defined as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • the number of transport streams can then, of course, be no greater than the rank of the channel, which is the maximum number that can send different information. Therefore, the channel matrix H can be expressed as Equation 7 below.
  • # of streams represents the number of streams.
  • one stream may be transmitted through more than one antenna.
  • mapping one or more streams to multiple antennas There may be several ways of mapping one or more streams to multiple antennas. This method can be described as follows according to the type of multiple antenna technology. When one stream is transmitted through multiple antennas, it can be seen as a spatial diversity scheme, and when multiple streams are transmitted through multiple antennas, it can be regarded as a spatial multiplexing scheme. Of course, a hybrid form of spatial diversity and spatial multiplexing is also possible.
  • the LTE-A system which is a standard of the next generation mobile communication system, is expected to support a CoMP (Coordinated Multi Point) transmission method, which was not supported in the existing standard, to improve the data rate.
  • the CoMP transmission scheme refers to a transmission scheme in which two or more base stations or cells cooperate with each other to communicate with a terminal in order to improve communication performance between a terminal and a base station (cell or sector) in a shaded area.
  • CoMP transmission can be divided into CoMP-Joint Processing (CoMP-JP) and CoMP-Coordinated Scheduling / beamforming (CoMP-CS / CB) schemes through data sharing. .
  • CoMP-JP CoMP-Joint Processing
  • CoMP-CS / CB CoMP-Coordinated Scheduling / beamforming
  • the terminal may simultaneously receive data from each base station that performs the CoMP transmission scheme, and combine the received signals from each base station to improve reception performance.
  • Joint Transmission JT
  • one of the base stations performing the CoMP transmission scheme may also consider a method for transmitting data to the terminal at a specific time point (DPS; Dynamic Point Selection).
  • the UE may receive data through one base station, that is, a serving base station, through beamforming.
  • each base station may simultaneously receive a PUSCH signal from the terminal (Joint Reception; JR).
  • JR Joint Reception
  • cooperative scheduling / beamforming scheme CoMP-CS / CB
  • only one base station receives a PUSCH, where the decision to use the cooperative scheduling / beamforming scheme is determined by the cooperative cells (or base stations). Is determined.
  • each of the base station and the terminal may perform beamforming based on channel state information in order to obtain a multiplexing gain of the MIMO antenna.
  • the base station transmits a reference signal to the terminal in order to obtain the channel state information from the terminal, and instructs to feed back the channel state information measured based on the physical uplink control channel (PUCCH) or the physical uplink shared channel (PUSCH).
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • CSI is largely classified into three types of information, such as a rank indicator (RI), a precoding matrix index (PMI), and a channel quality indication (CQI).
  • RI represents rank information of a channel, and means the number of streams that a UE can receive through the same frequency-time resource.
  • the RI is fed back to the base station at a longer period than the PMI and CQI values.
  • PMI is a value reflecting spatial characteristics of a channel and represents a precoding matrix index of a base station preferred by a terminal based on a metric such as SINR.
  • CQI is a value representing the strength of the channel, which means the reception SINR that can be obtained when the base station uses PMI.
  • MU-MIMO multi-user MIMO
  • MU-MIMO since there is interference between terminals multiplexed in the antenna domain, the accuracy of CSI may have a great influence on the interference of not only the terminal fed back the CSI but also other terminals multiplexed. Therefore, MU-MIMO requires more accurate CSI feedback than SU-MIMO.
  • the LTE-A standard decides to design the final PMI by dividing it into W1, which is a long term and / or wideband PMI, and W2, which is a short term and / or subband PMI. It became.
  • a long-term covariance matrix of a channel may be used as shown in Equation 8 below.
  • W2 is a short-term PMI
  • W is a codeword of a final codebook
  • norm (A) has a norm of 1 in each column of matrix A. Means a matrix normalized to.
  • the structure of the codeword uses a cross polarized antenna and when the spacing between the antennas is dense, for example, when the distance between adjacent antennas is usually less than half of the signal wavelength, the correlation of the generated channel is correlated. It is a structure designed to reflect the relationship characteristics.
  • antennas can be divided into horizontal antenna groups and vertical antenna groups. Each antenna group has characteristics of a uniform linear array (ULA) antenna. Co-located.
  • the correlation between antennas of each group has the same linear phase increment characteristic, and the correlation between antenna groups has phase rotation characteristic.
  • the codebook is a quantized value of the channel, it is necessary to design the codebook to reflect the characteristics of the channel.
  • the rank 1 codeword having the above-described structure may be illustrated as in Equation 10 below.
  • the structure of the codeword uses a cross polarized antenna and when the spacing between the antennas is dense, for example, when the distance between adjacent antennas is usually less than half of the signal wavelength, the correlation of the generated channel is correlated. It is a structure designed to reflect the relationship characteristics.
  • antennas can be divided into horizontal antenna groups and vertical antenna groups. Each antenna group has characteristics of a uniform linear array (ULA) antenna. Co-located.
  • the correlation between antennas of each group has the same linear phase increment characteristic, and the correlation between antenna groups has phase rotation characteristic.
  • the codebook is a quantized value of the channel, it is necessary to design the codebook to reflect the characteristics of the channel.
  • the rank 1 codeword having the above-described structure may be illustrated as in Equation 10 below.
  • the codeword is the number of transmitting antennas. Represented as a vector of X 1, And sub vector
  • Each structure shows the correlation characteristics of the horizontal antenna group and the vertical antenna group. Is advantageously represented by a vector having a linear phase increase characteristic reflecting the correlation characteristics between antennas of each antenna group, and a representative example may use a DFT matrix.
  • MU-MIMO multi-user MIMO
  • MU-MIMO since there is interference between terminals multiplexed in the antenna domain, the accuracy of CSI may have a great influence on the interference of not only the terminal fed back the CSI but also other terminals multiplexed. Therefore, MU-MIMO requires more accurate CSI feedback than SU-MIMO.
  • CoMP JT since several base stations cooperatively transmit the same data to a specific terminal, it may theoretically be regarded as a MIMO system in which antennas are geographically dispersed. That is, in the case of MU-MIMO in JT, like the single cell-MU-MIMO, high accuracy channel state information is required in order to avoid interference between co-scheduled terminals. In the case of CoMP CB, sophisticated channel state information is also required to avoid interference caused by neighboring cells to the serving cell. In general, to increase the accuracy of the channel state information feedback, additional channel state information feedback of the terminal is required, which is transmitted to the base station through the PUCCH or the PUSCH.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a vehicle including a plurality of antenna arrays according to one embodiment of the present specification.
  • the frequency of use of the above-described wireless communication system and the range of services utilized are increasing.
  • QoS quality of service
  • terminals For example, in a wireless communication system, a plurality of terminals or users (collectively referred to as terminals) that use public transportation want to watch a multimedia while boarding, or a plurality of terminals that are boarded in a personal vehicle driving on a highway are different from each other. There is a growing need to support high quality wireless services to mobile terminals, such as in the case of using.
  • the existing wireless communication system may be somewhat limited to provide a service to the terminal in consideration of high-speed mobility or mobility. At this time, it is necessary to improve the system network to the revolution (revolution) to support the service. In addition, new system design may be required while maintaining compatibility with the existing network infrastructure without affecting the existing network infrastructure.
  • a large-size antenna array is installed in a vehicle so that the vehicle can obtain a large array gain so that terminals in the vehicle may move even at a high speed. You can ensure that you receive quality services.
  • the data received through the central control unit (CU) may be relayed to the terminals in the vehicle.
  • the inter-vehicle MIMO system may be considered.
  • the vehicle can prevent communication performance degradation due to transmission loss having an average value of about 20dB.
  • the vehicle uses a large number of receive antennas (rx antennas) compared to the number of terminals using the system, it is easy to secure a large array gain and secure receive diversity by securing the distance between the receive antennas. . That is, it may be possible to provide a service to a terminal moving at high speed without the additional design for the network through the above-described vehicle-to-vehicle MIMO system.
  • the vehicle is a significantly expensive equipment compared to the existing personal portable communication device, and may be difficult to improve and update.
  • the equipment needs to satisfy more requirements such as design concept, aerodynamic structure, etc. besides communication performance, aesthetic / aerodynamic vehicle design may be limited. For example, some vehicle manufacturers are using a combination antenna that is inferior to a single antenna to eliminate visual inconvenience caused by existing antennas.
  • a plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 may be installed in the vehicle.
  • the position and number of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 may be installed differently according to the vehicle design system and each vehicle.
  • the configuration described below may be equally applied even if the position and the number of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860 installed in the vehicle are changed, but are not limited thereto. That is, the following descriptions may be applied to antennas having various shapes and radiation patterns according to positions of the plurality of antennas 810, 820, 830, 840, 850, and 860.
  • signals for distributed antenna units (DUs) distributed in each vehicle may be controlled through the central controller CU 870. That is, the CU 870 of the vehicle can control the signals for the DUs 810, 820, 830, 840, 850, 860 installed in the vehicle to receive the signals while maximizing the reception diversity from the base station, The wireless connection between the base station and the vehicle can be prevented from being moved. That is, the vehicle itself may be one terminal having a plurality of antennas or a repeater terminal for relaying signals. The vehicle may provide a quality service to a plurality of terminals in the vehicle through control and relay of a signal received through the CU 870.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of selecting a distributed antenna (DU) in a situation where a plurality of vehicles are in close proximity according to one embodiment of the present specification.
  • the vehicle may include a plurality of DUs and a CU controlling the DU.
  • the plurality of vehicles 920-1, 920-2, and 920-3 may be concentrated in a narrow area.
  • a plurality of vehicles may be concentrated in a narrow area.
  • the DU on the right side of the first vehicle 920-1 and the DU on the left side of the second vehicle 920-2 are adjacent to each other.
  • the distinction may not be easy. That is, since DUs located at very close distances receive signals having a similar channel environment, a plurality of DUs may receive the same beam or may be blocked by obstacles, thereby increasing the probability of not receiving them.
  • each of the vehicles 920-1, 920-2, and 920-3 may selectively control activation or deactivation of the DU based on the dense state of the surrounding vehicles. For example, when receiving a beam transmitted from the first base station 910-1 to the first vehicle 920-1, the first vehicle 920-1 is distinguished from an adjacent second vehicle 920-2. For this purpose, only the DU located on the left side of the first vehicle 920-1 may be activated, and the remaining DUs of the first vehicle 920-1 may be deactivated.
  • the first vehicle 920-1 may determine whether the vehicle is crowded using a location information receiving unit (eg, GPS) or a proximity sensor. Also, as an example, whether to deactivate the DUs may be determined based on a threshold value based on the density.
  • the threshold value is a threshold value and may be one reference value for determining whether to deactivate it. That is, the criteria for determining whether each of the vehicles 920-1, 920-2, and 920-3 are dense may be different, and are not limited to the above-described embodiment.
  • the third vehicle 920-3 may activate two DUs in front of the third vehicle 920-3 to receive a beam from the second base station 910-2. That is, the vehicles 920-1, 920-2, and 920-3 selectively apply activation / deactivation methods to DUs to distinguish each beam from a beam that can be received by the adjacent vehicle through its activated DUs. You can do it. Through this, beam reception performance can be improved by allowing beams to be traversed as independent as possible through different clusters.
  • the vehicles may feedback the activation and deactivation of the DUs to the base station as described above.
  • the above-described information may be fed back together with channel state information (CSI) that the vehicles feed back to the base station.
  • CSI channel state information
  • a transmitter in order to generate a beam suitable for reception, a transmitter needs to know information about a channel and accurately measure the gain when using the beam and the beam based on the information.
  • a receiving end ex, a terminal or a vehicle
  • the CSI reporting method may use an implicit CSI reporting method or an explicit CSI reporting method. That is, the CSI reporting method in a massive MIMO environment may be used as an implicit CSI reporting method or an explicit CSI reporting method.
  • the implicit CSI reporting method may be a method of reporting only the contents substantially necessary for beam generation by interpreting the information, not information on the channel itself measured by the receiver. That is, only necessary information can be fed back based on a predefined or predetermined value.
  • the explicit CSI report receiver may report the information as close as possible to the measured value to the transmitter without interpreting the measured channel.
  • the channel information may be a method such as quantization or SVD operation of the MIMO channel expressed in matrix form.
  • the implicit CSI reporting information may include a precoding matrix index (PMI), channel quality information (CQI), rank information (RI), and the like.
  • explicit CSI reporting information includes channel coefficient quantization & quantization index feedback, MIMO matrix or vector quantization & quantization index feedback, channel covariance matrix feedback, and Eigen matrix feedback (transmitting Eigen vectors and / or Eigen values of the channel matrix). May be included.
  • the implicit CSI reporting method extracts and feeds back only necessary information, which may have an advantage of reducing signal overhead compared to the explicit CSI reporting method.
  • the terminal receives a pilot signal (reference signal) for channel estimation from the base station to calculate the channel state information (CSI) and report it to the base station have.
  • the base station transmits data to the terminal based on the CSI information received from the terminal.
  • the CSI information fed back by the terminal in the wireless communication system may include the above-described channel quality information (CQI), precoding matrix index (PMI), rank indicator (RI), and the like.
  • each CQI feedback is a radio channel provided to the base station for the purpose of providing a guide on which MCS (modulation & coding scheme) to apply when transmitting the data (for link adaptation). Quality information. If the radio quality is high between the base station and the terminal, the terminal feeds back a high CQI value so that the base station transmits data by applying a relatively high modulation order and a low channel coding rate. By feeding back a low CQI value, the base station can transmit data by applying a relatively low modulation order and a high channel coding rate.
  • MCS modulation & coding scheme
  • the PMI feedback may feed back the preferred precoding matrix information provided to the base station for the purpose of providing a guide as to which MIMO precoding to apply when the base station installs multiple antennas.
  • the UE estimates a downlink MIMO channel between the base station and the terminal from the pilot signal and can provide information through PMI feedback on which MIMO precoding the base station should apply.
  • PMI configuration In the conventional wireless communication system, only linear MIMO precoding that can be expressed in a matrix form is considered in PMI configuration.
  • the base station and the terminal share a codebook consisting of a plurality of precoding matrices, each MIMO precoding matrix in the codebook has a unique index. Accordingly, the terminal minimizes the amount of feedback information of the terminal by feeding back the index corresponding to the most preferred MIMO precoding matrix in the codebook as PMI.
  • the RI feedback provides a guide on the number of transport layers preferred by the terminal when the base station and the terminal install multiple antennas to enable multi-layer transmission through spatial multiplexing. It may be a case of feeding back information on a preferred number of transport layers provided to the base station for the purpose of providing. In this case, since the base station must know what precoding to apply to each layer according to the number of transport layers, RI can have a very close relationship with the PMI. For example, in the PMI / RI feedback configuration, a PMI codebook may be configured based on a single layer transmission, and then PMI may be defined for each layer to be fed back. However, this method may have a disadvantage in that the amount of PMI / RI feedback information increases greatly as the number of transport layers increases.
  • PMI codebooks are defined according to the number of transport layers. That is, N size Nt x R matrices may be defined in the codebook for R layer transmissions (where R is the number of layers, Nt is the number of transmission antenna ports, and N is the size of the codebook). In this case, the size of the codebook may be defined regardless of the number of transport layers.
  • the number of transport layers (R) may coincide with the rank value of the precoding matrix (Nt x R matrix) and thus may be referred to as a rank indicator (RI).
  • the CSI information may be obtained in the entire system frequency domain, or may be obtained in some frequency domains (ex, wideband CSI, subband CSI).
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • it may be useful to obtain and feed back CSI information of some preferred frequency domains (eg subbands) for each terminal.
  • PMI / RI described below may not be limited to mean index values of precoding matrices and rank values of the precoding matrices represented by the Nt x R matrix like PMI / RI in a wireless communication system.
  • the PMI described below represents preferred MIMO precoder information among MIMO precoder applicable to the transmitter, and the precoder type is not limited to a linear precoder that can be expressed in a matrix as in a conventional wireless system.
  • the RI described below may include all feedback information indicating a preferred number of transport layers in a broader sense than the RI in the conventional wireless communication system, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the PMI value may not necessarily consist of only one index.
  • the final PMI is divided into W1, which is a long term and / or wideband (WB) PMI, and W2, which is a short term and / or subband (SB) PMI.
  • WB wideband
  • SB subband
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • data may be scheduled together with a plurality of terminals in one time / frequency domain.
  • the MU-MIMO may obtain additional gain by multiplexing data in the same time / frequency domain.
  • the terminal feeds back its own channel state information (CSI) to the base station, the base station may schedule the user and optimize the system based on the CSI received from the plurality of terminals.
  • CSI channel state information
  • the existing wireless communication system may not consider the effects of the interference between users caused by scheduling the new terminal to the system. . That is, only the channel information considering SU-MIMO is fed back, and the base station can only grasp the channel status of each individual user, but can not obtain the interference information that each user will experience in MU-MIMO. Difficult problems could arise. Therefore, when switching from SU-MIMO to MU-MIMO or operating in MU-MIMO mode, it was necessary to fully consider the multiplexing gain that can be obtained by multi-terminal support.
  • each terminal is a hierarchical precoder design method that receives some information from the base station to design a more accurate precoder Can present
  • the precoder having a hierarchical structure may be designed in consideration of the direction and resolution of a beam received by each of the plurality of terminals, and through the design process, a plurality of terminals may receive data in a MU-MIMO method while reducing interference between terminals. Can transmit and receive.
  • 10 to 12 are diagrams illustrating beam direction and beam resolution based on beamforming according to one embodiment of the present specification.
  • each precoder may be determined based on the beamforming technique.
  • the beamforming technique may be any one of a digital beamforming, an analog beamforming, and a hybrid beamforming technique.
  • the digital beamforming may be a method of changing a phase and a size for beamforming for each antenna port by applying a signal processing technique at the baseband stage.
  • digital beamforming has an advantage of enabling independent beamforming and sophisticated beamforming for each frequency band.
  • analog beamforming may refer to a method of forming a beam by changing a phase and a magnitude value of each antenna element in a RF stage for a signal transmitted in a baseband.
  • beamforming since beamforming is performed at the RF stage, a relatively small number of signal processing blocks may be used, and hardware complexity of the base band may be lowered.
  • variable beamforming is applied on the time axis and the same beamforming is applied to the entire band on the frequency axis, so that the degree of freedom of beamforming may be low and the accuracy of the generated beam may be low.
  • the hybrid beamforming may be a method using a combination of the above-described digital beamforming and analog beamforming.
  • the hybrid beamforming may control the direction and resolution of the beam by simultaneously applying the above-described digital beamforming and analog beamforming.
  • the performance of the digital beamforming designed for the purpose of the conventional equal radiation angle division may be degraded.
  • a problem may arise in that the final beam has different resolutions. Therefore, when applying hybrid beamforming, there is a need to control a method of combining digital beamforming in consideration of analog beamforming. That is, a new design method of the digital precoder considering the analog beamforming may be needed.
  • the digital codebook may be designed in consideration of analog beamforming updated in a long-term. At this time, in consideration of the above-described environment, there is a need to maintain the same design rule regardless of the analog beam angle.
  • the base station can design the analog beam presentation coefficient of the digital beamforming coefficient with the analog beam weight and the exact inversion phase.
  • the analog beam presentation coefficient may basically change the reference point in the target beam direction to 0 degrees regardless of the analog beamforming angle.
  • the direction of the reference point may be changed to 0 degrees by the appearance of the digital precoder.
  • the final beam setting value of the digital beamforming coefficient may set the direction of the final beam based on 0 degrees regardless of the analog beamforming setting value for beam resolution adjustment.
  • the final goal setting may eventually be recalculated based on zero degrees.
  • Equations 11 to 14 for the above-described configuration may be considered.
  • the precoder for the digital beam may be designed by dividing the analog beam presentation part and the final digital beam part.
  • the analog beam line compensation part may be a first precoder
  • the final digital beam part may be a second precoder. That is, in the hybrid beamforming, the digital precoder may be designed as a precoder of a hierarchical structure by dividing into an analog presentation part and a final digital beam part, which will be described later.
  • the base station may direct the beam to a desired terminal through control of the beam direction and resolution.
  • Equation 11 For example, in Equation 11 described above , The entire beam is through analog beamforming. Rotate and add digital beamforming By rotating the final beam direction If set to, it may be as shown in Equation 12 below.
  • Equation 13 may be derived from the above Equation 12, If, To determine the final beamforming rotation angle. If set to Equation 14 can be represented.
  • the precoder for the digital beam is a fine beam.
  • the final antenna array vector may appear as shown in FIG. 12.
  • Beams having a beam resolution based on the unit may be divided and set.
  • the base station may control the direction and resolution of the beam in consideration of the position of the terminal to which the beam is to be transmitted.
  • FIG. 13 illustrates a method for transmitting a beam based on beam sharpness by a base station according to an embodiment of the present specification.
  • the beam may be limited based on beam sharpness for an environment in which a plurality of MIMO vehicles are in close proximity or terminals in which a plurality of MIMO terminals are in close proximity.
  • the direction and resolution of a beam transmitted by a base station may be determined based on an existing codebook.
  • the beam 3 transmitted by the base station 1310 is directed toward the first vehicle 1320-1 and the second vehicle 1320-2, which beam is received by the base station 1310.
  • the distinction can be difficult. Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, there is a need to increase the beam resolution to make the beam sharper as shown in FIG. 13 (b) so that the beam can be distinguished.
  • a method of generating a more precise beam by increasing the codebook size may be considered.
  • the terminal determines the precoder based on the channel information measured by the terminal and feeds back the determined precoder in the form of PMI
  • the codebook size is increased, the amount of data that the terminal should feed back also increases. This can increase the feedback overhead.
  • the size of a feedback payload in which the UE reports CSI information may be limited, and thus, it may be difficult to adjust the fine precoder with the existing codebook structure.
  • the terminal designs a precoder having a hierarchical structure and improves the beam resolution while feeding back the feedback to reduce the feedback payload. Suggest ways to clarify the distinction.
  • the following methods may be applied to the case where it is difficult to distinguish the beams because the vehicles are closely connected as vehicle-to-vehicle communication, but may not be limited thereto. That is, as described above, the present invention can be applied to a case where a plurality of terminals are in close proximity and thus difficulty in distinguishing beams.
  • the plurality of vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may feed back channel information to the base station 1410 based on the precoder.
  • the base station 1410 may group each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 based on the first type beam direction.
  • the first type beam may be a broad beam. That is, the base station 1410 may group vehicles (or terminals, hereinafter referred to as vehicles) belonging to a similar broad beam direction for each broad beam direction.
  • the base station 1410 may feed back the grouping information to the vehicles in various ways based on the respective broad beams, which will be described later.
  • a group corresponding to one beam may include one or a plurality of terminals.
  • one terminal may correspond to a plurality of beams.
  • the base station 1410 may set the third vehicle 1420-3 as one group for the beam 2.
  • the base station 1410 may set the first vehicle 1420-1, the second vehicle 1420-2, and the third vehicle 1420-3 as one group for the beam 3. That is, the base station 1410 may set up a group including one or a plurality of vehicles for each broad beam.
  • the third vehicle 1420-3 may be a vehicle included in each of the groups for the beams 2 and 3. That is, one vehicle may be included in a plurality of beam groups.
  • the base station 1410 may then determine a precoder for each broad beam.
  • the precoder determined by the base station 1410 may be a first precoder.
  • the broad beam may be any one of an analog beam, a digital beam, and a hybrid beam.
  • the first precoder may be configured as a digital precoder or an analog precoder from a precoder configuration point of view.
  • the broad beam when the hybrid beamforming structure is applied, the broad beam may be an analog beam. That is, the broad beam may be determinable by analog precoding.
  • the base station when the hybrid beamforming structure is applied, the base station may set the first precoder for the broad beam as a precoder for setting the reference direction of the broad beam to zero.
  • the broadcast part of the hierarchical precoder designed as the part for the fine beam and the part for the fine tuning of the analog beam is described above. It may be a first precoder as a precoder for the beam. That is, the precoder for the broad beam determined by the base station 1410 may be the same as the analog presentation part of Equation 11 described above.
  • X representing the analog beam propagation beamforming may be a precoder for the broad beam.
  • the base station 1410 can inform each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 with group information based on the beam. For example, the base station 1410 may feed back the group information only to the representative vehicle among the vehicles included in the group set based on each beam. In this case, as an example, the representative vehicle may feed back the group information to other vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 in the same group through inter-vehicle communication. This can reduce overhead from a system perspective. In addition, as an example, the base station 1410 may transmit the group information to the terminals belonging to the similar broad beam direction in a broadcast or multicast manner.
  • the base station 1410 may signal the group information to specific vehicles among the vehicles belonging to the similar broad beam direction, and allow the remaining vehicles to obtain the broad beam in an overhearing manner. That is, the base station 1410 receives the group information in consideration of the signaling overhead in the environment in which the plurality of vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 are in close proximity to the plurality of vehicles 1420-1 and 1420.
  • the method of feeding back to -2 and 1430-3 may be set differently, and is not limited to the above-described embodiment.
  • each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may feed back preference information on the broad beam to the base station 1410 based on the received group information.
  • each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may feed back a plurality of preference information to the base station 1410.
  • the third vehicle 1420-3 may feed back information on any one of beams 2 and 3 to the base station 1410 based on the group information on beams 2 and 3.
  • the third vehicle 1420-3 may feed back information to the base station 1410 that both beams 2 and 3 are preferred based on the group information about the beams 2 and 3. That is, information on beams preferred by each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may be one or more, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the vehicle performing the feedback may be autonomously determined through inter-vehicle negotiation, or may be a vehicle designated by a base station or a specific type of vehicle, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the first vehicle 1420-1 among the first vehicle 1420-1 and the second vehicle 1420-2 may feed back information on a preferred broadband beam to the base station 1410.
  • the first vehicle 1420-1 may transmit information to the base station 1410 that both the first vehicle 1420-1 and the second vehicle 1420-2 prefer beam 3.
  • the first vehicle 1420-1 transmits information to the base station 1410 that the first vehicle 1420-1 prefers beam 4 and the second vehicle 1420-2 prefers beam 3. You can feedback. That is, some of the plurality of vehicles may transmit preferred broad beam information about the plurality of vehicles to the base station 1410, which is not limited to the above-described embodiment.
  • the base station 1410 may determine a beam direction for each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 based on the preference information, and feed back information on the broad beam determined to the terminal. have.
  • the base station 1410 may transmit the preferred beam information feedback of each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3, transmission signal-based channel reciprocity, and position estimation information ex of the terminal. , GPS based) may be used to determine the direction for the broad beam.
  • the beam direction may be determined based on any combination of the above-described information, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the information on the broad beam may include information on the first precoder.
  • the first precoder may be a precoder set in consideration of the direction of the broad beam.
  • the base station may feed back information about the determined broad beams to the respective vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3.
  • the information on the broad beams fed back by the base station may be fed back to only some terminals among the terminals having a high probability of sharing the broad beams.
  • the base station 1410 may feed back information on the broad beam only to the representative vehicle among the vehicles included in the group set based on each beam.
  • the representative vehicle may be set through information exchange between vehicles included in the same group, and is not limited to the above-described embodiment. Thereafter, the vehicle that has received the information about the broad beam from the base station 1410 may provide information about the broad beam in another vehicle through inter-vehicle communication (or inter-terminal communication). This can reduce overhead from a system perspective.
  • the base station 1410 may transmit information on the broad beam to a terminal belonging to a similar broad beam direction in a broadcast or multicast manner.
  • the base station 1410 may signal broad beam information to specific vehicles among the vehicles belonging to the similar broad beam direction, and allow the remaining vehicles to obtain the broad beam by overhearing.
  • the base station 1410 notifies the specific beams among the vehicles belonging to the similar broad beam direction through signaling, and the vehicles receiving the beam direction information transmit the information to the remaining vehicles through inter-vehicle communication. Can be.
  • the corresponding information may be acquired by the neighboring vehicles or other vehicles belonging to the group through overhearing. That is, the base station 1410 may differently set a method for feeding back information on the broad beam in consideration of signaling overhead in an environment in which a plurality of vehicles are closely located, and are not limited to the above-described embodiment.
  • each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may design a precoder for denser beam resolution based on the determined broad beam information. That is, each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 receives the first precoder information as the precoder information set based on the direction of the broad beam determined by the base station, and receives the first precoder information. Based on this, a second precoder representing dense beam resolution can be designed. That is, the vehicle can design the precoder in consideration of the direction to the beam representing the dense resolution based on the fine tuning as the second type beam in the broad beam direction. This allows each vehicle to design a hierarchical precoder.
  • the second vehicle 1420-2 may receive information about the beam 2 from the base station 1410.
  • the information about the beam 2 may include the first precoder information as the direction of the broad beam. That is, it may include information on the direction in which the beam 2 is headed in consideration of the resolution of the beam 2.
  • the first precoder information may be a precoder for launching an analog beam based on the hybrid beamforming structure, as described above.
  • the second vehicle 1420-2 may then design a second precoder that represents a more dense beam resolution and beam direction as the second type beam in the beam2 direction.
  • the second precoder may be a precoder based on any one direction of a fine beam represented by a dotted line. That is, the second precoder may be information about a beam indicating a specific direction having a finer beam resolution in the direction of the beam 2.
  • the second precoder may be a precoder for beam resolution as fine tuning in a hybrid beamforming structure.
  • the second vehicle 1420-2 receives information about the first precoder for the broad beam from the base station 1410, and receives the second precoder for the fine beam based on the received first precoder information. By design, the final beam direction and resolution can be set. Through this, the second vehicle 1420-2 may select a precoder in consideration of the optimal inter-vehicle interference in consideration of the influence of the inter-vehicle interference signal.
  • the fine beam direction based on fine tuning may be expressed as a digital precoder, an analog precoder, or a hybrid precoder.
  • the base station 1410 may feedback whether the first precoder or the second precoder is one of the precoders described above. In addition, the base station may obtain a final precoder having a high beam resolution through various combinations and operations depending on which hierarchical codebook base each is. ?
  • the first precoder may be a precoder for analog presentation
  • the second precoder may be a precoder for beam resolution based on fine tuning, which is described above. Same as one.
  • each of the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 may feed back channel state information to the base station 1410 based on the designed precoder, and the base station may provide a beam based on the channel state information. Data may be transmitted to the vehicles 1420-1, 1420-2, and 1430-3 through the vehicle.
  • the present invention is not limited thereto and may be applied in the same manner even when a plurality of terminals are closely distributed.
  • the terminal may receive group information indicating the terminal group based on the first type beam direction (S1610).
  • the first type beam may be a broad beam.
  • the group information received by the terminal may be information about a group including the terminal, and it may be possible to receive a plurality of group information and / or information on a plurality of beams, as described above.
  • the terminal may feed back preference information for the first type beam based on the group information.
  • the terminal transmits the feedback information to the base station through the representative terminal. I can send it.
  • the terminal may transmit preference information for the plurality of beams to the base station.
  • the terminal may receive the first type beam information determined based on the preference information.
  • the first type beam information includes the first precoder information. Can be.
  • the first precoder may be a precoder set based on the direction of the first type beam.
  • the first precoder may be a precoder for changing the reference direction of the broad beam to 0 degrees as a pilot image of the analog beam.
  • the terminal may design a hierarchical precoder composed of the first precoder and the second precoder based on the received first type beam information (S1640).
  • the terminal may then designate the hierarchical precoder.
  • Channel information may be fed back to the base station on the basis of the information (S1650).
  • the second precoder may be a precoder for the second type beam direction in the first type beam direction.
  • the second type beam may be a fine beam, and may be a beam set based on a more dense beam resolution. That is, the second precoder may be a precoder for the beam representing a more dense resolution in the direction in the broad beam.
  • the second precoder may be a precoder indicating the direction of the final beam when the reference direction is changed to 0 degrees by the first precoder.
  • the terminal may receive a first precoder as a precoder for the broad beam direction as a base station, and design a second precoder indicating a final beam direction having a denser resolution based on the received first precoder. have. Through this, the terminal may finally design a hierarchical structure precoder. In this case, the terminal may feed back channel information using the designed hierarchical precoder, as described above.
  • 17 is a block diagram of a terminal device and a base station according to one embodiment of the present specification.
  • the base station apparatus 100 includes a transmitting module 110 for transmitting a wireless signal, a receiving module 130 for receiving a wireless signal, and a processor 120 for controlling the transmitting module 110 and the receiving module 130. can do.
  • the base station apparatus 100 may communicate with an external device using the transmitting module 110 and the receiving module 130.
  • the external device may be a terminal device. That is, the base station apparatus 100 may be a device capable of communicating with the terminal apparatus 100 as an external device, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the terminal device 200 includes a transmitting module 210 for transmitting a wireless signal, a receiving module 230 for receiving a wireless signal, and a processor 220 for controlling the transmitting module 210 and the receiving module 230. can do.
  • the terminal device 200 may communicate with the base station by using the transmitting module 210 and the receiving module 230. That is, the terminal device 200 may be a device capable of communicating with a base station in a wireless communication system, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the processor 220 of the terminal 200 receives the group information indicating the terminal group based on the direction of the first type beam by using the receiving module 230 and the first type based on the group information.
  • the preference information for the beam may be fed back using the transmitting module 210.
  • the processor 220 of the terminal 200 receives the first type beam information determined based on the preference information by using the receiving module 230, and based on the received first type beam information, the first precoder and A hierarchical precoder composed of a second precoder may be designed to feed back channel information based on the hierarchical precoder using the transmission module 210.
  • the first precoder may be precoder information about the first type beam direction
  • the second precoder may be precoder information about the second type beam direction within the first type beam direction.
  • the first type beam may be a broad beam
  • the second type beam may be a fine beam in the broad beam.
  • the first precoder may be a precoder designed based on the first type beam direction
  • the second precoder may be a precoder for the final beam representing a denser beam resolution in the broad beam.
  • the processor 220 of the terminal 200 may receive information about the first precoder from the base station 100 through the receiving module 230, and based on the first precoder, the second precoder. You can design coders.
  • the terminal may design a hierarchical precoder including a first precoder and a second precoder, thereby increasing the sharpness of the beam without increasing the codebook size, thereby reducing interference between multiple users.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

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Abstract

본 명세서는, 차량 간 통신 시스템에서 단말이 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법에 대한 것이다. 이때, 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법은 제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신하는 단계, 그룹 정보에 기초하여 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 피드백하는 단계, 선호도 정보에 기초하여 결정된 제 1 타입 빔 정보를 수신하는 단계, 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 계층 구조 프리코더를 설계하는 단계 및 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 피드백하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 제 2 프리코더는 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보일 수 있다.

Description

차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더 설계 방법 및 그 장치
본 명세서는 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 차량 간 통신에 적용되는 무선 통신 시스템에 대한 것이다. 이때, 차량 간 통신 시스템에서 적용될 수 있는 프리코더를 설계하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
또한, 최근에는 차량간 통신 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 보다 상세하게는, 무선 통신 기술과 위치 추적 기술(GPS) 등을 차량에 접목 시켜 차량에 대한 진단, 도난 감지, 운전 경로 안내, 교통 서비스 제공 등과 같이 차량을 사용하는 운전자에게 실시간으로 서비스를 제공하고자 하는 방안에 대한 관심이 높아지고 있다. 이때, 차량 간 통신 시스템에서는 차량의 외관, 이동성 및 다른 차량과의 간섭 등을 고려하여 차량 간 통신을 효율적으로 수행하고자 하는 방안들이 요구된다.
본 명세서는, 차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더 설계 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적을 가지고 있다.
본 명세서는, 밀집하게 분포되는 차량 환경을 고려하여 차량 간 통신을 위한 효율적인 채널 정보 피드백 방안을 제공하는데 목적을 가지고 있다.
본 명세서는, 차량에게 제공되는 각각의 빔 방향 및 빔 레졸루션(resolution)을 고려하여 프리코더를 설계하는 방법을 제공하는데 목적을 가지고 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 단말이 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법에 있어서, 제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신하는 단계, 그룹 정보에 기초하여 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 피드백하는 단계, 선호도 정보에 기초하여 결정된 제 1 타입 빔 정보를 수신하는 단계, 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 계층 구조 프리코더를 설계하는 단계 및 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 피드백하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 제 2 프리코더는 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라, 계층 구조 프리코더를 설계하는 단말 장치에 있어서, 외부 디바이스로부터 인포메이션을 수신하는 수신 모듈, 외부 디바이스로부터 인포메이션을 송신하는 송신 모듈 및 수신 모듈 및 송신 모듈을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신 모듈을 이용하여 수신하고, 그룹 정보에 기초하여 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 송신 모듈을 이용하여 피드백하고, 선호도 정보에 기초하여 결정된 제 1 타입 빔 정보를 수신 모듈을 이용하여 수신하고, 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 계층 구조 프리코더를 설계하고, 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 송신 모듈을 이용하여 피드백할 수 있다. 이때, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 제 2 프리코더는 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보일 수 있다.
또한, 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법 및 단말 장치에 대해서 다음 사항들은 공통으로 적용될 수 있다.
본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 1 타입 빔은 브로드 빔(Broad Beam)이고, 제 2 타입 빔은 파인 빔(Fine Beam)일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 1 프리코더는 수신한 제 1 타입 빔 정보에 포함되는 정보일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 2 프리코더는 제 1 프리코더에 기초하여 설계되는 프리코더 정보일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 2 프리코더는 제 2 타입 빔에 대한 빔 레졸루션(Beam Resolution)에 기초하여 설계되는 프리코더 정보일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 설계된 계층 구조 프리코더는 아날로그 빔포밍, 디지털 빔포밍 및 하이브리드 빔포밍 중 어느 하나에 기초하여 설계된 프리코더일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 설계된 계층 구조 프리코더가 하이브리드 빔포밍에 기초하여 설계된 프리코더인 경우, 제 1 타입 빔은 아날로그 빔포밍에 기초하여 결정되고, 제 2 타입 빔은 디지털 빔포밍에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 1 프리코더는 아날로그 빔포밍에 대한 제 1 보상 값에 기초하여 설계되는 프리코더이고, 제 2 프리코더는 디지털 빔포밍에 대한 제 2 보상 값에 기초하여 설계되는 프리코더일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 1 프리코더는 아날로그 빔포밍의 기준 방향(boresight)를 0도로 변경하는 프리코더이고, 제 2 프리코더는 상기 0도로 변경된 상기 아날로그 빔포밍의 기준 방향에 기초하여 하이브리드 빔포밍의 방향을 결정하는 프리코더일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 제 1 타입 빔 정보는 단말의 전송 신호에 기반한 채널 상호성(channel reciprocity) 및 단말의 위치 정보 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 결정되는 정보일 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 단말이 그룹 정보에 의해 지시되는 단말 그룹 내에서 대표 단말인 경우에만 선호도 정보를 피드백할 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 단말이 단말 그룹 내에서 대표 단말인 경우에만 제 1 타입 빔 정보를 수신할 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 단말이 단말 그룹 내의 다른 단말에게 제 1 타입 빔 정보를 더 전송할 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 일 실시예에 따라, 단말이 피드백하는 선호도 정보는 복수의 제 1 타입 단말에 대한 복수의 선호도 정보가 포함될 수 있다.
본 명세서는, 차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더 설계 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서는, 밀집하게 분포되는 차량 환경을 고려하여 차량 간 통신을 위한 효율적인 채널 정보 피드백 방안을 제공할 수 있다.
본 명세서는, 차량에게 제공되는 각각의 빔 방향 및 빔 레졸루션(resolution)을 고려하여 프리코더를 설계하는 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따라 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따라 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따라 본 명세서의 일 실시예에 따라 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따라 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따라 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따라 다수의 안테나 어레이를 포함하는 차량을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따라 복수의 차량이 밀접해 있는 상황에서 분포된 안테나(Distributed Antenna Unit, 이하 DU)를 선택하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따라 빔포밍에 기초하여 빔 방향 및 빔 레졸루션을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따라 빔포밍에 기초하여 빔 방향 및 빔 레졸루션을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따라 빔포밍에 기초하여 빔 방향 및 빔 레졸루션을 나타낸 도면이다.
도 13는 본 명세서의 일 실시예에 따라 기지국이 빔 샤프니스(beam sharpness)에 기초하여 빔을 송신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따라 각각의 빔에 대한 단말 그룹을 설정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 명세서의 일 실시예에 따라 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 명세서의 일 실시예에 따라 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 명세서의 일 실시예에 따라 단말 장치 및 기지국의 블록도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 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 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 명세서의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게, 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 그리고 명세서에 기재된 “…유닛”, “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따라 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제 1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제 2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제 2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제 3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따라 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따라 본 명세서의 일 실시예에 따라 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따라 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도를 나타낸 도면이다.
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라 지칭할 수 있다.
다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동 통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다.
일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도가 도 7에 도시되어 있다. 송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri는 NT와 NR 중 작은 값이다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000001
예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 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.
다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, NT개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 NT개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000002
한편, 각각의 전송 정보
Figure PCTKR2016000401-appb-I000003
에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을
Figure PCTKR2016000401-appb-I000004
라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000005
또한,
Figure PCTKR2016000401-appb-I000006
를 전송 전력의 대각행렬 P를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000007
한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터
Figure PCTKR2016000401-appb-I000008
에 가중치 행렬 W가 적용되어 실제 전송되는
Figure PCTKR2016000401-appb-I000009
개의 송신 신호(transmitted signal)
Figure PCTKR2016000401-appb-I000010
가 구성되는 경우를 고려해보자.여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호
Figure PCTKR2016000401-appb-I000011
는 벡터 X를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서
Figure PCTKR2016000401-appb-I000012
는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000013
일반적으로, 채널 행렬의 랭크의 물리적인 의미는, 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다. 따라서 채널 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행(row) 또는 열(column)의 개수 중에서 최소 개수로 정의되므로, 행렬의 랭크는 행(row) 또는 열(column)의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 수학식 6과 같이 제한된다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000014
또한, 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림' 으로 정의하기로 하자. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다. 그러면 전송 스트림의 개수는 당연히 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수인 채널의 랭크 보다는 클 수 없게 된다. 따라서, 채널 행렬이 H는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
*
Figure PCTKR2016000401-appb-I000015
여기서 "# of streams"는 스트림의 수를 나타낸다. 한편, 여기서 한 개의 스트림은 한 개 이상의 안테나를 통해서 전송될 수 있음에 주의해야 한다.
한 개 이상의 스트림을 여러 개의 안테나에 대응시키는 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 이 방법을 다중 안테나 기술의 종류에 따라 다음과 같이 설명할 수 있다. 한 개의 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 다이버시티 방식으로 볼 수 있고, 여러 스트림이 여러 안테나를 거쳐 전송되는 경우는 공간 멀티플렉싱 방식으로 볼 수 있다. 물론 그 중간인 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 혼합(Hybrid)된 형태도 가능하다.
한편, 차세대 이동통신 시스템의 표준인 LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 표준에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 전송 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 전송 방식은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하기 위한 전송 방식을 말한다.
CoMP 전송 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.
하향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP전송 방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다 (Joint Transmission; JT). 또한, CoMP전송 방식을 수행하는 기지국들 중 하나가 특정 시점에 상기 단말로 데이터를 전송하는 방법도 고려할 수 있다 (DPS; Dynamic Point Selection).
이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국, 즉 서빙 기지국을 통해서 수신할 수 있다.
상향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다 (Joint Reception; JR). 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS/CB)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH를 수신하는데 이때 협력 스케줄링/빔포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀(혹은 기지국)들에 의해 결정된다.
이하에서는, 채널 상태 정보 (channel state information; CSI) 피드백에 관하여 설명한다. 현재 LTE 표준에서는 채널 정보 없이 운용되는 개루프(open-loop) MIMO와 채널 정보에 기반하여 운용되는 폐루프(closed-loop) MIMO 두 가지 송신 방식이 존재한다. 특히, 폐루프 MIMO 에서는 MIMO 안테나의 다중화 이득(multiplexing gain)을 얻기 위해 기지국 및 단말 각각은 채널 상태 정보를 바탕으로 빔포밍을 수행할 수 있다. 기지국은 채널 상태 정보를 단말로부터 얻기 위해, 단말에게 참조 신호를 전송하고, 이에 기반하여 측정한 채널 상태 정보를 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 또는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)를 통하여 피드백 하도록 명령한다.
CSI는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), CQI(Channel Quality Indication) 세가지 정보로 크게 분류된다. 우선, RI는 상술한 바와 같이 채널의 랭크 정보를 나타내며, 단말이 동일 주파수-시간 자원을 통해 수신할 수 있는 스트림의 개수를 의미한다. 또한, RI는 채널의 롱텀 페이딩(long term fading)에 의해 결정되므로 PMI, CQI 값 보다 통상 더 긴 주기로 기지국으로 피드백 된다.
두 번째로, PMI는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR 등의 메트릭(metric)을 기준으로 단말이 선호하는 기지국의 프리코딩 행렬 인덱스를 나타낸다. 마지막으로, CQI는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다.
LTE-A 표준과 같은 보다 진보된 통신 시스템에서는 MU-MIMO (multi-user MIMO)를 이용한 추가적인 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity)를 얻는 것이 추가되었다. MU-MIMO에서는 안테나 도메인에서 다중화되는 단말들 간의 간섭이 존재하기 때문에, CSI의 정확성 여부는 CSI를 피드백한 단말뿐만 아니라, 다중화되는 다른 단말의 간섭에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, MU-MIMO에서는 SU-MIMO에 비하여 보다 정확한 CSI 피드백이 요구된다.
이에, LTE-A표준에서는 최종 PMI를 롱텀(long term) 및/또는 광대역(wideband) PMI인 W1와 숏텀(short term) 및/또는 서브밴드(sub-band) PMI인 W2 둘로 나누어 설계하는 것으로 결정되었다.
상기 W1 및 W2 정보로부터 하나의 최종 PMI를 구성하는 구조적 코드북 변환(hierarchical codebook transformation) 방식의 예시로 아래 수학식 8과 같이 채널의 롱텀 공분산 행렬(long-term covariance matrix)를 이용할 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000016
위 수학식 1에서 W2는 숏텀 PMI로서, 숏텀 채널 정보를 반영하기 위해 구성된 코드북의 코드워드이고, W은 최종 코드북의 코드워드이며, norm(A)은 행렬 A의 각 열의 노름(norm)이 1로 정규화(normalization)된 행렬을 의미한다.
기존 W1과 W2의 구체적인 구조는 다음 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000017
수학식 9에서 코드워드의 구조는 교차 편파 안테나(cross polarized antenna)를 사용하고 안테나 간 간격이 조밀한 경우, 예를 들어, 통상 인접 안테나 간 거리가 신호 파장의 반 이하인 경우, 발생하는 채널의 상관관계(correlation) 특성을 반영하여 설계한 구조이다. 교차 편파 안테나의 경우 안테나를 수평 안테나 그룹(horizontal antenna group)과 수직 안테나 그룹(vertical antenna group)으로 구분 할 수 있는데, 각 안테나 그룹은 ULA(uniform linear array) 안테나의 특성을 가지며, 두 안테나 그룹은 공존(co-located)한다.
따라서 각 그룹의 안테나 간 상관관계 은 동일한 선형 위상 증가(linear phase increment) 특성을 가지며, 안테나 그룹 간 상관관계는 위상 회전(phase rotation)된 특성을 갖는다. 결국, 코드북은 채널을 양자화(quantization)한 값이기 때문에 채널의 특성을 그대로 반영하여 코드북을 설계하는 것이 필요하다. 설명의 편의를 위해 상기 상술한 구조로 만든 랭크 1 코드워드를 아래 수학식 10과 같이 예시할 수 있다.
수학식 9에서 코드워드의 구조는 교차 편파 안테나(cross polarized antenna)를 사용하고 안테나 간 간격이 조밀한 경우, 예를 들어, 통상 인접 안테나 간 거리가 신호 파장의 반 이하인 경우, 발생하는 채널의 상관관계(correlation) 특성을 반영하여 설계한 구조이다. 교차 편파 안테나의 경우 안테나를 수평 안테나 그룹(horizontal antenna group)과 수직 안테나 그룹(vertical antenna group)으로 구분 할 수 있는데, 각 안테나 그룹은 ULA(uniform linear array) 안테나의 특성을 가지며, 두 안테나 그룹은 공존(co-located)한다.
따라서 각 그룹의 안테나 간 상관관계 은 동일한 선형 위상 증가(linear phase increment) 특성을 가지며, 안테나 그룹 간 상관관계는 위상 회전(phase rotation)된 특성을 갖는다. 결국, 코드북은 채널을 양자화(quantization)한 값이기 때문에 채널의 특성을 그대로 반영하여 코드북을 설계하는 것이 필요하다. 설명의 편의를 위해 상기 상술한 구조로 만든 랭크 1 코드워드를 아래 수학식 10과 같이 예시할 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000018
위 수학식 10에서 코드워드는 송신 안테나의 개수
Figure PCTKR2016000401-appb-I000019
X 1 의 벡터로 표현되고, 상위 벡터
Figure PCTKR2016000401-appb-I000020
와 하위 벡터
Figure PCTKR2016000401-appb-I000021
로 구조화 되어있으며, 각각은 수평 안테나 그룹과 수직 안테나 그룹의 상관관계 특성을 보여준다.
Figure PCTKR2016000401-appb-I000022
는 각 안테나 그룹의 안테나 간 상관관계 특성을 반영하여 선형 위상 증가 특성을 갖는 벡터로 표현하는 것이 유리하며, 대표적인 예로 DFT 행렬을 이용할 수 있다.
LTE-A 표준과 같은 보다 진보된 통신 시스템에서는 MU-MIMO (multi-user MIMO)를 이용한 추가적인 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity)를 얻는 것이 추가되었다. MU-MIMO에서는 안테나 도메인에서 다중화되는 단말들 간의 간섭이 존재하기 때문에, CSI의 정확성 여부는 CSI를 피드백한 단말뿐만 아니라, 다중화되는 다른 단말의 간섭에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, MU-MIMO에서는 SU-MIMO에 비하여 보다 정확한 CSI 피드백이 요구된다.
또한, CoMP JT의 경우 여러 기지국이 특정 단말에게 동일한 데이터를 협력 전송하므로 이론적으로 안테나가 지리적으로 분산되어 있는 MIMO 시스템으로 간주 할 수 있다. 즉, JT에서 MU-MIMO를 하는 경우도 단일 셀-MU-MIMO와 마찬가지로 협력 스케줄링되는 단말들 간 간섭을 피하기 위해 높은 정확성의 채널 상태 정보가 요구 된다. CoMP CB의 경우에도 역시 인접 셀이 서빙 셀에게 주는 간섭을 회피하기 위해서 정교한 채널 상태 정보가 요구된다. 일반적으로 채널 상태 정보 피드백의 정확도를 높이기 위해서는 단말의 추가적인 채널 상태 정보 피드백이 필요하고 이는 PUCCH 또는 PUSCH를 통해 기지국으로 전송된다.
이하에서는 상술한 무선 통신 시스템을 기반으로 차량 간 통신 시스템에 대해서 서술한다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따라 다수의 안테나 어레이를 포함하는 차량을 나타낸 도면이다. 상술한 무선 통신 시스템의 사용 빈도 및 활용 서비스의 범주가 증가하고 있다. 이때, 기존의 정적인 서비스와 다르게 고속으로 이동하는 단말 또는 사용자에게 높은 데이터 스루풋(throughput) 또는 높은 데이터 레이트(high data rate)와 더불어 높은 QoS(Quality of Service)를 지원하고자 하는 니즈가 커지고 있다.
일 예로, 무선 통신 시스템은 대중교통을 이용하는 다수의 단말 또는 사용자(이하 단말로 통칭함)들이 탑승 중 멀티미디어 시청을 원하거나, 고속도로를 주행하는 개인용 차량에 탑승한 다수의 단말이 각기 다른 무선통신 서비스를 사용하는 경우 등과 같이 이동 중인 단말들에게 양질의 무선 서비스를 지원할 필요성이 커지고 있다.
다만, 기존의 무선 통신 시스템은 고속 이동 또는 이동성을 고려하여 단말에게 서비스를 제공하기에는 다소 한계가 있을 수 있다. 이때, 서비스 지원을 위해서는 시스템 네트워크가 혁신 수준(revolution)으로 개선될 필요성이 있다. 또한, 기존 네트워크 인프라(network infra)와 호환성을 유지하면서 기존 네트워크 인프라에 영향을 주지 않는 범위 내에서의 새로운 시스템 설계가 필요할 수 있다.
이때, 일 예로, 하기에서는 차량에 큰 규모의 안테나 어레이(Large Size Antenna Array)를 설치하여 차량이 큰 어레이 게인(Large Array Gain)을 획득할 수 있도록 하여 고속으로 이동하는 상황에서도 차량 내에 있는 단말들이 양질의 서비스를 지원 받을 수 있도록 할 수 있다. 이때, 차량 내에는 중심 제어부(Central Unit, 이하 CU)를 통해 수신한 데이터를 차량 내의 단말들에게 중계할 수 있다. 이때, 차량간 MIMO 시스템이 고려될 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 큰 규모의 안테나 어레이를 이용하는 경우, 차량은 20dB 정도의 평균값을 가지는 투과 손실(penetration loss)에 의한 통신성능 저하를 막을 수 있다. 또한, 차량은 시스템을 이용하는 단말 수 대비 많은 수신 안테나(rx antenna)를 사용하는바, 큰 어레이 게인 확보가 용이할 수 있으며, 수신 안테나 간 거리 확보를 통해 수신 다이버시티(Diversity)를 확보할 수 있다. 즉, 상술한 차량 간 MIMO 시스템을 통해 네트워크에 대한 추가 설계 없이 고속으로 이동하는 단말에게 서비스를 제공하는 것이 가능할 수 있다.
다만, 상술한 이점에도 불구하고, 차량의 외관 및 제작 시스템 구축 등의 이유로 아직까지 차량 간 MIMO 시스템이 적용되기 어려운 점이 있다. 또한, 차량은 기존의 개인용 휴대 통신기기 대비 상당한 고가의 장비이며, 개선 및 업데이트가 쉽지 않을 수 있다. 또한 통신 성능 외 디자인 컨셉, 공기역학적 구조 등 보다 많은 요구 조건을 만족시켜야 하는 장비라, 미관상/공기역학상 차량 설계가 제한될 수 있다. 일 예로, 일부 차량 제조사들이 현존 안테나가 주는 시각적 불편함을 제거하기 위하여 단일 안테나 대비 성능이 떨어지는 조합 안테나를 사용하고 있는 실정이다.
다만, 통신 시스템의 발전 및 필요성이 대두되고 있는 환경에서 큰 규모의 안테나 어레이의 공간적 제약을 해소하기 위해, 다수의 안테나 어레이 시스템 구현을 위한 분포된 안테나 어레이 시스템(distributed antenna array system)의 차량 장착이 점차 도입되고 있으며, 차량의 외관 등과의 조화를 고려하여 적용되고 있는 실정이다.
이때, 일 예로, 도 8을 참조하면, 차량에는 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)들이 설치될 수 있다. 이때, 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)의 위치 및 수 등은 차량 설계 시스템 및 각각의 차량에 따라 다르게 설치될 수 있다. 이때, 하기에서 서술하는 구성은 차량에 설치된 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860)의 위치 및 수가 변화되어도 동일하게 적용될 수 있으며, 하기의 실시예로 한정되지 않는다. 즉, 하기에서는 복수의 안테나(810, 820, 830, 840, 850, 860) 위치에 따른 다양한 형태와 방사 패턴을 가지는 안테나들에 적용될 수 있다.
이때, 차량 각각에 분산 배치된 안테나(distributed antenna unit, DU)들에 대한 신호는 중심 제어부(CU, 870)를 통해 제어될 수 있다. 즉, 차량의 CU(870)에서는 차량에 설치된 DU들(810, 820, 830, 840, 850, 860)에 대한 신호를 제어하여 기지국으로부터 수신 다이버시티를 극대화하면서 신호를 수신할 수 있으며, 고속으로 이동하는 상황에서 기지국과 차량 간의 무선 접속이 끊어지지 않도록 할 수 있다. 즉, 차량 자체는 복수의 안테나를 가지는 하나의 단말 또는 신호를 중계하는 중계기 단말일 수 있다. 차량은 CU(870)을 통해 수신한 신호의 제어 및 중계를 통해 차량 내의 복수의 단말들에게 양질의 서비스를 제공할 수 있다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따라 복수의 차량이 밀접해 있는 상황에서 분포된 안테나(DU)를 선택하는 방법을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 차량은 복수의 DU들 및 DU를 제어하는 CU를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 차량들(920-1, 920-2, 920-3)은 좁은 지역에 밀집해 있을 수 있다. 일 예로, 복수의 차량들(920-1, 920-2, 920-3)이 시내 주행을 하는 경우, 또는 차량이 정체 중인 경우에는 좁은 지역에 다수의 차량들이 밀집해 있을 수 있다. 이때, 복수의 차량들(920-1, 920-2, 920-3)이 밀집해 있는 경우, 빔 샤프니스(beam sharpness) 문제로 각각의 차량에 대한 DU들에 대한 빔을 구별하기 어려울 수 있다. 일 예로, 복수의 차량들이 서로 밀집해는 경우, 제 1 차량(920-1)의 우측에 있는 DU와 제 2 차량(920-2)의 좌측에 있는 DU는 서로 인접해있는바, 빔에 대한 구별이 쉽지 않을 수 있다. 즉, 매우 인접한 거리에 위치한 DU들은 비슷한 채널 환경을 거친 신호를 수신하게 되므로, 복수개의 DU가 모두 같은 빔을 수신하거나, 모두 장애물에 의해 블록되어 수신하지 못할 확률이 커질 수 있다.
따라서, 복수의 차량들(920-1, 920-2, 920-3) 각각에 배치된 DU들의 활성화 여부를 제어할 필요성이 있다. 보다 상세하게는, 각각의 차량들(920-1, 920-2, 920-3)은 주변 차량의 밀집된 상태에 기초하여 DU에 대한 활성화 또는 비활성화를 선택적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 제 1 기지국(910-1)에서 제 1 차량(920-1)으로 송신하는 빔을 수신하는 경우, 제 1 차량(920-1)은 인접한 제 2 차량(920-2)과의 구별을 위해서 제 1 차량(920-1)의 좌측에 위치한 DU만을 활성화하고, 제 1 차량(920-1)의 나머지 DU들을 비활성화할 수 있다. 이때, 일 예로, 제 1 차량(920-1)은 차량의 밀집 여부 상태를 위치 정보 수신 유닛(ex, GPS)이나 근접 센서 등을 이용하여 판단할 수 있다. 또한, 일 예로, DU들의 비활성화 여부는 밀집도에 기초한 스레스홀드 값에 기초하여 결정될 수 있다. 이때, 스레스홀드 값은 임계값으로서, 비활성화여부를 결정하기 위한 하나의 기준 값일 수 있다. 즉, 각각의 차량들(920-1, 920-2, 920-3)이 밀집 여부를 판단하는 기준은 다를 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 제 3 차량(920-3)는 제 2 기지국(910-2)으로부터 빔을 수신하기 위해 제 3 차량(920-3) 앞 쪽의 두 개의 DU들을 활성화할 수 있다. 즉 각각 차량들(920-1, 920-2, 920-3)은 DU에 대해 선택적으로 활성화/비활성화 방식을 적용하여 각 차량이 자신의 활성화된 DU들을 통해 인접 차량에서 수신할 수 있는 빔과 구별할 수 있도록 할 수 있다. 이를 통해, 서로 다른 클러스터를 겪는 최대한 독립적인 경로를 거친 빔을 수신할 수 있도록 하여 빔 수신 성능을 향상 시킬 수 있다.
또한, 차량들은 상술한 바와 같이 DU들에 대한 활성화 및 비활성화 여부를 기지국으로 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 상술한 정보들은 차량들이 기지국으로 피드백하는 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI)와 함께 피드백될 수 있다.
보다 상세하게는, 전송단이 수신에 적합한 빔을 생성하기 위해서는 채널에 대한 정보를 파악하고 이를 기반으로 적합한 빔과 빔 사용시 이득을 정확히 측정할 필요성이 있다. 이때, 무선 통신 시스템에서는 수신단(ex, 단말 또는 차량들)은 채널을 측정한 후 CSI 형태로서 전송단(ex, 기지국)으로 채널 정보를 피드백할 수 있다.
이때, 일 예로, MIMO 시스템에서는 복수의 안테나에 의해서 복수의 채널들이 존재할 수 있는바, CSI 정보들은 부채널들의 조합으로 정의될 수 있다. 이때, MIMO 시스템에서 사용되는 안테나의 수가 증가할수록 복잡한 형태가 될 수 있으며, 이러한 환경을 고려하여 CSI 보고 방식은 묵시적 CSI 보고 방식 또는 명시적 CSI 보고 방식이 이용될 수 있다. 즉, Massive MIMO 환경에서의 CSI 보고 방식이 묵시적 CSI 보고 방식 또는 명시적 CSI 보고 방식으로 이용될 수 있다.
이때, 일 예로, 묵시적 CSI 보고 방식은 수신단이 측정한 채널에 대한 정보 자체가 아닌, 정보를 해석하여 전송단에서 빔 생성에 실질적으로 필요한 내용만을 추려서 보고하는 방식일 수 있다. 즉, 기정의된 또는 기설정된 값에 기초하여 필요한 정보만이 피드백될 수 있다.
반면, 명시적 CSI 보고 수신단이 측정한 채널에 대한 해석 과정 없이 측정값에 최대한 근사한 정보를 전송단에 보고하는 방식일 수 있다. 이때, 채널 정보는 매트릭스 형태로 표현되는 MIMO 채널을 양자화(quantization)하거나 SVD 연산을 수행하는 등의 방식이 이용될 수 있다. 일 예로, 묵시적 CSI 보고 정보에는 프리코딩 메트릭스 인덱스(Precoding matrix index, PMI), 채널 품질 정보(Channel quality information, CQI) 및 랭크 정보(Rank information, RI) 등이 포함될 수 있다. 또한, 명시적 CSI 보고 정보에는 Channel coefficient quantization & quantization index feedback, MIMO matrix or vector quantization & quantization index feedback, Channel covariance matrix feedback 및 Eigen matrix feedback (Channel matrix의 Eigen vectors and/or Eigen values를 전송) 등이 포함될 수 있다. 이때, 묵시적 CSI 보고 방식은 필요한 정보만을 추출하여 피드백 하는바 명시적 CSI 보고 방식 대비 시그널 오버헤드를 줄일 수 있다는 장점이 있을 수 있다.
이때, 기존의 무선 통신 시스템에서의 CSI 피드백 방법과 관련해서는, 단말이 채널 추정을 위한 파일럿 신호(reference signal)를 기지국으로부터 수신하여 CSI(channel state information)을 계산하고 이를 기지국에게 보고하는 형태를 가지고 있다. 이때, 기지국은 단말로부터 피드백 받은 CSI정보를 기반으로 데이터를 단말로 전송하도록 한다. 이때, 무선 통신 시스템에서 단말이 피드백하는 CSI정보에는 상술한 CQI(channel quality information), PMI(precoding matrix index), RI(rank indicator) 등이 포함될 수 있다.
이때, 각각에 대한 보다 구체적으로 서술하면, CQI 피드백은 기지국이 데이터를 전송할 때 어떤 MCS(modulation & coding scheme)을 적용할 지에 대한 가이드를 제공하려는 목적(link adaptation용도)으로 기지국에게 제공하는 무선 채널 품질 정보일 수 있다. 기지국과 단말 사이에 무선품질이 높으면 단말은 높은 CQI값을 피드백하여 기지국은 상대적으로 높은 모듈레이션 오더(modulation order)와 낮은 채널 코딩 레이트(channel coding rate)를 적용하여 데이터를 전송할 것이고, 반대의 경우 단말은 낮은 CQI값을 피드백하여 기지국은 상대적으로 낮은 모듈레이션 오더(modulation order)와 높은 채널 코딩 레이트(channel coding rate)를 적용하여 데이터를 전송할 수 있다.
또한, PMI 피드백은 기지국이 다중 안테나를 설치한 경우, 어떠한 MIMO 프리코딩을 적용할 지에 대한 가이드를 제공하려는 목적으로 기지국에게 제공하는 선호된 프리코딩 메트릭스 정보를 피드백할 수 있다. 단말은 파일럿 신호로부터 기지국과 단말간의 하향 링크 MIMO 채널(downlink MIMO channel)을 추정하여 기지국이 어떠한 MIMO 프리코딩을 적용하면 좋을 지를 PMI 피드백을 통해 정보를 제공할 수 있다. 기존의 무선 통신 시스템에서는 PMI구성에 있어 행렬형태로 표현 가능한 선형 MIMO 프리코딩(linear MIMO precoding)만을 고려하였다. 이때, 기지국과 단말은 다수의 프리코딩 행렬들로 구성된 코드북을 공유하고 있고, 코드북 내에 각각의 MIMO 프리코딩 행렬은 고유의 인덱스를 가지고 있다. 따라서, 단말은 코드북 내에서 가장 선호하는 MIMO 프리코딩 행렬에 해당하는 인덱스를 PMI로서 피드백 함으로써 단말의 피드백 정보량을 최소화한다.
마지막으로, RI 피드백은 기지국과 단말이 다중안테나를 설치하여 공간 다중화(spatial multiplexing)을 통한 멀티 레이어(multi-layer)전송이 가능한 경우, 단말이 선호하는 전송 레이어(layer)의 수에 대한 가이드를 제공하려는 목적으로 기지국에게 제공하는 선호하는 전송 레이어 수에 대한 정보를 피드백하는 경우일 수 있다. 이때, 전송 레이어 수에 따라 기지국은 각각의 레이어에 어떠한 precoding을 적용해야 하는지 알 수 있어야 하기 때문에 RI는 PMI와 매우 밀접한 관계를 지닐 수 있다. 일 예로, PMI/RI 피드백 구성에 있어 단일 레이어 전송을 기준으로 PMI 코드북을 구성한 뒤 각각의 레이어별로 PMI를 정의하여 피드백 할 수 있다. 다만, 이러한 방식은 전송 레이어의 수의 증가에 따라 PMI/RI피드백 정보량이 크게 증가하는 단점이 있을 수 있다. 따라서, 기존의 무선 통신 시스템에서는 각각의 전송 레이어의 수에 따른 PMI 코드북을 정의하였다. 즉, R 개의 레이어 전송을 위해서 크기 Nt x R 행렬 N개를 코드북 내에 정의할 수 있다.(여기서, R은 layer수, Nt는 송신안테나 포트 수, N은 코드북의 크기). 이때, 코드북의 크기는 전송 레이어의 수에 무관하게 정의될 수 있다. 결국 이러한 구조로 PMI/RI를 정의하다 보니 전송 레이어 수(R)는 결국 프리코딩 행렬(Nt x R 행렬)의 rank값과 일치하게 되므로 랭크 인디케이터(RI)로 언급될 수 있다.
또한, 기존의 무선 통신 시스템에서는 CSI 정보가 전체 시스템 주파수 영역에서 구해질 수도 있고, 일부 주파수 영역에서 구해질 수도 있다.(ex, Wideband CSI, Subband CSI) 특히, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)기술을 사용하는 시스템에서는 단말 별로 선호하는 일부 주파수 영역(e.g. subband)에 대한 CSI정보를 구해서 피드백하는 것이 유용할 수 있다.
이때, 하기에서 기술되는 PMI/RI는 무선 통신 시스템에서의 PMI/RI처럼 Nt x R 행렬로 표현되는 프리코딩 행렬의 인덱스 값과 프리코딩 행렬의 랭크 값을 의미하는 것으로 제한되지는 않을 수 있다. 또한, 하기에서 기술되는 PMI는 전송단에서 적용 가능한 MIMO 프리코더 중에서 선호하는 MIMO 프리코더 정보를 나타내는 것으로, 그 프리코더의 형태가 기존의 무선 시스템에서처럼 행렬로 표현 가능한 선형 프리코더만으로 한정되지는 않는다. 또한, 하기에서 기술되는 RI는 기존의 무선 통신 시스템에서의 RI보다 더 넓은 의미로 선호하는 전송 레이어 수를 나타내는 피드백 정보를 모두 포함할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 일 예로, PMI 값은 꼭 하나의 인덱스로만 이루어져야 하는 것은 아닐 수 있다. 일 예로, 기존 무선 통신 시스템에서는 최종 PMI를 롱텀(long term) 및/또는 광대역(WB, wideband) PMI인 W1와 숏텀(short term) 및/또는 서브밴드(SB, sub-band) PMI인 W2 둘로 나누어, 이중구조의 PMI를 설계할 수 있었다. 이때, 최종 PMI 를 W 라 하면, W=W1*W2 또는 W=W2*W1 과 같이 정의될 수 있었다. 또한, 일 예로, LTE-A시스템에서 송신안테나 포트 수가 8개인 경우, 또는 송신안테나 포트 수가 4개이면서 RRC 시그널링에 의해 alternativeCodeBookEnabledFor4TX-r12=TRUE로 configure된 경우, 두 개의 인덱스들(WB PMI & SB PMI)을 결합해야만 최종적인 MIMO 프리코딩 행렬을 도출할 수 있도록 구성될 수도 있었다.
또한, 무선 통신 시스템에서는 Single user-MIMO(SU-MIMO)에서는 동일 시간/주파수 영역에는 하나의 단말에 대한 데이터만이 스케줄링(scheduling)될 수 있었다. 즉, MIMO에 의해 하나의 단말로 정보를 송수신하는 경우에는 하나의 시간/주파수 영역에는 하나의 단말에 대한 스케줄링 정보만이 포함될 수 있었다. 반면, multiuser-MIMO(MU-MIMO)는 하나의 시간/주파수 영역에 복수 단말들에 데이터가 함께 스케줄링 될 수 있다. 이때, MU-MIMO는 데이터를 동일 시간/주파수 영역에 멀티플렉싱(multiplexing)하여 추가적인 이득을 얻을 수 있다. 다만, 복수의 단말들을 함께 스케줄링하는 경우, 각각의 단말들에 의한 co-channel 간섭이 발생하여 시스템 성능 열화를 유발할 수도 있었다. 이때, 단말은 자신의 채널상태 정보(CSI)를 기지국에 피드백하고, 기지국은 복수의 단말들로부터 피드백받은 CSI를 기반으로 사용자를 스케줄링 하고 시스템을 최적화할 수 있다.
그러나 SU-MIMO 상황 또는 MU-MIMO 상황에서 새로운 단말을 추가로 스케줄링하는 경우, 기존의 무선 통신 시스템에서는 새로운 단말을 시스템에 스케줄링 함으로써 발생하게 되는 사용자간 간섭의 영향에 대한 고려가 이루어 지지 않을 수 있다. 즉, SU-MIMO를 고려한 채널 정보만이 피드백 되고, 기지국은 각 개별 사용자의 채널 상태만 파악할 수 있을 뿐 MU-MIMO에서 각 사용자가 겪게 될 간섭 정보는 획득할 수 없으므로 단말 간 간섭의 영향을 낮추기 어려운 문제가 발생하게 될 수 있었다. 따라서 SU-MIMO에서 MU-MIMO로 전환하거나 또는 MU-MIMO 방식으로 동작할 때, 다중 단말 지원으로 얻을 수 있는 멀티 플렉싱 이득을 충분히 고려할 필요성이 있었다.
이때, 상술한 상황을 고려하여, 하기에서는 복수의 단말(또는 차량)들이 존재하는 경우, 각각의 단말은 계층적인 프리코더 설계 방법으로서 기지국으로부터 일부 정보를 수신하여 보다 정확한 프리코더를 설계하는 방안을 제시할 수 있다. 이때, 계층 구조를 갖는 프리코더는 복수의 단말 각각이 수신하는 빔의 방향 및 레졸루션을 고려하여 설계될 수 있으며, 이러한 설계 과정을 통해서 단말 간 간섭을 줄이면서 MU-MIMO 방식으로 복수의 단말들이 데이터를 송수신할 수 있다.
하기에서는 보다 구체적인 일 실시예로서, 밀집 차량 환경에서 차량간 협력을 통한 다중 차량 통신에 기초하여 서술하지만, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 복수의 안테나를 포함하는 복수의 단말들이 서로 밀집되어 있는 환경에서도 동일한 문제점에 기초하여 적용될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
도 10 내지 도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따라 빔포밍에 기초하여 빔 방향 및 빔 레졸루션을 나타낸 도면이다.
복수의 차량들이 밀집되어 있는 경우, 또는 복수의 단말들이 밀집되어 있는 경우에 있어서, MIMO 시스템을 통해 데이터를 송수신하는 경우에는 상술한 바와 같이, 빔의 방향 및 레졸루션에 따라 프리코더를 설계하는 방법이 필요할 수 있다. 즉, 각각의 프리코더는 빔포밍 기법에 기초하여 결정될 수 있다. 이때, 일 예로, 빔포밍 기법은 디지털 빔포밍, 아날로그 빔포밍 및 하이브리드 빔포밍 기법 중 어느 하나일 수 있다.
이때, 일 예로, 디지털 빔포밍은 기저 대역단에서 신호 처리 기법을 적용하여 각 안테나 포트 별로 빔 형성을 위한 위상 및 크기를 변화시키는 방식일 수 있다. 이때, 디지털 빔포밍은 주파수 대역 별로 독립적인 빔형성과 정교한 빔형성을 할 수 있는 장점이 있다.
반면, 아날로그 빔포밍은 기저 대역에서 전달된 신호를 RF 단에서 각 안테나 요소 별로 위상 및 크기 값을 변화 시켜 빔을 형성하는 방식을 의미할 수 있다. 이때, 빔형성이 RF단에서 이루어지기 때문에 상대적으로 작은 수의 신호 처리 블록을 사용할 수 있으며, 기저 대역에 대한 하드웨어 복잡도가 낮아지는 장점이 있을 수 있다. 그러나, 아날로그 빔포밍 기법은 시간 축으로 가변적인 빔형성을 적용하고 주파수 축으로는 전대역에 동일한 빔형성이 적용되어 빔포밍 자유도가 낮고, 생성된 빔의 정확도가 낮을 수 있다.
이때, 상술한 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍을 결합하여 사용하는 방식이 하이브리드 빔포밍일 수 있다. 이때, 하이브리드 빔포밍은 상술한 디지털 빔포밍 및 아날로그 빔포밍을 동시에 적용하여 빔의 방향 및 레솔루션을 제어할 수 있다. 그러나, 하이브리드 빔포밍에서 기존 아날로그 빔포밍 및 디지털 빔포밍을 단순 결합하는 경우에는, 기존의 균등 방사 각도 분할을 목적으로 설계된 디지털 빔포밍의 성능 저하를 유발할 수 있다. 또한, 일 예로, 서로 다른 아날로그 빔포밍 하에서 동일한 디지털 코드북을 사용하여도 최종 빔은 서로 다른 레졸루션을 갖게되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 하이브리드 빔포밍을 적용하는 경우에 아날로그 빔포밍을 고려하여 디지털 빔포밍을 결합하는 방식을 제어할 필요성이 있다. 즉, 아날로그 빔포밍을 고려한 디지털 프리코더의 새로운 설계 방식이 필요할 수 있다.
보다 상세하게는, 하이브리드 빔포밍을 위해서는 디지털 빔 coefficient를 아날로그 빔 선보상 부분과 fine-tuning 부분으로 나누어 설계할 필요성이 있다.
이때, 도 10의 (a) 및 표 1을 참조하면, 아날로그 빔포밍에 디지털 빔포밍이 단순 결합되는 경우에는 동일 아날로그 빔 영역 내에서 아날로그 빔의 기준 방향에 따라 디지털 PMI의 레졸루션이 다르게 설정될 수 있다. 또한, 도 10(b) 및 표 1을 참조하면, 서로 다른 아날로그 빔포밍에 디지털 빔포밍이 단순 결합되는 경우, 각각의 아날로그 빔별로 디지털 PMI의 레졸루션이 다르게 설정될 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000023
하이브리드 빔포밍이 적용되는 경우에 있어서 아날로그 빔포밍 및 디지털 빔포밍이 단순 결합되는 경우, 기지국은 빔의 방향 및 레졸루션을 제어하여 원하는 단말로 빔이 향하도록 하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 디지털 빔포밍에서 coefficient를 아날로그 빔 선보상 부분과 fine-tuning 부분으로 나누어 설계할 필요성이 있다. 즉, 아날로그 빔포밍을 고려한 디지털 프리코더 부분과 최종 빔 레졸루션을 위한 프리코더 부분을 나누어 설계할 필요성이 있다.
이때, 일 예로, 디지털 코드북은 긴 주기(long-term)로 업데이트되는 아날로그 빔포밍을 고려하여 설계될 수 있다. 이때, 상술한 환경을 고려하여, 아날로그 빔 각도에 관계 없이 동일한 설계 규칙을 유지할 필요성이 있다.
이때, 하이브리드 빔포밍에서는 아날로그 빔포밍의 설정 값을 정확하게 선보상을 통해 제거할수록 더욱더 정확한 빔포밍이 가능할 수 있다. 따라서 기지국은 아날로그 빔 비중(weight)과 정확한 반전 위상으로 디지털 빔포밍 coefficient의 아날로그 빔 선보상 coefficient를 설계할 수 있다. 이때, 아날로그 빔 선보상 coefficient는 기본적으로 아날로그 빔포밍 각에 관계 없이 목표 빔 방향의 기준점을 0도로 변경하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 11의(a) 및 (b)를 참조하면 아날로그 빔포밍은 디지털 프리코더의 선보상 부분에 의해서 기준점의 방향이 0도로 변경될 수 있다. 그 후, 빔 레졸루션 조정을 위해 디지털 빔포밍 coefficient의 최종 빔 설정 값은 아날로그 빔포밍 설정 값에 관계 없이 0도를 기준으로 최종 빔의 방향을 설정할 수 있다. 따라서 최종 목표 설정은 결국 0도를 기준으로 다시 재계산될 수 있다.
보다 구체적으로, 상술한 구성에 대한 수학식 11내지 14를 고려할 수 있다.
[수학식 11]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000024
이때, 수학식 11에서 보듯이 디지털 빔에 대한 프리코더는 아날로그 빔 선보상 부분 및 최종 디지털 빔에 대한 부분이 나누어져 설계될 수 있다. 이때, 아날로그 빔 선 보상 부분이 제 1 프리코더일 수 있으며, 최종 디지털 빔 부분이 제 2 프리코더일 수 있다. 즉, 하이브리드 빔포밍에서 디지털 프리코더는 아날로그 선보상 부분 및 최종 디지털 빔 부분으로 나누어 계층 구조의 프리코더로서 설계될 수 있으며, 이와 관련해서는 후술한다. 상술한 계층 구조 프리코더의 설계를 통해서 피드백되는 프리코더 정보에 기초하면 기지국은 빔 방향 및 레졸루션의 제어를 통해 원하는 단말로 빔이 향하게 할 수 있다.
이때, 일 예로, 상술한 수학식 11에서
Figure PCTKR2016000401-appb-I000025
인 경우, 아날로그 빔포밍을 통해서 전체 빔을
Figure PCTKR2016000401-appb-I000026
회전시키고, 디지털 빔포밍으로 추가적으로
Figure PCTKR2016000401-appb-I000027
회전함으로써 최종 빔 방향을
Figure PCTKR2016000401-appb-I000028
로 설정하는 경우라면, 하기의 수학식 12처럼 될 수 있다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000029
또한, 상술한 수학식 12으로부터 하기의 수학식 13이 도출될 수 있으며, 수학식 13에서
Figure PCTKR2016000401-appb-I000030
일 경우,
Figure PCTKR2016000401-appb-I000031
를 적용하여 최종 빔포밍 회전각을
Figure PCTKR2016000401-appb-I000032
로 설정한 경우에는 수학식 14처럼 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000033
[수학식 14]
Figure PCTKR2016000401-appb-I000034
또한, 일 예로, 디지털 빔에 대한 프리코더는 파인 빔으로서
Figure PCTKR2016000401-appb-I000035
,
Figure PCTKR2016000401-appb-I000036
,
Figure PCTKR2016000401-appb-I000037
에 대해서 디지털 빔포밍을 수행하면 최종 안테나 어레이 벡터가 도 12처럼 나타나질 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2016000401-appb-I000038
단위에 기초한 빔 레졸루션을 가지는 빔들이 나누어져 설정될 수 있다. 이를 통해, 기지국은 빔을 송신하기 원하는 단말의 위치 등을 고려하여 빔의 방향 및 레졸루션을 제어할 수 있다.
도 13는 본 명세서의 일 실시예에 따라 기지국이 빔 샤프니스(beam sharpness)에 기초하여 빔을 송신하는 방법을 나타낸 도면이다. 복수의 MIMO 차량들이 밀접해 있는 환경 또는 복수의 MIMO 단말들이 밀접해있는 단말들에 대해서 빔 샤프니스에 기초하여 빔이 제한될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 13(a)를 참조하면, 무선 통신 시스템에서는 기존 코드북을 기반으로, 기지국이 송신하는 빔의 방향 및 레졸루션이 결정될 수 있다. 이때, 복수의 차량들이 밀접하고 빔의 레졸루션이 낮은 경우에는 빔의 분리 및 구별이 어려워질 수 있다. 일 예로, 도13(a)에서 기지국(1310)이 송신하는 빔 3의 방향은 제 1 차량(1320-1) 및 제 2 차량(1320-2)을 향하고 있는바, 어느 차량이 수신하는 빔인지 구별이 어려울 수 있다. 따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 도 13(b)와 같이 빔 레졸루션을 높여 빔이 보다 샤프해지도록 하여 빔이 구별될 수 있도록 할 필요성이 있다.
이때, 일 예로, 가장 간단한 방법으로는 코드북 사이즈를 증가시켜 보다 정밀한 빔을 생성하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 단말이 자신이 측정한 채널 정보를 기반으로 프리코더를 결정하고, 결정된 프리코더를 PMI 형태로 피드백하는 경우에 있어서, 코드북 사이즈가 증가되면 단말이 피드백해야하는 데이터양도 증가할 수 있어 피드백 오버헤드가 증가할 수 있다. 이때, 기존의 무선 통신 시스템에서 단말이 CSI 정보를 보고하는 피드백 페이로드(feedback payload)의 크기는 제한적일 수 있어, 기존 코드북 구조로는 세밀한 프리코더 조정이 어려울 수 있다.
따라서, 이하에서는 프리코더를 단말이 전적으로 결정하여 PMI 형태로 보고하는 기존과는 다르게 단말이 계층적 구조를 갖는 프리코더를 설계하고, 이를 피드백하여 피드백 페이로드를 줄이면서 빔 레졸루션을 향상시켜 빔에 대한 구분을 명확히하도록 하는 방법을 제안한다. 이때, 상술한 바와 같이, 이하의 방법들은 바람직하게는 차량 간 통신으로서 차량들이 밀접해있어 빔의 구별이 어려운 경우에 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않을 수 있다. 즉, 복수의 단말들이 밀접해있어 빔 구별에 어려움이 있는 경우에도 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 14 및 15는 본 명세서의 일 실시예에 따라 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법을 나타낸 도면이다. 복수의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 기지국(1410)으로 프리코더에 기초하여 채널 정보를 피드백할 수 있다.
이때, 일 예로, 기지국(1410)은 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)을 제 1 타입 빔 방향에 기초하여 그룹화할 수 있다. 이때, 도 14를 참조하면, 제 1 타입 빔은 브로드 빔(Braod Beam)일 수 있다. 즉, 기지국(1410)은 각각의 브로드 빔의 방향별로 유사한 브로드 빔 방향에 속하는 차량들(또는 단말들, 이하 차량들로 통일함)을 그룹화할 수 있다. 이때, 일 예로, 기지국(1410)은 각각의 브로드 빔에 기초하여 그룹화 정보를 차량들로 다양한 방법으로 피드백할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
또한, 일 예로, 하나의 빔에 대응하는 그룹에는 하나 또는 복수 개의 단말들이 포함될 수 있다. 또한, 일 예로, 하나의 단말은 복수의 빔에 대응될 수 있다. 보다 상세하게는, 기지국(1410)은 빔2에 대해서 제 3 차량(1420-3)을 하나의 그룹으로 설정할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 빔3에 해서는 제 1 차량(1420-1), 제 2 차량(1420-2) 및 제 3 차량(1420-3)을 하나의 그룹으로 설정할 수 있다. 즉, 기지국(1410)은 각각의 브로드 빔에 대해 하나 또는 복수 개의 차량들을 포함하는 그룹을 설정할 수 있다. 또한, 일 예로, 제 3 차량(1420-3)은 빔 2 및 빔 3에 대한 그룹 각각에 포함되는 차량일 수 있다. 즉, 하나의 차량은 복수의 빔 그룹에 포함되는 것도 가능할 수 있다.
그 후, 기지국(1410)은 각각의 브로드 빔에 대한 프리코더를 결정할 수 있다. 이때, 기지국(1410)이 결정하는 프리코더는 제 1 프리코더일 수 있다. 이때, 일 예로, 브로드 빔은 아날로그 빔, 디지털 빔 또는 하이브리드 빔 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 일 예로, 프리코더 구성 관점에서 제 1 프리코더는 디지털 프리코더 또는 아날로그 프리코더로 구성할 수 있다.
일 예로, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우, 브로드 빔은 아날로그 빔일 수 있다. 즉, 브로드 빔은 아날로그 프리코딩에 의해 결정 가능할 수 있다. 이때, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우, 기지국은 브로드 빔에 대한 제 1 프리코더를 브로드 빔의 기준 방향을 0으로 설정하는 프리코더로서 설정할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우에 있어서, 아날로그 빔에 대한 선보상 부분 및 파인 튜닝을 위한 부분으로 설계되는 계층 구조 프리코더 중 아날로그 빔에 대한 선보상 부분이 상술한 브로드 빔에 대한 프리코더로서 제 1 프리코더일 수 있다. 즉, 기지국(1410)이 결정하는 브로드 빔에 대한 프리코더는 상술한 수학식 11의 아날로그 선보상 부분과 동일할 수 있다. 이때, 표 1에 도시된 Joint BF design 기법에서 아날로그 빔 선보상 빔포밍을 나타내는 X가 브로드 빔에 대한 프리코더일 수 있다.
그 후, 기지국(1410)은 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)에게 각각에 빔에 기초한 그룹 정보를 알려줄 수 있다. 일 예로, 기지국(1410)은 각각의 빔에 기초하여 설정된 그룹에 포함된 차량 중 대표 차량에게만 그룹 정보를 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 대표 차량은 같은 그룹에 있는 다른 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)에게 차량 간 통신을 통해 그룹 정보를 피드백할 수 있다. 이를 통해, 시스템 관점에서는 오버헤드가 줄어들 수 있다. 또한, 일 예로서, 기지국(1410)은 그룹 정보를 유사 브로드 빔 방향에 속한 단말들에게 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 방식으로 전달할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국(1410)은 유사 브로드 빔 방향에 속한 차량 중 특정 차량들을 타겟으로 그룹 정보를 시그널링 해주고, 나머지 차량들은 오버히어링 방식으로 브로드 빔을 얻도록 할 수 있다. 즉, 기지국(1410)은 복수의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)이 밀접하게 존재하는 환경에서 시그널링 오버헤드를 고려하여 그룹 정보를 복수의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)에게 피드백하는 방법을 다르게 설정할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 수신한 그룹 정보에 기초하여 브로드 빔에 대한 선호도 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 복수의 선호도 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 일 예로, 제 3 차량(1420-3)은 빔 2및 빔 3에 대한 그룹 정보에 기초하여 빔2 및 빔3 중 선호하는 어느 하나의 빔에 대한 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 또 다른 일 예로, 제 3 차량(1420-3)은 빔 2및 빔 3에 대한 그룹 정보에 기초하여 빔 2 및 빔 3을 모두 선호한다는 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 즉, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)이 선호하는 빔에 대한 정보는 하나 또는 그 이상일 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또 다른 일 예로, 차량들(또는 그룹 내에 포함된 차량들) 중 일부 차량만이 선호하는 브로드 빔에 대한 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 피드백을 수행하는 차량은 차량간 협상을 통해 자율적으로 결정되거나, 기지국이 지정한 차량 또는 특정 타입의 차량일 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 이때, 일 예로, 제 1 차량(1420-1) 및 제 2 차량(1420-2) 중 제 1 차량(1420-1)만이 선호하는 브로드 빔에 대한 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 제 1 차량(1420-1)은 제 1 차량(1420-1) 및 제 2 차량(1420-2) 모두 빔3을 선호한다는 정보를 기지국(1410)으로 송신할 수 있다.
또한, 일 예로, 제 1 차량(1420-1)은 제 1 차량(1420-1)은 빔4를 선호하고, 제 2 차량(1420-2)은 빔3을 선호한다는 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있다. 즉, 복수의 차량들 중 일부 차량이 기지국(1410)으로 복수의 차량들에 대한 선호 브로드 빔 정보를 송신할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
그 후, 기지국(1410)은 선호도 정보에 기초하여 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)에 대한 빔 방향을 결정하고, 단말로 결정된 브로드 빔에 대한 정보를 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 기지국(1410)은 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)의 선호 빔 정보 피드백, 단말의 전송 신호 기반 채널 상호성 (channel reciprocity) 및 위치 추정 정보(ex, GPS based) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 브로드 빔에 대한 방향을 결정할 수 있다. 이때, 일 예로, 상술한 정보들의 임의의 조합에 기초하여 빔 방향이 결정될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 브로드 빔에 대한 정보에는 제 1 프리코더에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이때, 제 1 프리코더는 브로드 빔의 방향을 고려하여 설정되는 프리코더일 수 있다.
그 후, 기지국은 결정된 브로드 빔에 대한 정보를 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)로 피드백할 수 있다.
이때, 일 예로서, 기지국이 피드백하는 브로드 빔에 대한 정보는 브로드 빔을 공유할 확률이 높은 단말들 간에서 일부 단말만으로 피드백되도록 할 수 있다. 일 예로, 기지국(1410)은 각각의 빔에 기초하여 설정된 그룹에 포함된 차량 중 대표 차량에게만 브로드 빔에 대한 정보를 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 대표 차량은 동일 그룹 내에 포함된 차량들 간에 정보 교환을 통해 설정될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 그 후, 기지국(1410)으로부터 브로드 빔에 대한 정보를 수신한 차량은 다른 차량에서 브로드 빔에 대한 정보를 차량 간 통신(또는 단말 간 통신)을 통해 제공할 수 있다. 이를 통해, 시스템 관점에서는 오버헤드가 줄어들 수 있다. 또한, 일 예로서, 기지국(1410)은 브로드 빔에 대한 정보를 유사 브로드 빔 방향에 속한 단말들에게 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 방식으로 전달할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국(1410)은 유사 브로드 빔 방향에 속한 차량 중 특정 차량들을 타겟으로 브로드 빔 정보를 시그널링 해주고, 나머지 차량들은 오버히어링 방식으로 브로드 빔을 얻도록 할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국(1410)은 유사 브로드 빔 방향에 속한 차량 중 특정 차량들에게만 브로드 빔 정보를 시그널링을 통해 알려주고, 빔 방향 정보를 받은 차량들은 나머지 차량들에게 차량 간통신으로 해당 정보를 전송할 수 있다. 또한, 일 예로, 특정 차량이 선호하는 브로드 빔 정보를 기지국에게 피드백 하는 경우에도 해당 정보를 주변 차량들 혹은 그룹에 속한 다른 차량들이 오버히어링을 통해 획득할 수 있다. 즉, 기지국(1410)은 복수의 차량들이 밀접하게 존재하는 환경에서 시그널링 오버헤드를 고려하여 브로드 빔에 대한 정보를 피드백하는 방법을 다르게 설정할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
다음으로, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 결정된 브로드 빔 정보에 기초하여 더 조밀한 빔 레졸루션을 위한 프리코더를 설계할 수 있다. 즉, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 기지국에 의해 결정된 브로드 빔의 방향에 기초하여 설정된 프리코더 정보로서 제 1 프리코더 정보를 수신하고, 제 1 프리코더에 기초하여 조밀한 빔 레졸루션을 표현하는 제 2 프리코더를 설계할 수 있다. 즉, 차량은 브로드 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔으로서 파인 튜닝에 기초하여 조밀한 레졸루션을 나타내는 빔에 대한 방향을 고려한 프리코더를 설계할 수 있다. 이를 통해, 각각의 차량들은 계층 구조 프리코더를 설계할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 15를 참조하면, 제 2 차량(1420-2)는 빔2에 대한 정보를 기지국(1410)으로부터 수신할 수 있다. 이때, 빔2에 대한 정보에는 브로드 빔의 방향으로서 제 1 프리코더 정보가 포함될 수 있다. 즉, 빔2의 레졸루션을 고려하여 빔2가 향하는 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이때, 일 예로, 제 1 프리코더 정보는 하이브리드 빔포밍 구조에 기초하여 아날로그 빔의 선보상을 위한 프리코더일 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 그 후, 제 2 차량(1420-2)는 빔2 방향 내에서 제 2 타입 빔으로서, 더 조밀한 빔 레졸루션 및 빔 방향을 표현하는 제 2 프리코더를 설계할 수 있다. 이때, 제 2 프리코더는 점선으로 표현된 파인 빔 중 어느 하나의 방향에 기초한 프리코더일 수 있다. 즉, 제 2 프리코더는 빔2의 방향 내에서 더 세밀한 빔 레졸루션을 갖는 특정 방향을 나타내는 빔에 대한 정보일 수 있다. 이때, 일 예로, 제 2 프리코더는 하이브리드 빔포밍 구조에서 파인 튜닝으로서 빔 레졸루션을 위한 프리코더일 수 있다. 즉, 제 2 차량(1420-2)은 브로드 빔에 대한 제 1 프리코더에 대한 정보를 기지국(1410)으로부터 수신하고, 수신한 제 1 프리코더 정보에 기초하여 파인 빔에 대한 제 2 프리코더를 설계하여 최종 빔 방향 및 레졸루션을 설정할 수 있다. 이를 통해, 제 2 차량(1420-2)는 차량 간 간섭 신호의 영향을 고려하여 최적의 다중 차량간 간섭을 고려한 프리코더를 선택할 수 있다.
또한, 일 예로, 파인 튜닝에 기초한 파인 빔 방향은 디지털 프리코더, 아날로그 프리코더 또는 하이브리드 프리코더로 표현될 수 있다.
이때, 일 예로, 기지국(1410)은 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더가 상술한 프리코더 중 어느 프리코더인지 여부를 피드백할 수 있다. 또한, 기지국은 각각이 어떠한 계층 구조의 코드북 기반인지 여부에 따라 다양한 조합 및 연산을 통해 높은 빔 레졸루션을 갖는 최종 프리코더를 획득할 수 있다. ?
일 예로, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우에 있어서, 제 1 프리코더는 아날로그 선보상을 위한 프리코더이고, 제 2 프리코더는 파인 튜닝에 기초하여 빔 레졸루션을 위한 프리코더일 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
또한, 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)은 설계된 프리코더에 기초하여 채널 상태 정보를 기지국(1410)으로 피드백할 수 있으며, 기지국은 채널 상태 정보에 기초하여 빔을 통해 데이터를 각각의 차량들(1420-1, 1420-2, 1430-3)로 송신할 수 있다.
또한, 상술한 구성은 차량 간 통신을 기준으로 서술하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 단말이 밀접하게 분포하는 경우에도 동일한 방식으로 적용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 16은 본 명세서의 일 실시예에 따라 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다. 단말(또는 차량)은 제 1 타입 빔 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신할 수 있다.(S1610) 이때, 도 8 내지 15에서 상술한 바와 같이, 제 1 타입 빔은 브로드 빔일 수 있다. 이때, 단말이 수신하는 그룹 정보는 단말이 포함되는 그룹에 대한 정보일 수 있으며, 복수의 그룹 정보 및/또는 복수의 빔에 대한 정보를 수신하는 것도 가능할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.
다음으로, 단말은 그룹 정보에 기초하여 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 피드백할 수 있다.(S1620) 이때, 도 8 내지 15에서 상술한 바와 같이, 단말은 대표 단말을 통해서 피드백 정보를 기지국으로 송신할 수 있다. 또한, 일 예로, 단말은 복수의 빔에 대한 선호도 정보를 기지국으로 송신할 수 있다. 다음으로, 단말은 선호도 정보에 기초하여 결정된 제 1 타입 빔 정보를 수신할 수 있다.(S1630) 이때, 도 8 내지 15에서 상술한 바와 같이, 제 1 타입 빔 정보에는 제 1 프리코더 정보가 포함될 수 있다. 이때, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 설정되는 프리코더일 수 있다. 또한 일 예로, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우에 있어서, 제 1 프리코더는 아날로그 빔의 선보상으로서, 브로드 빔의 기준 방향을 0도로 변경하는 프리코더일 수 있다.
다음으로, 단말은 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 계층 구조 프리코더를 설계할 수 있다.(S1640) 그 후, 단말은 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 기지국으로 피드백할 수 있다.(S1650) 이때, 도 8 내지 15에서 상술한 바와 같이, 제 2 프리코더는 제 1 타입 빔 방향 내의 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더일 수 있다. 이때, 일 예로, 제 2 타입 빔은 파인 빔으로서, 더 조밀한 빔 레졸루션에 기초하여 설정되는 빔일 수 있다. 즉, 제 2 프리코더는 브로드 빔 내의 방향에서 더 조밀한 레졸루션을 표현하는 빔에 대한 프리코더일 수 있다. 이때, 일 예로, 하이브리드 빔포밍 구조가 적용되는 경우, 제 2 프리코더는 제 1 프리코더에 의해 기준 방향이 0도로 변경된 상태에서의 최종 빔의 방향을 나타내는 프리코더일 수 있다.
즉, 단말은 기지국으로서 브로드 빔 방향에 대한 프리코더로서 제 1 프리코더를 수신하고, 수신된 제 1 프리코더에 기초하여 더 조밀한 레졸루션을 갖는 최종 빔 방향을 나타내는 제 2 프리코더를 설계할 수 있다. 이를 통해, 단말은 최종적으로 계층 구조 프리코더를 설계할 수 있다. 이때, 단말은 설계한 계층 구조 프리코더를 이용하여 채널 정보를 피드백할 수 있으며, 상술한 바와 같다.
이때, 상술한 구성을 통해서 코드북 사이즈를 증가시키지 않으면서 무선 통신 시스템에서 복수의 차량 또는 단말들이 존재하는 환경에서 간섭을 줄이면서 데이터를 송수신할 수 있다.
도 17은 본 명세서의 일 실시예에 따라 단말 장치 및 기지국의 블록도를 도시한 도면이다.
이때, 기지국 장치(100)는 무선 신호를 송신하는 송신 모듈(110), 무선 신호를 수신하는 수신 모듈(130) 및 송신 모듈(110)과 수신 모듈(130)을 제어하는 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 이때, 기지국 장치(100)는 송신 모듈(110) 및 수신 모듈(130)을 이용하여 외부 디바이스와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 외부 디바이스는 단말 장치일 수 있다. 즉, 기지국 장치(100)는 외부 디바이스로서는 단말 장치(100)와 통신을 수행할 수 있는 장치일 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 단말 장치(200)는 무선 신호를 송신하는 송신 모듈(210), 무선 신호를 수신하는 수신 모듈(230) 및 송신 모듈(210)과 수신 모듈(230)을 제어하는 프로세서(220)를 포함할 수 있다. 이때, 단말 장치(200)는 송신 모듈(210) 및 수신 모듈(230)을 이용하여 기지국과 통신을 수행할 수 있다. 즉, 단말 장치(200)는 무선 통신 시스템에서 기지국과 통신을 수행할 수 있는 장치일 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
이때, 일 예로, 단말(200)의 프로세서(220)는 제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신 모듈(230)을 이용하여 수신하고, 그룹 정보에 기초하여 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 송신 모듈(210)을 이용하여 피드백할 수 있다. 또한, 단말(200)의 프로세서(220)는 선호도 정보에 기초하여 결정된 제 1 타입 빔 정보를 수신 모듈(230)을 이용하여 수신하고, 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 계층 구조 프리코더를 설계하여 계층 구조 프리코더에 기초한 채널 정보를 송신 모듈(210)을 이용하여 피드백할 수 있다. 이때, 일 예로, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 제 2 프리코더는 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보일 수 있다. 이때, 일 예로서, 제 1 타입 빔은 브로드 빔일 수 있으며, 제 2 타입 빔은 브로드 빔 내의 파인 빔일 수 있다. 즉, 제 1 프리코더는 제 1 타입 빔 방향에 기초하여 설계되는 프리코더일 수 있으며, 제 2 프리코더는 브로드 빔 내에서 더 조밀한 빔 레졸루션을 표현하는 최종 빔에 대한 프리코더일 수 있다. 이때, 일 예로, 단말(200)의 프로세서(220)는 수신 모듈(230)을 통해 제 1 프리코더에 대한 정보를 기지국(100)으로부터 수신할 수 있으며, 제 1 프리코더에 기초하여 제 2 프리코더를 설계할 수 있다.
즉, 단말은 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 이루어진 계층 구조의 프리코더를 설계할 수 있으며, 이를 통해 코드북 사이즈를 증가시키기 않으면서 빔의 샤프니스를 증가시켜 다중 사용자 간의 간섭을 줄일 수 있다.
상술한 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 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.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 명세서의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
그리고 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수 있다.
상술한 바와 같은 차량 간 통신 시스템에서 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법 및 이를 위한 장치를 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 단말이 계층 구조 프리코더를 설계하는 방법에 있어서,
    제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 수신하는 단계;
    상기 그룹 정보에 기초하여 상기 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 피드백하는 단계;
    상기 선호도 정보에 기초하여 결정된 상기 제 1 타입 빔 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 상기 계층 구조 프리코더를 설계하는 단계; 및
    상기 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 피드백하는 단계;를 포함하되,
    상기 제 1 프리코더는 상기 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 상기 제 2 프리코더는 상기 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보인, 프리코더 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타입 빔은 브로드 빔(Broad Beam)이고, 상기 제 2 타입 빔은 파인 빔(Fine Beam)인, 프리코더 설계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프리코더는 상기 수신한 상기 제 1 타입 빔 정보에 포함되는 정보인, 프리코더 설계 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 프리코더는 상기 제 1 프리코더에 기초하여 설계되는 프리코더 정보인, 프리코더 설계 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 프리코더는 상기 제 2 타입 빔에 대한 빔 레졸루션(Beam Resolution)에 기초하여 설계되는 프리코더 정보인, 프리코더 설계 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 설계된 계층 구조 프리코더는 아날로그 빔포밍, 디지털 빔포밍 및 하이브리드 빔포밍 중 어느 하나에 기초하여 설계된 프리코더인, 프리코더 설계 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 설계된 계층 구조 프리코더가 상기 하이브리드 빔포밍에 기초하여 설계된 프리코더인 경우,
    상기 제 1 타입 빔은 상기 아날로그 빔포밍에 기초하여 결정되고, 상기 제 2 타입 빔은 상기 디지털 빔포밍에 기초하여 결정되는, 프리코더 설계 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 프리코더는 상기 아날로그 빔포밍에 대한 제 1 보상 값에 기초하여 설계되는 프리코더이고, 상기 제 2 프리코더는 상기 디지털 빔포밍에 대한 제 2 보상 값에 기초하여 설계되는 프리코더인, 프리코더 설계 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 프리코더는 상기 아날로그 빔포밍의 기준 방향(boresight)를 0도로 변경하는 프리코더이고,
    상기 제 2 프리코더는 상기 0도로 변경된 상기 아날로그 빔포밍의 상기 기준 방향에 기초하여 상기 하이브리드 빔포밍의 방향을 결정하는 프리코더인, 프리코더 설계 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 타입 빔 정보는 상기 단말의 전송 신호에 기반한 채널 상호성(channel reciprocity) 및 상기 단말의 위치 정보 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 결정되는 정보인, 프리코더 설계 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말이 상기 그룹 정보에 의해 지시되는 단말 그룹 내에서 대표 단말인 경우에만 상기 선호도 정보를 피드백하는, 프리코더 설계 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단말이 상기 단말 그룹 내에서 상기 대표 단말인 경우에만 상기 제 1 타입 빔 정보를 수신하는, 프리코더 설계 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단말이 상기 단말 그룹 내의 다른 단말에게 상기 제 1 타입 빔 정보를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 프리코더 설계 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말이 피드백하는 상기 선호도 정보는 복수의 상기 제 1 타입 단말에 대한 복수의 선호도 정보가 포함되는, 프리코더 설계 방법.
  15. 계층 구조 프리코더를 설계하는 단말 장치에 있어서,
    외부 디바이스로부터 인포메이션을 수신하는 수신 모듈;
    외부 디바이스로부터 인포메이션을 송신하는 송신 모듈; 및
    상기 수신 모듈 및 상기 송신 모듈을 제어하는 프로세서;로서
    상기 프로세서는,
    제 1 타입 빔의 방향에 기초하여 단말 그룹을 나타내는 그룹 정보를 상기 수신 모듈을 이용하여 수신하고,
    상기 그룹 정보에 기초하여 상기 제 1 타입 빔에 대한 선호도 정보를 상기 송신 모듈을 이용하여 피드백하고,
    상기 선호도 정보에 기초하여 결정된 상기 제 1 타입 빔 정보를 상기 수신 모듈을 이용하여 수신하고,
    상기 수신된 제 1 타입 빔 정보에 기초하여 제 1 프리코더 및 제 2 프리코더로 구성되는 상기 계층 구조 프리코더를 설계하고,
    상기 계층 구조 프리코더에 기초하여 채널 정보를 상기 송신 모듈을 이용하여 피드백하되,
    상기 제 1 프리코더는 상기 제 1 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보이고, 상기 제 2 프리코더는 상기 제 1 타입 빔 방향 내에서 제 2 타입 빔 방향에 대한 프리코더 정보인, 단말 장치.
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