WO2017026794A1 - 무선 통신 시스템에서 csi-rs와 관련된 단말의 동작 방법 및 이를 지원하기 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 csi-rs와 관련된 단말의 동작 방법 및 이를 지원하기 위한 장치 Download PDF

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WO2017026794A1
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transmission
resource
cell
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박종현
김기준
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method of operating a terminal related to channel state information (CSI) and a device supporting the same based on a reference signal.
  • CSI channel state information
  • Mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring user activity.
  • the mobile communication system has expanded not only voice but also data service.As a result of the explosive increase in traffic, a shortage of resources and users are demanding higher speed services, a more advanced mobile communication system is required. have.
  • This specification aims at defining various parameters for transmission of an aperiodic beamformed CSI-RS and related procedures therefor.
  • the present specification is to provide a method for defining and transmitting a dynamic ZP CSI-RS indication for reuse of the PDSCH in a resource when aperiodic beamformed CSI-RS is not transmitted.
  • a method of operating a terminal associated with channel state information (CSI) -reference signal (RS) in a wireless communication system includes resource configuration related to aperiodic transmission of beamformed CSI-RS.
  • DCI downlink control information
  • the present invention comprises the steps of receiving from the base station a second DCI format including information associated with Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH) resource mapping; And receiving a PDSCH from the base station based on the received second DCI format.
  • a second DCI format including information associated with Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH) resource mapping
  • the second DCI format may further include at least one of a PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator (PQI) field or a dynamic Zero Power (ZP) CSI-RS indication field. do.
  • PQI Quasi-Co-Location Indicator
  • ZP Zero Power
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field is characterized by including a resource region that can additionally be used for PDSCH transmission because aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS does not occur.
  • the PDSCH resource mapping is based on any one field included in the second DCI format. It is characterized by being carried out.
  • the PDSCH resource mapping is performed based on the dynamic ZP CSI-RS indication field.
  • the second DCI format is a DCI format related to a transmission mode (TM) defined to support transmission of the beamformed CSI-RS.
  • TM transmission mode
  • the first control information is characterized in that the aperiodic CSI request field.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field is characterized by being represented by 2 bits.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field is characterized by indicating a parameter set set by higher layer signaling to determine PDSCH resource mapping.
  • the higher layer signaling is NZP (Non Zero Power) CSI-RS configuration information.
  • the present disclosure provides a terminal for performing an operation related to channel state information (CSI) -reference signal (RS) in a wireless communication system, the terminal comprising: a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving a radio signal; And a processor for controlling the RF unit, wherein the processor includes: higher layer signaling including resource configuration information related to aperiodic transmission of beamformed CSI-RSs ) From the base station; Receive a first downlink control information (DCI) format from the base station, the first downlink control information (DCI) format including first control information indicating that there is aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS; Measure the beamformed CSI-RS based on the received resource configuration information; And report the measurement result of the beamformed CSI-RS to the base station.
  • DCI downlink control information
  • the UE can reduce the UE implementation complexity by measuring the CSI-RS only when the CSI-RS transmission is triggered.
  • the present specification has an effect of increasing the efficiency of resource reuse by transmitting the PDSCH in the resource region when the aperiodic beamformed CSI-RS is not transmitted.
  • FIG. 1 illustrates a structure of a radio frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • MIMO 5 is a configuration diagram of a general multiple input / output antenna (MIMO) communication system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a channel from a plurality of transmit antennas to one receive antenna.
  • FIG. 7 shows an example of a component carrier and carrier aggregation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a contention-based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 illustrates a reference signal pattern mapped to a downlink resource block pair in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a CSI-RS configuration in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 illustrates a system in which a base station or a terminal has a plurality of transmit / receive antennas capable of forming 3D (3-Dimension) beams based on AAS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13 illustrates an RRM-RS antenna port grouping level.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an antenna port and an antenna port group of an RRM-RS arranged with a two-dimensional index.
  • 15 illustrates an example of a polarization-based 2D planar antenna array model.
  • TXRUs 16 is a diagram illustrating an example of a transceiver units (TXRUs) model.
  • 19 is a diagram illustrating an example of approach 3 proposed in the present specification.
  • 20 is a flowchart illustrating an example of an aperiodic transmission / reception method of the beamformed CSI-RS proposed in the present specification.
  • FIG. 21 illustrates a block diagram of a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), and the like. .
  • a 'terminal' may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and an AMS ( Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC) Device, Machine-to-Machine (M2M) Device, Device-to-Device (D2D) Device, etc.
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS Advanced Mobile Station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • downlink means communication from a base station to a terminal
  • uplink means communication from a terminal to a base station.
  • a transmitter may be part of a base station, and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • 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
  • 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).
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802, 3GPP and 3GPP2. 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.
  • FIG. 1 illustrates a structure of a radio frame in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • 3GPP LTE / LTE-A supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • Type 1A illustrates the structure of a type 1 radio frame.
  • Type 1 radio frames may be applied to both full duplex and half duplex FDD.
  • a radio frame consists of 10 subframes.
  • One subframe consists of two consecutive slots in the time domain, and subframe i consists of slot 2i and slot 2i + 1.
  • the time taken to transmit one subframe is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • uplink transmission and downlink transmission are distinguished in the frequency domain. While there is no restriction on full-duplex FDD, the terminal cannot simultaneously transmit and receive in half-duplex FDD operation.
  • One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain. Since 3GPP LTE uses OFDMA in downlink, the OFDM symbol is for representing one symbol period. The OFDM symbol may be referred to as one SC-FDMA symbol or symbol period.
  • a resource block is a resource allocation unit and includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • FIG. 1B illustrates a frame structure type 2.
  • an uplink-downlink configuration is a rule indicating whether uplink and downlink are allocated (or reserved) for all subframes.
  • Table 1 shows an uplink-downlink configuration.
  • 'D' represents a subframe for downlink transmission
  • 'U' represents a subframe for uplink transmission
  • 'S' represents a downlink pilot.
  • a special subframe consisting of three fields: a time slot, a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • GP is a section for removing interference caused in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the uplink-downlink configuration can be classified into seven types, and the location and / or number of downlink subframes, special subframes, and uplink subframes are different for each configuration.
  • Switch-point periodicity refers to a period in which an uplink subframe and a downlink subframe are repeatedly switched in the same manner, and both 5ms or 10ms are supported.
  • the special subframe S exists every half-frame, and in case of having a period of 5ms downlink-uplink switching time, it exists only in the first half-frame.
  • subframes 0 and 5 and DwPTS are sections for downlink transmission only.
  • the subframe immediately following the UpPTS and the subframe subframe is always an interval for uplink transmission.
  • the uplink-downlink configuration may be known to both the base station and the terminal as system information.
  • the base station may notify the terminal of the change of the uplink-downlink allocation state of the radio frame by transmitting only an index of the configuration information.
  • the configuration information is a kind of downlink control information, which may be transmitted through a physical downlink control channel (PDCCH) like other scheduling information, and is commonly transmitted to all terminals in a cell through a broadcast channel as broadcast information. May be
  • PDCCH physical downlink control channel
  • Table 2 shows the configuration of the special subframe (length of DwPTS / GP / UpPTS).
  • the structure of a radio frame according to the example of FIG. 1 is just one example, and the number of subcarriers included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of OFDM symbols included in the slot may vary. Can be.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource grid for one downlink slot in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • one downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • one downlink slot includes seven OFDM symbols, and one resource block includes 12 subcarriers in a frequency domain, but is not limited thereto.
  • Each element on the resource grid is a resource element, and one resource block (RB) includes 12 ⁇ 7 resource elements.
  • the number N ⁇ DL of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • FIG. 3 shows a structure of a downlink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • up to three OFDM symbols in the first slot in a subframe are control regions to which control channels are allocated, and the remaining OFDM symbols are data regions to which PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) is allocated. data region).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • An example of a downlink control channel used in 3GPP LTE includes a physical control format indicator channel (PCFICH), a physical downlink control channel (PDCCH), a physical hybrid-ARQ indicator channel (PHICH), and the like.
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols (ie, the size of the control region) used for transmission of control channels within the subframe.
  • the PHICH is a response channel for the uplink and carries an ACK (Acknowledgement) / NACK (Not-Acknowledgement) signal for a hybrid automatic repeat request (HARQ).
  • Control information transmitted through the PDCCH is called downlink control information (DCI).
  • the downlink control information includes uplink resource allocation information, downlink resource allocation information or an uplink transmission (Tx) power control command for a certain terminal group.
  • the PDCCH is a resource allocation and transmission format of DL-SCH (Downlink Shared Channel) (also referred to as a downlink grant), resource allocation information of UL-SCH (Uplink Shared Channel) (also called an uplink grant), and PCH ( Paging information in paging channel, system information in DL-SCH, resource allocation for upper-layer control message such as random access response transmitted in PDSCH, arbitrary terminal It may carry a set of transmission power control commands for the individual terminals in the group, activation of Voice over IP (VoIP), and the like.
  • the plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region, and the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH consists of a set of one or a plurality of consecutive CCEs.
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate according to the state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the format of the PDCCH and the number of available bits of the PDCCH are determined according to the association between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and attaches a CRC (Cyclic Redundancy Check) to the control information.
  • the CRC is masked with a unique identifier (referred to as RNTI (Radio Network Temporary Identifier)) according to the owner or purpose of the PDCCH.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • a unique identifier of the terminal for example, a C-RNTI (Cell-RNTI) may be masked to the CRC.
  • a paging indication identifier for example, P-RNTI (P-RNTI) may be masked to the CRC.
  • the system information more specifically, the PDCCH for the system information block (SIB), the system information identifier and the system information RNTI (SI-RNTI) may be masked to the CRC.
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • Enhanced PDCCH carries UE-specific signaling.
  • the EPDCCH is located in a physical resource block (PRB) that is UE-specifically configured.
  • PRB physical resource block
  • the PDCCH may be transmitted in up to three OFDM symbols in the first slot in the subframe, but the EPDCCH may be transmitted in a resource region other than the PDCCH.
  • the start time (ie, symbol) of the EPDCCH in the subframe may be configured in the terminal through higher layer signaling (eg, RRC signaling, etc.).
  • EPDCCH is a transport format associated with the DL-SCH, resource allocation and HARQ information, a transport format associated with the UL-SCH, resource allocation and HARQ information, resource allocation associated with Side-link Shared Channel (SL-SCH) and Physical Sidelink Control Channel (PSCCH) Can carry information, etc.
  • Multiple EPDCCHs may be supported and the UE may monitor a set of EPCCHs.
  • the EPDCCH may be transmitted using one or more consecutive enhanced CCEs (ECCEs), and the number of ECCEs per single EPDCCH may be determined for each EPDCCH format.
  • ECCEs enhanced CCEs
  • Each ECCE may be composed of a plurality of enhanced resource element groups (EREGs).
  • EREG is used to define the mapping of ECCE to RE.
  • the terminal may monitor the plurality of EPDCCHs. For example, one or two EPDCCH sets in one PRB pair in which the UE monitors EPDCCH transmission may be configured.
  • the EPCCH may use localized transmission or distributed transmission, so that the mapping of ECCE to the RE in the PRB may be different.
  • FIG. 4 shows a structure of an uplink subframe in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • an uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) carrying uplink control information is allocated to the control region.
  • the data region is allocated a Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) that carries user data.
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • a PUCCH for one UE is allocated a resource block (RB) pair in a subframe.
  • RBs belonging to the RB pair occupy different subcarriers in each of the two slots.
  • This RB pair allocated to the PUCCH is said to be frequency hopping at the slot boundary (slot boundary).
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • MIMO technology generally uses multiple transmit (Tx) antennas and multiple receive (Rx) antennas away from the ones that generally use one transmit antenna and one receive antenna.
  • the MIMO technology is a technique for increasing capacity or individualizing performance by using multiple input / output antennas at a transmitting end or a receiving end of a wireless communication system.
  • 'MIMO' will be referred to as a 'multi-input / output antenna'.
  • the multi-input / output antenna technology does not rely on one antenna path to receive one total message, but collects a plurality of pieces of data received through several antennas to complete complete data.
  • multiple input / output antenna technology can increase the data rate within a specific system range, and can also increase the system range through a specific data rate.
  • MIMO communication technology is the next generation mobile communication technology that can be widely used in mobile communication terminals and repeaters, and attracts attention as a technology that can overcome the transmission limit of other mobile communication depending on the limit situation due to the expansion of data communication. have.
  • MIMO multiple input / output antenna
  • MIMO 5 is a configuration diagram of a general multiple input / output antenna (MIMO) communication system.
  • the theoretical channel transmission capacity is proportional to the number of antennas unlike the case where a plurality of antennas are used only in a transmitter or a receiver.
  • the transmission rate according to the increase in the channel transmission capacity may theoretically increase as the maximum rate R_o multiplied by the following rate increase rate R_i when using one antenna.
  • a transmission rate four times higher than a single antenna system may be theoretically obtained.
  • the technique of the multiple input / output antennas improves transmission rate by simultaneously transmitting a plurality of data symbols by using a spatial diversity scheme that improves transmission reliability by using symbols passing through various channel paths and by using a plurality of transmit antennas. It can be divided into spatial multiplexing method. In addition, researches on how to appropriately combine these two methods to obtain the advantages of each are being studied in recent years.
  • the spatial diversity scheme there is a space-time block code sequence and a space-time trellis code sequence system that simultaneously uses diversity gain and coding gain.
  • the bit error rate improvement performance and the code generation freedom are excellent in the trellis code method, but the operation complexity is simple in the space-time block code.
  • Such a spatial diversity gain can be obtained by an amount corresponding to the product N_T ⁇ N_R of the number of transmit antennas N_T and the number of receive antennas N_R.
  • the spatial multiplexing technique is a method of transmitting different data strings at each transmitting antenna, and at the receiver, mutual interference occurs between data transmitted simultaneously from the transmitter.
  • the receiver removes this interference using an appropriate signal processing technique and receives it.
  • the noise cancellation schemes used here include: maximum likelihood detection (MLD) receivers, zero-forcing (ZF) receivers, minimum mean square error (MMSE) receivers, Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time (D-BLAST), and V-BLAST (Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time).
  • MLD maximum likelihood detection
  • ZF zero-forcing
  • MMSE minimum mean square error
  • D-BLAST Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time
  • V-BLAST Very-Bell Laboratories Layered Space-Time
  • N_T transmit antennas and N_R receive antennas as shown in FIG. 5.
  • N_T the maximum transmittable information
  • the transmission power can be different in each of the transmission information s_1, s_2, ..., s_N_T, and if each transmission power is P_1, P_2, ..., P_N_T, the transmission information is adjusted transmission power Can be represented by the following vector:
  • the transmission information in which the transmission power of Equation 3 is adjusted may be represented as a diagonal matrix P of the transmission power as follows.
  • the information vector of which the transmission power of Equation 4 is adjusted is then multiplied by the weight matrix W to form N_T transmission signals x_1, x_2, ..., x_N_T which are actually transmitted.
  • the weight matrix plays a role of appropriately distributing transmission information to each antenna according to a transmission channel situation.
  • Such transmission signals x_1, x_2, ..., x_N_T can be expressed as follows using a vector x.
  • w_ij represents a weight between the i th transmit antenna and the j th transmission information, and W represents this in a matrix.
  • W is called a weight matrix or a precoding matrix.
  • the above-described transmission signal (x) can be considered divided into the case of using the spatial diversity and the case of using the spatial multiplexing.
  • the elements of the information vector s all have different values, while using spatial diversity causes the same signal to be sent through multiple channel paths. Therefore, the elements of the information vector s all have the same value.
  • a method of mixing spatial multiplexing and spatial diversity is also conceivable. That is, for example, the same signal may be transmitted using spatial diversity through three transmission antennas, and the rest may be considered to be spatially multiplexed to transmit different signals.
  • the reception signals are represented by the vectors y, respectively, of the reception signals y_1, y_2, ..., y_N_R of each antenna as follows.
  • each channel may be classified according to a transmit / receive antenna index, and a channel passing through the receive antenna i from the transmit antenna j will be denoted as h_ij. Note that the order of the index of h_ij is that of the receiving antenna index first and that of the transmitting antenna is later.
  • These channels can be grouped together and displayed in vector and matrix form.
  • An example of the vector display is described as follows.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a channel from a plurality of transmit antennas to one receive antenna.
  • a channel arriving from a total of N_T transmit antennas to a reception antenna i may be expressed as follows.
  • Equation 7 when all the channels passing through the N_R receiving antennas from the N_T transmitting antennas through the matrix representation as shown in Equation 7 can be expressed as follows.
  • n_1, n_2, ..., n_N_R added to each of the N_R receiving antennas is expressed as a vector. Is as follows.
  • each of the multiple input / output antenna communication systems may be represented through the following relationship.
  • the number of rows and columns of the channel matrix H indicating the state of the channel is determined by the number of transmit and receive antennas.
  • the number of rows is equal to the number of receiving antennas N_R
  • the number of columns is equal to the number of transmitting antennas N_T.
  • the channel matrix H becomes an N_R ⁇ N_T matrix.
  • the rank of a matrix is defined as the minimum number of rows or columns that are independent of each other.
  • the rank of the matrix cannot be greater than the number of rows or columns.
  • the rank (H) of the channel matrix H is limited as follows.
  • the rank when the matrix is subjected to eigen value decomposition, the rank may be defined as the number of nonzero eigenvalues among eigen values. Similarly, the rank can be defined as the number of non-zero singular values when SVD (singular value decomposition). Therefore, the physical meaning of rank in the channel matrix is the maximum number that can send different information in a given channel.
  • 'rank' for MIMO transmission indicates the number of paths that can independently transmit a signal at a specific time point and a specific frequency resource, and 'number of layers' indicates transmission on each path.
  • the transmitting end since the transmitting end transmits the number of layers corresponding to the number of ranks used for signal transmission, unless otherwise specified, the rank has the same meaning as the number of layers.
  • the communication environment considered in the embodiments of the present invention includes all of the multi-carrier support environments. That is, the multicarrier system or carrier aggregation (CA) system used in the present invention is one or more having a bandwidth smaller than the target band when configuring the target broadband to support the broadband A system that aggregates and uses a component carrier (CC).
  • CA carrier aggregation
  • the multi-carrier means the aggregation of carriers (or carrier aggregation), wherein the aggregation of carriers means not only merging between contiguous carriers but also merging between non-contiguous carriers.
  • the number of component carriers aggregated between downlink and uplink may be set differently.
  • the case where the number of downlink component carriers (hereinafter referred to as 'DL CC') and the number of uplink component carriers (hereinafter referred to as 'UL CC') is the same is called symmetric aggregation. This is called asymmetric aggregation.
  • Such carrier aggregation may be used interchangeably with terms such as carrier aggregation, bandwidth aggregation, spectrum aggregation, and the like.
  • Carrier aggregation in which two or more component carriers are combined, aims to support up to 100 MHz bandwidth in an LTE-A system.
  • the bandwidth of the combining carrier may be limited to the bandwidth used by the existing system to maintain backward compatibility with the existing IMT system.
  • the existing 3GPP LTE system supports ⁇ 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 ⁇ MHz bandwidth
  • the 3GPP LTE-advanced system i.e., LTE-A
  • Only bandwidths can be used to support bandwidths greater than 20 MHz.
  • the carrier aggregation system used in the present invention may support carrier aggregation by defining a new bandwidth regardless of the bandwidth used in the existing system.
  • the LTE-A system uses the concept of a cell to manage radio resources.
  • the carrier aggregation environment described above may be referred to as a multiple cell environment.
  • a cell is defined as a combination of a downlink resource (DL CC) and an uplink resource (UL CC), but the uplink resource is not an essential element. Accordingly, the cell may be configured with only downlink resources or with downlink resources and uplink resources.
  • DL CC downlink resource
  • UL CC uplink resource
  • the cell may be configured with only downlink resources or with downlink resources and uplink resources.
  • a specific UE When a specific UE has only one configured serving cell, it may have one DL CC and one UL CC, but when a specific UE has two or more configured serving cells, as many DLs as the number of cells Has a CC and the number of UL CCs may be the same or less.
  • the DL CC and the UL CC may be configured on the contrary. That is, when a specific UE has a plurality of configured serving cells, a carrier aggregation environment in which a UL CC has more than the number of DL CCs may be supported. That is, carrier aggregation may be understood as merging two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of a cell).
  • carrier aggregation may be understood as merging two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of a cell).
  • the term 'cell' should be distinguished from the 'cell' as an area covered by a generally used base station.
  • Cells used in the LTE-A system include a primary cell (PCell: Primary Cell) and a secondary cell (SCell: Secondary Cell).
  • PCell Primary Cell
  • SCell Secondary Cell
  • P cell and S cell may be used as a serving cell.
  • the UE that is in the RRC_CONNECTED state but the carrier aggregation is not configured or does not support the carrier aggregation, there is only one serving cell composed of the PCell.
  • one or more serving cells may exist, and the entire serving cell includes a PCell and one or more SCells.
  • Serving cells may be configured through an RRC parameter.
  • PhysCellId is a cell's physical layer identifier and has an integer value from 0 to 503.
  • SCellIndex is a short identifier used to identify an SCell and has an integer value from 1 to 7.
  • ServCellIndex is a short identifier used to identify a serving cell (P cell or S cell) and has an integer value from 0 to 7. A value of 0 is applied to the Pcell, and SCellIndex is pre-assigned to apply to the Scell. That is, a cell having the smallest cell ID (or cell index) in ServCellIndex becomes a P cell.
  • P cell refers to a cell operating on a primary frequency (or primary CC).
  • the UE may be used to perform an initial connection establishment process or to perform a connection re-establishment process, and may also refer to a cell indicated in a handover process.
  • the P cell refers to a cell serving as a center of control-related communication among serving cells configured in a carrier aggregation environment. That is, the terminal may receive and transmit a PUCCH only in its own Pcell, and may use only the Pcell to acquire system information or change a monitoring procedure.
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access
  • RRC ConnectionReconfigutaion message of a higher layer including mobility control information to a UE supporting a carrier aggregation environment. It may be.
  • the S cell may refer to a cell operating on a secondary frequency (or, secondary CC). Only one PCell may be allocated to a specific UE, and one or more SCells may be allocated.
  • the SCell is configurable after the RRC connection is established and can be used to provide additional radio resources.
  • PUCCH does not exist in the remaining cells excluding the P cell, that is, the S cell, among the serving cells configured in the carrier aggregation environment.
  • the E-UTRAN adds the SCell to the UE supporting the carrier aggregation environment, the E-UTRAN may provide all system information related to the operation of the related cell in the RRC_CONNECTED state through a dedicated signal.
  • the change of the system information may be controlled by the release and addition of the related SCell, and at this time, an RRC connection reconfigutaion message of a higher layer may be used.
  • the E-UTRAN may perform dedicated signaling having different parameters for each terminal, rather than broadcasting in the related SCell.
  • the E-UTRAN may configure a network including one or more Scells in addition to the Pcells initially configured in the connection establishment process.
  • the Pcell and the SCell may operate as respective component carriers.
  • the primary component carrier (PCC) may be used in the same sense as the PCell
  • the secondary component carrier (SCC) may be used in the same sense as the SCell.
  • FIG. 7 shows an example of a component carrier and carrier aggregation in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • Component carriers include a DL CC and an UL CC.
  • One component carrier may have a frequency range of 20 MHz.
  • FIG. 7 (b) shows a carrier aggregation structure used in the LTE_A system.
  • three component carriers having a frequency size of 20 MHz are combined.
  • the number of DL CCs and UL CCs is not limited.
  • the UE may simultaneously monitor three CCs, receive downlink signals / data, and transmit uplink signals / data.
  • the network may allocate M (M ⁇ N) DL CCs to the UE.
  • the UE may monitor only M limited DL CCs and receive a DL signal.
  • the network may assign L (L ⁇ M ⁇ N) DL CCs to allocate a main DL CC to the UE, in which case the UE must monitor the L DL CCs. This method can be equally applied to uplink transmission.
  • the linkage between the carrier frequency (or DL CC) of the downlink resource and the carrier frequency (or UL CC) of the uplink resource may be indicated by a higher layer message or system information such as an RRC message.
  • a combination of DL resources and UL resources may be configured by a linkage defined by SIB2 (System Information Block Type2).
  • SIB2 System Information Block Type2
  • the linkage may mean a mapping relationship between a DL CC on which a PDCCH carrying a UL grant is transmitted and a UL CC using the UL grant, and a DL CC (or UL CC) and HARQ ACK on which data for HARQ is transmitted. It may mean a mapping relationship between UL CCs (or DL CCs) through which a / NACK signal is transmitted.
  • the network may activate or deactivate the configured SCell (s).
  • the PCell is always active.
  • the network activates or deactivates the SCell (s) by sending an Activation / Deactivation MAC control element.
  • the active / inactive MAC control element has a fixed size and consists of a single octet comprising seven C-fields and one R-field.
  • the C field is configured for each SCellIndex and indicates an active / inactive state of the SCell. When the C field value is set to '1', it indicates that the S cell having the corresponding S cell index is activated, and when set to '0', it indicates that the S cell having the corresponding S cell index is deactivated.
  • the terminal maintains a timer (sCellDeactivationTimer) for each set Scell, and deactivates the associated Scell when the timer expires.
  • the same initial timer value is applied to each instance of the timer sCellDeactivationTimer and is set by RRC signaling.
  • the terminal performs the following operation on each configured S cell (s) in each TTI.
  • the UE When the terminal receives an active / inactive MAC control element for activating the SCell in a specific TTI (subframe n), the UE activates the SCell in a TTI (subframe n + 8 or later) corresponding to a predetermined timing. , (Re) start the timer related to the SCell.
  • the UE activating the SCell means that the UE transmits a Sounding Reference Signal (SRS) on the SCell, a Channel Quality Indicator (CQI) / Precoding Matrix Indicator (PMI) / Rank Indication (RI) / Precoding Type Indicator for the SCell.
  • SRS Sounding Reference Signal
  • CQI Channel Quality Indicator
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • RI Rank Indication
  • Precoding Type Indicator for the SCell.
  • the terminal receives an active / inactive MAC control element for deactivating the SCell at a specific TTI (subframe n) or if a timer associated with the SCell activated for a specific TTI (subframe n) expires, the UE corresponds to a predetermined timing Deactivate the SCell in the TTI (subframe n + 8 or later), stop the timer of the SCell, and flush all HARQ buffers associated with the SCell.
  • An uplink grant for an S cell in which an PDCCH on an activated S cell indicates an uplink grant or downlink assignment or a PDCCH on a serving cell that schedules an activated S cell is activated ( When indicating uplink grant or downlink assignment, the terminal restarts the timer associated with the corresponding SCell.
  • the UE When the SCell is deactivated, the UE does not transmit the SRS on the SCell, does not report the CQI / PMI / RI / PTI for the SCell, does not transmit the UL-SCH on the SCell, and transmits the PDCCH on the SCell. Do not monitor.
  • the random access procedure is used for the terminal to obtain uplink synchronization with the base station or to receive uplink radio resources.
  • the terminal After the terminal is powered on, the terminal acquires downlink synchronization with the initial cell and receives system information. From the system information, a set of available random access preambles and information about radio resources used for transmission of the random access preambles are obtained.
  • the radio resource used for the transmission of the random access preamble may be specified by a combination of at least one subframe index and an index on the frequency domain.
  • the terminal transmits a random access preamble selected randomly from the set of random access preambles, and the base station receiving the random access preamble sends a timing alignment (TA) value for uplink synchronization to the terminal through a random access response. As a result, the terminal acquires uplink synchronization.
  • TA timing alignment
  • the random access procedure is a common procedure in frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • the random access procedure is irrelevant to the cell size, and is independent of the number of serving cells when carrier aggregation (CA) is configured.
  • a case where the UE performs a random access procedure may be as follows.
  • a common consideration is to apply a timing advance (TA) value applicable to one specific cell (eg, a Pcell) to a plurality of cells in a wireless access system supporting carrier aggregation.
  • the UE may merge a plurality of cells belonging to different frequency bands (that is, largely spaced on the frequency) or a plurality of cells having different propagation characteristics.
  • a small cell or a secondary base station such as a remote radio header (RRH) (ie, a repeater), a femto cell, or a pico cell may be used to expand coverage or remove coverage holes.
  • RRH remote radio header
  • a secondary eNB (SeNB: secondary eNB)
  • the terminal communicates with a base station (ie, macro eNB) through one cell, and when communicating with a secondary base station through another cell, Cells may have different propagation delay characteristics.
  • a base station ie, macro eNB
  • Cells may have different propagation delay characteristics.
  • it may be desirable to have a plurality of TAs in a CA situation in which a plurality of cells are merged.
  • 3GPP Rel-11 it is considered that an TA is independently allocated to a specific cell group unit to support multiple TAs. do.
  • the TAG may include one or more cells, and the same TA may be commonly applied to one or more cells included in the TAG.
  • a MAC TA command control element is composed of a 2-bit TAG identifier (TAG ID) and a 6-bit TA command field.
  • the UE When the UE for which carrier aggregation is configured performs the random access procedure described above with respect to the PCell, the UE performs the random access procedure.
  • a TAG ie, a pTAG: primary TAG
  • all cell (s) in the pTAG are replaced with a TA determined based on the Pcell or adjusted through a random access procedure accompanying the Pcell.
  • a TA determined based on a specific S cell in the sTAG may be applied to all cell (s) in the sTAG, where the TA Can be obtained by a random access procedure.
  • the SCell is configured as a RACH (Random Access Channel) resource in the sTAG, and the base station requests the RACH access from the SCell to determine the TA. That is, the base station initiates the RACH transmission on the S cells by the PDCCH order transmitted in the P cell.
  • the response message for the SCell preamble is transmitted through the Pcell using the RA-RNTI.
  • the UE may apply the TA determined based on the SCell that has successfully completed the random access to all cell (s) in the corresponding sTAG.
  • the random access procedure may be performed in the SCell to obtain a timing alignment of the sTAG to which the SCell belongs.
  • a contention-based random access procedure in which the UE randomly selects and uses one preamble within a specific set And a non-contention based random access procedure using a random access preamble allocated by a base station only to a specific terminal.
  • the non- contention based random access procedure may be used only for the terminal positioning and / or the timing advance alignment for the sTAG when requested by the above-described handover procedure, a command of the base station.
  • general uplink / downlink transmission occurs.
  • a relay node also supports both a contention-based random access procedure and a contention-free random access procedure.
  • the relay node performs a random access procedure, it suspends the RN subframe configuration at that point. In other words, this means temporarily discarding the RN subframe configuration. Thereafter, the RN subframe configuration is resumed when the random access procedure is completed successfully.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a contention-based random access procedure in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the UE randomly selects one random access preamble (RACH preamble) from a set of random access preambles indicated through system information or a handover command, and A physical RACH (PRACH) resource capable of transmitting a random access preamble is selected and transmitted.
  • RACH preamble random access preamble
  • PRACH physical RACH
  • the random access preamble is transmitted in 6 bits in the RACH transmission channel, and the 6 bits are 5 bits of a random identity for identifying the UE transmitting the RACH, and 1 bit (eg, a third for indicating additional information). Message (indicating the size of Msg 3).
  • the base station receiving the random access preamble from the terminal decodes the preamble and obtains an RA-RNTI.
  • the RA-RNTI associated with the PRACH in which the random access preamble is transmitted is determined according to the time-frequency resource of the random access preamble transmitted by the corresponding UE.
  • the base station transmits a random access response addressed to the RA-RNTI obtained through the preamble on the first message to the terminal.
  • the random access response includes a random access preamble index / identifier (UL preamble index / identifier), an UL grant indicating an uplink radio resource, a temporary cell identifier (TC-RNTI), and a time synchronization value.
  • TAC time alignment commands
  • the TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the terminal to maintain uplink time alignment.
  • the terminal updates the uplink transmission timing by using the time synchronization value. When the terminal updates the time synchronization, a time alignment timer is started or restarted.
  • the UL grant includes an uplink resource allocation and a transmit power command (TPC) used for transmission of a scheduling message (third message), which will be described later. TPC is used to determine the transmit power for the scheduled PUSCH.
  • TPC transmit power command
  • the base station After the UE transmits the random access preamble, the base station attempts to receive its random access response within the random access response window indicated by the system information or the handover command, and PRACH
  • the PDCCH masked by the RA-RNTI corresponding to the PDCCH is detected, and the PDSCH indicated by the detected PDCCH is received.
  • the random access response information may be transmitted in the form of a MAC packet data unit (MAC PDU), and the MAC PDU may be transmitted through a PDSCH.
  • the PDCCH preferably includes information of a terminal that should receive the PDSCH, frequency and time information of a radio resource of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like. As described above, once the UE successfully detects the PDCCH transmitted to the UE, the UE can properly receive the random access response transmitted to the PDSCH according to the information of the PDCCH.
  • the random access response window refers to a maximum time period in which a terminal that transmits a preamble waits to receive a random access response message.
  • the random access response window has a length of 'ra-ResponseWindowSize' starting from subframes after three subframes in the last subframe in which the preamble is transmitted. That is, the UE waits to receive a random access response during the random access window obtained after three subframes from the subframe in which the preamble is terminated.
  • the terminal may acquire a random access window size ('ra-ResponseWindowsize') parameter value through system information, and the random access window size may be determined as a value between 2 and 10.
  • the monitoring stops the random access response.
  • the random access response message is not received until the random access response window ends, or if a valid random access response having the same random access preamble identifier as the random access preamble transmitted to the base station is not received, the random access response is received. Is considered to have failed, and then the UE may perform preamble retransmission.
  • the reason why the random access preamble identifier is needed in the random access response is that the UL grant, the TC-RNTI, and the TAC are used by any terminal because one random access response may include random access response information for one or more terminals. This is because we need to know if it is valid.
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC, and stores the TC-RNTI. In addition, by using the UL grant, the data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station.
  • an RRC connection request generated in the RRC layer and delivered through the CCCH may be included in the third message and transmitted, and in the case of an RRC connection reestablishment procedure, an RRC generated in the RRC layer and delivered through the CCCH
  • the connection reestablishment request may be included in the third message and transmitted. It may also include a NAS connection request message.
  • the third message should include the identifier of the terminal.
  • the contention-based random access procedure it is not possible to determine which terminals perform the random access procedure in the base station, because the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • terminal identifiers There are two ways to include terminal identifiers.
  • the first method if the UE has a valid cell identifier (C-RNTI) allocated in the corresponding cell before the random access procedure, the UE transmits its cell identifier through an uplink transmission signal corresponding to the UL grant. do.
  • the UE transmits its own unique identifier (eg, S-TMSI or random number). In general, the unique identifier is longer than the C-RNTI. Terminal specific scrambling is used for transmission on the UL-SCH.
  • the terminal has not yet been assigned a C-RNTI, scrambling cannot be based on the C-RNTI, and the TC-RNTI received in the random access response is used instead. If the UE transmits data corresponding to the UL grant, it starts a timer for contention resolution (contention resolution timer).
  • the base station When the base station receives the C-RNTI of the terminal through the third message from the terminal, the base station transmits a fourth message to the terminal using the received C-RNTI.
  • the unique identifier ie, S-TMSI or random number
  • the fourth message is transmitted using the TC-RNTI allocated to the terminal in the random access response. Send to the terminal.
  • the fourth message may correspond to an RRC connection setup message including a C-RNTI.
  • the terminal After transmitting the data including its identifier through the UL grant included in the random access response, the terminal waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, it attempts to receive a PDCCH to receive a specific message.
  • the third message transmitted in response to the UL grant is its C-RNTI
  • the identifier is a unique identifier (that is, In the case of S-TMSI or a random number, it attempts to receive the PDCCH using the TC-RNTI included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure is normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal acquires the C-RNTI through the fourth message, and then the terminal and the network transmit and receive a terminal-specific message using the C-RNTI.
  • the reason for collision in performing random access is basically because the number of random access preambles is finite. That is, since the base station cannot grant the UE-specific random access preamble to all the UEs, the UE randomly selects and transmits one of the common random access preambles. Accordingly, when two or more terminals select and transmit the same random access preamble through the same radio resource (PRACH resource), the base station determines that one random access preamble is transmitted from one terminal. For this reason, the base station transmits a random access response to the terminal and predicts that the random access response will be received by one terminal. However, as described above, since collision may occur, two or more terminals receive one random access response, and thus, each terminal performs an operation according to reception of a random access response.
  • PRACH resource radio resource
  • contention resolution contention resolution
  • One method is to use a contention resolution timer, and the other is to transmit an identifier of a successful terminal to the terminals.
  • the former case is used when the terminal already has a unique C-RNTI before the random access procedure. That is, the terminal already having the C-RNTI transmits data including its C-RNTI to the base station according to the random access response, and operates the collision resolution timer.
  • the UE determines that the UE has succeeded in the competition and ends the random access normally.
  • the collision resolution method that is, a method of transmitting an identifier of a successful terminal is used when the terminal does not have a unique cell identifier before the random access procedure. That is, when the UE itself does not have a cell identifier, the UE transmits data including an identifier higher than the cell identifier (S-TMSI or random number) according to UL Grant information included in the random access response, and the UE operates a collision resolution timer. Let's do it.
  • the terminal determines that the random access procedure is successful. On the other hand, if the conflict resolution timer is not expired, if the data including its higher identifier is not transmitted to the DL-SCH, the UE is determined that the random access process has failed.
  • the operation in the non-competitive random access procedure ends the random access procedure only by transmitting the first message and transmitting the second message.
  • the terminal before the terminal transmits the random access preamble to the base station as the first message, the terminal is allocated a random access preamble from the base station, and transmits the allocated random access preamble to the base station as a first message and from the base station.
  • the random access procedure is terminated by receiving the random access response.
  • the signal Since data is transmitted over a wireless channel in a wireless communication system, the signal may be distorted during transmission. In order to correctly receive the distorted signal at the receiving end, the distortion of the received signal must be corrected using the channel information.
  • a signal transmission method known to both a transmitting side and a receiving side and a method of detecting channel information using a distorted degree when a signal is transmitted through a channel are mainly used.
  • the above-mentioned signal is called a pilot signal or a reference signal (RS).
  • RS can be classified into two types according to its purpose. There are RSs for channel information acquisition and RSs used for data demodulation. Since the former has a purpose for the UE to acquire channel information on the downlink, it should be transmitted over a wide band, and a UE that does not receive downlink data in a specific subframe should be able to receive and measure its RS. It is also used for measurements such as handover.
  • the latter is an RS that the base station sends along with the corresponding resource when the base station transmits the downlink, and the UE can estimate the channel by receiving the RS, and thus can demodulate the data. This RS should be transmitted in the area where data is transmitted.
  • the downlink reference signal is one common reference signal (CRS: common RS) for acquiring information on channel states shared by all terminals in a cell, measurement of handover, etc. and a dedicated reference used for data demodulation only for a specific terminal. There is a dedicated RS. Such reference signals may be used to provide information for demodulation and channel measurement. That is, DRS is used only for data demodulation and CRS is used for both purposes of channel information acquisition and data demodulation.
  • CRS common reference signal
  • the receiving side measures the channel state from the CRS and transmits an indicator related to the channel quality such as the channel quality indicator (CQI), precoding matrix index (PMI) and / or rank indicator (RI). Feedback to the base station).
  • CRS is also referred to as cell-specific RS.
  • CSI-RS a reference signal related to feedback of channel state information
  • the DRS may be transmitted through resource elements when data demodulation on the PDSCH is needed.
  • the UE may receive the presence or absence of a DRS through a higher layer and is valid only when a corresponding PDSCH is mapped.
  • the DRS may be referred to as a UE-specific RS or a demodulation RS (DMRS).
  • FIG. 9 illustrates a reference signal pattern mapped to a downlink resource block pair in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • a downlink resource block pair may be represented by 12 subcarriers in one subframe x frequency domain in a time domain in which a reference signal is mapped. That is, one resource block pair on the time axis (x-axis) has a length of 14 OFDM symbols in case of normal cyclic prefix (normal CP) (in case of FIG. 9 (a)), and an extended cyclic prefix ( extended CP: Extended Cyclic Prefix) has a length of 12 OFDM symbols (in case of FIG. 9 (b)).
  • normal CP normal cyclic prefix
  • extended CP Extended Cyclic Prefix
  • the resource elements (REs) described as '0', '1', '2' and '3' in the resource block grid are determined by the CRS of the antenna port indexes '0', '1', '2' and '3', respectively.
  • the location of the resource element described as 'D' means the location of the DRS.
  • the CRS is used to estimate a channel of a physical antenna and is distributed in the entire frequency band as a reference signal that can be commonly received to all terminals located in a cell. That is, this CRS is a cell-specific signal and is transmitted every subframe for the wideband.
  • the CRS may be used for channel quality information (CSI) and data demodulation.
  • CSI channel quality information
  • CRS is defined in various formats depending on the antenna arrangement at the transmitting side (base station).
  • base station In a 3GPP LTE system (eg, Release-8), RS for up to four antenna ports is transmitted according to the number of transmit antennas of a base station.
  • the downlink signal transmitting side has three types of antenna arrangements such as a single transmit antenna, two transmit antennas, and four transmit antennas. For example, if the number of transmitting antennas of the base station is two, CRSs for antenna ports 0 and 1 are transmitted, and if four, CRSs for antenna ports 0 to 3 are transmitted. If the base station has four transmit antennas, the CRS pattern in one RB is shown in FIG.
  • the reference signal for the single antenna port is arranged.
  • the reference signals for the two transmit antenna ports are arranged using time division multiplexing (TDM) and / or FDM frequency division multiplexing (FDM) scheme. That is, the reference signals for the two antenna ports are assigned different time resources and / or different frequency resources so that each is distinguished.
  • TDM time division multiplexing
  • FDM frequency division multiplexing
  • reference signals for the four transmit antenna ports are arranged using the TDM and / or FDM scheme.
  • the channel information measured by the receiving side (terminal) of the downlink signal may be transmitted by a single transmit antenna, transmit diversity, closed-loop spatial multiplexing, open-loop spatial multiplexing, or It may be used to demodulate data transmitted using a transmission scheme such as a multi-user MIMO.
  • a reference signal when a multiple input / output antenna is supported, when a reference signal is transmitted from a specific antenna port, the reference signal is transmitted to a location of resource elements specified according to a pattern of the reference signal, and the location of resource elements specified for another antenna port. Is not sent to. That is, reference signals between different antennas do not overlap each other.
  • DRS is used to demodulate data. Precoding weights used for a specific terminal in multiple I / O antenna transmission are used without change to estimate the corresponding channel by combining with the transmission channel transmitted from each transmission antenna when the terminal receives the reference signal.
  • the 3GPP LTE system (eg, Release-8) supports up to four transmit antennas and a DRS for rank 1 beamforming is defined.
  • the DRS for rank 1 beamforming also indicates a reference signal for antenna port index 5.
  • LTE system evolution In the advanced LTE-A system, it should be designed to support up to eight transmit antennas in the downlink of the base station. Therefore, RS for up to eight transmit antennas must also be supported. Since the downlink RS in the LTE system defines only RSs for up to four antenna ports, when the base station has four or more up to eight downlink transmit antennas in the LTE-A system, RSs for these antenna ports are additionally defined. Must be designed. RS for up to eight transmit antenna ports must be designed for both the RS for channel measurement and the RS for data demodulation described above.
  • an RS for an additional up to eight transmit antenna ports should be additionally defined in the time-frequency domain in which CRS defined in LTE is transmitted every subframe over the entire band.
  • the RS overhead becomes excessively large.
  • the newly designed RS in LTE-A system is divided into two categories, RS for channel measurement purpose for selecting MCS, PMI, etc. (CSI-RS: Channel State Information-RS, Channel State Indication-RS, etc.) And RS (Data Demodulation-RS) for demodulation of data transmitted through eight transmit antennas.
  • CSI-RS Channel State Information-RS, Channel State Indication-RS, etc.
  • RS Data Demodulation-RS
  • CSI-RS for the purpose of channel measurement has a feature that is designed for channel measurement-oriented purposes, unlike the conventional CRS is used for data demodulation at the same time as the channel measurement, handover, and the like. Of course, this may also be used for the purpose of measuring handover and the like. Since the CSI-RS is transmitted only for the purpose of obtaining channel state information, unlike the CRS, the CSI-RS does not need to be transmitted every subframe. In order to reduce the overhead of the CSI-RS, the CSI-RS is transmitted intermittently on the time axis.
  • the DM-RS is transmitted to the UE scheduled in the corresponding time-frequency domain for data demodulation. That is, the DM-RS of a specific UE is transmitted only in a region where the UE is scheduled, that is, a time-frequency region in which data is received.
  • the eNB should transmit CSI-RS for all antenna ports. Transmitting CSI-RS for each subframe for up to 8 transmit antenna ports has a disadvantage in that the overhead is too large. Therefore, the CSI-RS is not transmitted every subframe but is transmitted intermittently on the time axis. Can be reduced. That is, the CSI-RS may be periodically transmitted with an integer multiple of one subframe or may be transmitted in a specific transmission pattern. At this time, the period or pattern in which the CSI-RS is transmitted may be set by the eNB.
  • the UE In order to measure the CSI-RS, the UE must transmit the CSI-RS index of the CSI-RS for each CSI-RS antenna port of the cell to which it belongs, and the CSI-RS resource element (RE) time-frequency position within the transmitted subframe. , And information about the CSI-RS sequence.
  • RE resource element
  • the eNB should transmit CSI-RS for up to eight antenna ports, respectively.
  • Resources used for CSI-RS transmission of different antenna ports should be orthogonal to each other.
  • the CSI-RSs for each antenna port may be mapped to different REs so that these resources may be orthogonally allocated in the FDM / TDM manner.
  • the CSI-RSs for different antenna ports may be transmitted in a CDM scheme that maps to orthogonal codes.
  • the eNB informs its cell UE of the information about the CSI-RS, it is necessary to first inform the information about the time-frequency to which the CSI-RS for each antenna port is mapped. Specifically, the subframe numbers through which the CSI-RS is transmitted, or the period during which the CSI-RS is transmitted, the subframe offset through which the CSI-RS is transmitted, and the OFDM symbol number where the CSI-RS RE of a specific antenna is transmitted, and the frequency interval (spacing), the RE offset or shift value in the frequency axis.
  • n_s is CSI-RS configuration (see Table 4 or Table 5 below). configuration).
  • Table 3 illustrates the mapping of (k ', l') from the CSI-RS configuration in the generic CP.
  • Table 4 illustrates the mapping of (k ', l') from the CSI-RS configuration in the extended CP.
  • ICI inter-cell interference
  • HetNet heterogeneous network
  • the CSI-RS configuration is different depending on the number of antenna ports and the CP in the cell, and adjacent cells may have different configurations as much as possible.
  • the CSI-RS configuration may be divided into a case of applying to both the FDD frame and the TDD frame and the case of applying only to the TDD frame according to the frame structure.
  • (k ', l') and n_s are determined according to the CSI-RS configuration, and the time-frequency resources used by each CSI-RS antenna port for CSI-RS transmission are determined.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a CSI-RS configuration in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 (a) shows 20 CSI-RS configurations available for CSI-RS transmission by one or two CSI-RS antenna ports
  • FIG. 10 (b) shows four CSI-RS antenna ports.
  • 10 shows the CSI-RS configurations available for use
  • FIG. 10 (c) shows five CSI-RS configurations available for CSI-RS transmission by eight CSI-RS antenna ports.
  • the radio resource (ie, RE pair) to which the CSI-RS is transmitted is determined according to each CSI-RS configuration.
  • CSI-RS is performed on a radio resource according to the configured CSI-RS configuration among the 10 CSI-RS configurations shown in FIG. Is sent.
  • CSI-RS is performed on a radio resource according to the CSI-RS configuration among the five CSI-RS configurations shown in FIG. Is sent.
  • CSI-RS for each antenna port is transmitted by CDM to the same radio resource per two antenna ports (that is, ⁇ 15,16 ⁇ , ⁇ 17,18 ⁇ , ⁇ 19,20 ⁇ , and ⁇ 21,22 ⁇ ). do.
  • the respective CSI-RS complex symbols for antenna ports 15 and 16 are the same, but different orthogonal codes (e.g., Walsh codes) are multiplied to the same radio resource.
  • the complex symbol of CSI-RS for antenna port 15 is multiplied by [1, 1]
  • the complex symbol of CSI-RS for antenna port 16 is multiplied by [1 -1] and mapped to the same radio resource.
  • the UE can detect the CSI-RS for a particular antenna port by multiplying the transmitted multiplied code. That is, the multiplied code [1 1] is multiplied to detect the CSI-RS for the antenna port 15, and the multiplied code [1 -1] is multiplied to detect the CSI-RS for the antenna port 16.
  • the radio resources according to the CSI-RS configuration having a small number of CSI-RS antenna ports It includes radio resources.
  • the radio resource for the number of eight antenna ports includes both the radio resource for the number of four antenna ports and the radio resource for the number of one or two antenna ports.
  • a plurality of CSI-RS configurations may be used in one cell. Only non-zero power (NZP) CSI-RS is used with zero or one CSI-RS configuration, and zero power (ZP: zero power) CSI-RS is zero or multiple CSI-RS. Configuration can be used.
  • NZP non-zero power
  • ZP zero power
  • ZP CSI-RS For each bit set to 1 in ZP CSI-RS (ZP CSI-RS), a 16-bit bitmap set by the upper layer, the UE corresponds to the four CSI-RS columns of Tables 3 and 4 above. Assume zero transmit power in the REs (except in the case of overlapping with the RE assuming the NZP CSI-RS set by the upper layer). Most Significant Bit (MSB) corresponds to the lowest CSI-RS configuration index, and the next bit in the bitmap corresponds to the next CSI-RS configuration index.
  • MSB Most Significant Bit
  • the CSI-RS is transmitted only in a downlink slot that satisfies the condition of (n_s mod 2) in Tables 3 and 4 and a subframe that satisfies the CSI-RS subframe configuration.
  • CSI-RSs are not transmitted in subframes that conflict with special subframe, sync signal (SS), PBCH, or SIB 1 (SystemInformationBlockType1) message transmission or subframes configured for paging message transmission. Do not.
  • the CSI-RS is not configured to be transmitted every subframe, but is configured to be transmitted at a predetermined transmission period corresponding to a plurality of subframes. In this case, the CSI-RS transmission overhead may be much lower than in the case where the CSI-RS is transmitted every subframe.
  • T_CSI-RS Subframe periods
  • ⁇ _CSI-RS subframe offset
  • Table 5 illustrates a CSI-RS subframe configuration
  • the CSI-RS transmission period (T_CSI-RS) and the subframe offset ( ⁇ _CSI-RS) are determined according to the CSI-RS subframe configuration (I_CSI-RS).
  • the CSI-RS subframe configuration of Table 5 may be set to any one of a 'SubframeConfig' field and a 'zeroTxPowerSubframeConfig' field.
  • the CSI-RS subframe configuration may be set separately for the NZP CSI-RS and the ZP CSI-RS.
  • the subframe including the CSI-RS satisfies Equation 12 below.
  • T_CSI-RS denotes a CSI-RS transmission period
  • ⁇ _CSI-RS denotes a subframe offset value
  • n_f denotes a system frame number
  • n_s denotes a slot number
  • one UE may configure one CSI-RS resource configuration.
  • the UE may be configured with one or more CSI-RS resource configuration (s).
  • a parameter for each CSI-RS resource configuration is set as follows through higher layer signaling.
  • I_CSI-RS CSI-RS subframe configuration
  • transmission power (P_C) for CSI feedback for each CSI process. If the CSI subframe sets C_CSI, 0 and C_CSI, 1 are set by the higher layer for the CSI process, P_C is set for each CSI subframe set of the CSI process.
  • QCL scrambling identifier qcl-ScramblingIdentity-r11
  • CRS port count crs-PortsCount-r11
  • MBSFN subframe configuration list mbsfn-
  • Upper layer parameter 'qcl-CRS-Info-r11' including the SubframeConfigList-r11
  • P_C is assumed as the ratio of PDSCH EPRE to CSI-RS EPRE.
  • the PDSCH EPRE corresponds to a symbol in which the ratio of PDSCH EPRE to CRS EPRE is ⁇ _A.
  • the CSI-RS and the PMCH are not configured together.
  • the UE When four CRS antenna ports are configured in frame structure type 2, the UE is a CSI belonging to the [20-31] set (see Table 3) for the normal CP or the [16-27] set for the extended CP (see Table 4). -RS configuration index not set.
  • the UE uses the CSI-RS antenna port of the CSI-RS resource configuration for delay spread, Doppler spread, Doppler shift, average gain, and average delay. You can assume that you have a QCL relationship.
  • antenna ports 0-3 corresponding to CSI-RS resource configuration and antenna ports 15-22 corresponding to CSI-RS resource configuration are used for Doppler spread and Doppler shift. can be assumed to be a QCL relationship.
  • one or more CSI-IM (Channel-State Information-Interference Measurement) resource configuration may be set for a serving cell.
  • the following parameters for configuring each CSI-IM resource may be configured through higher layer signaling.
  • the CSI-IM resource configuration is the same as any one of the configured ZP CSI-RS resource configurations.
  • the CSI-IM resource and the PMCH in the same subframe of the serving cell are not configured at the same time.
  • one UE may configure one ZP CSI-RS resource configuration for a serving cell.
  • one or more ZP CSI-RS resource configurations may be configured for the serving cell.
  • the following parameters for ZP CSI-RS resource configuration may be configured through higher layer signaling.
  • I_CSI-RS ZP CSI-RS subframe configuration
  • ZP CSI-RS and PMCH are not set at the same time.
  • the UE reports the cell measurement result to the base station (or network) for one or several of the methods (handover, random access, cell search, etc.) for ensuring the mobility of the UE. .
  • a cell specific reference signal (CRS) is transmitted through the 0, 4, 7, and 11th OFDM symbols in each subframe on the time axis, which is basically used for cell measurement. do. That is, the terminal performs cell measurement by using the CRS received from the serving cell and the neighbor cell, respectively.
  • CRS cell specific reference signal
  • Radio Link Management (RRM) measurement such as RRS (Reference signal received quality) and RLC (Radio Link failure) to evaluate radio link failure by measuring link quality with serving cell Monitoring is a concept that includes measurement.
  • RSRP is the linear average of the power distribution of the REs over which the CRS is transmitted within the measurement frequency band.
  • CRS (R0) corresponding to antenna port '0' may be used.
  • CRS (R1) corresponding to antenna port '1' may be additionally used.
  • the number of REs used within the measurement frequency band and the measurement interval used by the UE to determine the RSRP may be determined by the UE to the extent that corresponding measurement accuracy requirements are satisfied.
  • the power per RE may be determined from the energy received within the remainder of the symbol except for the cyclic prefix (CP).
  • RSSI is a co-channel serving cell, non-serving cell, and adjacent channel in OFDM symbols including RS corresponding to antenna port '0' within a measurement band. It is derived as a linear average of the total received power sensed from all sources by the corresponding UE, including interference from, thermal noise, and the like.
  • specific subframes for performing RSRQ measurement are indicated by higher layer signaling, the RSSI is measured through all OFDM symbols in the indicated subframes.
  • RSRQ is derived as N ⁇ RSRP / RSSI.
  • N means the number of RBs of the RSSI measurement bandwidth.
  • the measurement of the numerator and denominator in the above equation can be obtained from the same set of RBs.
  • the base station may deliver configuration information for measurement to the UE through higher layer signaling (eg, an RRC connection reconfiguration message).
  • higher layer signaling eg, an RRC connection reconfiguration message
  • the RRC connection reconfiguration message includes a radio resource configuration dedicated ('radioResourceConfigDedicated') information element (IE) and a measurement configuration ('measConfig') IE.
  • IE radio resource configuration dedicated
  • IE measurement configuration
  • the 'measConfig' IE specifies the measurements to be performed by the UE, and configures the measurement gap, as well as intra-frequency mobility, inter-frequency mobility, inter-RAT ( inter-RAT) includes configuration information for mobility.
  • the 'measConfig' IE includes a 'measObjectToRemoveList' representing a list of measurement objects ('measObject') to be removed from the measurement, and a 'measObjectToAddModList' representing a list to be newly added or modified.
  • 'measObject' includes 'MeasObjectCDMA2000', 'MeasObjctEUTRA', 'MeasObjectGERAN', etc. according to a communication technology.
  • RadioResourceConfigDedicated' IE allows you to set up / modify / release a radio bearer, change the MAC main configuration, change the semi-persistent scheduling (SPS) setting, and Used to change the dedicated physical configuration.
  • SPS semi-persistent scheduling
  • the 'RadioResourceConfigDedicated' IE includes a 'measSubframePattern-Serv' field indicating a time domain measurement resource restriction pattern for serving cell measurement. In addition, it includes a 'measSubframeCellList' indicating a neighbor cell to be measured by the UE and a 'measSubframePattern-Neigh' indicating a time domain measurement resource restriction pattern for neighbor cell measurement.
  • a time domain measurement resource restriction pattern set for a measurement cell may indicate at least one subframe per radio frame for performing RSRQ measurement. RSRQ measurement is not performed except for the subframe indicated by the time domain measurement resource restriction pattern configured for the measurement cell.
  • the UE eg, 3GPP Rel-10 is configured by a subframe pattern (measSubframePattern-Serv) for serving cell measurement and a subframe pattern (measSubframePattern-Neigh ') for neighbor cell measurement. Only the RSRQ should be measured.
  • RSRP is not limited in this pattern of measurement, but for accuracy requirements (accuracy requirement) it is preferable to measure only within this pattern.
  • QC / QCL quadsi co-located or quasi co-location
  • the wide range characteristics include one or more of delay spread, Doppler spread, frequency shift, average received power, and received timing.
  • the terminal may assume that one symbol may be inferred from the radio channel through which it is carried.
  • the broad characteristics include one or more of delay spread, Doppler spread, Doppler shift, average gain, and average delay.
  • two antenna ports are in QC / QCL relationship (or QC / QCL), so that the broad characteristics of the radio channel from one antenna port are the same as those of the radio channel from the other antenna port.
  • Means Considering a plurality of antenna ports through which RSs are transmitted, if the antenna ports through which two different RSs are transmitted are in a QCL relationship, the broad characteristics of the radio channel from one antenna port may be obtained from another antenna port. It could be replaced by the broad nature of the wireless channel.
  • the above QC / QCL related definitions are not distinguished. That is, the QC / QCL concept may follow one of the above definitions. Or in another similar form, antenna ports for which QC / QCL assumptions hold can be assumed to be transmitted at the same co-location (eg, antenna ports transmitting at the same transmission point). QC / QCL concept definitions may be modified, and the spirit of the present invention includes such similar variations. In the present invention, the above QC / QCL related definitions are used interchangeably for convenience of description.
  • the terminal cannot assume the same wide-ranging characteristic among the radio channels from the corresponding antenna ports for non-QC / QCL antenna ports. That is, in this case, the terminal must perform independent processing for each set non-QC / QCL antenna port for timing acquisition and tracking, frequency offset estimation and compensation, delay estimation, and Doppler estimation.
  • the terminal can perform the following operations:
  • the terminal may determine the power-delay profile, delay spreading and Doppler spectrum, and Doppler spreading estimation results for the radio channel from any one antenna port. The same applies to a Wiener filter used for channel estimation for a wireless channel from another antenna port.
  • the terminal may perform time and frequency synchronization for one antenna port and then apply the same synchronization to demodulation of another antenna port.
  • the terminal may average reference signal received power (RSRP) measurements for two or more antenna ports.
  • RSRP reference signal received power
  • the UE estimates the radio channel estimated from its CRS antenna port when estimating the channel through the corresponding DMRS antenna port.
  • large-scale properties large-scale properties
  • the CRS is a reference signal broadcast with a relatively high density (density) throughout every subframe and the entire band, so that an estimate of the wide characteristic can be obtained more stably from the CRS.
  • the DMRS is UE-specifically transmitted for a specific scheduled RB, and since the precoding matrix used by the BS is changed in the precoding resource block group (PRG) unit, the effective channel received by the UE is Since the PRG may vary in units of PRGs, even when a plurality of PRGs are scheduled, performance degradation may occur when DMRS is used to estimate a wide range of characteristics of a wireless channel over a wide band.
  • PRG precoding resource block group
  • the CSI-RS can have a transmission period of several to several tens of ms, and has a low density of 1 resource element per antenna port on average per resource block, the CSI-RS can also be used to estimate the wide characteristics of a radio channel. Performance degradation may occur.
  • the UE can utilize the detection / reception of downlink reference signals, channel estimation, channel state reporting, and the like.
  • an attack cell reduces the transmission power / activity of some physical channels, where reducing the transmission power / action is set to zero power.
  • Time domain cell that uses a silent subframe (or may be referred to as an ABS (almost blank subframe)) and which a victim cell schedules the UE in consideration of Time domain inter-cell interference coordination that schedules interference is possible.
  • an interference level may vary greatly depending on the subframe from the point of view of the victim cell UE.
  • RRM radio resource management
  • RLM radio link monitoring
  • RSRQ radio link monitoring
  • CSI channel state information
  • the 3GPP LTE system defines the following limited RLM and RRM / CSI measurements.
  • the UE monitors the downlink quality based on the cell specific reference signal (CRS) in order to detect the downlink link quality of the Pcell.
  • CRS cell specific reference signal
  • the UE estimates the downlink radio link quality and compares the estimated values with thresholds Q_out and Q_in to monitor the downlink radio link quality of the Pcell.
  • Threshold Q_out is defined as the level at which the downlink radio link cannot be reliably received, and 10% block error rate (BER) of hypothetical PDCCH transmission considering PCFICH errors based on the transmission parameters specified in Table 6 below. : block error rate).
  • Threshold Q_in is defined as the level at which downlink radio link quality can be received more reliably than downlink radio link quality at Q_out, and is hypothetical considering PCFICH error based on the transmission parameters specified in Table 7 below. It corresponds to 2% BER of PDCCH transmission.
  • radio link quality is monitored.
  • the time domain measurement resource restriction pattern set for the cell to be measured also includes at least one subframe per radio frame for performing the RLM measurement. If so, certain requirements apply.
  • the time domain measurement restriction is applied under the collision of the CRS and the ABS configured in the non-MBSFN (multicast broadcast single frequency network) subframe. Can be.
  • Table 6 illustrates PDCCH / PCFICH transmission parameters for out-of-sync conditions.
  • Table 7 illustrates PDCCH / PCFICH transmission parameters for in-sync.
  • the downlink radio link quality for the Pcell is monitored by the UE to indicate out-of-sync status / in-sync status to higher layers.
  • the physical layer of the UE measures the radio link quality evaluated during the previous time interval in consideration of the thresholds Q_out and Q_in in every radio frame.
  • the physical layer of the UE indicates out-of-sync to a higher layer in the radio frame in which the radio link quality is measured. If the radio link quality is better than the threshold Q_in, the physical layer of the UE indicates in-sync to a higher layer in the radio frame in which the radio link quality is measured.
  • AAS means a system in which each antenna includes an active element such as an amplifier.
  • AAS eliminates the need for separate cables, connectors, and other hardware to connect amplifiers and antennas with active antennas, thus providing high efficiency in terms of energy and operating costs.
  • the AAS supports an electronic beam control scheme for each antenna, it enables advanced MIMO techniques such as forming a precise beam pattern or forming a three-dimensional beam pattern in consideration of the beam direction and beam width.
  • the base station when the receiving beam is formed using a large receiving antenna, a signal power increase effect according to the antenna array gain can be expected. Therefore, in the uplink, the base station can receive a signal transmitted from the terminal through a plurality of antennas, the terminal can set its transmission power very low in consideration of the gain of the large receiving antenna to reduce the interference effect. There is an advantage.
  • FIG. 11 illustrates a system in which a base station or a terminal has a plurality of transmit / receive antennas capable of forming 3D (3-Dimension) beams based on AAS in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the example described above, and illustrates a 3D MIMO system using a 2D antenna array (ie, 2D-AAS).
  • beamforming may be performed so that a received power is up to N times higher at a specific point.
  • a channel carrying CRS, PSS / SSS, PBCH, and broadcast information does not beamforming in a specific direction so that all UEs in the base station coverage area can receive it.
  • PDSCH which is a channel for transmitting unicast information to a specific UE, performs beamforming according to the location and link status of the corresponding UE to increase transmission efficiency. That is, the transmission data stream of the PDSCH is encoded to form a beam in a specific direction and transmitted through multiple antenna ports. Therefore, when the transmission powers of the CRS and the PDSCH are typically the same, the reception power of the encoded PDSCH beamforming toward the UE may be up to N times higher than the average reception power of the CRS.
  • the precoded PDSCH receive power can be 8 times larger than the CRS average receive power.
  • the reception power of the CRS and the precoded PDSCH may be more than 100 times different.
  • this phenomenon may be large when there is a large difference in the number of transmit antennas of two adjacent base stations.
  • a macro cell having 64 transmission antennas and a micro cell having a single transmission antenna are adjacent to each other.
  • Heterogeneous network with mixed macro cell, micro cell and pico cell because the UE that is served during the initial deployment of Massive MIMO expects to increase the number of antennas first from many macro cells. In this case, the number of transmit antennas is greatly different between adjacent base stations.
  • the coverage areas of the CRS and the PDSCH coincide.
  • the coverage area of the PDSCH is larger than that of the CRS. Therefore, if the initial access and the handover are determined based only on the RSRP or RSRQ, which is the reception quality of the CRS, at the boundary between the macro cell and the pico cell, the base station that provides the maximum quality of the PDSCH cannot be selected as the serving cell.
  • the PDSCH received power of a base station having N transmit antennas is N times larger, but this is not an optimal solution considering the case where the base station cannot perform beamforming in all possible directions.
  • the present patent proposes a method of transmitting a precoded RS and performing an RRM measurement thereof.
  • the precoded RS for this purpose will be referred to as 'RRM-RS'.
  • the RRM-RS is composed of a plurality of antenna ports and sets the beamforming differently for each antenna port so that the UE can measure RSRP for each transmission beam. For example, when beamforming is possible in M directions at the base station, an RRM-RS configured of M ports is configured.
  • the M-port RRM-RS may be transmitted by being divided into CDM or FDM / TDM in the same subframe. That is, the transmission signal for each antenna port of the M-port RRM-RS is transmitted using different transmission REs in the same subframe, or orthogonal scrambling code between antenna ports when transmitted using the same RE. You can use to distinguish between them without interference.
  • the number of antenna ports of RRM-RSs that can be simultaneously transmitted in one subframe is set to K and transmitted in (M / K) subframes.
  • the configuration parameter of the RRM-RS includes the number M of all antenna ports and the number K of antenna ports transmitted simultaneously in one subframe.
  • the RRM-RS configuration parameter includes an RRM-RS transmission period P and an offset O.
  • the RRM-RS transmission period is defined as an interval of subframes in which RS of the same antenna port is transmitted, and the antenna ports of RRM-RS are divided and transmitted in (M / K) subframes (M / K).
  • the UE may receive a plurality of RRM-RSs.
  • the UE may be designated to configure the RRM-RSs transmitted by the serving cell and neighbor cells.
  • One cell may transmit multiple RRM-RSs.
  • the UE reports the RSRP of the RRM-RS
  • the UE informs with which RSRP the RSRP measurement result of the antenna port of the RRM-RS.
  • the average of the received signal levels of each antenna port is taken, which the base station can specify the time window to take the average, or for a predetermined time (eg 200 ms) RSRP is obtained by taking the average of the received signal levels for each antenna port of the RRM-RS. Alternatively, you can refilter the average received power from each time window to get the RSRP to report on.
  • the UE which has received a plurality of RRM-RSs, measures RSRP for each antenna port of each RRM-RS.
  • R R-RSs When R R-RSs are set and the number of antenna ports of the r-th RRM-RS is M_r, RSRP of the m-th antenna port of the r-th RRM-RS is defined as RSRP (r, m).
  • the UE arranges RSRP (r, m) and selects and reports the RSRP of the L antenna ports that are strongly received.
  • the UE aligns RSRP (r, m) and selects the antenna port that is the strongest received and selects the strongest of the antenna ports and compares to the RSRP of the selected antenna port, i.e. max (RSRP (r, m)), within a certain difference.
  • RSRP RSRP
  • max RSRP (r, m)
  • the UE may be assigned a reference antenna port.
  • a reference antenna port it is preferable to designate an antenna port of an RRM-RS transmitted by a serving cell having a beam direction similar to a precoded CSI-RS configured for a corresponding UE.
  • the UE receives the m_0 th antenna port of the r_0 th RRM-RS as the reference antenna port, the UE reports when the RSRP of another antenna port is within a certain difference compared to the RSRP of the reference antenna port. That is, when the RSRP difference exceeds a predetermined threshold in the RSRP ratio or dB scale expression as follows.
  • FIG. 12 illustrates RSRP per antenna port of RRM-RS according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows an example of RSRP for each antenna port of the RRM-RS configured with 32 antenna ports.
  • RSRP is set to report antenna ports with an RSRP of less than 5 dB compared to an antenna port with a maximum RSRP
  • the antenna port and the beam have a one-to-one correspondence.
  • the antenna port index (i) can be mapped one-to-one with the beam index (i).
  • the beams are indexed such that the directions of the (i) th beam and the (i + 1) th beam are adjacent to each other, as shown in the example of FIG. 12, RSRP between adjacent antenna ports has similar characteristics. This similarity also appears between the (i) th beam and the (i + c) th beam, but the larger the c, the lower the similarity.
  • the high similarity between several successive adjacent beams depends on the spacing of the beam, the width of the beam, and the degree of scattering of the multipaths.
  • the base station receiving the RSRP measurement result based on the RRM-RS determines the approximate location of the UE and informs the UE of the precoded CSI-RS setting transmitted to the corresponding point, so that the UE measures the CSI-RS.
  • CSI RI, PMI, CQI, etc.
  • the base station receiving RSRP measurement results based on the RRM-RSs transmitted from a plurality of cells determines which cell is to be handed over to the UE based on the RSRP measurement result, and which precoded CSI-RS in the target cell. Determines whether to set to the UE. That is, the RSRP measurement result based on the RRM-RS provides the base station with important information necessary for determining which precoded CSI-RS to be set in the future.
  • 4-port can be used to transmit up to four data streams to the corresponding UE or to quickly perform the best beam switching according to the fading change.
  • the RSRP generates and sets the 4-port CSI-RS which is the same as the beam direction of the largest RRM-RS ports 13, 24, 25 and 26.
  • the overhead is too large for the CSI-RS to optimize and generate per UE. Therefore, sharing of CSI-RS by many UEs in the same environment is a way to reduce CSI-RS transmission overhead.
  • the precoding of the CSI-RS antenna ports in one CSI-RS configuration must be precoded to characterize the beam transmitted in the adjacent direction.
  • the beams of the 4-port CSI-RS1 and the RRM-RS ports 24, 25, 26, and 27 which are the same as the beam directions of the RRM-RS ports 12, 13, 14, and 15 in consideration of other served UEs. If 4-port CSI-RS2 having the same direction is set in advance, it should be able to determine which CSI-RS should be set to the corresponding UE through RSRP report of RRM-RS.
  • RSRP is measured and reported for an antenna port group.
  • the antenna ports are grouped and the RSRPs of the antenna ports belonging to the group are averaged to obtain the RSRP of the corresponding antenna port group.
  • the group may be predefined or determined by the base station. Alternatively, the UE may determine and report a grouping scheme.
  • the (i) th port group is composed of RRM-RS ports (4i), (4i + 1), (4i + 2), and (4i + 3).
  • the RSRP of the (i) th port group is defined as the average of the RSRPs of the antenna ports (4i), (4i + 1), (4i + 2), and (4i + 3).
  • grouping may be allowed by overlapping groups.
  • grouping When grouping 32-port RRM-RSs by 4 ports, group them into 15 groups.
  • the (i) th port group consists of RRM-RS ports (2i), (2i + 1), (2i + 2), and (2i + 3).
  • the (i) th port group is the RRM-RS port (B * i), (B * i + 1), .. ., (B * i + A-1).
  • the setting of parameters A and B may be designated by the base station to the UE, or may be selected and reported by the UE in consideration of the channel environment and the UE capability.
  • the UE may select the antenna port group to report and may consider the capability to be obtained with the antenna port group rather than the RSRP.
  • the UE allows the capability to be calculated in consideration of multi-layer data transmission from multiple antennas in the antenna port group.
  • a plurality of grouping methods having different sizes can be used. That is, the method of grouping by A1 port and the method of grouping by A2 port can be used simultaneously.
  • a method of grouping by A_i ports will be referred to as a grouping level i.
  • FIG 13 illustrates an RRM-RS antenna port grouping level according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an example of a method of grouping 16-port RRM-RSs by applying four levels of grouping levels.
  • grouping level 1 represents a method of grouping by one port and not grouping.
  • Grouping levels 2, 3, and 4 are grouped by 2 ports, 4 ports, and 8 ports, respectively.
  • the antenna port groups of the same level are disjointly configured.
  • the UE reports RSRP for each grouping level. That is, the antenna group having a high RSRP is selected and reported for each grouping level.
  • RSRP can be compared between antenna groups of different levels to report the best group and group level.
  • the group RSRP of each level is corrected and compared by a predetermined offset.
  • RSRP of (g) th antenna port group of (l) th grouping level of (r) th RRM-RS is defined as GRSRP (r, l, g).
  • Adj_GRSRP (r, l, g) is calculated by comparing the offset (r, l) designated for the (l) th grouping level of the (r) th RRM-RS from the base station and compared.
  • the RSRP is added by adding a hysteresis parameter, Hy, to reduce the frequent variation on the best L reported by the grouping level or by reporting the best L port group RSRP in the entire grouping scheme. Can be corrected.
  • Hy a hysteresis parameter
  • Hy is determined whether to add or subtract Hy depending on whether the corresponding port group is included in the best L GRSRP in the previous report. If the port group is included in the best L GRSRP in the previous report, add Hy to bias it to have a high Adj_RSRP to reduce the frequent changes of the port group with the best L Adj_GRSRP.
  • the UE may be assigned a reference antenna port group.
  • the base station preferably designates an antenna port group of an RRM-RS transmitted by a serving cell having the same beam direction as a precoded CSI-RS configured for a corresponding UE as a reference antenna port group.
  • the UE may be assigned a reference antenna port group for each grouping level. Alternatively, one reference antenna port group may be designated at the entire grouping level.
  • the Adj_GRSRP of another antenna port group exceeds a certain threshold compared to the Adj_GRSRP of the reference antenna port group Report to That is, when the difference in RSRP exceeds a predetermined threshold in the Adj_GRSRP ratio or dB scale expression as follows.
  • the reference RSRP is specified through the currently set CSI-RS to select and report the RRM-RS based RSRP result compared to the CSI-RS based RSRP.
  • the method proposed by the present invention can be modified and applied even when the direction of the beam is extended from two-dimensional space to three-dimensional space.
  • the direction of the beam is controlled by two angles: vertical angle (vertical angle) and horizontal angle (horizontal angle). Therefore, it is efficient to index the beams into two indexes, that is, horizontal indexes and vertical indexes, to determine whether adjacent beams exist.
  • the RRM-RS port is preferably indexed with the horizontal index and the vertical index.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an antenna port and an antenna port group of an RRM-RS arranged with a two-dimensional index according to an embodiment of the present invention.
  • each antenna port is indexed as (j_h, j_v).
  • the configuration of the parameters A_h, A_v, B_h, and B_v may be designated by the base station to the UE, or the UE may select and report the channel environment and the UE in consideration of the capability.
  • the CSI-RS is transmitted for the purpose of CSI reporting.
  • the UE reports RI, PMI, CQI, etc. as CSI.
  • the RRM-RS proposed by the present invention is used to measure RSRP for each antenna port.
  • legacy RRM-RS is transmitted to a new resource, legacy UEs do not recognize this, and thus, transmission efficiency is reduced or cannot be scheduled in a subframe in which the RRM-RS is transmitted. Therefore, the method of transmitting the RRM-RS using the resources that can be configured by the existing CSI-RS can inform the legacy UE to configure the CSI-RS including the corresponding resource and thus not to map the data to the corresponding resource. .
  • Data mapping is not performed on a plurality of CSI-RSs configured for CSI reporting to the UE. That is, the PDSCH is mapped except for the RE to which the CSI-RS is mapped.
  • the RRM-RS may map the PDSCH except for the RE to which the RRM-RS is mapped, similarly to the CSI-RS.
  • the PDSCH may be mapped in a modified manner irrespective of the RRM-RS. In this case, the UE should be able to simultaneously receive the RRM-RS and PDSCH in the same RE.
  • the base station may set the corresponding resource to ZP-CSI-RS in order to ensure the safe reception of the RRM-RS so that the PDSCH is not mapped.
  • the UE may be designated to configure the RRM-RSs transmitted by the serving cell and neighbor cells. Through this, the UE measures the gain according to the beamforming of the serving cell and the beamforming of the neighboring cell, reports it to the network, and uses it as a criterion for handover. Since the RRM-RS has a very low transmission density, the RRM-RS may be insufficient for the purpose of tracking a signal. Therefore, a signal that is received reliably with high density is typically used to track the CRS and to use the tracking result in detecting the RRM-RS.
  • the result of tracking by the CRS of the serving cell due to the error of the oscillator generating the carrier frequency of the serving cell and the neighboring cell is not suitable for using for the RRM-RS transmitted from the neighboring cell. Therefore, the QCL (Quasi Co-Located) CRS (or certain other RS such as CSI-RS) to be used when detecting the RRM-RS for each RRM-RS is informed.
  • the UE uses the large-scale characteristic of the channel estimated from the QCL CRS (or certain other RS such as CSI-RS) for the detection of the RRM-RS.
  • the large-scale nature of the channel may be one or more of delay spread, Doppler spread, Doppler shift, average gain, and average delay. It may include.
  • the proposed schemes of the present invention can be extended to a method of measuring RSRQ for each antenna port of the RRM-RS.
  • RSRQ is defined as the ratio of RSRP and RSSI. Therefore, additional measurement of RSSI is added.
  • the measurement resource of the RSSI may be set identically for all RRM-RSs having the same carrier frequency, that is, configured in the same component carrier. In this case the comparison between the ports of RRM-RSs in the same component carrier uses RSRP but uses RSRQ but is identical. However, the comparison between ports of RRM-RSs in heterogeneous component carriers depends on whether to use RSRP or RSRQ. Therefore, the base station allows the UE to designate whether to use RSRP or RSRQ in performing RRM reporting based on RRM-RS.
  • RSSI measurement resources can be separately set for each RRM-RS.
  • the comparison between the ports of RRM-RSs in the same component carrier depends on whether to use RSRP or RSRQ. Therefore, the base station allows the UE to designate whether to use RSRP or RSRQ in performing RRM reporting based on RRM-RS.
  • RSRP based on RRM-RS of the present invention aims to reflect beamforming gain of a base station having multiple antennas in serving cell selection. Even if it is determined that beamforing of a specific neighboring cell is the best based on the RSRP of the RRM-RS, if a channel broadcasted from the cell, that is, a channel performing CRS based demodulation, is not received stably, the UE is handed to the neighboring cell. Can't over. Therefore, the UE should report whether the RRM-RM and the CRS transmitted by a specific base station have good quality, and perform handover decision and beam selection based on this. For this, the j of the configured i th RRM-RS must be performed. The RSRP of the first antenna port or port group is reported together with the RSRP of the CRS connected to the i th RRM-RS, where the CRS connected to the RRM-RS may be a CRS QCL with the RRM-RS.
  • the method proposed in the present specification may be extended and applicable to an amorphous cell environment as well as a system such as 3D-MIMO and massive MIMO.
  • the 3D-MIMO system is one of the optimal transmission methods suitable for the single-cell 2D-AAS (Adaptive Antenna System) base station as shown in FIG. 11 based on the LTE standard (Rel-12). Can be.
  • 2D-AAS Adaptive Antenna System
  • an example of configuring CSI-RS ports from an 8-by-8 (8X8) antenna array, for each of 8 antennas vertically, is 'UE-dedicated' optimized for a specific target UE.
  • CSI-RS ports from an 8-by-8 (8X8) antenna array, for each of 8 antennas vertically, is 'UE-dedicated' optimized for a specific target UE.
  • a total of 8-port (vertically precoded) CSI-RSs are set / transmitted horizontally.
  • the UE can perform CSI feedback for the 8-port as in the prior art.
  • the base station transmits (precoded) CSI-RS 8 ports to which the vertical beam gain optimized for an individual terminal (or a specific terminal group) is applied.
  • the UE measures the CSI-RS that has undergone the radio channel, the UE measures and reports CSI for the CSI-RS (vertically precoded) even if the UE performs the same feedback scheme by the conventional horizontal codebook. (measurement and reporting) operation can already achieve the beam gain effect in the vertical direction of the wireless channel.
  • a method for determining a vertical beam optimized for an individual terminal (1) a method of using an RRM report result by (vertically precoded) small-cell discovery RS (DRS), (2) a sounding RS of a terminal (
  • DRS small-cell discovery RS
  • the base station receives the SRS in an optimal reception beam direction, and converts the received beam direction into a DL optimal beam direction by channel reciprocity.
  • the base station determines that the UE-dedicated best V-beam direction is changed due to the mobility of the terminal, according to the conventional operation, the base station reconfigures all of the RRC configuration related to the CSI-RS and the associated CSI process. .
  • the RRC level latency (e.g., tens to hundreds of ms units) occurs.
  • the target V-beam direction is divided into four, for example, and each 8-port CSI-RS, which is precoded in each V-direction, is transmitted at the corresponding transmission resource location. .
  • the network and RRC may be changed to the CSI-RS configuration to be changed when the target V-direction is changed. You will have no choice but to perform the reconfiguration procedure.
  • 15 illustrates an example of a polarization-based 2D planar antenna array model.
  • FIG. 15 shows an example of a 2D active antenna system (AAS) having cross polarization.
  • AAS active antenna system
  • a 2D planar antenna array model may be represented by (M, N, P).
  • M represents the number of antenna elements having the same polarization in each column
  • N represents the number of columns in the horizontal direction
  • P represents the number of dimensions of the polarization
  • TXRUs 16 is a diagram illustrating an example of a transceiver units (TXRUs) model.
  • the TXRU model configuration corresponding to the antenna array model configuration (M, N, P) of FIG. 15 may be represented by (MTXRU, N, P).
  • the TXRU virtualization model is also defined by the relationship between the signal of the TXRU and the signal of the antenna elements.
  • q is a transmission signal vector of M antenna elements having the same polarization in the same column
  • w and W represent a wideband TXRU virtualization weight vector and a matrix
  • x represents a signal vector of MTXRU TXRUs.
  • FIG. 16A shows the TXRU virtualization model option-1 (sub-array partition model)
  • FIG. 16B shows the TXRU virtualization model option-2 (full connection model).
  • the TXRU virtualization model is divided into a sub-array model and a full-connection model as shown in FIGS. 16A and 16B according to the correlation between antenna elements and TXRU.
  • mapping between CSI-RS ports and TXRUs may be 1-to-1 or 1-to-many.
  • TM transmission mode
  • EPF Enhanced Beamforming
  • FD Full Dimension
  • Each downlink transmission mode (TM) supports two DCI formats.
  • the two DCI formats are DCI format (DCI format 2D) dependent on DCI format 1A and TM (TM 10) commonly supported by all TMs.
  • TM 10 has been newly defined with DCI format 2D with a new PQI field.
  • the serving eNB may dynamically change the beamforming weight applied in the NZP CSI-RS resource configured for the UE.
  • the UE may receive the indication explicitly or implicitly from the base station.
  • the UE may always set to limit its NZP CSI-RS measurement window (eg up to subframe).
  • an interference measurement window can be used for CSI-IM measurements.
  • Measurement resource limitation Any or both of CSI-IM and CSI-RS may be applied in the frequency domain.
  • the UE consists of M (> 1) NZP CSI-RS resources.
  • the UE reports N CSI-RS resources selected from the M configured CSI-RS resources to the base station or network.
  • the UE sets up the CSI process such that actual NZP CSI-RS transmission and CSI-IM measurement situations are controlled by the base station and signaled to the UE.
  • the CSI measurement window may be set by higher layer signaling.
  • Approach 1 considers UE-dedicated beamformed CSI-RS resource allocation for each UE in a particular cell.
  • the UE when the UE moves (or state transitions) from the RRC idle state to the RRC-connected state, the UE establishes a new dedicated CSI-RS resource that is measured by other UEs in the cell and is not currently configured.
  • the disadvantage of Approach 1 is that the overhead of CSI-RS increases linearly as the number of UEs operating in a particular cell increases.
  • the advantage of approach 1 is that the serving base station can dynamically change the beamforming weights applied on the dedicated CSI-RS resources set for the UE.
  • beamforming weights may be determined by the base station in unrestricted beamforming resolution and units as long as the base station can properly obtain the corresponding channel information to be used to determine the weights.
  • FIG. 17 shows an example of a method of allocating dedicated CSI-RS resources for each UE.
  • each UE is set to dedicated CSI-RS resource 1 and 2, respectively.
  • UE 3 transitions from the RRC-idle state to the RRC-connected state. As a result, UE 3 is currently configured with a new CSI-RS resource that does not overlap any CSI-RS resources configured in the cell.
  • the serving eNB may channel-adaptively vary beamforming weights applied to each CSI-RS resource as the corresponding UE moves in a different direction.
  • the UE may receive an indication either explicitly or implicitly from the eNB.
  • the UE needs to know whether the beam direction applied has been changed to properly set or reset the CSI measurement window for CSI derivation.
  • Approach 1 seems to benefit when the number of active UEs in the cell is very small. The reason is that the required number of UE-only CSI-RS resources for access 1 is directly related to the number of active UEs.
  • the method may be useful if the network targets to benefit from so called UE-centric operation.
  • the UE-centric operation may mean operating with UE-only beamformed CSI-RS resources configured purely for each UE.
  • Approach 1 may be beneficial when the number of active UEs in the cell is very small, since the required number of UE-only CSI-RS resources is directly related to the number of active UEs Because it becomes.
  • the UE is set to M (> 1) NZP CSI-RS resources, and each NZP CSI-RS resource is applied with different beamforming weights.
  • the indication of the base station may be signaled in the form of L1 or L2 to avoid resetting the RRC for the CSI-RS resource.
  • RRC resetting can be defined to occur only when candidate M resources need to be changed.
  • the indication of the base station occurs in a relatively long period.
  • the base station down based on a hybrid scheme using CSI-RSRP reporting, channel reciprocity, or low-duty-cycle non-precoded CSI-RS of the UE among N resources. You can perform a selection.
  • such UE indication may be performed together in corresponding CSI reporting by resource index feedback or selection codebook.
  • RRC resetting can only occur when the candidate M resources need to be changed.
  • FIG. 18 shows an example of a method of selecting a specific beamformed CSI-RS resource among a plurality of configured CSI-RS resources.
  • the CSI measurement is made within the CSI process, as in approach 2-1. It is necessary to be able to announce a valid CSI-RS resource change.
  • Proposal 2 Informing the UE of N valid CSI-RS resources for CSI measurement from M preset CSI-RS resources for access 2 needs to be supported.
  • Another approach to support channel measurement for FD-MIMO is for aperiodic CSI-RS transmission.
  • This aperiodic CSI-RS can only be transmitted when needed, resulting in reduced CSI-RS overhead.
  • Certain indications may exist in the CSI process configuration where the NZP (Non Zero Power) CSI-RS resource associated within the CSI process is considered as a dedicated candidate resource pool used only for aperiodic CSI-RS transmission.
  • NZP Non Zero Power
  • actual aperiodic CSI-RS transmission may or may not occur in all candidate transmission situations.
  • Such a resource pool may be shared among a plurality of UEs in a cell.
  • the aperiodic CSI request in the DCI associated with the UL is before the reference resource associated with the latest candidate instance or triggered aperiodic CSI request. It can be an implicit indication to measure.
  • Proposal 3 In the DCI associated with UL, the aperiodic CSI request is used for an implicit indication in order for the UE to recognize the actual aperiodic beamformed CSI-RS transmission situation.
  • 19 is a diagram illustrating an example of approach 3 proposed in the present specification.
  • FIG. 19 illustrates an example of aperiodic beamformed CSI-RS transmission.
  • beamformed CSI-RS configuration eg, 5 ms periodicity
  • the network may trigger the UE to perform aperiodic CSI reporting, where the UE may transmit a non-frame transmitted in that subframe.
  • the periodic CSI-RS (applied to the beamforming matrix B1 by the eNB implementation) is measured.
  • each subframe is associated with a different virtualization matrix Bi in the corresponding CSI-RS and the eNB is also responsible for the reported CSI feedbacks.
  • An appropriate beam direction for the UE can be determined based on this.
  • Aperiodic CSI-RS transmission with one such CSI-RS configuration enables the network to adaptively handle traffic loads with dynamic changes of virtualization matrices.
  • resources for aperiodic CSI-RSs can be pooled with another channel or signal, such as PDSCH.
  • a candidate aperiodic CSI-RS resource pool is configured in the PDSCH region, if the aperiodic CSI-RS is not actually transmitted in certain instances, the candidate aperiodic CSI-RS resource pool is reused for PDSCH transmission. Can be.
  • an indicator needs to be signaled to the UE to inform the UE whether or not aperiodic CSI-RS can be transmitted on that resource.
  • the dynamic ZP-CSI-RS configuration is used for proper PDSCH rate matching. Should be given. So, a new DCI format with a new TM supporting EBF / FD-MIMO needs to be defined.
  • Proposal 4 Dynamic ZeroPower (ZP) CSI-RS indication needs to be supported for beamformed CSI-RS based schemes to obtain significant performance gains by saving CSI-RS overhead.
  • ZP Dynamic ZeroPower
  • the antenna configuration of (4, 2, 2, 16) and four candidate vertical beam directions from the cell-specific perspective are considered, and the vertical rank is limited to 1 for all cases.
  • the site-specific NZP CSI-RS overhead including 3 sectors, is calculated as follows.
  • Table 8 summarizes the number of REs for NZP and ZP CSI-RSs per site, as well as the resulting average CSI-RS overhead (in units of REs / RB / subframe) used in the simulation for each approach. Assume intra-site 3 cell reuse factor for NZP and ZP CSI-RS allocation.
  • the CSI-RS transmission period is assumed to be 5ms.
  • X is the number of UEs active per site for access 1, and X UE-only CSI-RS resources are required.
  • Y represents the number of disjoint vertical beams required for the aperiodic beamformed CSI-RS transmission differentiated for access 3, and Y represents the same aperiodic beamformed CSI through which CSI-RS resource pooling is performed by some of the active UEs. It is less than or equal to the number of active UEs depending on whether the RS is measured.
  • Y is counted in all simulation environments, such as the number of preferred vertical beams that do not overlap between active UEs.
  • the CSI-RS overhead is fixed for access 2 and variable for access 1 and 3.
  • Table 8 shows the CSI-RS overhead assumptions for the simulation.
  • Table 9 shows the results of the non-fell buffer simulations for Approaches 1, 2 and 3 in the 3D-UMi scenario.
  • Approach 2-1 exhibits the lowest performance due to fixed CSI-RS overhead in the simulation (as summarized in Table 8), resulting in performance of Approach 2-1 as a reference. Compare throughput gain for different approaches in comparison.
  • Approach 2-2 shows that the performance is slightly improved over Approach 2-1 due to the UE's dynamic selection of N CSI-RS resources from the M candidate CSI-RS resources as described above.
  • Approach 2-2 cannot benefit from dynamic CSI-RS indication when the dynamic ZP CSI-RS indication is applied. This is because the UE needs to select N CSI-RS resources dynamically so that it always needs to measure all of the candidate M CSI-RS resources.
  • Approach 3 shows better performance than Approach 1 as the RU increases.
  • the preferred vertical beams of the UE are grouped and aperiodic CSI-RS resources are allocated according to the grouped vertical beams.
  • Approach 3 with 8 vertical beams performs better than Approach 3 with 4 vertical beams. This is mainly due to the gain from the granularity of the increased vertical beam.
  • Table 10 shows the parameters and assumptions used in the simulation.
  • the following sections contain enhancements in non-precoded and beamformed CSI-RS based schemes, which affect the CSI process and CSI-RS configuration to support EBF / FD-MIMO.
  • a new type of CSI-RS resource that includes a total of 12 or 16 ports in one CSI process allows the UE to measure these CSI-RS ports, and the corresponding FD-MIMO CSI. It needs to be defined to report feedback.
  • the existing CSI process definition includes the combination of one NZP CSI-RS resource and one CSI-IM resource for the CSI measurement of the UE.
  • the legacy NZP CSI-RS resource may have ⁇ 1, 2, 4, or 8 ⁇ CSI-RS antenna ports in a corresponding configuration.
  • the former option (merging of legacy NZP CSI-RS resources) has the advantage of network flexibility in configuring a total of 12 or 16 port NZP CSI-RSs in one CSI process, and multiple legacy NZP CSI-RSs. This is because RS resources can be freely set in the CSI process in terms of time / frequency resource allocation.
  • the former option requires more complexity in UE operation in that the UE must implement all possible combinations of the legacy NZP CSI-RS resource merging and also requires increasing channel measurement complexity.
  • the latter option (new NZP CSI-RS resource design) has the advantage of lower UE complexity compared to electronic options, while using less network to configure 12-port or 16-port NZP CSI-RS in one CSI process. It can have flexibility.
  • beamformed CSI-RS based schemes have the advantage that the number of NZP CSI-RS ports to be measured for CSI derivation can be maintained as with legacy schemes.
  • NZP CSI-RS ports may be sufficient due to beamforming weights applied in the transmitted NZP CSI-RS in advance.
  • the enhancements required in the CSI process including NZP CSI-RS resources depend on the respective salping approach (access 1 to approach 3) above.
  • the periodically transmitted NZP CSI-RS configured in one CSI process has a beamforming coefficient that is perfect for the UE channel direction in every CSI-RS transmission time instance. Can be adapted to adaptively diversify.
  • NZP CSI-RS resource is allocated exclusively to the UE.
  • the applied beamforming coefficients may be appropriate for the CSI measurement window for CSI acquisition. It is beneficial to allow the UE to know whether it should be changed to set or reset.
  • Approach 2 which uses cell-specifically fixed M beamformed CSI-RS resources, can be advantageous over access 1, which has a lot of CSI-RS overhead when the number of UEs active in the cell increases.
  • a particular cell may predetermine a plurality of candidate beamformed CSI-RS resources (e.g., 2, 4, or 8). This is because there may be many UEs that prefer different beam directions within cell coverage.
  • this CSI process includes a large number of M CSI-RS resources, this configuration needs to be differentiated from the indications in use for non-precoded CSI-RS based cases as previously discussed.
  • the UE may change a valid CSI-RS resource change for CSI measurement in the CSI process. We need to make it possible to know.
  • these CSI-RS resources are dynamic ZP CSI to ensure performance gain.
  • -RS indication can be used flexibly for data transmission.
  • Approach 3 using aperiodic beamformed CSI-RS transmission is the best way to combine the advantages of both Approach 1 and Approach 2, and Approach 3 is Approach 1 (method of using CSI-RS resource pooling for multiple UEs in a cell). Rather than relying on UE-only CSI-RS allocation as in, beamforming coefficients can be flexibly changed in the same NZP CSI-RS resource (as compared to cell-specific fixed CSI-RS resource, as in Approach 2).
  • an indication may be needed to ensure that the UE does not always measure the NZP CSI-RS established in all transmission situations, and for the configured NZP CSI-RS resources.
  • the measurement situation can be dynamically indicated by the eNB.
  • This dynamic indication may be related to the CSI request field of the UL-related DCI, and the corresponding aperiodic CSI reporting may be used with Approach 3 implementing aperiodic beamformed CSI-RS transmission.
  • Approach 3 using aperiodic beamformed transmission shows the best performance in system-level simulation.
  • the main factor of this performance gain is due to CSI-RS overhead saving, and if there is no need to transmit aperiodic CSI-RS, the corresponding CSI-RS REs are terminated to be reused for PDSCH transmission. To this end, a dynamic ZP CSI-RS indication needs to be supported.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication is for reusing unused CSI-RS REs to PDSCH REs when there is no indication of actual aperiodic CSI-RS transmission, and the dynamic ZP-CSI-RS configuration is appropriate PDSCH rate. It can be defined for rate matching.
  • the PDSCH resource mapping method related to the ZP CSI-RS of the PQI field included in DCI format 2D is briefly described.
  • DCI format 2D which includes a PQI field.
  • the PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator (PQI) field is a parameter related to PDSCH resource mapping and may be defined as shown in Table 11 below.
  • a UE set to TM 10 for a given serving cell may be configured with up to four parameter sets by higher layer signaling to decode the PDSCH according to the detected PDCCH / EPDCCH having DCI format 2D.
  • the UE may use the parameter set according to the PQI field values according to the above table-to determine PDSCH RE mapping and PDSCH antenna port quasi co-location.
  • the UE is set to Type B quasi co-location type.
  • the following parameters are set through higher layer signaling for each parameter set (according to the PQI field value). do.
  • zeroTxPowerCSI-RS2-r12 (if the UE is configured with higher layer parameter eMIMO-Type for TDD serving cell)
  • Table 12 below shows an example of the CSI-RS-ConfigNZP information element
  • Table 13 below shows an example of the CSI-RS-ConfigZP information element
  • Table 14 shows an example of the CSI-RS-ConfigZPId information element.
  • the CSI-RS-ConfigNZP information element indicates a CSI-RS resource configuration that the E-UTRAN can configure at a serving frequency when the UE assumes non-zero transmission power.
  • the CSI-RS-ConfigZP information element indicates a CSI-RS resource configuration that the E-UTRAN can set at a serving frequency when the UE assumes zero transmission power.
  • the CSI-RS-ConfigZPId information element is used to identify the CSI-RS resource configuration when the UE assumes zero transmission power.
  • the first embodiment provides a definition for a dynamic ZP CSI-RS indication proposed in the present specification and a method for transmitting the same.
  • a new field of N bits can be added to a specific DCI format.
  • the specific DCI format may be an existing DCI format 2D, or may be a new DCI format (eg, DCI format 2E) defined for a new transmission mode (TM).
  • DCI format 2E eg, DCI format 2E
  • TM transmission mode
  • dynamic ZP is applied to the new DCI format.
  • the definition of a new field for CSI-RS indication is described.
  • a new field for dynamic ZP CSI-RS indication will be briefly referred to as a 'dynamic ZP CSI-RS indication field'.
  • each state may be given to the UE by RRC signaling (same or similar to Table 11) in advance.
  • some candidate ZP CSI-RS configuration for the purpose of the Salping approach (Approach 3) and the like may be set in conjunction with the dynamic state RRC.
  • Full-Dimension (FD) -MIMO means MIMO supported by 3GPP rel-13 (or after rel-13), and may be variously expressed or referred to as enhanced MIMO, massive MIMO, or the like. Can be.
  • DCI format 2E may include a form in which at least one new field for dynamic ZP CSI-RS indication is included in addition to the information included in DCI format 2D.
  • the DCI format 2D includes a carrier indication field, a resource allocation header field, a resource block assignment field, a TPC command field for a PUCCH, a downlink allocation index field, a HARQ process number field, It may further include an SRS request field and an HARQ-ACK resource offset field.
  • DCI format 2D already includes a ZP CSI-RS indication in a PQI field and a state of each PQI field
  • DCI format 2E also includes a ZP CSI-RS indication in a PQI field and a state of each PQI field.
  • the second embodiment provides a clear operation method when a PQI field already included in DCI format 2E and a new field for dynamic ZP CSI-RS indication defined in the first embodiment exist in DCI format 2E. .
  • Method 1 In the DCI format 2E related to TM 11, a PQI field is defined to be optionally set.
  • the existing DCI format 2D of TM10 includes the PQI field as a mandatory, but in the first embodiment, the Salpin, DCI format 2E of TM 11 is defined to include the PQI field as an optional.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field is defined to be included as mandatory in DCI format 2E.
  • Method 2 Like the PQI field, the dynamic ZP CSI-RS indication field is defined to be included as optional in the DCI format 2E, and the presence or absence thereof is defined to be configured as network configurability.
  • the configuration of the ZP-CSI-RS is set according to the dynamic ZP CSI-RS indication field included in the DCI format 2E. By applying, PDSCH RE mapping is performed.
  • the DCI format 2E includes both the PQI field and the dynamic ZP CSI-RS indication field, this is interpreted as performing the operation of Salping Approach 3 while performing CoMP operation.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field has priority over the ZP CSI-RS configuration indicated by the PQI field included in the DCI format 2E.
  • Method 3 In addition to the ZP-CSI-RS indicator indicated in the PQI field included in DCI format 2E, the number of candidates is increased in the form of joint encoding with a separate ZP-CSI-RS indication field included in the DCI format 2E. Perform the ZP-CSI-RS indication.
  • the method 3 includes the PQI field and the dynamic ZP-CSI-RS indication field together, the RRC description for this is four states in the PQI field and four in the dynamic ZP-CSI-RS indication field.
  • a dynamic ZP-CSI-RS indication corresponding to a total of 16 states can be performed.
  • 20 is a flowchart illustrating an example of an aperiodic transmission / reception method of the beamformed CSI-RS proposed in the present specification.
  • the non-precoded CSI-RS reporting related type used in the present specification may be represented as 'class A', and the beamformed based CSI-RS reporting related type may be represented as 'class B'.
  • the terminal receives higher layer signaling from the base station including resource configuration information related to aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS (S2010).
  • the higher layer signaling may be NZP (Non Zero Power) CSI-RS configuration information.
  • resource configuration information related to aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS may not include a subframeConfig field related to a subframe in which the CSI-RS is transmitted.
  • resource configuration information related to the periodic transmission of the beamformed CSI-RS and resource configuration information related to the beamformed aperiodic transmission may be distinguished by the CSI-RS ConfigNZPId field included in the higher layer signaling.
  • the resource configuration information related to the periodic transmission and the resource configuration information related to the aperiodic transmission may have different NZP CSI-RS ID values.
  • the terminal receives a first downlink control information (DCI) format including first control information indicating that there is aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS (S2020).
  • DCI downlink control information
  • the first control information may be an aperiodic CSI request field.
  • the terminal measures the beamformed CSI-RS based on the received resource configuration information (S2030).
  • the terminal reports the measurement result of the beamformed CSI-RS to the base station (S2040).
  • the terminal receives a second DCI format including information related to Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH) resource mapping from the base station.
  • PDSCH Physical Downlink Shared CHannel
  • the second DCI format may further include at least one of a PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator (PQI) field or a dynamic Zero Power (ZP) CSI-RS indication field.
  • PQI Quasi-Co-Location Indicator
  • ZP Zero Power
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field includes a resource region that can additionally be used for PDSCH transmission because aperiodic transmission of the beamformed CSI-RS does not occur.
  • the PDSCH resource mapping may be performed based on any one field included in the second DCI format. have.
  • the PDSCH resource mapping may be performed based on the dynamic ZP CSI-RS indication field.
  • the second DCI format may be a DCI format associated with a transmission mode (TM) defined to support transmission of the beamformed CSI-RS.
  • TM transmission mode
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field may be represented by 2 bits and may have values of '00', '01', '10', and '11'.
  • the dynamic ZP CSI-RS indication field may indicate a parameter set set by higher layer signaling to determine PDSCH resource mapping.
  • the process of receiving the second DCI format by the terminal may be performed after or before step S2040.
  • the terminal After receiving the second DCI format, the terminal receives a PDSCH from the base station based on the received second DCI format.
  • FIG. 21 illustrates a block diagram of a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a base station 2110 and a plurality of terminals 2120 located in an area of a base station 2110.
  • the base station 2110 includes a processor 2111, a memory 2112, and an RF unit 2113.
  • the processor 2111 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 20. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 2111.
  • the memory 2112 is connected to the processor 2111 and stores various information for driving the processor 2111.
  • the RF unit 2113 is connected to the processor 2111 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the terminal 2120 includes a processor 2121, a memory 2122, and an RF unit 2123.
  • the processor 2121 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 20. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 2121.
  • the memory 2122 is connected to the processor 2121 and stores various information for driving the processor 2121.
  • the RF unit 2123 is connected to the processor 2121 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the memories 2112 and 2122 may be inside or outside the processors 2111 and 2121, and may be connected to the processors 2111 and 2121 by various well-known means.
  • the base station 2110 and / or the terminal 2120 may have a single antenna or multiple antennas.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the 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. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), 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.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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Abstract

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 CSI-RS와 관련된 단말의 동작 방법을 제공한다. 특히, 본 명세서에서의 단말의 동작 방법은, 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링을 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI 포맷을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정하는 단계; 및 상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 CSI-RS와 관련된 단말의 동작 방법 및 이를 지원하기 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 참조 신호(reference signal)을 기반으로 CSI(Channel State Information)와 관련된 단말의 동작 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 명세서는 비주기적(aperiodic) 빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 전송을 위한 다양한 파라미터들과 이를 위한 관련 절차들을 정의함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 비주기적 빔포밍된 CSI-RS가 전송되지 않는 경우 해당 자원에서 PDSCH의 재사용을 위해 동적 ZP CSI-RS indication을 정의하고 이를 전송하는 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 CSI(Channel State Information)-RS(Reference Signal)와 관련된 단말의 동작 방법에 있어서, 빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 비주기적(aperiodic) 전송과 관련된 자원 설정(configuration) 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI(downlink control information) 포맷을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정하는(measure) 단계; 및 상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(report)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 기지국으로부터 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 자원 매핑과 관련된 정보를 포함하는 제 2 DCI 포맷을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 제 2 DCI 포맷에 기초하여 상기 기지국으로부터 PDSCH를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 DCI 포맷은 PQI(PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드 또는 동적(dynamic) ZP(Zero Power) CSI-RS indication 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 발생하지 않음으로 인해 추가적으로 PDSCH 전송에 사용할 수 있는 자원 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 또는 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드 중 어느 하나만을 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 제 2 DCI 포맷에 포함된 어느 하나의 필드에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 및 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드를 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 DCI 포맷은 빔포밍된 CSI-RS의 전송을 지원하기 위해 정의되는 전송 모드(Transmission Mode:TM)와 관련된 DCI 포맷인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 제어 정보는 비주기적 CSI 요청(request) 필드인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 2 비트로 표현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 PDSCH 자원 매핑을 결정하기 위해 상위 계층 시그널링에 의해 설정되는 파라미터 셋(parameter set)을 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 상위 계층 시그널링은 NZP(Non Zero Power) CSI-RS 설정 정보인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 CSI(Channel State Information)-RS(Reference Signal)와 관련된 동작을 수행하기 위한 단말에 있어서, 상기 단말은, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및 상기 RF 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 비주기적(aperiodic) 전송과 관련된 자원 설정(configuration) 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 기지국으로부터 수신하며; 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI(downlink control information) 포맷을 상기 기지국으로부터 수신하며; 상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정하며; 및 상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(report)하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 비주기적 beamformed CSI-RS 전송을 정의함으로써, 단말이 CSI-RS 전송이 trigger되는 경우에만 CSI-RS를 측정함으로 인해 단말 구현 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 비주기적 beamformed CSI-RS가 전송되지 않는 경우 해당 자원 영역에서 PDSCH를 전송함으로 인해 자원 재사용에 대한 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 일반적인 다중 입출력 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 6은 다수의 송신 안테나에서 하나의 수신 안테나로의 채널을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 자원 블록 쌍에 매핑된 참조 신호 패턴을 예시한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 CSI-RS 구성을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 기지국 또는 단말이 AAS 기반의 3D(3-Dimension) 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 예시한다.
도 12는 RRM-RS의 안테나 포트 별 RSRP를 예시한다.
도 13은 RRM-RS 안테나 포트 그룹핑 레벨을 예시한다.
도 14는 이차원 인덱스로 배열된 RRM-RS의 안테나 포트와 안테나 포트 그룹을 예시하는 도면이다.
도 15는 편광(Polarization) 기반의 2D 평면 안테나 어레이 모델의 일례를 나타낸 도이다.
도 16은 송수신단 유닛(transceiver units:TXRUs) 모델의 일례를 나타낸 도이다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 접근 1에 기반한 동작의 일례를 나타낸 도이다.
도 18은 본 명세서에서 제안하는 접근 2에 기반한 동작들의 일례를 나타낸 도이다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 접근 3의 일례를 나타낸 도이다.
도 20은 본 명세서에서 제안하는 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 송수신 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
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.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 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.
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), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 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. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 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.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템 일반
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
도 1에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.
도 1의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.
무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.
FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.
도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다.
타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.
TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다.
표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000001
표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.
DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.
상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.
하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환 시점(switching point)이라 한다. 전환 시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 첫번째 하프-프레임에만 존재한다.
모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.
이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송 정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다.
표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000002
도 1의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.
상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.
PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.
PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율(coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 대응된다. PDCCH의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.
기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
EPDCCH(enhanced PDCCH)는 단말 특정(UE-specific) 시그널링을 나른다. EPDCCH는 단말 특정하게 설정된 물리 자원 블록(PRB: physical resource block)에 위치한다. 다시 말해, 상술한 바와 같이 PDCCH는 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들에서 전송될 수 있으나, EPDCCH는 PDCCH 이외의 자원 영역에서 전송될 수 있다. 서브프레임 내 EPDCCH가 시작되는 시점(즉, 심볼)은 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링 등)을 통해 단말에 설정될 수 있다.
EPDCCH는 DL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, UL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, SL-SCH(Sidelink Shared Channel) 및 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)과 관련된 자원 할당 정보 등을 나를 수 있다. 다중의 EPDCCH가 지원될 수 있으며, 단말은 EPCCH의 세트를 모니터링할 수 있다.
EPDCCH는 하나 또는 그 이상의 연속된 진보된 CCE(ECCE: enhanced CCE)를 이용하여 전송될 수 있으며, 각 EPDCCH 포맷 별로 단일의 EPDCCH 당 ECCE의 개수가 정해질 수 있다.
각 ECCE는 복수의 자원 요소 그룹(EREG: enhanced resource element group)으로 구성될 수 있다. EREG는 ECCE의 RE에의 매핑을 정의하기 위하여 사용된다. PRB 쌍 별로 16개의 EREG가 존재한다. 각 PRB 쌍 내에서 DMRS를 나르는 RE를 제외하고, 모든 RE는 주파수가 증가하는 순서대로 그 다음 시간이 증가하는 순서대로 0 내지 15까지의 번호가 부여된다.
단말은 복수의 EPDCCH를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 단말이 EPDCCH 전송을 모니터링하는 하나의 PRB 쌍 내 하나 또는 두 개의 EPDCCH 세트가 설정될 수 있다.
서로 다른 개수의 ECCE가 병합됨으로써 EPCCH를 위한 서로 다른 부호화율(coding rate)이 실현될 수 있다. EPCCH는 지역적 전송(localized transmission) 또는 분산적 전송(distributed transmission)을 사용할 수 있으며, 이에 따라 PRB 내 RE에 ECCE의 매핑이 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다.
하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.
MIMO(Multi-Input Multi-Output)
MIMO 기술은 지금까지 일반적으로 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신(Tx) 안테나와 다중 수신(Rx) 안테나를 사용한다. 다시 말해서, MIMO 기술은 무선 통신 시스템의 송신단 또는 수신단에서 다중 입출력 안테나를 사용하여 용량 증대 또는 성능 개성을 꾀하기 위한 기술이다. 이하에서는 'MIMO'를 '다중 입출력 안테나'라 칭하기로 한다.
더 구체적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 하나의 완전한 메시지(total message)를 수신하기 위하여 한 개의 안테나 경로에 의존하지 않으며, 여러 개의 안테나를 통해 수신한 복수의 데이터 조각을 수집하여 완전한 데이터를 완성시킨다. 결과적으로, 다중 입출력 안테나 기술은 특정 시스템 범위 내에서 데이터 전송율을 증가시킬 수 있으며, 또한 특정 데이터 전송율을 통해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.
차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하므로 효율적인 다중 입출력 안테나 기술이 반드시 필요할 것으로 예상된다. 이와 같은 상황에서 MIMO 통신 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 따라 다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로서 관심을 모으고 있다.
한편, 현재 연구되고 있는 다양한 전송효율 향상 기술 중 다중 입출력 안테나(MIMO) 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다.
도 5는 일반적인 다중 입출력 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 송신 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이트(transfer rate)를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이 경우, 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(R_o)에 다음과 같은 레이트 증가율(R_i)이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000001
즉, 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 입출력 안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다.
각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째로, 공간 다이버시티 방식의 경우에는 시공간 블록 부호 계열과, 다이버시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스(Trelis) 부호 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능과 부호 생성 자유도는 트렐리스 부호 방식이 우수하지만, 연산 복잡도는 시공간 블록 부호가 간단하다. 이와 같은 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수(N_T)와 수신 안테나 수(N_R)의 곱(N_T × N_R)에 해당되는 양을 얻을 수 있다.
둘째로, 공간 멀티플렉싱 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 열을 송신하는 방법인데, 이때 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 적절한 신호처리 기법을 이용하여 제거한 후 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식은 MLD(maximum likelihood detection) 수신기, ZF(zero-forcing) 수신기, MMSE(minimum mean square error) 수신기, D-BLAST (Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time), V-BLAST(Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time) 등이 있으며, 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD(singular value decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.
셋째로, 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 결합된 기법을 들 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이득이 점차 포화되며, 공간 멀티플렉싱 이득만을 취하면 무선 채널에서 전송 신뢰도가 떨어진다. 이를 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식들이 연구되어 왔으며, 이 중 시공간 블록 부호 (Double-STTD), 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식이 있다.
상술한 바와 같은 다중 입출력 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다.
먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, 이와 같이 N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개 이므로, 이를 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000002
한편, 각각의 전송 정보 s_1, s_2, ..., s_N_T에 있어 전송 전력을 달리 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을 P_1, P_2, ..., P_N_T라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000003
또한, 수학식 3의 전송 전력이 조정된 전송 정보를 전송 전력의 대각 행렬 P로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000004
한편, 수학식 4의 전송 전력이 조정된 정보 벡터는 그 후 가중치 행렬 W가 곱해져 실제 전송되는 N_T개의 전송 신호 x_1, x_2, ..., x_N_T를 구성한다. 여기서, 가중치 행렬은 전송 채널 상황 등에 따라 전송 정보를 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송 신호 x_1, x_2, ..., x_N_T를 벡터 x를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000005
여기서, w_ij는 i번째 송신 안테나와 j번째 전송 정보간의 가중치를 나타내며, W는 이를 행렬로 나타낸 것이다. 이와 같은 행렬 W를 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)라 부른다.
한편, 상술한 바와 같은 전송 신호(x)는 공간 다이버시티를 사용하는 경우와 공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우로 나누어 생각해 볼 수 있다.
공간 멀티플랙싱을 사용하는 경우는 서로 다른 신호를 다중화하여 보내게 되므로, 정보 벡터 s의 원소들이 모두 다른 값을 가지게 되는 반면, 공간 다이버시티를 사용하게 되면 같은 신호를 여러 채널 경로를 통하여 보내게 되므로 정보 벡터 s의 원소들이 모두 같은 값을 갖게 된다.
물론, 공간 멀티플랙싱과 공간 다이버시티를 혼합하는 방법도 고려 가능하다. 즉, 예를 들어 3 개의 송신 안테나를 통하여 같은 신호를 공간 다이버시티를 이용하여 전송하고, 나머지는 각각 다른 신호를 공간 멀티플랙싱하여 보내는 경우도 고려할 수 있다.
다음으로, 수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우, 각 안테나의 수신신호 y_1, y_2, ..., y_N_R을 벡터 y로 다음과 같이 나타내기로 한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000006
한편, 다중 입출력 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링하는 경우, 각각의 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 h_ij로 표시하기로 한다. 여기서, h_ij의 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.
이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 6은 다수의 송신 안테나에서 하나의 수신 안테나로의 채널을 나타낸 도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 총 N_T개의 송신 안테나로부터 수신안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000007
또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N_T개의 송신 안테나로부터 N_R개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000008
한편, 실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H를 거친 후에 백색 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)가 더해지게 되므로, N_R개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색 잡음 n_1, n_2, ..., n_N_R을 백터로 표현하면 다음과 같다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000009
상술한 바와 같은 전송 신호, 수신 신호, 채널, 및 백색 잡음의 모델링을 통해 다중 입출력 안테나 통신 시스템에서의 각각은 다음과 같은 관계를 통해 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000010
한편, 채널의 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행과 열의 수는 송수신 안테나 수에 의해서 결정된다. 채널 행렬 H는 앞서 살펴본 바와 같이 행의 수는 수신 안테나의 수 N_R과 같아지고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N_T와 같아 지게 된다. 즉, 채널 행렬 H는 N_R×N_T 행렬이 된다.
일반적으로, 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 다음과 같이 제한된다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000011
또한, 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition)를 하였을 때, 랭크는 고유치(eigen value)들 중에서 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 비슷한 방법으로, 랭크를 SVD(singular value decomposition) 했을 때 0이 아닌 특이값(singular value)들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.
본 명세서에 있어, MIMO 전송에 대한 '랭크(Rank)'는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어(layer)의 개수'는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대응하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 랭크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.
캐리어 병합(Carrier Aggregation)
본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.
본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.
두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.
LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다.
상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.
또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.
LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.
서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.
P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.
S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.
초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 7의 (a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.
도 7의 (b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 7의 (b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3 개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.
만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 UE는 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.
하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.
단말이 하나 이상의 S셀이 설정되면, 네트워크는 설정된 S셀(들)을 활성화(activate) 또는 비활성화(deactivate)할 수 있다. P셀은 항상 활성화된다. 네트워크는 활성/비활성(Activation/Deactivation) MAC 제어 요소(MAC control element)를 전송함으로써 S셀(들)을 활성화 또는 비활성화한다.
활성/비활성 MAC 제어 요소는 고정된 크기를 가지고, 7개의 C 필드(C-field)와 1개의 R 필드(R-field)를 포함하는 단일의 옥텟(octet)으로 구성된다. C 필드는 각 S셀 인덱스(SCellIndex) 별로 구성되고, S셀의 활성/비활성 상태를 지시한다. C 필드 값이 '1'로 셋팅되면 해당 S셀 인덱스를 가지는 S셀의 활성화되는 것을 지시하고, '0'으로 셋팅되면 해당 S셀 인덱스를 가지는 S셀의 비활성화되는 것을 지시한다.
또한, 단말은 설정된 S셀 별로 타이머(sCellDeactivationTimer)를 유지하고, 타이머가 만료될 때 관련된 S셀을 비활성화한다. 동일한 초기 타이머 값이 타이머(sCellDeactivationTimer)의 각 인스턴스(instance)에 적용되며, RRC 시그널링에 의해 설정된다. S셀(들)이 추가될 때 또는 핸드오버 이후, 초기 S셀(들)은 비활성화 상태이다.
단말은 각 TTI에서 각각의 설정된 S셀(들)에 대하여 아래와 같은 동작을 수행한다.
- 단말이 특정 TTI(서브프레임 n)에서 S셀을 활성화하는 활성/비활성 MAC 제어 요소를 수신하면, 단말은 정해진 타이밍에 해당하는 TTI(서브프레임 n+8 또는 그 이후)에서 S셀을 활성화하고, 해당 S셀과 관련된 타이머를 (재)시작시킨다. 단말이 S셀을 활성화한다는 것은 단말이 S셀 상에서 SRS(Sounding Reference Signal) 전송, S셀을 위한 CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Indicator)/RI(Rank Indication)/PTI(Precoding Type Indicator) 보고, S셀 상에서 PDCCH 모니터링, S셀을 위한 PDCCH 모니터링과 같은 일반 S셀 동작을 적용한다는 것을 의미한다.
- 단말이 특정 TTI(서브프레임 n)에서 S셀을 비활성화하는 활성/비활성 MAC 제어 요소를 수신하거나 또는 특정 TTI(서브프레임 n) 활성화된 S셀과 관련된 타이머가 만료되면, 단말은 정해진 타이밍에 해당하는 TTI(서브프레임 n+8 또는 그 이후)에서 S셀을 비활성화하고, 해당 S셀의 타이머를 중단하며, 해당 S셀과 관련된 모든 HARQ 버퍼를 비운다(flush).
- 활성화된 S셀 상의 PDCCH가 상향링크 그랜트(uplink grant) 또는 하향링크 승인(downlink assignment)을 지시하거나, 또는 활성화된 S셀을 스케줄링하는 서빙 셀 상의 PDCCH가 활성화된 S셀을 위한 상향링크 그랜트(uplink grant) 또는 하향링크 승인(downlink assignment)을 지시하면, 단말은 해당 S셀과 관련된 타이머를 재시작한다.
- S셀이 비활성화되면, 단말은 S셀 상에서 SRS를 전송하지 않고, S셀을 위한 CQI/PMI/RI/PTI를 보고하지 않으며, S셀 상에서 UL-SCH를 전송하지 않으며, S셀 상에서 PDCCH를 모니터하지 않는다.
랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)
이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.
랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.
랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.
먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.
- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, RRC 아이들 상태에서 초기 접속 (initial access)을 수행하는 경우
- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우
- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우
- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우
3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.
캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH(Random Access Channel) 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 RA-RNTI를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.
LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.
한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)
먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.
랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.
단말로부터 랜덤 액세스 프리엠블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.
(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)
기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.
단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.
(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.
제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
*단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다. UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 다만, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.
(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)
기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 여기서, 제4 메시지는 C-RNTI를 포함하는 RRC 연결 설정 메시지(RRC connection setup)가 해당될 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.
다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.
랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수 도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것이 충돌 해결(contention resolution)라 한다.
충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.
한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 8에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리엠블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리엠블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리엠블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.
참조 신호(RS: Reference Signal)
무선 통신 시스템에서 데이터는 무선 채널을 통해 전송되기 때문에, 신호는 전송 중에 왜곡될 수 있다. 수신단에서 왜곡된 신호를 정확하게 수신하기 위하여, 수신된 신호의 왜곡은 채널 정보를 이용하여 보정되어야 한다. 채널 정보를 검출하기 위하여 송신측과 수신측 모두 알고 있는 신호 전송 방법과 신호가 채널을 통해 전송될 때 왜곡된 정도를 이용하여 채널 정보를 검출하는 방법을 주로 이용한다. 상술한 신호를 파일럿 신호 또는 참조 신호(RS: reference signal)라고 한다.
또한 최근 대부분의 이동통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피, 다중송신안테나와 다중수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 사용한다. 다중 입출력 안테나를 이용하여 데이터를 송수신할 때, 신호를 정확하게 수신하기 위하여 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 상태가 검출되어야 한다. 따라서 각 송신 안테나는 개별적인 참조 신호를 가져야 한다.
이동 통신 시스템에서 RS는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 RS와 데이터 복조를 위해 사용되는 RS가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 UE라도 그 RS를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한 이는 핸드 오버 등의 측정 등을 위해서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 리소스에 함께 보내는 RS로서, UE는 해당 RS를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 RS는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.
하향 참조 신호는 셀 내 모든 단말이 공유하는 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정 등을 위한 하나의 공통 참조 신호(CRS: common RS)와 특정 단말만을 위하여 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조 신호(dedicated RS)가 있다. 이와 같은 참조 신호들을 이용하여 복조(demodulation)와 채널 측정(channel measurement)을 위한 정보를 제공할 수 있다. 즉, DRS는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다 사용된다.
수신 측(즉, 단말)은 CRS로부터 채널 상태를 측정하고, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index) 및/또는 RI(Rank Indicator)와 같은 채널 품질과 관련된 지시자를 송신 측(즉, 기지국)으로 피드백한다. CRS는 셀 특정 기준신호(cell-specific RS)라고도 한다. 반면, 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)의 피드백과 관련된 참조 신호를 CSI-RS라고 정의할 수 있다.
DRS는 PDSCH 상의 데이터 복조가 필요한 경우 자원 요소들을 통해 전송될 수 있다. 단말은 상위 계층을 통하여 DRS의 존재 여부를 수신할 수 있으며, 상응하는 PDSCH가 매핑되었을 때만 유효하다. DRS를 단말 특정 참조 신호(UE-specific RS) 또는 복조 참조 신호(DMRS: Demodulation RS)라고 할 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 자원 블록 쌍에 매핑된 참조 신호 패턴을 예시한다.
도 9를 참조하면, 참조 신호가 매핑되는 단위로 하향링크 자원 블록 쌍은 시간 영역에서 하나의 서브 프레임 × 주파수 영역에서 12개의 부 반송파로 나타낼 수 있다. 즉, 시간 축(x축) 상에서 하나의 자원 블록 쌍은 일반 순환 전치(normal CP: normal Cyclic Prefix) 인 경우 14개의 OFDM 심볼의 길이를 가지고(도 9(a)의 경우), 확장 순환 전치(extended CP: extended Cyclic Prefix)인 경우 12개의 OFDM 심볼의 길이를 가진다(도 9(b)의 경우). 자원 블록 격자에서 '0', '1', '2' 및 '3'으로 기재된 자원 요소들(REs)은 각각 안테나 포트 인덱스 '0', '1', '2' 및 '3'의 CRS의 위치를 의미하며, 'D'로 기재된 자원 요소들은 DRS의 위치를 의미한다.
이하 CRS에 대하여 좀 더 상세하게 기술하면, CRS는 물리적 안테나의 채널을 추정하기 위해 사용되고, 셀 내에 위치한 모든 단말에 공통적으로 수신될 수 있는 참조 신호로써 전체 주파수 대역에 분포된다. 즉, 이 CRS는 cell-specific한 시그널로, 광대역에 대해서 매 서브 프레임마다 전송된다. 또한, CRS는 채널 품질 정보(CSI) 및 데이터 복조를 위해 이용될 수 있다.
CRS는 전송 측(기지국)에서의 안테나 배열에 따라 다양한 포맷으로 정의된다. 3GPP LTE 시스템(예를 들어, 릴리즈-8)에서는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 대한 RS가 전송된다. 하향링크 신호 송신 측은 단일의 송신 안테나, 2개의 송신 안테나 및 4개의 송신 안테나와 같이 3 종류의 안테나 배열을 가진다. 예를 들어 기지국의 송신 안테나의 개수가 두 개일 경우, 0번과 1번 안테나 포트에 대한 CRS가 전송되고, 네 개인 경우 0~3 번 안테나 포트에 대한 CRS가 각각 전송된다. 기지국의 송신 안테나가 4개일 경우 한 RB 에서의 CRS 패턴은 도 9와 같다.
기지국이 단일의 송신 안테나를 사용하는 경우, 단일 안테나 포트를 위한 참조 신호가 배열된다.
기지국이 2개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 2개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing) 및/또는 주파수 분할 다중화(FDM Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하여 배열된다. 즉, 2개의 안테나 포트를 위한 참조 신호는 각각이 구별되기 위해 서로 다른 시간 자원 및/또는 서로 다른 주파수 자원이 할당된다.
게다가, 기지국이 4개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 4개의 송신 안테나 포트를 위한 참조 신호는 TDM 및/또는 FDM 방식을 이용하여 배열된다. 하향링크 신호의 수신 측(단말)에 의하여 측정된 채널 정보는 단일의 송신 안테나 전송, 송신 다이버시티, 폐쇄 루프 공간 다중화(closed-loop spatial multiplexing), 개방 루프 공간 다중화(open-loop spatial multiplexing) 또는 다중 사용자-다중 입출력 안테나(Multi-User MIMO)와 같은 전송 방식을 이용하여 전송된 데이터를 복조하기 위하여 사용될 수 있다.
다중 입출력 안테나가 지원되는 경우 참조 신호가 특정의 안테나 포트로부터 전송될 때, 상기 참조 신호는 참조 신호의 패턴에 따라 특정된 자원 요소들의 위치에 전송되며, 다른 안테나 포트를 위해 특정된 자원 요소들의 위치에 전송되지 않는다. 즉, 서로 다른 안테나 사이의 참조 신호는 서로 겹치지 않는다.
이하 DRS에 대하여 좀 더 상세하게 기술하면, DRS는 데이터를 복조하기 위하여 사용된다. 다중 입출력 안테나 전송에서 특정의 단말을 위해 사용되는 선행 부호화(precoding) 가중치는 단말이 참조 신호를 수신하였을 때 각 송신 안테나에서 전송된 전송 채널과 결합되어 상응하는 채널을 추정하기 위하여 변경 없이 사용된다.
3GPP LTE 시스템(예를 들어, 릴리즈-8)은 최대로 4개의 전송 안테나를 지원하고, 랭크 1 빔포밍(beamforming)을 위한 DRS가 정의된다. 랭크 1 빔포밍을 위한 DRS는 또한 안테나 포트 인덱스 5 를 위한 참조 신호를 나타낸다.
LTE 시스템의 진화 발전된 형태의 LTE-A 시스템에서 기지국의 하향 링크로 최대 8개의 송신 안테나를 지원할 수 있도록 디자인되어야 한다. 따라서 최대 8개 송신 안테나에 대한 RS 역시 지원되어야 한다. LTE 시스템에서 하향 링크 RS는 최대 4개의 안테나 포트에 대한 RS만 정의되어 있으므로, LTE-A 시스템에서 기지국이 4개 이상 최대 8개의 하향 링크 송신 안테나를 가질 경우 이들 안테나 포트에 대한 RS가 추가적으로 정의되고 디자인되어야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS는 위에서 설명한 채널 측정을 위한 RS와 데이터 복조를 위한 RS 두 가지가 모두 디자인되어야 한다.
LTE-A 시스템을 디자인 함에 있어서 중요한 고려 사항 중 하나는 하위 호환성(backward compatibility), 즉 LTE 단말이 LTE-A 시스템에서도 아무 무리 없이 잘 동작해야 하고, 시스템 또한 이를 지원해야 한다는 것이다. RS 전송 관점에서 보았을 때, LTE에서 정의되어 있는 CRS가 전 대역으로 매 서브 프레임마다 전송되는 시간-주파수 영역에서 추가적으로 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 RS가 추가적으로 정의되어야 한다. LTE-A 시스템에서 기존 LTE의 CRS와 같은 방식으로 최대 8개의 송신 안테나에 대한 RS 패턴을 매 서브 프레임마다 전 대역에 추가하게 되면 RS 오버헤드가 지나치게 커지게 된다.
따라서 LTE-A 시스템에서 새로이 디자인되는 RS는 크게 두 가지 분류로 나누게 되는데, MCS, PMI 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 RS (CSI-RS: Channel State Information-RS, Channel State Indication-RS 등)와 8개의 전송 안테나로 전송되는 데이터 복조를 위한 RS(DM-RS: Data Demodulation-RS)이다.
채널 측정 목적의 CSI-RS는 기존의 CRS가 채널 측정, 핸드 오버 등의 측정 등의 목적과 동시에 데이터 복조를 위해 사용되는 것과 달리 채널 측정 위주의 목적을 위해서 디자인되는 특징이 있다. 물론 이 또한 핸드 오버 등의 측정 등의 목적으로도 사용될 수도 있다. CSI-RS가 채널 상태에 대한 정보를 얻는 목적으로만 전송되므로 CRS와 달리 매 서브 프레임마다 전송되지 않아도 된다. CSI-RS의 오버헤드를 줄이기 위하여 CSI-RS는 시간 축 상에서 간헐적으로 전송된다.
데이터 복조를 위해서 해당 시간-주파수 영역에서 스케줄링 된 UE에게 전용적(dedicated)으로 DM-RS가 전송된다. 즉, 특정 UE의 DM-RS는 해당 UE가 스케줄링 된 영역, 즉 데이터를 수신 받는 시간-주파수 영역에만 전송되는 것이다.
LTE-A 시스템에서 eNB는 모든 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송해야 한다. 최대 8개의 송신 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 매 서브 프레임마다 전송하는 것은 오버헤드가 너무 큰 단점이 있으므로, CSI-RS는 매 서브 프레임마다 전송되지 않고 시간 축에서 간헐적으로 전송되어야 그 오버헤드를 줄일 수 있다. 즉, CSI-RS는 한 서브 프레임의 정수 배의 주기를 가지고 주기적으로 전송되거나 특정 전송 패턴으로 전송될 수 있다. 이 때 CSI-RS가 전송되는 주기나 패턴은 eNB가 설정할 수 있다.
CSI-RS를 측정하기 위해서 UE는 반드시 자신이 속한 셀의 각각의 CSI-RS 안테나 포트에 대한 CSI-RS의 전송 서브 프레임 인덱스, 전송 서브 프레임 내에서 CSI-RS 자원 요소(RE) 시간-주파수 위치, 그리고 CSI-RS 시퀀스 등에 대한 정보를 알고 있어야 한다.
LTE-A 시스템에 eNB는 CSI-RS를 최대 8개의 안테나 포트에 대해서 각각 전송해야 한다. 서로 다른 안테나 포트의 CSI-RS 전송을 위해 사용되는 자원은 서로 직교(orthogonal)해야 한다. 한 eNB가 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 전송할 때 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 다른 RE에 맵핑함으로써 FDM/TDM방식으로 이들 자원을 orthogonal하게 할당할 수 있다. 또는 서로 다른 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 서로 orthogonal한 코드에 맵핑시키는 CDM방식으로 전송할 수 있다.
CSI-RS에 관한 정보를 eNB가 자기 셀 UE에게 알려줄 때, 먼저 각 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 매핑되는 시간-주파수에 대한 정보를 알려줘야 한다. 구체적으로, CSI-RS가 전송되는 서브 프레임 번호들, 또는 CSI-RS가 전송되는 주기, CSI-RS가 전송되는 서브 프레임 오프셋이며, 특정 안테나의 CSI-RS RE가 전송되는 OFDM 심볼 번호, 주파수 간격(spacing), 주파수 축에서의 RE의 오프셋 또는 쉬프트 값 등이 있다.
CSI-RS는 1개, 2개, 4개 또는 8개의 안테나 포트를 통해 전송된다. 이때, 사용되는 안테나 포트는 각각 p=15, p=15,16, p=15,...,18, p=15,...,22이다. CSI-RS는 서브캐리어 간격 Δf=15kHz에 대해서만 정의될 수 있다.
(k',l')(여기서, k'는 자원 블록 내 부반송파 인덱스이고, l'는 슬롯 내 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다.) 및 n_s의 조건은 아래 표 4 또는 표 5와 같은 CSI-RS 설정(configuration)에 따라 결정된다.
표 3은 일반 CP에서 CSI-RS 구성으로부터 (k',l')의 매핑을 예시한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000003
표 4는 확장 CP에서 CSI-RS 구성으로부터 (k',l')의 매핑을 예시한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000004
표 3 및 표 4를 참조하면, CSI-RS의 전송에 있어서, 이종 네트워크(HetNet: heterogeneous network) 환경을 포함하여 멀티 셀 환경에서 셀간 간섭(ICI: inter-cell interference)을 줄이기 위하여 최대 32개(일반 CP 경우) 또는 최대 28개(확장 CP 경우)의 서로 다른 구성(configuration)이 정의된다.
CSI-RS 구성은 셀 내의 안테나 포트의 개수 및 CP에 따라 서로 다르며, 인접한 셀은 최대한 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 또한, CSI-RS 구성은 프레임 구조에 따라 FDD 프레임과 TDD 프레임에 모두 적용하는 경우와 TDD 프레임에만 적용하는 경우로 나눠질 수 있다.
표 3 및 표 4를 기반으로 CSI-RS 구성에 따라 (k',l') 및 n_s가 정해지고, 각 CSI-RS 안테나 포트가 CSI-RS 전송에 이용하는 시간-주파수 자원이 결정된다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 CSI-RS 구성을 예시하는 도면이다.
도 10(a)는 1개 또는 2개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의한 CSI-RS 전송에 사용 가능한 20가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이고, 도 10(b)는 4개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 사용 가능한 10가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이며, 도 10(c)는 8개의 CSI-RS 안테나 포트들에 의해 CSI-RS 전송에 사용 가능한 5가지 CSI-RS 구성들을 나타낸 것이다.
이와 같이, 각 CSI-RS 구성에 따라 CSI-RS가 전송되는 무선 자원(즉, RE 쌍)이 결정된다.
특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 1개 혹은 2개의 안테나 포트가 설정되면, 도 10(a)에 도시된 20가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.
마찬가지로, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 4개의 안테나 포트가 설정되면, 도 10(b)에 도시된 10가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다. 또한, 특정 셀에 대하여 CSI-RS 전송을 위해 8개의 안테나 포트가 설정되면, 도 10(c)에 도시된 5가지 CSI-RS 구성들 중 설정된 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원 상에서 CSI-RS가 전송된다.
2개의 안테나 포트 별(즉, {15,16}, {17,18}, {19,20}, {21,22})로 각각의 안테나 포트에 대한 CSI-RS는 동일한 무선 자원에 CDM되어 전송된다. 안테나 포트 15 및 16를 예를 들면, 안테나 포트 15 및 16에 대한 각각의 CSI-RS 복소 심볼은 동일하나, 서로 다른 직교 코드(예를 들어, 왈시 코드(walsh code)가 곱해져서 동일한 무선 자원에 매핑된다. 안테나 포트 15에 대한 CSI-RS의 복소 심볼에는 [1, 1]이 곱해지고, 안테나 포트 16에 대한 CSI-RS의 복소 심볼에는 [1 -1]이 곱해져서 동일한 무선 자원에 매핑된다. 이는 안테나 포트 {17,18}, {19,20}, {21,22}도 마찬가지이다.
UE는 전송된 심볼에 곱해진 코드를 곱하여 특정 안테나 포트에 대한 CSI-RS를 검출할 수 있다. 즉, 안테나 포트 15에 대한 CSI-RS를 검출하기 위해서 곱해진 코드 [1 1]을 곱하고, 안테나 포트 16에 대한 CSI-RS를 검출하기 위해서 곱해진 코드 [1 -1]을 곱한다.
도 10(a) 내지 (c)를 참조하면, 동일한 CSI-RS 구성 인덱스에 해당하게 되면, 안테나 포트 수가 많은 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원은 CSI-RS 안테나 포트 수가 적은 CSI-RS 구성에 따른 무선 자원을 포함한다. 예를 들어, CSI-RS 구성 0의 경우, 8개 안테나 포트 수에 대한 무선 자원은 4개 안테나 포트 수에 대한 무선 자원과 1 또는 2개의 안테나 포트 수에 대한 무선 자원을 모두 포함한다.
하나의 셀에서 복수의 CSI-RS 구성이 사용될 수 있다. 넌-제로 전력(NZP: non-zero power) CSI-RS는 0개 또는 1개 CSI-RS 구성만이 이용되고, 제로 전력(ZP: zero power) CSI-RS는 0개 또는 여러 개의 CSI-RS 구성이 이용될 수 있다.
상위 계층에 의해 설정되는 16 비트의 비트맵인 ZP CSI-RS(ZeroPowerCSI-RS)에서 1로 설정된 각 비트 별로, UE는 위의 표 3 및 표 4의 4개의 CSI-RS 열(column)에 해당하는 RE들에서(상위 계층에 의해 설정된 NZP CSI-RS를 가정하는 RE와 중복되는 경우를 제외) 제로 전송 전력을 가정한다. 최상위 비트(MSB: Most Significant Bit)는 가장 낮은 CSI-RS 구성 인덱스에 해당하고, 비트맵 내에서 그 다음의 비트는 순서대로 다음의 CSI-RS 구성 인덱스에 해당한다.
CSI-RS는 위의 표 3 및 표 4에서 (n_s mod 2)의 조건을 만족하는 하향링크 슬롯 및 CSI-RS 서브프레임 구성을 만족하는 서브프레임에서만 전송된다.
프레임 구조 타입 2(TDD)의 경우, 스페셜 서브프레임, 동기 신호(SS), PBCH 또는 SIB 1(SystemInformationBlockType1) 메시지 전송과 충돌되는 서브프레임 또는 페이징 메시지 전송을 위해 설정된 서브프레임에서 CSI-RS는 전송되지 않는다.
또한, 안테나 포트 세트 S(S={15}, S={15,16}, S={17,18}, S={19,20} 또는 S={21,22}) 내 속하는 어떠한 안테나 포트에 대한 CSI-RS가 전송되는 RE는 PDSCH 또는 다른 안테나 포트의 CSI-RS 전송에 사용되지 않는다.
CSI-RS 전송에 사용되는 시간-주파수 자원들은 데이터 전송에 사용될 수 없으므로, CSI-RS 오버헤드가 증가할수록 데이터 처리량(throughput)이 감소하게 된다. 이를 고려하여 CSI-RS는 매 서브프레임마다 전송되도록 구성되지 않고, 다수의 서브프레임에 해당하는 소정의 전송 주기마다 전송되도록 구성된다. 이 경우, 매 서브프레임마다 CSI-RS가 전송되는 경우에 비하여 CSI-RS 전송 오버헤드가 많이 낮아질 수 있다.
CSI-RS 전송을 위한 서브프레임 주기(이하, 'CSI 전송 주기'로 지칭함)(T_CSI-RS) 및 서브프레임 오프셋(Δ_CSI-RS)은 아래 표 5과 같다.
표 5은 CSI-RS 서브프레임 구성을 예시한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000005
표 5을 참조하면, CSI-RS 서브프레임 구성(I_CSI-RS)에 따라 CSI-RS 전송 주기(T_CSI-RS) 및 서브프레임 오프셋(Δ_CSI-RS)이 결정된다.
표 5의 CSI-RS 서브프레임 구성은 앞서 'SubframeConfig' 필드 및 'zeroTxPowerSubframeConfig' 필드 중 어느 하나로 설정될 수 있다. CSI-RS 서브프레임 구성은 NZP CSI-RS 및 ZP CSI-RS에 대하여 개별적으로(separately) 설정될 수 있다.
CSI-RS를 포함하는 서브프레임은 아래 수학식 12를 만족한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000012
수학식 12에서 T_CSI-RS는 CSI-RS 전송 주기, Δ_CSI-RS는 서브프레임 오프셋 값, n_f는 시스템 프레임 넘버, n_s는 슬롯 넘버를 의미한다.
서빙 셀에 대해 전송 모드 9(transmission mode 9)가 설정된 UE의 경우, UE는 하나의 CSI-RS 자원 구성이 설정될 수 있다. 서빙 셀에 대해 전송 모드 10(transmission mode 10)이 설정된 UE의 경우, UE는 하나 또는 그 이상의 CSI-RS 자원 구성(들)이 설정될 수 있다.
각 CSI-RS 자원 구성을 위한 아래와 같이 파라미터가 상위 계층 시그널링을 통해 설정된다.
- 전송 모드 10이 설정된 경우, CSI-RS 자원 구성 식별자
- CSI-RS 포트 개수
- CSI-RS 구성 (표 3 및 표 4 참조)
- CSI-RS 서브프레임 구성(I_CSI-RS) (표 5 참조)
- 전송 모드 9가 설정된 경우, CSI 피드백을 위한 전송 파워(P_C)
- 전송 모드 10이 설정된 경우, 각 CSI 프로세스에 대하여 CSI 피드백을 위한 전송 파워(P_C). CSI 프로세스에 대하여 CSI 서브프레임 세트들 C_CSI,0 및 C_CSI,1가 상위 계층에 의해 설정되면, P_C는 CSI 프로세스의 각 CSI 서브프레임 세트 별로 설정된다.
- 임의 랜덤(pseudo-rnadom) 시퀀스 발생기 파라미터(n_ID)
- 전송 모드 10이 설정된 경우, QCL(QuasiCo-Located) 타입 B UE 가정을 위한 QCL 스크램블링 식별자(qcl-ScramblingIdentity-r11), CRS 포트 카운트(crs-PortsCount-r11), MBSFN 서브프레임 설정 리스트(mbsfn-SubframeConfigList-r11) 파라미터를 포함하는 상위 계층 파라미터('qcl-CRS-Info-r11')
UE가 도출한 CSI 피드백 값이 [-8, 15] dB 범위 내의 값을 가질 때, P_C는 CSI-RS EPRE에 대한 PDSCH EPRE의 비율로 가정된다. 여기서, PDSCH EPRE는 CRS EPRE에 대한 PDSCH EPRE의 비율이 ρ_A인 심볼에 해당한다.
서빙 셀의 동일한 서브프레임에서 CSI-RS와 PMCH이 함께 설정되지 않는다.
프레임 구조 타입 2에서 4개의 CRS 안테나 포트가 설정된 경우, UE는 일반 CP의 경우 [20-31] 세트(표 3 참조) 또는 확장 CP의 경우 [16-27] 세트(표 4 참조)에 속하는 CSI-RS 구성 인덱스가 설정되지 않는다.
UE는 CSI-RS 자원 구성의 CSI-RS 안테나 포트가 지연 확산(delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 도플러 쉬프트(Doppler shift), 평균 이득(average gain) 및 평균 지연(average delay)에 대하여 QCL 관계를 가진다고 가정할 수 있다.
전송 모드 10 그리고 QCL 타입 B가 설정된 UE는 CSI-RS 자원 구성에 해당하는 안테나 포트 0-3과 CSI-RS 자원 구성에 해당하는 안테나 포트 15-22가 도플러 확산(Doppler spread), 도플러 쉬프트(Doppler shift)에 대하여 QCL 관계라고 가정할 수 있다.
전송 모드 10이 설정된 UE의 경우, 서빙 셀에 대하여 하나 또는 그 이상의 CSI-IM(Channel-State Information - Interference Measurement) 자원 구성이 설정될 수 있다.
상위 계층 시그널링을 통해 각 CSI-IM 자원 구성을 위한 아래와 같은 파라미터가 설정될 수 있다.
- ZP CSI-RS 구성 (표 3 및 표 4 참조)
- ZP CSI RS 서브프레임 구성(I_CSI-RS) (표 5 참조)
CSI-IM 자원 구성은 설정된 ZP CSI-RS 자원 구성 중 어느 하나와 동일하다.
서빙 셀의 동일한 서브프레임 내 CSI-IM 자원과 PMCH가 동시에 설정되지 않는다.
전송 모드 1-9가 설정된 UE의 경우, 서빙 셀에 대하여 UE는 하나의 ZP CSI-RS 자원 구성이 설정될 수 있다. 전송 모드 10이 설정된 UE의 경우, 서빙 셀에 대하여 UE는 하나 또는 그 이상의 ZP CSI-RS 자원 구성이 설정될 수 있다.
상위 계층 시그널링을 통해 ZP CSI-RS 자원 구성을 위한 아래와 같은 파라미터가 설정될 수 있다.
- ZP CSI-RS 구성 리스트 (표 3 및 표 4 참조)
- ZP CSI-RS 서브프레임 구성(I_CSI-RS) (표 5 참조)
서빙 셀의 동일한 서브프레임에서 ZP CSI-RS와 PMCH가 동시에 설정되지 않는다.
셀 측정(Cell Measurement)/측정 보고(Measurement Report)
단말의 이동성(mobility) 보장을 위한 여러 방법들(핸드오버, 랜덤 액세스, 셀 탐색 등) 중 하나 또는 그 여러 방법들을 위하여 UE는 셀 측정(cell measurement)한 결과를 기지국(혹은 네트워크)에 보고한다.
3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 셀 특정 참조 신호(CRS)는 시간 축으로 각 서브프레임 내의 0, 4, 7, 11 번째 OFDM 심볼을 통해 전송되고, 이는 셀 측정(cell measurement)를 위해 기본적으로 사용된다. 즉, 단말은 서빙 셀(serving cell)과 이웃 셀(neighbor cell)로부터 각각 수신되는 CRS를 이용하여, 셀 측정을 수행한다.
*셀 측정(cell measurement)은 서빙 셀 및 이웃 셀의 신호 세기 혹은 총 수신 전력 대비 신호 세기 등을 측정하는 참조 신호 수신 전력(RSRP: Reference signal receive power), 수신신호강도(RSSI: Received signal strength indicator), 참조신호수신품질(RSRQ: Reference signal received quality) 등의 RRM(Radio resource management) 측정과 서빙 셀과의 링크 품질을 측정하여 라디오 링크 실패(radio link failure) 여부를 평가할 수 있는 RLM(Radio Link Monitoring) 측정을 포함하는 개념이다.
RSRP는 측정 주파수 대역 내에서 CRS가 전송되는 RE의 전력 분배의 선형 평균이다. RSRP 결정을 위해, 안테나 포트 '0'에 해당하는 CRS(R0)가 사용될 수 있다. 또한, RSRP 결정을 위해, 안테나 포트 '1'에 해당하는 CRS(R1)가 추가로 사용될 수도 있다. RSRP를 결정하기 위하여 UE에 의해 이용되는 측정 주파수 대역 및 측정 구간 내에서 이용하는 RE들의 수는 해당 측정 정확도 요구(accuracy requirements)가 만족되는 한도에서 UE가 결정할 수 있다. 또한, RE 당 전력은 순환 전치(CP)를 제외한 심볼의 나머지 부분 내에서 수신한 에너지로부터 결정될 수 있다.
RSSI는 측정 대역 내에서 안테나 포트 '0'에 해당하는 RS를 포함하는 OFDM 심볼들에서 동일 채널(co-channel)의 서빙 셀(serving cell)과 넌-서빙 셀(non-serving cell), 인접 채널로부터의 간섭, 열 잡음(thermal noise) 등을 포함하는 해당 UE에 의해 모든 소스들로부터 감지된 총 수신 전력의 선형 평균으로 도출된다. 상위 계층 시그널링에 의하여 RSRQ 측정을 수행하기 위한 특정 서브프레임들이 지시되는 경우, RSSI는 지시된 서브프레임들 내의 모든 OFDM 심볼에 통해 측정된다.
RSRQ는 N×RSRP/RSSI로 도출된다. 여기서, N은 RSSI 측정 대역폭의 RB 개수를 의미한다. 또한, 위의 식에서 분자 및 분모의 측정은 동일한 RB의 세트에서 구해질 수 있다.
기지국은 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC 연결 재구성(RRC Connection Reconfiguration) 메시지)을 통해 UE에게 측정(measurement)을 위한 설정 정보를 전달할 수 있다.
RRC 연결 재구성 메시지는 무선 자원 구성 전용('radioResourceConfigDedicated') 정보 요소(IE: Information Element)와, 측정 설정('measConfig') IE를 포함한다.
'measConfig' IE는 UE에 의해 수행되어야 하는 측정을 특정하고, 측정 갭(measurement gap)의 구성 뿐만 아니라 인트라-주파수(intra-frequency) 이동성, 인터-주파수(inter-frequency) 이동성, 인터-RAT(inter-RAT) 이동성을 위한 설정 정보를 포함한다.
특히, 'measConfig' IE는 측정에서 제거될 측정 대상('measObject')의 리스트를 나타내는 'measObjectToRemoveList'와 새로이 추가되거나 수정될 리스트를 나타내는 'measObjectToAddModList'가 포함된다. 또한, 'measObject'에는 통신 기술에 따라 'MeasObjectCDMA2000', 'MeasObjctEUTRA', 'MeasObjectGERAN' 등이 포함된다.
'RadioResourceConfigDedicated' IE는 무선 베어러(Radio Bearer)를 설정/변경/해제(setup/modify/release) 하거나, MAC 메인 구성을 변경하거나, 반 정적 스케줄링(SPS: Semi-Persistent Scheduling) 설정을 변경하거나 및 전용 물리적 설정(dedicated physical configuration)을 변경하기 위하여 사용된다.
'RadioResourceConfigDedicated' IE는 서빙 셀 측정을 위한 시간 영역 측정 자원 제한 패턴(time domain measurement resource restriction pattern)을 지시하는 'measSubframePattern-Serv' 필드를 포함한다. 또한, UE에 의해 측정될 이웃 셀을 지시하는 'measSubframeCellList' 와 이웃 셀 측정을 위한 시간 영역 측정 자원 제한 패턴을 지시하는 'measSubframePattern-Neigh'를 포함한다.
측정 셀(서빙 셀 및 이웃 셀 포함)을 위해 설정된 시간 영역 측정 자원 제한 패턴(time domain measurement resource restriction pattern)은 RSRQ 측정을 수행하기 위한 무선 프레임 당 적어도 하나의 서브프레임을 지시할 수 있다. 측정 셀을 위해 설정된 시간 영역 측정 자원 제한 패턴에 의하여 지시된 서브프레임 이외에서는 RSRQ 측정이 수행되지 않는다.
이와 같이, UE(예를 들어, 3GPP Rel-10)는 서빙 셀 측정을 위한 서브프레임 패턴('measSubframePattern-Serv') 및 이웃 셀 측정을 위한 서브프레임 패턴('measSubframePattern-Neigh')에 의해 설정된 구간에서만 RSRQ가 측정되어야 한다.
다만, RSRP는 이러한 패턴 내 측정이 제약되어 있지 않지만, 정확도 요구(accuracy requirement)를 위해서는 이러한 패턴 내에서만 측정되는 것이 바람직하다.
안테나 포트 간 QCL(quasi co-located)
QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location)은 다음과 같이 정의될 수 있다.
두 개의 안테나 포트가 QC/QCL 관계에 있다(혹은 QC/QCL 되었다)고 하면, 하나의 안테나 포트를 통해 전달되는 신호의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 하나의 안테나 포트를 통해 전달되는 신호로부터 암시(infer)될 수 있다고 단말이 가정할 수 있다. 여기서, 상기 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 주파수 쉬프트(Frequency shift), 평균 수신 파워(Average received power), 수신 타이밍(Received Timing) 중 하나 이상을 포함한다.
또한, 다음과 같이 정의될 수도 있다. 두 개의 안테나 포트가 QC/QCL 관계에 있다(혹은 QC/QCL 되었다)고 하면, 하나의 안테나 포트를 통해 일 심볼이 전달되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 하나의 안테나 포트를 통해 일 심볼이 전달되는 무선 채널로부터 암시(infer)될 수 있다고 단말이 가정할 수 있다. 여기서, 상기 광범위 특성은 지연 확산(delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 도플러 쉬프트(Doppler shift), 평균 이득(average gain) 및 평균 지연(average delay) 중 하나 이상을 포함한다.
즉, 두 개의 안테나 포트들이 QC/QCL 관계에 있다(혹은 QC/QCL 되었다)고 함은, 하나의 안테나 포트로부터의 무선 채널의 광범위 특성이 나머지 하나의 안테나 포트로부터의 무선 채널의 광범위 특성과 같음을 의미한다. RS가 전송되는 복수의 안테나 포트를 고려하면, 서로 다른 두 종류의 RS가 전송되는 안테나 포트들이 QCL 관계에 있으면, 한 종류의 안테나 포트로부터의 무선 채널의 광범위 특성을 다른 한 종류의 안테나 포트로부터의 무선 채널의 광범위 특성으로 대체할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 위 QC/QCL 관련 정의들을 구분하지 않는다. 즉, QC/QCL 개념은 위 정의들 중에 하나를 따를 수 있다. 혹은 유사한 다른 형태로, QC/QCL 가정이 성립하는 안테나 포트 간에는 마치 동일 위치(co-location)에서 전송하는 것처럼 가정할 수 있다는 형태 (예를 들어, 동일 전송 포인트(transmission point)에서 전송하는 안테나 포트라고 단말이 가정할 수 있다는 등)으로 QC/QCL 개념 정의가 변형될 수도 있으며, 본 발명의 사상은 이와 같은 유사 변형예들을 포함한다. 본 발명에서는 설명의 편의상 위 QC/QCL 관련 정의들을 혼용하여 사용한다.
상기 QC/QCL의 개념에 따라, 단말은 비-QC/QCL(Non-QC/QCL) 안테나 포트들에 대해서는 해당 안테나 포트들로부터의 무선 채널 간에 동일한 상기 광범위 특성을 가정할 수 없다. 즉, 이 경우 단말은 타이밍 획득 및 트랙킹(tracking), 주파수 오프셋 추정 및 보상, 지연 추정 및 도플러 추정 등에 대하여 각각의 설정된 비-QC/QCL 안테나 포트 별로 독립적인 프로세싱을 수행하여야 한다.
QC/QCL을 가정할 수 있는 안테나 포트들간에 대해서, 단말은 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다는 장점이 있다:
- 지연 확산 및 도플러 확산에 대하여, 단말은 어떤 하나의 안테나 포트로부터의 무선 채널에 대한 전력-지연-프로파일(power-delay profile), 지연 확산 및 도플러 스펙트럼(Doppler spectrum), 도플러 확산 추정 결과를, 다른 안테나 포트로부터의 무선 채널에 대한 채널 추정 시 사용되는 위너 필터(Wiener filter) 등에 동일하게 적용할 수 있다.
- 주파수 쉬프트(shift) 및 수신된 타이밍에 대하여, 단말은 어떤 하나의 안테나 포트에 대한 시간 및 주파수 동기화 수행한 후, 동일한 동기화를 다른 안테나 포트의 복조에 적용할 수 있다.
- 평균 수신 전력에 대하여, 단말은 둘 이상의 안테나 포트들에 대하여 RSRP(Reference Signal Received Power) 측정을 평균할 수 있다.
예를 들어, 단말이 하향링크 데이터 채널 복조를 위한 DMRS 안테나 포트가 서빙 셀의 CRS 안테나 포트와 QC/QCL 되었다면, 단말은 해당 DMRS 안테나 포트를 통한 채널 추정 시 자신의 CRS 안테나 포트로부터 추정했던 무선 채널의 광범위 특성들(large-scale properties)을 동일하게 적용하여 DMRS 기반 하향링크 데이터 채널 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
왜냐하면, CRS는 매 서브프레임 그리고 전체 대역에 걸쳐 상대적으로 높은 밀도(density)로 브로드캐스팅되는 참조 신호이므로, 광범위 특성에 관한 추정치는 CRS로부터 보다 안정적으로 획득이 가능하기 때문이다. 반면, DMRS는 특정 스케줄링된 RB에 대해서는 단말 특정하게 전송되며, 또한 PRG(precoding resource block group) 단위가 기지국이 전송에 사용하는 프리코딩 행렬(precoding matrix)가 변할 수 있으므로 단말에게 수신되는 유효 채널은 PRG 단위로 달라질 수 있어 다수의 PRG를 스케줄링 받은 경우라고 하더라도 넓은 대역에 걸쳐 DMRS를 무선 채널의 광범위 특성 추정용으로 사용 시에 성능 열화가 발생할 수 있다. 또한, CSI-RS도 그 전송 주기가 수~수십 ms가 될 수 있고, 자원 블록 당 평균적으로 안테나 포트 당 1 자원 요소의 낮은 밀도를 가지므로 CSI-RS도 마찬가지로 무선 채널의 광범위 특성 추정용으로 사용할 경우 성능 열화가 발생할 수 있다.
즉, 안테나 포트 간의 QC/QCL 가정을 함으로써 단말은 하향링크 참조 신호의 검출/수신, 채널 추정, 채널 상태 보고 등에 활용할 수 있다.
제한된 RLM 및 RRM/CSI 측정
간섭 조정(Interference coordination)의 한 방법으로서, 공격 셀(aggressor cell)이 일부 물리 채널의 전송 파워(transmission power)/동작(activity)를 줄이는 (여기서, 전송 파워/동작을 줄이는 것은 제로 파워로 설정하는 동작까지 포함할 수 있음) 침묵 서브프레임(silent subframe)(또는, ABS(almost blank subframe)으로 지칭될 수 있음)을 사용하고, 희생 셀(victim cell)이 이를 고려하여 UE를 스케줄링하는 시간 도메인 셀 간 간섭 조정(scheduling하는 time domain inter-cell interference coordination)이 가능하다.
이 경우, 희생 셀(victim cell) UE의 입장에서는 간섭 레벨(interference level)이 서브프레임에 따라서 크게 변화할 수 있다.
이러한 상황에서 각 서브프레임에서의 보다 정확한 무선 링크 모니터링(RLM: radio link monitoring)이나 RSRP/RSRQ 등을 측정하는 무선 자원 관리(RRM: radio resource management) 동작을 수행하거나 링크 적응(link adaptation)을 위해서 채널 상태 정보(CSI: channel state information)를 측정하기 위해서, 상기 모니터링/측정은 균일한 간섭 특성을 지니는 서브프레임의 세트들로 제한되어야 한다. 3GPP LTE 시스템에서는 아래와 같이 제한된 RLM 및 RRM/CSI 측정을 정의한다.
UE는 Pcell의 하향링크 무선 링크 품질(downlink link quality)을 감지하기 위하여 셀 특정 참조 신호(CRS)에 기반하여 하향링크 링크 품질을 모니터한다. 단말은 하향링크 무선 링크 품질을 추정하고, Pcell의 하향링크 무선 링크 품질을 모니터링하기 위하여 임계치 Q_out 및 Q_in와 추정치를 비교한다.
임계치 Q_out은 하향링크 무선 링크가 신뢰있게(reliably) 수신될 수 없는 레벨로 정의되고, 아래 표 6에서 명시된 전송 파라미터에 기반하여 PCFICH 에러를 고려한 가상의(hypothetical) PDCCH 전송의 10% 블록 에러율(BER: block error rate)에 해당한다.
임계치 Q_in는 하향링크 무선 링크 품질이 Q_out에서의 하향링크 무선 링크 품질 보다 현저하게 신뢰있게 수신될 수 있는 레벨로 정의되고, 아래 표 7에서 명시된 전송 파라미터에 기반하여 PCFICH 에러를 고려한 가상의(hypothetical) PDCCH 전송의 2% BER에 해당한다.
상위 계층 시그널링이 제한된 RLM을 위한 특정 서브프레임을 지시할 때, 무선 링크 품질이 모니터링된다.
RLM 측정을 수행하기 위한 시간 도메인 측정 자원 제한 패턴이 상위 계층에 의해 설정될 때, 또한 측정되는 셀을 위해 설정된 시간 도메인 측정 자원 제한 패턴이 RLM 측정을 수행하기 위한 무선 프레임 당 적어도 하나의 서브프레임을 지시한다면, 일정한 요구 사항이 적용된다.
CRS 지원(assistance) 정보가 제공되는 경우, CRS 지원 정보가 제공된 하나 또는 그 이상의 셀의 전송 안테나 포트(transmit antenna port)의 개수가 RLM이 수행되는 셀의 전송 안테나 포트의 개수와 상이할 때 상기 요구 사항이 만족될 수 있다.
만약, 단말이 CRS 지원 정보를 제공받지 않거나 CRS 지원 데이터가 전체 평가 기간 동안에 유효하지 않으면, CRS와 논-MBSFN(multicast broadcast single frequency network) 서브프레임 내에서 설정된 ABS의 충돌 하에 시간 도메인 측정 제한이 적용될 수 있다.
표 6은 동기가 맞지 않은 상태(out-of-sync)에 대한 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터를 예시한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000006
표 7은 동기가 맞는 상태(in-sync)에 대한 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터를 예시한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000007
Pcell에 대한 하향링크 무선 링크 품질은 UE에 의해 상위 계층에 동기가 맞지 않은 상태(out-of-sync status)/동기가 맞는 상태(in-sync status)를 지시하기 위하여 모니터된다.
비-DRX(non-DRX) 모드 동작에서, UE의 물리 계층은 매 무선 프레임에서 임계치(Q_out 및 Q_in)를 고려하여 이전 시간 구간 동안 평가된 무선 링크 품질을 측정(assess)한다.
상위 계층 시그널링이 제한된 RLM을 위한 특정 서브프레임을 지시하면, 무선 링크 품질의 측정은 상위 계층 시그널링에서 지시되지 않는 이외 다른 서브프레임에서 수행되지 않는다.
무선 링크 품질이 임계치 Q_out 보다 불량하면, UE의 물리 계층은 무선 링크 품질이 측정된 무선 프레임 내에서 상위 계층에게 out-of-sync를 지시한다. 무선 링크 품질이 임계치 Q_in 보다 양호하면, UE의 물리 계층은 무선 링크 품질이 측정된 무선 프레임 내에서 상위 계층에게 in-sync를 지시한다.
매시브 MIMO(Massive MIMO)
LTE 릴리즈(Rel: release)-12 이후의 무선 통신 시스템에서는 능동 안테나 시스템(AAS: Active Antenna System)의 도입이 고려되고 있다.
신호의 위상 및 크기를 조정할 수 있는 증폭기와 안테나가 분리되어 있는 기존의 수동 안테나 시스템과 달리, AAS는 각각의 안테나가 증폭기와 같은 능동 소자를 포함하도록 구성된 시스템을 의미한다.
AAS는 능동 안테나 사용에 따라 증폭기와 안테나를 연결하기 위한 별도의 케이블, 커넥터, 기타 하드웨어 등이 필요하지 않고, 따라서 에너지 및 운용 비용 측면에서 효율성이 높은 특징을 갖는다. 특히, AAS는 각 안테나 별 전자식 빔 제어(electronic beam control) 방식을 지원하기 때문에 빔 방향 및 빔 폭을 고려한 정교한 빔 패턴 형성 또는 3차원 빔 패턴을 형성하는 등의 진보된 MIMO 기술을 가능하게 한다.
AAS 등의 진보된 안테나 시스템의 도입으로 다수의 입출력 안테나와 다차원 안테나 구조를 갖는 대규모 MIMO 구조 또한 고려되고 있다. 일례로, 기존의 일자 형 안테나 배열과 달리 2차원 안테나 배열을 형성할 경우, AAS의 능동 안테나에 의해 3차원 빔 패턴을 형성할 수 있다. 송신 안테나 관점에서 상기 3차원 빔 패턴을 활용할 경우, 빔의 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 준-정적 또는 동적인 빔 형성을 수행할 수 있으며 일례로 수직 방향의 섹터 형성 등의 응용을 고려할 수 있다.
또한, 수신 안테나 관점에서는 대규모 수신 안테나를 활용하여 수신 빔을 형성할 때, 안테나 배열 이득(antenna array gain)에 따른 신호 전력 상승 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 상향링크의 경우, 기지국이 다수의 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있으며, 이때 단말은 간섭 영향을 줄이기 위해 대규모 수신 안테나의 이득을 고려하여 자신의 송신 전력을 매우 낮게 설정할 수 있는 장점이 있다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 기지국 또는 단말이 AAS 기반의 3D(3-Dimension) 빔 형성이 가능한 다수의 송/수신 안테나를 갖고 있는 시스템을 예시한다.
도 11은 앞서 설명한 예를 도식화한 것으로서, 2차원 안테나 배열(즉, 2D-AAS)를 이용한 3D MIMO 시스템을 예시한다.
매시브 MIMO의 셀 커버리지(Cell coverage of massive MIMO)
다중 안테나 시스템, 일례로서 N개의 전송 안테나를 갖는 시스템은 단일 안테나 시스템에 비교해서 전체 전송 전력을 동일하게 전송한다고 가정하면, 특정 지점에 수신 파워가 최대 N배 높도록 빔포밍(beamforming) 해줄 수 있다.
다중 안테나를 갖는 기지국에서도 CRS, PSS/SSS, PBCH 및 브로드캐스트(broadcast) 정보를 전달하는 채널은 기지국 커버리지 영역내의 모든 UE들이 수신할 수 있도록 특정 방향으로 beamforming을 해주지는 않는다.
이와 달리, 특정 UE에게 유니캐스트(unicast) 정보를 전달하는 채널인 PDSCH는 해당 UE의 위치 및 링크 상황에 맞추어 beamforming을 해주어 전송 효율을 높이도록 한다. 즉, PDSCH의 전송 데이터 스트림은 특정 방향으로 빔을 형성하기 위하여 프로코딩(precoding)되어 다중의 안테나 포트를 통해 전송된다. 그러므로 대표적으로 CRS와 PDSCH의 전송 전력이 동일한 경우에, 특정 UE에게 CRS의 평균 수신 전력과 비교해서 해당 UE를 향해 beamforming 된 프로코딩된(precoded) PDSCH의 수신 전력은 최대 N배까지 높을 수 있다.
현재까지 LTE Rel-11 시스템에서 최대 8개의 전송 안테나를 갖는 기지국을 고려하는데, 이는 CRS 평균 수신 전력에 비해서 precoded PDSCH 수신 전력이 8배 클 수 있음을 의미한다. 그러나, 향후에 매시브 MIMO 시스템의 도입으로 기지국의 전송 안테나가 100개 이상 되는 경우에 CRS와 precoded PDSCH의 수신 전력은 100배 이상 차이를 나타낼 수 있다. 결론적으로 massive MIMO 시스템의 도입으로 특정 기지국에서 전송하는 CRS의 커버리지 영역과 DM-RS 기반 PDSCH의 커버리지 영역이 일치하지 않게 된다.
특히, 이러한 현상은 인접한 두 개의 기지국의 전송 안테나 개수의 차이가 많을 때 크게 나타날 수 있다. 대표적으로 64개의 전송 안테나를 갖는 매크로 셀(macro cell)과 단일 전송 안테나를 갖는 마이크로 셀(micro cell)(예를 들어, 피코 셀(pico cell))이 인접하고 있는 경우를 예로 들 수 있다. Massive MIMO의 초기 배치(deployment) 과정에서 서빙받는(served) UE가 많은 macro cell부터 먼저 안테나 개수를 늘릴 것으로 기대하고 있기 때문에 macro cell, micro cell 그리고 pico cell이 혼재되어 있는 이종의 네트워크(heterogeneous network)의 경우에 인접한 기지국간에 전송 안테나의 개수가 크게 차이 나게 된다.
예를 들어, 단일 전송 안테나를 갖는 pico cell의 경우에 CRS와 PDSCH의 커버리지 영역이 일치하게 된다. 그러나 64개의 전송 안테나를 갖는 macro cell의 경우에 CRS의 커버리지 영역보다 PDSCH의 커버리지 영역이 더 크게 된다. 그러므로 macro cell과 pico cell의 경계에서 CRS의 수신 품질인 RSRP 또는 RSRQ에만 의존하여 초기접속 및 핸드오버를 결정하게 되면 PDSCH의 최대 품질을 제공해 줄 기지국을 서빙 셀(serving cell)로 선택할 수 없게 된다. 이에 대한 단순한 해결책으로 N개의 전송 안테나를 갖는 기지국의 PDSCH 수신 전력은 N배 클 것으로 가정할 수 있으나, 기지국이 가능한 모든 방향으로 beamforming을 다 해줄 수 없는 경우를 고려할 때 최적 해결책은 아니다.
RRM-RS
본 특허에서는 프리코딩된 RS(precoded RS)를 전송하고 이에 대한 RRM 측정(measurement)를 수행하는 방법을 제안한다. 이하, 본 명세서에서는 이러한 목적의 precoded RS를 'RRM-RS'라고 명칭하도록 한다. RRM-RS는 다수개의 안테나 포트로 구성되어 있으며 각 안테나 포트 별로 beamforming을 다르게 설정하여 각 전송 빔(beam) 별로 UE가 RSRP를 측정할 수 있도록 한다. 일례로, 기지국에서 M개의 방향으로 beamforming이 가능한 경우에 M 포트(M-port)로 구성된 RRM-RS를 설정하도록 한다.
RRM-RS의 주기 및 다중화(multiplexing)
M-port RRM-RS는 동일 서브프레임에서 CDM되거나 또는 FDM/TDM으로 구분되어 전송될 수 있다. 즉, M-port RRM-RS의 각 안테나 포트 별 전송 신호는 동일 서브프레임에서 다른 전송 RE를 사용하여 전송되거나, 또는 동일 RE를 사용하여 전송되는 경우에 안테나 포트 간에 직교 스크램블링 코드(orthogonal scrambling code)를 사용하여 상호간에 간섭 없이 구분할 수 있도록 한다.
이와 달리 하나의 서브프레임에서 동시에 전송 가능한 RRM-RS의 안테나 포트 수를 K로 설정하고 (M/K)개의 서브프레임에 나누어 전송할 수 있다.
이 경우, RRM-RS의 설정 파라미터는 전체 안테나 포트의 개수 M과 하나의 서브프레임에서 동시 전송되는 안테나 포트 수 K를 포함한다. RRM-RS의 설정 파라미터로써 RRM-RS 전송 주기 P와 오프셋 O를 포함한다. 여기서, RRM-RS 전송 주기는 RRM-RS가 전송되는 서브프레임의 간격으로 정의한다. 예로써 P=10, O=5, M=64, K=32인 경우에 RRM-RS는 서브프레임 인덱스(SFI: subframe index)가 5, 15, 25, 35, ... 인 서브프레임에서 전송되며, SFI=5인 서브프레임에서 안테나 포트 0에서 31의 RRM-RS가 전송되고, SFI=15인 서브프레임에서 안테나 포트 32에서 63의 RRM-RS가 전송되고, SFI=25인 서브프레임에서 안테나 포트 0에서 31의 RRM-RS가 또다시 전송된다.
이와 달리 RRM-RS 전송 주기를 동일 안테나 port의 RS가 전송되는 서브프레임의 간격으로 정의하고, (M/K)개의 서브프레임에 RRM-RS의 안테나 포트들을 나누어 전송하는 방식에서 (M/K)개의 연속된 서브프레임에 나누어 전송하도록 한다. 예로써 P=20, O=5, M=64, K=32인 경우에 RRM-RS는 SFI가 5, 6, 25, 26, 45, 46, ...인 서브프레임에서 전송되며, SFI=5인 서브프레임에서 안테나 포트 0에서 31의 RRM-RS가 전송되고, SFI=6인 서브프레임에서 안테나 포트 32에서 63의 RRM-RS가 전송되고, SFI=25인 서브프레임에서 안테나 포트 0에서 31의 RRM-RS가 또다시 전송된다.
RSRP 측정 및 보고
RRM-RS의 RSRP는 안테나 포트 별로 측정하여 보고하도록 한다. UE는 다수 개의 RRM-RS를 설정 받을 수 있다.
각 셀에서 RRM-RS를 하나씩 전송하는 경우에, UE는 서빙 셀 및 인접 셀들이 전송하는 RRM-RS들의 설정을 지정 받을 수 있다. 하나의 셀이 다수개의 RRM-RS를 전송할 수도 있다. UE는 RRM-RS의 RSRP를 보고할 때 해당 RSRP가 몇 번째 RRM-RS의 몇 번째 안테나 포트의 RSRP 측정결과인지 함께 알려준다.
RRM-RS의 RSRP를 계산하기 위하여 각 안테나 포트의 수신 신호 레벨의 평균을 취하는데, 평균을 취하는 시간 윈도우(window)를 기지국이 지정해 줄 수 있거나, 또는 미리 정해진 시간 (예를 들어, 200ms) 동안 RRM-RS의 각 안테나 포트 별 수신 신호 레벨의 평균을 취하여 RSRP를 얻도록 한다. 또는 각각의 시간 윈도우에서 얻은 평균 수신 파워를 다시 필터링하여 보고할 RSRP를 얻을 수 있다.
다수개의 RRM-RS를 설정 받은 UE는 각 RRM-RS의 각 안테나 포트별 RSRP를 측정한다. RRM-RS를 R개 설정 받고 r번째 RRM-RS의 안테나 포트 수가 M_r인 경우에, r번째 RRM-RS의 m번째 안테나 포트의 RSRP를 RSRP(r,m)로 정의한다. UE는 RSRP(r,m)을 정렬하고 그 중에서 강하게 수신되는 L개 안테나 포트의 RSRP를 선택하여 보고하도록 한다.
위 방식을 약간 변형하여 UE는 RSRP(r,m)을 정렬하고 그 중에서 가장 강하게 수신되는 안테나 port를 선택하고 선택된 안테나 포트의 RSRP, 즉 max(RSRP(r,m))와 대비하여 일정 차이 내로 들어오는 포트의 RSRP들로 보고를 한정시킨다. 즉, 다음과 같이 RSRP 비율(ratio) 또는 dB 스케일(scale) 표현에서 RSRP의 차이가 일정 임계치 보다 높은 최대 L개의 안테나 포트의 RSRP를 보고하도록 한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000013
다른 일례로, UE는 참조(reference) 안테나 포트를 지정 받을 수 있다. 참조 안테나 포트로써 해당 UE에게 설정된 프리코딩된(precoded) CSI-RS와 빔 방향이 유사한 서빙 셀이 전송하는 RRM-RS의 안테나 포트를 지정해 주는 것이 바람직하다. UE는 r_0번째 RRM-RS의 m_0번째 안테나 포트를 참조 안테나 포트로 지정 받은 경우에, 참조 안테나 포트의 RSRP에 비해 다른 안테나 포트의 RSRP가 일정 차이 내로 들어오는 경우에 보고하도록 한다. 즉 다음과 같이 RSRP 비율(ratio) 또는 dB 스케일(scale) 표현에서 RSRP의 차이가 일정 임계치를 넘는 경우에 보고하도록 한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000014
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 RRM-RS의 안테나 포트 별 RSRP를 예시한다.
도 12에서는 32 안테나 포트로 구성된 RRM-RS의 각 안테나 포트별 RSRP의 일 예시를 나타내고 있다.
최대 RSRP를 갖는 안테나 포트에 비교해서 5dB이내의 RSRP를 갖는 안테나 포트들의 RSRP를 보고하도록 설정된 경우, 도 12와 같이 안테나 포트 13이 최대 RSRP 40dB를 가지므로 RSRP가 35dB를 넘는 안테나 포트에 대해 보고하도록 한다. 즉, 안테나 포트 13을 포함하여 안테나 포트 24, 25, 26의 RSRP가 기지국에 보고된다.
안테나 포트 그룹핑(Antenna port grouping)
안테나 포트 별로 빔 포밍을 다르게 설정할 수 있으므로, 이 경우 안테나 포트와 빔은 일대일 대응 관계를 갖는다.
그러므로 안테나 포트 인덱스 (i)는 빔 인덱스(beam index) (i)와 일대일로 매핑시킬 수 있다. (i)번째 빔과 (i+1)번째 빔의 방향이 서로 인접하도록 빔들을 인덱싱하는 경우, 앞서 도 12의 예시에서처럼 인접한 안테나 포트들간의 RSRP는 서로 유사한 특징을 보이게 된다. 이러한 유사도는 (i)번째 빔과 (i+c)번째 빔 사이에서도 나타나지만 c가 커질수록 유사도는 떨어진다. 몇 개의 연속된 인접 빔들 사이에서 높은 유사도가 나올지는, 빔의 간격 및 빔의 폭(width), 그리고 다중-경로(multipath)들의 분산(scattering) 정도에 따라서 좌우된다.
RRM-RS에 기반한 RSRP 측정 결과를 보고 받은 기지국은 해당 UE의 대략적 위치를 파악하고 해당 지점으로 향하여 전송되는 프리코딩된(precoded) CSI-RS 설정을 UE에게 알려주어 UE가 CSI-RS를 측정하여 PDSCH 스케줄링을 위한 CSI(RI, PMI, CQI 등)를 피드백 할 수 있도록 한다. 또한, 다수의 셀에서 전송하는 RRM-RS들에 기반한 RSRP 측정 결과를 보고 받은 기지국은 RSRP 측정 결과에 기반하여 해당 UE를 어떤 셀로 핸드오버 시킬지 그리고 타겟 셀에서 어떤 프리코딩된(precoded) CSI-RS를 UE에게 설정해 줄지 결정한다. 즉, RRM-RS에 기반한 RSRP 측정 결과는 해당 UE에게 향후에 어떤 프리코딩된(precoded) CSI-RS를 설정해 줄지를 판단하는데 필요한 중요 정보를 기지국에 제공한다.
앞서 도 12의 예시와 같은 RSRP 측정 결과를 바탕으로 해당 UE에게 최대 4개의 데이터 스트림 전송이 가능하도록 하거나 또는 페이딩(fading)의 변화에 맞추어 빠르게 최상의 빔 스위칭(best beam switching)을 하기 위하여 4-포트 CSI-RS를 설정해주는 경우에, RSRP가 가장 큰 RRM-RS 포트 13, 24, 25, 26의 빔 방향과 동일한 4-포트 CSI-RS를 생성하여 설정해 주는 것이 최적일 것으로 예상된다. 하지만 CSI-RS가 UE 별로 최적화하여 생성하고 전송하기에는 오버헤드(overhead)가 너무 크다. 그러므로 동일 환경에 있는 많은 UE들이 CSI-RS를 공유하는 것이 CSI-RS 전송 오버헤드를 줄일 수 있는 방법이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 하나의 CSI-RS 설정내의 CSI-RS 안테나 포트들의 프리코딩은 인접 방향으로 전송되는 빔의 특징을 나타내도록 프리코딩되어야 한다. 즉, 다른 서빙 받는 UE(served UE)들을 고려하여 미리 RRM-RS 포트 12, 13, 14, 15의 빔 방향과 동일한 4-포트 CSI-RS1과 RRM-RS 포트 24, 25, 26, 27의 빔 방향과 동일한 4-포트 CSI-RS2가 미리 설정되어 있는 경우에, 해당 UE에게 어떤 CSI-RS를 설정해주는 것이 좋을지를 RRM-RS의 RSRP 보고를 통해 판단할 수 있어야 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서 안테나 포트 그룹(antenna port group)에 대해서 RSRP를 측정 보고하도록 한다. 제안 방식에서 안테나 포트들을 그룹핑하고 그룹에 속하는 안테나 포트의 RSRP들을 평균 취하여 해당 안테나 포트 그룹의 RSRP를 얻도록 한다. 그룹은 미리 정해져 있거나 또는 기지국이 정해서 알려 줄 수 있다. 또는 UE가 그룹핑 방식을 정하고 이를 보고 할 수 있다.
앞서 도 12의 예시에서처럼 32-포트로 구성된 RRM-RS의 경우에 4 포트 씩 그룹핑 될 수 있다. 각 그룹들간에 분리(disjoint)하여 8(=32/4)개의 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 이 경우에 (i)번째 포트 그룹은 RRM-RS 포트 (4i), (4i+1), (4i+2), (4i+3)로 구성된다. (i)번째 포트 그룹의 RSRP는 안테나 포트 (4i), (4i+1), (4i+2), 그리고 (4i+3)의 RSRP의 평균으로 정의한다.
또 다른 실시예로서, 그룹간의 중첩을 허용하여 그룹핑할 수 있다. 32-포트로 구성된 RRM-RS을 4 포트씩 그룹핑하는 경우에 15개의 그룹으로 그룹핑하도록 한다. 이 경우에 (i)번째 포트 그룹은 RRM-RS 포트 (2i), (2i+1), (2i+2), (2i+3)로 구성된다. 제안 방식을 일반화하여 A 개의 포트씩 그룹핑하고, 인접 그룹간의 포트 간격을 B로 설정하면, (i)번째 포트 그룹은 RRM-RS 포트 (B*i), (B*i+1), ..., (B*i+A-1)로 구성된다. 파라미터 A와 B의 설정은 기지국이 UE에게 지정해 주거나, 또는 UE가 채널 환경 및 UE 능력(capability)을 고려하여 선정하여 보고할 수 있다.
제안 방식의 변형으로 UE는 보고할 안테나 포트 그룹을 선택하는 방식으로 RSRP보다 해당 안테나 포트 그룹으로 얻을 수 있는 능력(capability)을 고려할 수 있다. 이 경우에 UE는 안테나 포트 그룹내의 다수의 안테나로부터 다중-계층(multi-layer) 데이터 전송을 고려하여 능력을 계산하도록 한다.
안테나 포트 그룹핑 레벨(Antenna port grouping level)
제안 방식에서 크기가 다른 다수개의 그룹핑 방법을 사용할 수 있다. 즉, A1 포트씩 그룹핑하는 방법과 A2 포트씩 그룹핑하는 방법을 동시에 사용할 수 있다. 이하, A_i 포트씩 그룹핑하는 방법을 그룹핑 레벨(grouping level) i로 명칭하도록 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 RRM-RS 안테나 포트 그룹핑 레벨을 예시한다.
도 13에서는 16 포트 RRM-RS를 4단계의 그룹핑 레벨을 적용하여 그룹핑하는 방식의 일례를 보여주고 있다. 예시에서 그룹핑 레벨 1은 1 포트씩 그룹핑하는 방법으로 그룹핑을 하지 않지 않는 방식을 나타낸다. 그리고 그룹핑 레벨 2, 3, 4는 각각 2 포트, 4 포트, 8 포트씩 그룹핑하고 있다. 그림의 예시에서는 동일 레벨의 안테나 포트 그룹들이 분히(disjoint)하여 설정된 경우를 나타내고 있다.
이러한 다중 그룹핑 방식에서 UE는 그룹핑 레벨 별로 RSRP를 보고한다. 즉 각 그룹핑 레벨 별로 RSRP가 높은 안테나 그룹을 선택하여 보고하도록 한다. 또는 레벨이 다른 안테나 그룹간에 RSRP를 비교하여 최상의(best) 그룹과 그룹 레벨을 보고할 수 있다. 레벨 l이 다른 안테나 그룹간의 RSRP를 비교하기 위하여 각 레벨의 그룹 RSRP에 일정 오프셋만큼 보정하고 비교하도록 한다. RRM-RS를 R개 설정 받은 경우에, (r)번째 RRM-RS의 (l)번째 그룹핑 레벨의 (g)번째 안테나 포트 그룹의 RSRP를 GRSRP(r,l,g)로 정의하면, 다음과 같이 기지국으로부터 (r)번째 RRM-RS의 (l)번째 그룹핑 레벨을 위해 지정 받은 offset(r,l)만큼을 보정하여 Adj_GRSRP(r,l,g)를 계산하고 이를 비교하도록 한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000015
추가적으로, 그룹핑 레벨 별로 또는 전체 그룹핑 방식에서 최상의(best) L개의 포트 그룹 RSRP를 보고하는 방식에서 보고되는 최상의(best) L에 대한 잦은 변동을 줄이기 위해 히스테리시스 파라미터(Hysteresis parameter), Hy를 추가하여 RSRP를 보정할 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000016
여기서, Hy는 해당 포트 그룹이 이전 보고에서 최상의(best) L GRSRP에 포함되는지 여부에 따라서 Hy를 더할지 뺄지 결정된다. 해당 포트 그룹이 이전 보고에서 최상의(best) L GRSRP에 포함되어 있는 경우에 Hy를 더하여 높은 Adj_RSRP를 갖도록 바이어스를 줘서 최상의(best) L Adj_GRSRP를 갖는 포트 그룹이 자주 바뀌는 것을 줄여 주도록 한다.
제안 방식으로 UE는 참조(reference) 안테나 포트 그룹을 지정 받을 수 있다. 기지국은 해당 UE에게 설정된 프리코딩된(precoded) CSI-RS와 빔 방향이 동일한 서빙 셀이 전송하는 RRM-RS의 안테나 포트 그룹을 참조 안테나 포트 그룹으로 지정해 주는 것이 바람직하다. UE는 그룹핑 레벨 별로 참조 안테나 포트 그룹을 지정 받을 수 있다. 또는 전체 그룹핑 레벨에서 하나의 참조 안테나 포트 그룹을 지정 받을 수 있다. UE는 r_0번째 RRM-RS의 l_0번째 그룹핑 레벨의 m_0번째 안테나 포트 그룹을 참조 안테나 포트 그룹으로 지정 받은 경우에, 참조 안테나 포트 그룹의 Adj_GRSRP에 비해 다른 안테나 포트 그룹의 Adj_GRSRP가 일정 임계츠를 넘는 경우에 보고하도록 한다. 즉 다음과 같이 Adj_GRSRP 비율(ratio) 또는 dB 스케일(scale) 표현에서 RSRP의 차이가 일정 임계치를 넘는 경우에 보고하도록 한다.
Figure PCTKR2016008792-appb-M000017
또는 제안 방식의 변형으로 참조 RSRP를 현재 설정되어 있는 CSI-RS를 통해 특정하여 CSI-RS 기반 RSRP에 비해 RRM-RS 기반 RSRP 결과를 비교하여 선택 보고하도록 한다.
3차원(3D: 3-Dimension)을 위한 RRM-RS
앞서 본 발명에서 제안하는 방식은 빔(beam)의 방향성이 2차원 공간에서 3차원 공간으로 확장되는 경우에도 변형하여 적용 가능하다. 3차원 공간상에서 빔의 방향성은 상하각(수직각)과 좌우각(수평각)의 두 개의 각도의 의해 조절된다. 그러므로 인접 빔 여부를 파악하기 위하여 빔들을 두 개의 인덱스, 즉 수평 인덱스와 수직 인덱스로 인덱스하는 것이 효율적이다. 본 발명의 특징에 따라 빔 인덱스와 RRM-RS 포트 인덱스와 일대일 대응 관계를 갖기 위하여 RRM-RS 포트도 수평 인덱스와 수직 인덱스로 인덱싱되는 것이 바람직하다.
수직 방향으로 M_v개의 빔을 갖고 수평 방향으로 M_h개의 빔을 갖는 3D MIMO 시스템의 경우에 전체 (M_v×M_h)개의 빔이 가능하다. 본 발명에서는 (M_v×M_h)-포트 RRM-RS를 설정하고 각 안테나 포트에 수평 인덱스 j_h(j_h=0, ..., M_h-1)와 수직 인덱스 j_v(j_v=0, ..., M_v-1)를 부여하도록 한다. (M_v×M_h)-포트 RRM-RS의 자원 매핑을 고려하여 각 안테나 포트들은 일차원 인덱스 i(i=0, ..., M_v×M_h-1)와 이차원 인덱스 j_h와 j_v를 부여 받게 되는데, (i) = f(j_h, j_v)의 관계를 갖게 된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차원 인덱스로 배열된 RRM-RS의 안테나 포트와 안테나 포트 그룹을 예시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 각 안테나 포트들은 (j_h, j_v)로 인덱싱되어 있다. 본 발명에서 제안하는 방식을 적용하여 A_h×A_v 개의 포트씩 그룹핑하고, 인접 그룹간의 포트 간격을 B_h와 B_v로 설정하면, (i_h, i_v)번째 포트 그룹은 RRM-RS port (B_h×i_h+j_h, B_v×i_v+j_v), (j_h=0, ..., A_h-1), (j_v=0, ..., A_v-1)로 구성된다. 파라미터 A_h, A_v와 B_h, B_v의 설정은 기지국이 UE에게 지정해 주거나, 또는 UE가 채널 환경 및 UE 능력(capability)를 고려하여 선정하여 보고할 수 있다.
RRM-RS과 CSI-RS의 차이점
기존 LTE/LTE-A 시스템에서는 CSI 보고의 목적으로 CSI-RS를 전송한다. UE는 CSI로써 RI, PMI, CQI 등을 보고한다. 이와 달리 본 발명에서 제안하는 RRM-RS는 안테나 포트 별로 RSRP를 측정하기 위해 사용된다. RRM-RS의 전송 자원을 새롭게 정의하기 보다는 기존의 CSI-RS가 설정 가능한 자원을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 레가시(legacy) UE들의 전송 효율을 떨어뜨리지 않기 때문이다. 새로운 자원에 RRM-RS를 전송하는 경우에 레가시(legacy) UE들은 이를 인식하지 못하므로, RRM-RS이 전송되는 서브프레임에서 전송 효율이 떨어지거나 또는 스케줄링하지 못하게 된다. 그러므로 기존의 CSI-RS가 설정 가능한 자원을 사용하여 RRM-RS를 전송하는 방식은 레가시(legacy) UE에게 해당 자원을 포함하여 CSI-RS 설정을 해주어 해당 자원에 데이터 매핑이 되지 않음을 알려줄 수 있다.
UE에게 CSI 보고를 위해 설정된 다수개의 CSI-RS에는 데이터 매핑이 이루어지지 않는다. 즉 CSI-RS가 매핑되는 RE를 제외하고 PDSCH를 매핑한다. 본 발명의 제안 방식에서 RRM-RS는 CSI-RS 마찬가지로 RRM-RS가 매핑되는 RE를 제외하고 PDSCH를 매핑하도록 할 수 있다. 그러나 변형된 방식으로 RRM-RS와 무관하게 PDSCH를 매핑하도록 할 수 있다. 이 경우에 UE는 동일 RE에서 RRM-RS와 PDSCH를 동시에 수신할 수 있어야 한다. 또는 기지국이 RRM-RS의 안전한 수신을 보장하기 위하여 해당 자원을 ZP-CSI-RS로 설정하여 PDSCH가 매핑되지 않도록 할 수 있다.
RRM-RS의 QCL 설정
각 셀에서 RRM-RS를 전송하는 경우에, UE는 서빙 셀 및 인접 셀들이 전송하는 RRM-RS들의 설정을 지정 받을 수 있다. 이를 통하여 UE는 서빙 셀의 빔포밍(beamforming)에 따른 이득 및 인접 셀의 beamforming에 따른 이득을 측정하여 네트워크에 보고하고 핸드오버의 판단 기준으로 활용하도록 해준다. RRM-RS는 전송 밀도(density)가 매우 낮게 설정되므로 신호의 트래킹(tracking) 목적으로 부족할 수 있다. 그러므로 밀도(density)가 높아 신뢰(reliable)있게 수신되는 신호 대표적으로 CRS를 트래킹(tracking)하고 RRM-RS의 검출하는데 트래킹(tracking) 결과를 활용하도록 한다. 즉, 서빙 셀과 인접 셀의 반송파 주파수를 발생하는 오실레이터의 오차에 의하여 서빙 셀의 CRS에 의해 트래킹(tracking)된 결과를 인접 셀에서 전송된 RRM-RS를 위해 사용하기에는 부적합하다. 그러므로 각각의 RRM-RS 별로 RRM-RS를 검출할 때 사용할 QCL(Quasi Co-Located)된 CRS (혹은 CSI-RS 등 특정 다른 RS)를 알려주도록 한다. UE는 QCL된 CRS (혹은 CSI-RS 등 특정 다른 RS)로부터 추정된 채널의 광범위 특성(large-scale) 특성을 RRM-RS의 검출에 사용한다. 여기서 채널의 광범위 특성(large-scale) 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 도플러 쉬프트(Doppler shift), 평균 이득(average gain), 그리고 평균 지연(average delay) 중에 하나 이상을 포함할 수 있다.
RSRQ로 확장
본 발명의 제안 방식들은 RRM-RS의 각 안테나 포트 별로 RSRQ를 측정하는 방식으로 확장 적용될 수 있다. RSRQ는 RSRP와 RSSI의 비율로 정의된다. 그러므로 추가적으로 RSSI의 측정이 추가된다. RSSI의 측정 자원은 동일 반송파 주파수를 갖는, 즉 동일 컴포넌트 캐리어(component carrier)에 설정된 모든 RRM-RS들에 있어서 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우에 동일 컴포넌트 캐리어 내의 RRM-RS들의 포트들 간의 비교는 RSRP을 사용하나 RSRQ를 사용하나 동일하다. 그러나 이종 동일 컴포넌트 캐리어 내의 RRM-RS들의 포트들간의 비교는 RSRP을 사용할지 RSRQ를 사용할지에 따라 달라진다. 그러므로 기지국은 UE에게 RRM-RS에 기반한 RRM 보고를 수행함에 있어서 RSRP을 사용할지 RSRQ를 사용할지를 지정해 주도록 한다.
이와 달리 각각의 RRM-RS들 개별적으로 RSSI 측정 자원을 따로 설정해 줄 수 있다. 이 경우에는 동일 컴포넌트 캐리어 내에서도 RRM-RS들의 포트들간의 비교는 RSRP을 사용할지 RSRQ를 사용할지에 따라 달라진다. 그러므로 기지국은 UE에게 RRM-RS에 기반한 RRM 보고를 수행함에 있어서 RSRP을 사용할지 RSRQ를 사용할지를 지정해 주도록 한다.
RRM-RS RSRP와 CRS RSRP의 연관성
본 발명의 RRM-RS에 기반한 RSRP는 다중 안테나를 가지고 있는 기지국의 beamforming 이득을 서빙 셀 선택에 반영함을 목적으로 하고 있다. RRM-RS의 RSRP에 근거하여 특정 인접 셀의 beamforing이 가장 좋다고 판단되어도, 해당 셀에서 브로드캐스트하는 채널들, 즉 CRS 기반 복조(demodulation)를 하는 채널이 안정적으로 수신되지 않으면 해당 인접 셀로 UE를 핸드오버 시킬 수 없다. 그러므로 UE에게 특정 기지국에서 전송하는 RRM-RM와 CRS 모두 좋은 품질을 갖는지 보고 받고 이를 근거를 핸드오버 결정 및 빔 선택(beam selection을 수행해야 한다. 이를 위하여 UE는 설정 받은 i번째 RRM-RS의 j번째 안테나 포트 또는 포트그룹의 RSRP를 보고하면서 i번째 RRM-RS과 연결된 CRS의 RSRP를 같이 보고 하도록 한다. 여기서 RRM-RS와 연결된 CRS는 RRM-RS와 QCL된 CRS일 수 있다.
이하, 본 명세서에서 제안하는 지연(latency)을 줄이기 위한 단말의 CSI 측정 및 보고 동작 방법에 대해 살펴본다.
본 명세서에서 제안하는 방법은 3D-MIMO, massive MIMO 등의 시스템뿐만 아니라 amorphous cell(비정형 셀) 환경 등에서도 확장되어 적용 가능할 수 있음은 물론이다.
먼저, 3D-MIMO 시스템에 대해 간략히 살펴본다.
3D-MIMO 시스템은 LTE 표준(Rel-12)을 기반으로 하여 앞서 살핀 도 11과 같은 single-cell 2D-AAS(Adaptive Antenna System) 기지국에 적합한 최적의 전송 방식 중 하나이며, 다음과 같은 동작을 고려할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 8-by-8(8Ⅹ8)의 antenna array로부터 CSI-RS ports를 구성하는 예를 들어 살펴보면, 세로로 각각 8개의 안테나에 대해서는 특정 target UE에게 최적화된 'UE-dedicated beam coefficients'를 적용한 precoded CSI-RS port 하나씩을 구성하도록 함으로써, 가로로 총 8-port (vertically precoded) CSI-RS를 설정/전송하도록 한다.
이를 통해, 단말은 종래와 같은 8-port에 대한 CSI feedback을 수행할 수 있게 된다.
결국, 기지국은 개별 단말 (또는 특정 단말 그룹)에 최적화된 수직 방향 beam gain이 이미 적용된 (precoded) CSI-RS 8 ports를 단말로 전송한다.
따라서, 상기 단말은 무선 채널을 겪은 CSI-RS를 측정(measure)하기 때문에, 상기 단말은 종래의 수평 방향 코드북에 의한 동일한 피드백 방식을 수행하더라도 상기 (vertically precoded) CSI-RS에 대한 CSI 측정 및 보고(measurement and reporting) 동작을 통해 이미 무선 채널의 수직 방향의 beam gain 효과를 얻을 수 있게 된다.
이 때, 개별 단말에 최적화된 수직 방향의 beam을 결정하기 위한 방법으로 (1) (vertically precoded) small-cell discovery RS (DRS)에 의한 RRM report 결과를 이용하는 방법, (2) 단말의 sounding RS (SRS)를 기지국이 최적의 수신 beam 방향으로 수신하고, 해당 수신 beam 방향을 채널 상호 관계(channel reciprocity)에 의해 DL 최적 beam 방향으로 변환하여 적용하는 방법 등이 있다.
만일 기지국이 단말의 이동성으로 인해 상기 UE-dedicated best V-beam 방향이 바뀌었다고 판단할 경우, 종래 동작에 의하면 기지국은 CSI-RS 및 연관 CSI process 등과 관련된 RRC 설정을 모두 재구성(re-configure)하였다.
이와 같이 RRC 재구성(reconfiguration) 과정을 수행해야 하는 경우, RRC 레벨의 지연(latency)(e.g., 수십 ~ 수백 ms단위) 발생은 불가피하다.
즉, 네트워크 차원에서는 사전에 타겟 V-beam 방향을 예를 들어, 4개로 분할해 놓고, 각각의 V-방향에 precoding이 걸린 별도의 8 port CSI-RS를 해당 별도의 전송 자원 위치에서 전송하게 된다.
또한, 각 UE는 8 port CSI-RS 중에서 특정 하나의 CSI-RS 설정에 대한 CSI 측정 및 보고(measurement and reporting)을 해야 하므로, 타겟 V-방향이 바뀔 때에는 변경될 CSI-RS 설정으로 네트워크와 RRC reconfiguration 절차를 수행할 수 밖에 없게 된다.
2D Planar Antenna Array Model
도 15는 편광(Polarization) 기반의 2D 평면 안테나 어레이 모델의 일례를 나타낸 도이다.
즉, 도 15는 교차 편광(cross polarization)을 가지는 2D AAS(active antenna system)의 일례를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 2D 평면(Planar) 안테나 어레이 모델은 (M, N, P)로 나타낼 수 있다.
여기서, M은 각 열에 같은 polarization을 가지고 있는 antenna element의 개수를 나타내며, N은 수평 방향의 열의 개수를 나타내며, P는 polarization의 dimension의 개수를 나타낸다.
도 15에서, cross-polarization인 경우 P=2가 된다.
도 16은 송수신단 유닛(transceiver units:TXRUs) 모델의 일례를 나타낸 도이다.
도 15의 antenna array model configuration (M, N, P)에 상응하는 TXRU model configuration은 (MTXRU, N, P)로 나타낼 수 있다.
이 경우, MTXRU는 2D 같은 열, 같은 polarization에 존재하는 TXRU의 개수를 의미하며, MTXRU <= M을 항상 만족한다.
또한, TXRU virtualization 모델은 TXRU의 signal과 antenna elements의 signal의 관계에 의해서 정의된다.
여기서, q는 같은 열 안의 같은 polarization을 가지는 M개의 antenna elements들의 송신 signal vector이고, w와 W는 wideband TXRU virtualization weight vector와 matrix를 나타내며, x는 MTXRU TXRU 들의 signal vector를 나타낸다.
구체적으로, 도 16a는 TXRU 가상화 모델 옵션-1(sub-array partition model)을 나타내며, 도 16b는 TXRU 가상화 모델 옵션-2(full connection model)을 나타낸다.
즉, TXRU virtualization 모델은 antenna elements와 TXRU와의 상관 관계에 따라서 도 16a 및 도 16b와 같이, sub-array 모델, full-connection 모델 등으로 구분된다.
또한, CSI-RS ports와 TXRU들과의 mapping은 1-to-1 또는 1-to-many 일 수 있다.
이하, 본 명세서에서 제안하는 EBF(Enhanced Beamforming)/FD(Full Dimension)-MIMO를 지원하기 위한 새로운 전송 모드(Transmission Mode:TM) 및 새로운 DCI 포맷에 대해 살펴보기로 한다.
각 하향링크 전송 모드(transmission mode:TM)는 2개의 DCI format을 지원한다.
상기 2개의 DCI 포맷은 모든 TM들에 의해 공통으로 지원되는 DCI format 1A와 TM(TM 10)에 의존하는 DCI 포맷(DCI format 2D)이다.
지금까지 새로운 TM은 해당 DCI format이 진화될 필요가 있을 때 소개되어 왔다.
예를 들어, TM 10은 새로운 PQI 필드를 가지는 DCI 포맷 2D와 함께 새롭게 정의되었다.
(제안 1): EBF/FD-MIMO를 위한 새로운 TM은 존재하는 DCI 포맷의 enhancements를 위해 필요가 있을 경우에만 지원
앞서 살핀 것처럼, 현재 spec.의 가장 주요한 enhancement 특징들이 RAN1에서 잘 인식되고 있을 때, 새로운 TM에 대해 논의하는 것이 자연스럽다.
Rel-12의 MIMO WI(Work Item)에서, 예를 들어, 새로운 4-Tx codebook과 PUSCH mode 3-2와 같은 주요한 enhancement 특징들은 DL grant에 어떤 변경도 필요하지 않고, 단지 CSI reporting 측면에서만 영향을 미친다.
그러므로, 새로운 TM이 정의될 필요가 없었으며, 이러한 enhancement 특징들은 RRC signaling에 의해 트리거될 수 있고, 다수의 존재하는 TM들(TM8, TM9 및 TM10)에 대해 적용할 수 있음이 동의되었다.
EBF/FD-MIMO WI의 초기 단계에서는, 해당 WI에서 주요한 topic이 DL grant에 어떤 변경을 가져올 것인지에 대해서는 불분명하다.
non-precoded 및 beamformed CSI-RS 기반의 scheme을 포함하는 주요한 work scope들은 Rel-12 MIMO WI과 유사하게 적절한 시그널링을 지원하는 것과 함께 spec.에서 단지 CSI reporting과 관련된 부분에만 영향을 미치는 것처럼 보인다.
그러므로, 새로운 TM 자체의 논의에 대해서는 이 WI의 초기 단계에서 아직 시기 상조인(premature) 것처럼 보이고, 주요한 enhancement 특징들이 공통적으로 이해되고, spec.에 포함될 정도로 성숙해진 이후에 다루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 명세서에서 제안하는 beamformed CSI-RS enhancements와 관련하여, beamformed CSI-RS resource(s)을 할당하기 위한 방법에 대해 살펴본다.
(접근 1): 설정되는 CSI-RS 자원에서 UE 특정한 beamforming
접근 1의 경우, 서빙 기지국(serving eNB)은 UE에게 설정되는 NZP CSI-RS 자원에서 적용되는 beamforming weight를 동적으로 변경할 수 있다.
빔포밍 변경이 발생할 때, UE가 CSI 측정 윈도우의 시작 시간을 리셋하는 것을 보장하기 위해, UE는 기지국으로부터 명시적 또는 암시적으로 해당 지시를 수신할 수 있다.
대안적으로, UE는 항상 자신의 NZP CSI-RS 측정 윈도우(예:1 서브프래임까지)를 제한하도록 설정할 수 있다.
또한, 간섭 측정 윈도우가 CSI-IM 측정을 위해 사용될 수 있다.
측정 자원 제한 CSI-IM 및 CSI-RS 중 어느 하나 또는 둘 모두 주파수 영역에서 적용될 수 있다.
(접근 2): 채널 측정을 위한 CSI-RS 자원 변경
접근 2의 경우, UE는 M(>1) NZP CSI-RS resources로 구성된다.
M개의 CSI-RS 자원들로부터, 기지국은 하나의 CSI process에 대해 N (>=1) resource(s)를 선택하고, 상기 선택된 자원을 UE로 시그널링한다.
대안적으로, UE는 M개 설정된 CSI-RS 자원들로부터 선택된 CSI-RS 자원 N개를 기지국 또는 네트워크로 보고한다.
(접근 3): 비주기적 beamformed CSI-RS
접근 3의 경우, UE는 실제적인 NZP CSI-RS 전송 및 CSI-IM 측정 상황들이 기지국에 의해 제어되고, UE로 시그널되도록 CSI process가 설정된다.
여기서, CSI 측정 윈도우는 상위 계층 시그널링에 의해 설정될 수 있다.
이하, 접근 1 내지 3에 대해 각각 좀 더 구체적으로 살펴본다.
(접근 1): UE 별 전용 CSI- RS resource
접근 1은 특정 셀에서 각 UE에 대한 UE-dedicated beamformed CSI-RS resource 할당을 고려한다.
특히, UE가 RRC idle 상태에서 RRC-connected 상태로 이동(또는 상태 천이)하는 경우, 언제든지 UE는 해당 셀에서 다른 UE들에 의해 측정되며, 현재 구성되지 않는 새로운 전용 CSI-RS 자원을 설정한다.
그러므로, 접근 1의 단점은 특정 셀에서 활동하는 UE들의 개수가 증가함에 따라 CSI-RS의 오버헤드도 선형적으로 증가하게 된다.
다른 한편으로, 접근 1의 장점은 서빙 기지국이 UE에게 설정되는 전용 CSI-RS 자원 상에서 적용되는 beamforming weights를 동적으로 변경할 수 있다.
따라서, beamforming weights는, 기지국이 해당 weights를 결정하기 위해 사용될 해당 채널 정보를 적절히 획득할 수 있기만 하면, 제한되지 않은 빔포밍 해상도 및 단위로 기지국에 의해 결정될 수 있다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 접근 1에 기반한 동작의 일례를 나타낸 도이다.
즉, 도 17은 UE 별로 전용(dedicated) CSI-RS resource를 할당하는 방법의 일례를 나타낸다.
도 17을 참조하면, 이미 RRC-connected mode에 있는 2개의 UE들(UE1, UE2)가 존재하며, 각 UE는 각각 전용 CSI-RS resource 1 및 2로 설정되어 있다.
UE 3은 RRC-idle 상태에서 RRC-connected 상태로 천이하며 그 결과, UE 3은 cell에서 설정되어 있는 어떤 CSI-RS resource들과도 중첩되지 않는 새로운 CSI-RS resource로 현재 설정된다.
서빙 eNB는 해당 UE가 다른 방향으로 움짐임에 따라 각 CSI-RS resource에 적용되는 beamforming weights를 채널-적응적으로(channel-adaptively) 다양화할 수 있다.
Beamforming의 변경이 발생할 때, UE가 CSI 측정 윈도우(measurement window)의 시작 시간을 리셋(reset)하는 것을 보장하기 위해, UE는 eNB로부터 명시적으로 또는 암시적으로 indication을 수신할 수 있다.
이는, beamforming weights의 변경이 UE에 의해 사용되는 구현-특정 측정 윈도우(implementation-specific measurement window)에 의존하는 beamformed CSI-RS resource 상에서 CSI 계산에 영향을 미치기 때문이다.
그러므로, UE는 CSI 획득(derivation)을 위해 CSI 측정 윈도우를 적절히 설정하도록 또는 리셋하도록 하기 위해 적용된 beam 방향이 변경되었는지 여부를 알 필요가 있다.
전체적으로, 접근 1은 셀 내에서 활동하는 UE들의 개수가 매우 적을 때 이익이 되는 것처럼 보인다. 그 이유는, 접근 1에 대한 UE-전용 CSI-RS resource들의 요구되는 개수가 활동하는 UE들의 개수와 직접적으로 관련있기 때문이다.
또는, 해당 방법은 네트워크가 소위(so called) UE-중심(centric) 동작으로부터 이익을 얻을 수 있도록 타겟하는 경우 유용할 수 있다.
여기서, UE-중심 동작은 순수하게 UE 별 설정되는 UE-전용 beamformed CSI-RS resource를 가지고 동작하는 것을 의미할 수 있다.
추가적으로, 도 17에서 도시된 바와 같이, 새로운 UE 3이 새로운 전용 CSI-RS resource 3으로 설정되는 RRC-connected 상태로 천이하는(또는 움직이는) 경우, 상기 새로운 CSI-RS resource는 셀 내에 존재하는 다른 UE들에 의해 매치되는(matched) 비율이 되도록 요구된다.
(관찰 1): 접근 1은 셀 내에서 활동하는 UE들의 개수가 매우 작을 때 이득이 될 수 있으며, 그 이유는 UE-전용 CSI-RS resource들의 요구되는 개수가 활동하는 UE들의 개수와 직접적으로 관련되기 때문이다.
(제안 1): UE가 CSI 측정 윈도우의 시작 시간을 리셋하기 위해 eNB로부터 명시적인 빔 변경 지시가 접급 1에 대해 지원될 필요가 있다.
(접근 2): 다수의 설정된 CSI- RS 자원들 사이에서 선택
(접근 2)에서, UE는 M(>1) NZP CSI-RS resources로 설정되며, 각 NZP CSI-RS 자원은 서로 다른 beamforming weights가 적용된다.
(접근 2-1): M개의 자원들로부터, 기지국은 CSI process에 대해 N (>=1) CSI-RS resource(s)를 선택하고, UE로 상기 선택된 자원들을 시그널링한다.
이와 같은, 기지국의 지시는 CSI-RS 자원에 대한 RRC 재설정을 피하기 위해 L1 또는 L2 형태로 시그널링될 수 있다.
즉, RRC 재설정은 단지 후보 M 자원들이 변경될 필요가 있을 때에만 발생되도록 정의될 수 있다.
상기 기지국의 지시는 상대적으로, 긴 주기로 발생한다.
기지국은 N개의 자원들 중 UE의 CSI-RSRP 보고, 채널 상호 상태(reciprocity), 또는 낮은 듀티 사이클(low-duty-cycle) non-precoded CSI-RS를 사용하는 하이브리드(hybrid) 방식에 기초하여 down selection을 수행할 수 있다.
(접근 2-2): M개의 CSI-RS 자원들로부터, UE는 N개의 선택된 CSI-RS 자원의 인덱스(들)을 보고한다.
예를 들어, 이러한 UE의 지시는 자원 인덱스 피드백 또는 선택 코드북에 의해 해당 CSI reporting에서 함께 수행될 수 있다.
동일한 방식으로, RRC 재설정은 단지 후보 M개의 자원들이 변경될 필요가 있을 때에만 발생될 수 있다.
도 18은 본 명세서에서 제안하는 접근 2에 기반한 동작들의 일례를 나타낸 도이다.
즉, 도 18은 다수의 설정된 CSI-RS resource들 사이에서 특정 beamformed CSI-RS resource를 선택하는 방법의 일례를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 4개(M=4)의 후보 CSI-RS resource들이 하나의 셀 내에서 다수의 UE들에게 설정되어 있으며, 1개(N=1)의 선택된 beamformed CSI-RS resource가 CSI process 내에서 CSI derivation을 위해 실제적으로 사용되는 것을 보여준다.
일반적으로, 셀은 다수의 후보 beamformed CSI-RS resource들(예를 들어, M=2, 4, 또는 8)을 미리 설정할 수 있다. 왜냐하면, 셀 커버리지 내에는 서로 다른 vertical beam들을 선호하는 많은 UE들이 존재할 수 있기 때문이다.
이 경우, UE는 전체 후보 M개의 beamformed CSI-RS resource들로부터 N=1개의 CSI-RS resource를 측정하도록 지시받을 수 있다.
만약 M개의 후보 beamformed resource들로부터 선호하는 N개의 CSI-RS resource가 UE의 CSI-RSRP 보고에 기초하여 변경되는 것이 발견되는 경우, UE에게 접근 2-1에서와 같이, CSI process 내에서 CSI 측정을 위한 유효한 CSI-RS resource 변경을 알리는 것이 가능하도록 할 필요가 있다.
제안 2: 접근 2에 대해 UE에게 미리 설정된 M개의 CSI-RS resource들로부터 CSI 측정을 위해 N개의 유효한 CSI-RS resource를 알리는 것이 지원될 필요가 있다.
(접근 3): 비주기적 beamformed CSI- RS 전송
FD-MIMO에 대한 채널 측정을 지원하기 위한 또 다른 접근은 비주기적 CSI-RS 전송에 관한 것이다.
현재 주기적 NZP CSI-RS 전송과 반대로, (접근 3)은 주기적 기준이 아닌 NZP CSI-RS 전송과 관련된다.
이 비주기적 CSI-RS는 필요할 때만 단지 전송될 수 있으며, 결과적으로 CSI-RS 오버헤드를 줄일 수 있게 된다.
CSI process 내에 연관된 NZP(Non Zero Power) CSI-RS resource가 단지 비주기적 CSI-RS 전송을 위해서만 사용되는 전용 candidate resource pool로서 간주되는 CSI process 설정(configuration) 내에 특정 indication이 존재할 수 있다.
미리 설정된 resource pool 내에서, 실제적인 비주기적 CSI-RS 전송이 모든 후보 전송 상황에서 발생하거나 또는 발생하지 않을 수 있다.
이와 같은 resource pool은 셀 내에서 다수의 UE들 사이에서 공유될 수 있다.
UE가 실제적으로 비주기적 CSI-RS 전송 상황을 어떻게 인식할 수 있는지에 관해, UL와 관련된 DCI에서 비주기적 CSI 요청은 UE가 최근 후보 상황(instance) 또는 트리거된 비주기적 CSI 요청에 관계된 레퍼런스 자원 전에 측정하도록 암시적 indication이 될 수 있다.
제안 3: UL와 관련된 DCI에서 비주기적 CSI 요청은 UE가 실제적인 비주기적 beamformed CSI-RS 전송 상황을 인식하기 위해 암시적 indication을 위해 사용된다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 접근 3의 일례를 나타낸 도이다.
특히, 도 19는 비주기적 beamformed CSI-RS 전송의 일례를 나타낸 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 네트워크는 다수의 가상화 매트릭스(virtualization matrix)들(e.g., Bi for i=1,2,...,K)로 beamformed CSI-RS configuration(e.g., 5 ms periodicity)을 설정할 수 있다.
도 3에서 예를 들어, 2번째 무선 프래임(radio frame)의 서브프래임 #4(1910)에서, 네트워크는 UE가 비주기적 CSI reporting을 수행하도록 트리거할 수 있으며, UE는 해당 서브프래임에서 전송되는 비주기적 CSI-RS(eNB 구현에 의해 beamforming 매트릭스 B1으로 적용된)를 측정한다.
UE가 다수의 서브프래임들에서 다수의 비주기적 CSI feedback을 보고하도록 트리거되는 경우, 각 서브프래임은 해당 CSI-RS에서 서로 다른 가상화 매트릭스 Bi와 연관되어 있으며 또한, eNB는 상기 보고된 CSI feedback들에 기초하여 UE에 대한 적절한 빔 방향을 결정할 수 있다.
이와 같은 하나의 CSI-RS configuration을 가지는 비주기적 CSI-RS 전송은 네트워크가 가상화 매트릭스들의 동적인 변경과 함께 적응적으로 트래픽 부하를 처리하도록 하는 것을 가능하게 한다.
대안적으로, 비주기적 CSI-RS들에 대한 자원들은 PDSCH와 같은 다른 채널 또는 신호와 함께 pool될 수 있다.
후보 비주기적 CSI-RS 자원 풀이 PDSCH 영역에 설정되는 경우, 비주기적 CSI-RS가 실제적으로 특정 상황들(instances)에서 전송되지 않은 경우, 해당 후보 비주기적 CSI-RS 자원 풀은 PDSCH 전송을 위해 재사용될 수 있다.
앞서 살핀 것처럼, 지시자(indicator)가 UE가 비주기적 CSI-RS가 해당 자원에서 전송될 수 있는지 여부를 알리기 위해 해당 UE로 시그널될 필요가 있다.
만약 실제적인 비주기적 CSI-RS 전송의 indication이 없는 경우, 사용되지 않는 CSI-RS RE들을 PDSCH RE들로 재사용하기 위해, 동적인 ZP-CSI-RS 설정은 적절한 PDSCH 레이트 매칭(rate matching)을 위해 주어져야 한다. 그래서, EBF/FD-MIMO를 지원하는 새로운 TM을 가진 새로운 DCI 포맷이 정의될 필요가 있다.
제안 4: 동적인 ZP(ZeroPower) CSI-RS indication은 CSI-RS 오버헤드를 세이빙함으로써 중요한 성능 게인을 획득하기 위해 beamformed CSI-RS 기반 scheme들에 대해 지원될 필요가 있다.
평가 결과 및 비교
아래 표 8 및 표 9를 참고하여, 앞서 살핀 접근들(접근 1 내지 접근 3)의 비교 결과에 대해 살펴본다.
(4, 2, 2, 16)의 안테나 설정과 셀-특정 관점에서의 4개의 후보 수직 빔 방향들이 고려되며, vertical rank는 모든 case들에 대해 1로 제한된다.
접근 1, 2 및 3의 각 case들에 대해, 3 섹터를 포함하는 site 별 NZP CSI-RS 오버헤드는 아래와 같이 계산된다.
- 가정된 안테나 설정에 기반한 4개의 수평 안테나 포트들의 개수와 각 접근에 의존하는 실제적으로 전송된 beamformed CSI-RS resource들의 개수의 곱
표 8은 각 접근에 대한 시뮬레이션에 사용되는 (RE들/RB/서브프래임의 유닛에서) 결과 평균 CSI-RS 오버헤드뿐만 아니라 site 별 NZP 및 ZP CSI-RS들에 대한 RE들의 개수를 요약하며, NZP 및 ZP CSI-RS 할당에 대한 intra-site 3 셀 재사용 요소(cell reuse factor)를 가정한다.
그리고, CSI-RS 전송 주기는 5ms로 가정된다.
표 8에서 X는 접근 1에 대한 site 별 활동하는 UE들의 개수이고, X 개의 UE-전용 CSI-RS 자원들이 요구된다.
접근 2에 대해, 활동하는 UE들의 개수에 관계없이 셀-특정하게 고정된 4개의 beamformed CSI-RS resource 오버헤드를 적용하였다.
표 8에서 Y는 접근 3에 대해 구별된 비주기적 beamformed CSI-RS 전송에 대해 요구되는 disjoint 수직 빔의 개수를 나타내며, Y는 활동하는 UE들의 일부가 CSI-RS resource pooling을 통해 동일한 비주기적 beamformed CSI-RS의 측정 여부에 의존하는 활동하는 UE들의 개수보다 작거나 동일하다.
좀 더 구체적으로, 활동하는 UE들의 선호되는 수직 빔 방향이 중첩되는지 여부에 따라 Y는 활동하는 UE들 사이에서 중첩되지 않는 선호하는 수직 빔들의 개수와 같이 모든 시뮬레이션 환경에서 카운트된다.
요약하면, CSI-RS 오버헤드는 접근 2에 대해 고정되며, 접근 1 및 3에 대해 가변적이다.)
표 8은 시뮬레이션에 대한 CSI-RS 오버헤드 가정을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000008
표 9에서, 평가 결과는 접근 1, 2 및 3 사이에서의 비교 결과를 나타낸다.
접근 3에서 시뮬레이션은 후보 수직 빔들의 서로 다른 개수로 수행되며, 각각 4 및 8이다.
표 9는 3D-UMi 시나리오에서 접근 1, 2 및 3에 대한 Non-fell buffer 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000009
표 9에서 나타난 바와 같이, 접근 2-1은 (표 8에서 요약된 바와 같이) 시뮬레이션에서 고정된 CSI-RS 오버헤드로 인해 가장 낮은 성능을 나타내며, 그 결과, 레퍼런스로서 접근 2-1의 성능과 비교하여 다른 접근들에 대한 처리량 게인(throughput gain)을 나타낸다.
좀 더 조사를 위해, 접근 2-1의 성능은 사용되지 않는 CSI-RS 자원들을 재사용하기 위한 동적인 ZP CSI-RS 지시는 CSI-RS 오버헤드를 세이빙함으로써 지원되는 경우 더 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
접근 2-2는 앞서 설명된 바와 같이 M개의 후보 CSI-RS 자원들로부터 N개의 CSI-RS 자원들에 대한 UE의 동적 선택으로 인해 접근 2-1보다 성능이 약간 향상되는 것을 보여준다.
그러나, 접근 2-2는 동적 ZP CSI-RS 지시가 적용되는 경우, 동적 CSI-RS 지시로부터 이득을 얻을 수는 없다. 왜냐하면 UE는 항상 후보 M개의 CSI-RS 자원들 모두를 측정할 필요가 있도록 동적으로 N개의 CSI-RS 자원들을 선택하는 것이 필요하기 때문이다.
접근 1 및 3은 접근 2-1 및 2-2보다 상당히 향상된 성능을 보여준다. 비주기적 CSI-RS 전송에 의해 제어되는 CSI-RS 오버헤드는 EBF/FD-MIMO에서 결과적으로 상당한 이득이 되는 것을 나타낸다.
접근 1에 대해, 상기 언급한 바와 같이 새로운 UE들이 site에 어태치(attach)되는 경우, ZP CSI-RS 설정의 RRC 재구성에서의 지연 이슈는 시뮬레이션에서 고려되지 않는다, 다만 지연 이슈를 고려하는 경우 성능 결과는 더 나빠질 수 있다.
접근 3은 RU가 증가함에 따라 접근 1보다 더 향상된 성능을 보여준다.
비주기적 beamformed CSI-RS 전송 상황들에서, UE의 선호하는 수직 빔들은 그룹화되고, 비주기적인 CSI-RS 자원은 그룹화된 수직 빔에 따라 할당된다.
따라서, 접근 1에 비교하여 접근 3에 대한 CSI-RS 전송에 대한 자원이 덜 사용되며, 결과적으로 전체적으로 증가된 성능을 나타낸다.
이러한 경향은 활동하는 UE들의 개수가 증가하는 경우 더 중요하게 된다. 따라서, 가장 높은 성능 게인은 높은 RU case에 대해 특히 접근 3에 대해 보여진다.
8개의 수직 빔을 가지는 접근 3은 4개의 수직 빔들을 가지는 접근 3보다 더 좋은 성능을 보여준다. 이는 주로 증가된 수직 빔의 단위(granularity)로부터의 이득 때문이다.
표 10은 시뮬레이션에 사용된 파라미터들과 가정들을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000010
다음으로, 앞서 살핀 접근 1 내지 접근 3의 내용을 참조하여 EBF/FD-MIMO를 지원하기 위한 CSI process 및 CSI-RS 설정(configuration)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
아래 내용들은 non-precoded 및 beamformed CSI-RS 기반 scheme들에서 enhancement를 포함하며, 이는 EBF/FD-MIMO를 지원하기 위한 CSI process 및 CSI-RS 설정(configuration)에 영향을 미친다.
non-precoded CSI-RS 기반 scheme에 대해, 하나의 CSI process 내 총 12 포트 또는 16 포트를 포함하는 CSI-RS resource의 새로운 타입은 UE가 이와 같은 CSI-RS port들을 측정하고, 해당 FD-MIMO CSI feedback을 보고하기 위해 정의될 필요가 있다.
beamformed CSI-RS 기반 scheme에 대해, beamformed CSI-RS resource(들)을 할당하기 위한 접근 1 내지 3에 대해 살펴보았다.
접근 1 내지 접근 3과 관련된 내용은 앞서 언급한 부분을 참조하기로 한다.
이하, non-precoded CSI-RS 기반 scheme들 및 beamformed CSI-RS 기반 scheme들에 대해 아래에서 간략히 살펴보기로 한다.
Non- precoded CSI- RS based schemes
먼저, non-precoded CSI-RS 기반 scheme들에 대해 살펴본다.
존재하는 CSI process 정의는 UE의 CSI 측정에 대한 하나의 NZP CSI-RS resource 및 하나의 CSI-IM resource의 결합을 포함한다.
여기서, 상기 레거시 NZP CSI-RS resource는 해당 설정에서 {1, 2, 4, 또는 8} CSI-RS antenna port들을 가질 수 있다.
Rel-13에서 12 포트 및 16 포트 CSI-RS를 가지는 FD-MIMO를 지원하기 위해, 하나의 CSI process에서 다수의 레거시 NZP CSI-RS resource들의 병합 또는 새로운 NZP CSI-RS resource를 설계하는 것이 지원될 필요가 있다.
전자의 옵션(레거시 NZP CSI-RS resource들의 병합)은 하나의 CSI process 내에서 총 12 포트 또는 16 포트 NZP CSI-RS를 설정하는데 있어 네트워크 유연성(flexibility)의 장점을 가지며, 다수의 레거시 NZP CSI-RS resource들이 시간/주파수 자원 할당 관점에서 CSI process 내에서 자유롭게 설정될 수 있기 때문이다.
이와는 반대로, 전자의 옵션은 UE가 상기 레거시 NZP CSI-RS resource 병합의 모든 가능한 결합을 구현해야 하는 점에서 UE 동작에서 더 많은 복잡도를 요구하며, 또한 증가하는 채널 측정 복잡도를 요구한다.
다음으로, 후자 옵션(새로운 NZP CSI-RS resource 설계)는 전자 옵셥에 비해 더 낮은 UE 복잡도의 장점을 가지는 반면, 하나의 CSI process에서 12 포트 또는 16 포트 NZP CSI-RS를 설정하는데 있어 더 적은 네트워크 유연성을 가질 수 있다.
UE 복잡도가 더 중요하다는 측면 때문에, 후자 옵션을 따르는 것이 더 바람직할 수 있다.
또는, 미래의 확장 측면을 고려하는 경우 좀 더 유연한 전자 옵션을 취할 수도 있으나, 이 경우 네트워크 설정에서 약간의 제한들을 가지게 된다.
(제안 1): 하나의 CSI process에서 12 포트 및 16 포트 CSI-RS를 지원하기 위해, 설정 유연성은 한 쌍의 가능한 CSI-RS 패턴들로 엄격히 제한되어야 하며, 각 가능한 CSI-RS 패턴은 다수의 레거시 CSI-RS resource들을 포함한다.
Beamformed CSI- RS based schemes
다음, beamformed CSI-RS 기반 scheme들에 대해 살펴본다.
UE 복잡도 측면에서, beamformed CSI-RS 기반 scheme들은 CSI 획득(derivation)을 위해 측정되어야 할 NZP CSI-RS 포트들의 개수가 레거시 scheme들과 같이 유지될 수 있다는 장점이 있다.
즉, 8개까지의 NZP CSI-RS 포트들이 사전에, 전송되는 NZP CSI-RS에서 적용되는 beamforming weights들로 인해 충분할 수 있다.
그러므로, 비록 12 포트 또는 16 포트 beamformed CSI-RS 전송이 eNB가 미래의 확장을 위해 전송 안테나의 상당히 많은 개수를 구현하는 경우에 이용될 수 있음에도 불구하고, 앞서 살핀 12 포트 및 16 포트 CSI-RS 패턴들의 enhancement는 beamformed CSI-RS 기반 FD-MIMO scheme에 대해서는 필요하지 않을 수 있다.
beamformed CSI-RS 기반 scheme들의 관점에서, NZP CSI-RS resource들을 포함하는 CSI process에서 필요한 enhancement들은 앞서 살핀 각각의 접근 방법(접근 1 내지 접근 3)에 의존한다.
UE-전용 CSI-RS resource 할당을 이용하는 접근 1에 대해서, 하나의 CSI process에서 설정되는 주기적으로 전송되는 NZP CSI-RS는 매 CSI-RS 전송 시간 상황(instance)에서 UE 채널 방향에 딱 맞는 beamforming 계수를 적응적으로 다양화하도록 적용될 수 있다.
왜냐하면, 상기 NZP CSI-RS resource는 전용적으로 UE에게 할당되기 때문이다.
만약 이와 같은 beamforming 계수의 변화(variation)가 자주 발생하지 않는 경우, 비록 UE가 NZP CSI-RS에 적용되는 정확한 beamforming 계수들을 몰라야하는 상황일지라도, 적용된 beamforming 계수들이 CSI 획득을 위해 CSI 측정 윈도우를 적절하게 설정하거나 또는 리셋하도록 변경해야하는지 여부를 UE가 알 수 있도록 하는 것은 이득이 된다.
(관찰 1): UE가 CSI 측정 윈도우의 시작 시간을 리셋하도록 eNB로부터의 명확한 빔 변경 지시(beam change indication)는 UE-전용 beamformed CSI-RS 자원 할당을 이용하는 접근 1에 대해 지원될 필요가 있다.
셀-특정하게 고정된 M개의 beamformed CSI-RS resource를 이용하는 접근 2는 셀 내에서 활동하는 UE들의 개수가 증가할 때 많은 CSI-RS 오버헤드를 가지는 접근 1에 비해 이득이 될 수 있다.
일반적으로, 특정 셀은 다수의 후보 beamformed CSI-RS resource(e.g., 2, 4, or 8)를 미리 결정할 수 있다. 그 이유는 셀 커버리지 내에 서로 다른 빔 방향을 선호하는 많은 UE들이 존재할 수 있기 때문이다.
이런 경우, UE는 전체 후보 M개의 beamformed CSI-RS resource들로부터 N=1개의 CSI-RS를 측정하도록 지시 받을 수 있으며, 해당 CSI-RS process 설정(configuration)은 M개의 CSI-RS resource 설정들을 포함한다.
비록 이와 같은 CSI process가 다수의 M개의 CSI-RS resource들을 포함한다고 할지라도, 이러한 설정은 앞서 살핀 바와 같이 non-precoded CSI-RS 기반 case를 위한 사용에서의 indication과 차별화될 필요가 있다.
만약 M개의 후보 beamformed 자원들에서 선호하는 N개의 CSI-RS resource가 UE의 CSI-RSRP 보고 등에 기초하여 변경되는 것이 발견되는 경우, UE가 CSI process 내에서 CSI 측정을 위한 유효한 CSI-RS resource 변경을 알도록 가능하게 할 필요가 있다.
후보 beamformed CSI-RS들 중 일부는 예를 들어, 해당 수직 빔 방향을 선호하는 UE가 없기 때문에 셀 측면에서 전송될 필요가 없는 경우, 이런 CSI-RS resource들은 성능 이득을 확보하기 위해 동적인 ZP CSI-RS indication에 의해 데이터 전송을 위해 유연하게 사용될 수 있다.
(관찰 2): 동적인 ZP CSI-RS indication은 CSI-RS 오버헤드를 세이빙함으로써 중요한 성능을 확보하기 위해 beamformed CSI-RS 기반 접근 2 및 접근 3을 위해 지원될 필요가 있다.
비주기적 beamformed CSI-RS 전송을 이용하는 접근 3은 접근 1 및 접근 2 모두의 장점을 결합하는 가장 좋은 방법으로, 접근 3은 접근 1(셀 내 다수의 UE들을 위해 CSI-RS resource pooling을 이용하는 방법)과 같이 UE-전용 CSI-RS 할당에 의존하지 않고, beamforming 계수들이 (접근 2에서처럼, 셀-특정하게 고정된 CSI-RS resource와 비교하여) 동일한 NZP CSI-RS resource에서 유연하게 변경될 수 있다.
이러한 접근(접근 3)에 대해, 해당 CSI-RS process 설정에서, UE가 항상 모든 전송 상황에서 설정된 NZP CSI-RS를 측정하지 않을 수 있도록 하는 indication이 필요할 수 있으며, 설정된 NZP CSI-RS resource에 대한 측정 상황은 동적으로 eNB에 의해 지시될 수 있다.
이러한 동적 indication은 UL-관련 DCI의 CSI 요청 필드와 관련될 수 있으며, 해당 비주기적 CSI reporting은 비주기적 beamformed CSI-RS 전송을 구현하는 접근 3과 함께 사용될 수 있다.
비주기적 beamformed 전송을 이용하는 접근 3은 시스템-레벨 시뮬레이션에서 가장 좋은 성능을 나타낸다. 이와 같은 성능 이득의 주요한 factor는 CSI-RS 오버헤드 세이빙 때문이며, 만약 비주기적 CSI-RS를 전송할 필요가 없는 경우, 해당 CSI-RS RE들은 PDSCH 전송을 위해 재사용되도록 해지된다. 이를 위해, 동적인 ZP CSI-RS indication이 지원될 필요가 있다.
(관찰 3): 비주기적 beamformed 전송을 이용하는 접근 3은 CSI-RS 오버헤드를 효율적으로 제어하며, PDSCH 전송을 위해 CSI-RS RE들을 재사용하기 때문에 가장 좋은 성능을 나타낸다.
(제안 2): 비주기적 beamformed CSI-RS 전송 scheme들은 중요한 이득을 가지는 가장 좋은 성능에 기초하여 Rel-13에서 지원되어야 한다.
이하에서, 앞서 살핀 beamformed CSI-RS 기반 scheme을 지원하기 위한 동적 ZP CSI-RS indication과 관련된 사항에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
상기 동적 ZP CSI-RS indication은 실제적인 비주기적 CSI-RS 전송의 indication이 없는 경우, 사용되지 않는 CSI-RS RE들을 PDSCH RE들로 재사용하기 위한 것으로, 동적 ZP-CSI-RS 설정은 적절한 PDSCH 레이트 매칭(rate matching)을 위해 정의될 수 있다.
동적 ZP CSI-RS indication에 대해 살펴보기에 앞서, DCI format 2D에 포함되는 PQI 필드의 ZP CSI-RS와 관련된 PDSCH resource 매핑 방법에 대해 먼저 간략히 살펴본다.
TM 10과 관련된 DCI 포맷 중 하나는 DCI 포맷 2D이며, 상기 DCI 포맷 2D는 PQI 필드를 포함한다.
상기 PQI(PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드는 PDSCH resource mapping과 관련된 parameter로서, 아래 표 11과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000011
주어진 서빙 셀에 대해 TM 10으로 설정된 UE는 DCI 포맷 2D를 가지는 검출된 PDCCH/EPDCCH에 따라 PDSCH를 디코딩하기 위해 상위 계층 시그널링에 의해 최대 4개까지의 parameter set이 설정될 수 있다.
UE는 PDSCH RE mapping 및 PDSCH antenna port quasi co-location을 결정하기 위해 앞의 표 -에 따른 PQI 필드 값에 따라 parameter set을 사용할 수 있다.
이 경우, UE는 Type B quasi co-location type으로 설정된다.
또한, PDSCH RE mapping과 PDSCH antenna port 준-동일 위치(quasi co-location)를 결정하기 위해 아래와 같은 파라미터들이 (PQI 필드 값에 따른) 각 parameter set에 대해 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 통해 설정된다.
- crs-PortsCount-r11
- crs-FreqShift-r11
- mbsfn-SubframeConfigList-r11
- csi-RS-ConfigZPId-r11
- pdsch-Start-r11
- qcl-CSI-RS-ConfigNZPId-r11
- zeroTxPowerCSI-RS2-r12(if the UE is configured with higher layer parameter eMIMO-Type for TDD serving cell)
아래 표 12는 CSI-RS-ConfigNZP 정보 요소의 일례를 나타내며, 아래 표 13은 CSI-RS-ConfigZP 정보 요소의 일례를 나타내며, 표 14는 CSI-RS-ConfigZPId 정보 요소의 일례를 나타낸다.
CSI-RS-ConfigNZP 정보 요소는 UE가 넌-제로 전송 파워(non-zero transmission power)를 가정할 때, E-UTRAN이 서빙 주파수(serving frequency)에서 설정할 수 있는 CSI-RS resource configuration을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000012
CSI-RS-ConfigZP 정보 요소는 UE가 제로 전송 파워(zero transmission power)를 가정할 때, E-UTRAN이 서빙 주파수(serving frequency)에서 설정할 수 있는 CSI-RS resource configuration을 나타낸다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000013
또한, CSI-RS-ConfigZPId 정보 요소는 UE가 제로 전송 파워(zero transmission power)를 가정할 때, CSI-RS resource configuration을 식별하기 위해 사용된다.
Figure PCTKR2016008792-appb-T000014
제 1 실시 예
제 1 실시 예는 본 명세서에서 제안하는 동적 ZP CSI-RS indication에 대한 정의 및 이를 전송하기 위한 방법을 제공한다.
동적(dynamic) ZP CSI-RS indication을 정의하기 위해, 특정 DCI format에 N bit의 new field를 추가할 수 있다.
여기서, 상기 특정 DCI 포맷은 기존에 존재하는 DCI 포맷 2D일 수도 있으며, 새로운 TM(Transmission Mode)을 위해 정의되는 새로운 DCI 포맷(예:DCI 포맷 2E)일 수도 있으나, 이하에서는 새로운 DCI 포맷에 동적 ZP CSI-RS indication을 위한 new field를 정의하는 것을 일례로 들어 설명한다.
또한, 동적 ZP CSI-RS indication을 위한 new field를 이하에서는 간략히 '동적 ZP CSI-RS indication field'로 표현하기로 한다.
예를 들어, 상기 동적 ZP CSI-RS indication을 위해 정의되는 new field의 bit의 개수가 2(N=2)라고 하면, 00, 01, 10, 11 총 4개의 state들 간의 dynamic indication을 수행할 수 있다.
여기서, 각 state에 대한 description을 (표 11과 동일 또는 유사하게) 사전에 RRC signaling에 의해 UE로 주어질 수 있다.
이 때, 앞서 살핀 접근(Approach) 3 등의 목적을 위한 몇 가지 candidate ZP CSI-RS configuration이 상기 dynamic state에 연동되어 RRC 설정될 수 있다.
만일 앞서 살핀 것처럼, FD-MIMO를 위한 새로운 TM (e.g., TM11)을 정의하는 경우, 이 때의 TM-dependent DCI를 'DCI format 2E'라고 가정할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 FD(Full-Dimension)-MIMO는 일례로, 3GPP rel-13(또는 rel-13 이후)에서 지원하는 MIMO를 의미하는 것으로, enhanced MIMO, massive MIMO 등으로 다양하게 표현 또는 호칭될 수 있다.
이 경우, DCI format 2E는 DCI format 2D에 포함되는 정보에 추가적으로 동적 ZP CSI-RS indication을 위한 적어도 하나의 새로운 field가 포함되는 형태일 수 있다.
상기 DCI format 2D는 PQI 필드 이외에 carrier indication 필드, 자원 할당 헤더(resource allocation header) 필드, 자원 블록 할당(resource block assignment) 필드, PUCCH를 위한 TPC command 필드, 하향링크 할당 index 필드, HARQ process number 필드, SRS request 필드, HARQ-ACK resource offset 필드 등을 더 포함할 수 있다.
여기서, DCI format 2D는 PQI field 및 각 PQI 필드의 state 안에 ZP CSI-RS indication 설정을 이미 포함하고 있으므로, DCI format 2E 역시 PQI field 및 각 PQI 필드의 state 안에 ZP CSI-RS indication 설정을 포함한다.
제 2 실시 예
제 2 실시 예는 DCI 포맷 2E에 이미 포함되어 있는 PQI field와 제 1 실시 예에서 정의한 dynamic ZP CSI-RS indication을 위한 new field가 DCI format 2E에 함께 존재하는 경우, 이에 대한 명확한 동작 방법을 제공한다.
이하에서, 상기 명확한 동작 방법의 다양한 일례들에 대해 살펴보며, 이 중 적어도 하나가 상기 명확한 동작 방법을 위해 적용될 수 있다.
(방법 1): TM 11과 관련된 DCI format 2E에서 PQI 필드를 선택적으로(optionally) 설정될 수 있도록 정의한다.
기존 TM10의 DCI format 2D는 PQI field를 mandatory로 포함하고 있으나, 제 1 실시 예에서 살핀, TM 11의 DCI format 2E는 PQI field를 optional로 포함하도록 정의한다.
그리고, 상기 동적 ZP CSI-RS indication field는 DCI format 2E에 mandatory로 포함되도록 정의한다.
(방법 2): 동적 ZP CSI-RS indication field도 DCI format 2E에 PQI 필드와 마찬가지로 optional로 포함되도록 정의하고, 이의 포함 유무는 network configurability로 설정될 수 있도록 정의한다.
만일, DCI format 2E에 PQI field가 포함되지 않고, 동적 ZP CSI-RS indication field만 포함된 경우, 상기 DCI format 2E에 포함된 동적 ZP CSI-RS indication field에 따라서 ZP-CSI-RS에 대한 설정을 적용함으로써, PDSCH RE mapping을 수행한다.
만일, DCI format 2E에 PQI field와 동적 ZP CSI-RS indication field가 모두 포함되어 있는 경우, 이는 CoMP 동작을 수행하면서 앞서 살핀 접근 3의 동작을 함께 수행하고자 하는 것으로 해석한다.
따라서, 이 경우 상기 DCI format 2E에 포함된 PQI field에서 지시하는 정보 중 ZP CSI-RS 설정 부분만 무시하고, 상기 DCI format 2E에 포함된 동적 ZP CSI-RS indication field에 따라서 PDSCH rate matching을 수행하도록 정의한다.
즉, PDSCH rate matching 수행 시, 상기 동적 ZP CSI-RS indication field가 상기 DCI format 2E에 포함된 PQI 필드에서 지시하는 ZP CSI-RS 설정보다 우선 순위를 갖게 된다.
(방법 3): DCI format 2E에 포함된 PQI field에서 지시하는 ZP-CSI-RS indicator와 함께 상기 DCI format 2E에 추가적으로 포함된 별도의 ZP-CSI-RS indication field와의 joint encoding 형태로 더 많은 candidate의 ZP-CSI-RS indication을 수행하도록 한다.
즉, 방법 3은 DCI format 2E에 PQI field와 동적 ZP-CSI-RS indication field가 함께 포함된 경우, 이에 대한 RRC description이 PQI field에서 4개의 states과 동적 ZP-CSI-RS indication field에서의 4개의 states을 함께 joint encoding함으로써, 총 16개의 states에 해당하는 동적 ZP-CSI-RS indication을 수행할 수 있도록 하는 방법이다.
도 20은 본 명세서에서 제안하는 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 송수신 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 사용하는 non-precoded 기반 CSI-RS reporting 관련 타입은 'class A'로, beamformed 기반 CSI-RS reporting 관련 타입은 'class B'로 표현될 수도 있다.
먼저, 단말은 빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 비주기적(aperiodic) 전송과 관련된 자원 설정(configuration) 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 기지국으로부터 수신한다(S2010).
상기 상위 계층 시그널링은 NZP(Non Zero Power) CSI-RS 설정 정보일 수 있다.
또한, 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보는 CSI-RS가 전송되는 subframe과 관련된 subframeConfig 필드를 포함하지 않을 수 있다.
또한, 빔포밍된 CSI-RS의 주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보와 빔포밍된 비주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보는 상기 상위 계층 시그널링에 포함되는 CSI-RS ConfigNZPId 필드에 의해 구별될 수 있다.
즉, 상기 주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보와 상기 비주기적 전송과 관련된 자원 설정 정보는 각각 서로 다른 NZP CSI-RS ID 값을 가질 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI(downlink control information) 포맷을 상기 기지국으로부터 수신한다(S2020).
상기 제 1 제어 정보는 비주기적 CSI 요청(request) 필드일 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정(measure)한다(S2030).
이후, 상기 단말은 상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(report)한다(S2040).
또한, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 자원 매핑과 관련된 정보를 포함하는 제 2 DCI 포맷을 수신한다.
여기서, 상기 제 2 DCI 포맷은 PQI(PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드 또는 동적(dynamic) ZP(Zero Power) CSI-RS indication 필드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 발생하지 않음으로 인해 추가적으로 PDSCH 전송에 사용할 수 있는 자원 영역을 포함한다.
만약 상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 또는 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드 중 어느 하나만을 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 제 2 DCI 포맷에 포함된 어느 하나의 필드에 기초하여 수행될 수 있다.
만약 상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 및 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드 둘 다 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드에 기초하여 수행될 수 있다.
상기 제 2 DCI 포맷은 빔포밍된 CSI-RS의 전송을 지원하기 위해 정의되는 전송 모드(Transmission Mode:TM)와 관련된 DCI 포맷일 수 있다.
여기서, 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 2 비트로 표현될 수 있으며, '00', '01', '10', '11'의 값을 가질 수 있다.
상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 PDSCH 자원 매핑을 결정하기 위해 상위 계층 시그널링에 의해 설정되는 파라미터 셋(parameter set)을 나타낼 수 있다.
상기 단말이 제 2 DCI 포맷을 수신하는 과정은 상기 S2040 단계 이후 또는 그 전에 수행될 수 있다.
상기 제 2 DCI 포맷을 수신한 이후, 상기 단말은 상기 수신된 제 2 DCI 포맷에 기초하여 상기 기지국으로부터 PDSCH를 수신한다.
본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 21을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(2110)과 기지국(2110) 영역 내에 위치한 다수의 단말(2120)을 포함한다.
기지국(2110)은 프로세서(processor, 2111), 메모리(memory, 2112) 및 RF부(radio frequency unit, 2113)을 포함한다. 프로세서(2111)는 앞서 도 1 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2111)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2112)는 프로세서(2111)와 연결되어, 프로세서(2111)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(2113)는 프로세서(2111)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
단말(2120)은 프로세서(2121), 메모리(2122) 및 RF부(2123)을 포함한다. 프로세서(2121)는 앞서 도 1 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(2121)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(2122)는 프로세서(2121)와 연결되어, 프로세서(2121)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(2123)는 프로세서(2121)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(2112, 2122)는 프로세서(2111, 2121) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2111, 2121)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국(2110) 및/또는 단말(2120)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 CSI-RS와 관련된 단말의 동작 방법은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 CSI(Channel State Information)-RS(Reference Signal)와 관련된 단말의 동작 방법에 있어서,
    빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 비주기적(aperiodic) 전송과 관련된 자원 설정(configuration) 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI(downlink control information) 포맷을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정하는(measure) 단계; 및
    상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(report)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 자원 매핑과 관련된 정보를 포함하는 제 2 DCI 포맷을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 제 2 DCI 포맷에 기초하여 상기 기지국으로부터 PDSCH를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 DCI 포맷은 PQI(PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드 또는 동적(dynamic) ZP(Zero Power) CSI-RS indication 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 발생하지 않음으로 인해 추가적으로 PDSCH 전송에 사용할 수 있는 자원 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 또는 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드 중 어느 하나만을 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 제 2 DCI 포맷에 포함된 어느 하나의 필드에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 DCI 포맷이 상기 PQI 필드 및 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드를 포함하는 경우, 상기 PDSCH 자원 매핑은 상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 DCI 포맷은 빔포밍된 CSI-RS의 전송을 지원하기 위해 정의되는 전송 모드(Transmission Mode:TM)와 관련된 DCI 포맷인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 제어 정보는 비주기적 CSI 요청(request) 필드인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 2 비트로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 동적 ZP CSI-RS indication 필드는 PDSCH 자원 매핑을 결정하기 위해 상위 계층 시그널링에 의해 설정되는 파라미터 셋(parameter set)을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 상위 계층 시그널링은 NZP(Non Zero Power) CSI-RS 설정 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 CSI(Channel State Information)-RS(Reference Signal)와 관련된 동작을 수행하기 위한 단말에 있어서, 상기 단말은,
    무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
    상기 RF 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    빔포밍된(beamformed) CSI-RS의 비주기적(aperiodic) 전송과 관련된 자원 설정(configuration) 정보를 포함하는 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 기지국으로부터 수신하며;
    상기 빔포밍된 CSI-RS의 비주기적 전송이 있음을 알리는 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 DCI(downlink control information) 포맷을 상기 기지국으로부터 수신하며;
    상기 수신된 자원 설정 정보에 기초하여 상기 빔포밍된 CSI-RS를 측정하며; 및
    상기 빔포밍된 CSI-RS의 측정 결과를 상기 기지국으로 보고(report)하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 자원 매핑과 관련된 정보를 포함하는 제 2 DCI 포맷을 수신하며; 및
    상기 수신된 제 2 DCI 포맷에 기초하여 상기 기지국으로부터 PDSCH를 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 DCI 포맷은 PQI(PDSCH RE Mapping and Quasi-Co-Location Indicator) 필드 또는 동적(dynamic) ZP(Zero Power) CSI-RS indication 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
PCT/KR2016/008792 2015-08-13 2016-08-10 무선 통신 시스템에서 csi-rs와 관련된 단말의 동작 방법 및 이를 지원하기 위한 장치 WO2017026794A1 (ko)

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