WO2017196007A1 - 자기간섭 채널을 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

자기간섭 채널을 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017196007A1
WO2017196007A1 PCT/KR2017/004416 KR2017004416W WO2017196007A1 WO 2017196007 A1 WO2017196007 A1 WO 2017196007A1 KR 2017004416 W KR2017004416 W KR 2017004416W WO 2017196007 A1 WO2017196007 A1 WO 2017196007A1
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self
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transmission
communication device
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김동규
노광석
최수용
민경식
박상준
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엘지전자 주식회사
연세대학교 산학협력단
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for estimating a self-interference channel.
  • the transmission from the base station to the terminal is referred to as the downlink transmission
  • the transmission from the terminal to the base station is referred to as the uplink transmission.
  • a method of dividing radio resources between the downlink transmission and the uplink transmission is defined as a duplex, and when a frequency band is divided into a downlink transmission band and an uplink transmission band and bi-directionally transmitted and received, frequency division duplex (Frequency Division Duplex) FDD) and time division duplex for transmitting and receiving time domain radio resources divided into downlink time duration resources and uplink time duration resources in the same frequency band. , TDD).
  • FDD Frequency Division Duplex
  • Full-duplex communication (Full-Duplex communication or Full-Duplex Radio, hereinafter abbreviated as FDR) is a method in which a node performs simultaneous transmission and reception at the same time and frequency resources. It is distinguished from the existing half-duplex communication, and it is a technology that can theoretically double the capacity of the system compared to the half-duplex communication method.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a terminal and a base station supporting FDR.
  • Intra- device self-interference Because the device transmits / receives at the same time and frequency resources, not only a desired signal but also a signal transmitted by itself is simultaneously received. At this time, since the signal transmitted by the self is received by its reception antenna with little attenuation, it means that the signal is received with a much larger power than the desired signal to act as interference.
  • UE to UE inter-link interference means that an uplink signal transmitted by a UE is received by an adjacent UE and acts as an interference.
  • BS to BS inter-link interference means that signals transmitted between heterogeneous base stations (Picocell, femtocell, relay node) between base stations or HetNet are received by receiving antennas of other base stations and act as interference.
  • heterogeneous base stations Picocell, femtocell, relay node
  • An object of the present invention is to provide a method for estimating a self-interference channel by a communication device operating in a full duplex mode.
  • Another object of the present invention is to provide a communication device in full duplex mode for estimating a self-interfering channel.
  • a method for estimating a self-interference channel by a communication device operating in a full duplex mode includes: determining an amount of resources to be used for estimating the self-interference channel for each antenna; And transmitting a reference signal through resources distinguished through each antenna according to the amount of resources determined for each antenna. And estimating the self-interference channel based on the reference signal.
  • the determining of the amount of resources may include: determining an antenna having a maximum power reduction value of residual self-interference signal components at a receiving end of the communication device when allocating one additional resource unit for each antenna; Allocating the additional resource unit for a reference signal to be transmitted by the determined antenna; Determining the antenna until the total amount of resources allocated to each antenna becomes equal to the total number of resource units available for the reference signal transmission by the communication device, and allocating the additional resource units. It may further comprise the step of repeatedly performing.
  • the amount of resources to be used for estimating the self-interference channel for each antenna is allocated when the total amount of resources allocated to each antenna becomes equal to the total number of resource units available for transmission of the RS by the communication device. It may correspond to the amount.
  • the repetition may correspond to the repetition of the total number of resource units available for the RS.
  • the resource unit may correspond to a resource element (RE).
  • the method may include storing information about an estimation result of the self-interference channel.
  • the self-interference channel may be estimated using a reference signal received for each antenna.
  • the communication device may be a terminal or a base station.
  • a full duplex mode communication device for estimating a self-interference channel is configured to determine an amount of resources to be used for estimating the self-interference channel for each antenna. ; And a transmitter configured to transmit a reference signal through resources distinguished through each antenna according to the amount of resources determined for each antenna, and wherein the processor is configured to estimate the self-interference channel based on the reference signal. Can be.
  • the determined amount of resources determines an antenna of which the power sum reduction of the residual self-interference signal component at the receiving end of the communication device is maximized when the processor allocates one additional resource unit for each antenna. Assigning the additional resource unit for a reference signal to be transmitted by an antenna, and the antenna until the total amount of resources allocated to each antenna becomes equal to the total number of resource units available for transmission of the reference signal by the communication device. May be determined by repeatedly performing allocation.
  • the amount of resources to be used for estimating the self-interference channel for each antenna is allocated when the total amount of resources allocated to each antenna becomes equal to the total number of resource units available for transmission of the RS by the communication device. It may correspond to the amount.
  • the repetition may correspond to the repetition of the total number of resource units available for the RS.
  • the resource unit may correspond to a resource element (RE).
  • the self-interference channel may be estimated using a reference signal received for each antenna.
  • the processor may estimate the self-interference channel using a reference signal received for each antenna.
  • the communication device may be a terminal or a base station.
  • self-interfering channel estimation is possible by using only REs less than the number of antennas for reference signal transmission.
  • the performance of the full duplex system can be maximized when the number of REs to be used in the reference signal interval is given.
  • the number of REs used for transmitting a reference signal when the number of REs used for transmitting a reference signal is reduced according to an embodiment of the present invention, the number of REs used for a data transmission / reception interval may be increased.
  • downlink and uplink transmissions occur simultaneously in the data transmission / reception period of a full duplex system, even when a base station or a terminal uses less than an RE for the reference signal transmission, data rates of downlink and uplink are used. At the same time, the effect can be increased.
  • the size of the matrix used in the process of estimating the self-interfering channel through a method such as LS or MMSE at the receiving end of the communication device is reduced to estimate the self-interfering channel. Can reduce the complexity.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a terminal and a base station supporting FDR.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the base station 105 and the terminal 110 in the wireless communication system 100.
  • FIG 3 illustrates a resource grid of a downlink slot of a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a downlink subframe of a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 5 illustrates a structure of an uplink subframe used in a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 6 illustrates a conceptual diagram of a transmit / receive link and self-interference (SI) in an FDR communication situation.
  • SI self-interference
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a position at which three interference techniques are applied at an RF transceiver (or RF front end) of a device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a transmission unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is an exemplary diagram for describing an orthogonal reference signal transmission scheme for each antenna according to the present invention.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for describing an operation of a transmitting end of a base station or a terminal in a full duplex mode.
  • 11 is an exemplary diagram for describing an operation of a receiving end of a base station or a terminal in a full duplex mode.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining transmission of a reference signal in an initial transmission unit in a communication device.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram for describing an operation step in a reference signal transmission interval in a general transmission unit.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of determining a training resource by a communication device.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of RE allocation for each antenna in a reference signal transmission interval of a communication device.
  • 16 is a diagram illustrating an operation flow in a communication device (base station and terminal) in a general transmission unit according to the present invention.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed user terminal device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal such as a Node B, an eNode B, a Base Station, and an Access Point (AP).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • AMS advanced mobile station
  • AP Access Point
  • a user equipment may receive information from a base station through downlink, and the terminal may also transmit information through uplink.
  • the information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type and purpose of the information transmitted or received by the terminal.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the base station 105 and the terminal 110 in the wireless communication system 100.
  • the wireless communication system 100 may include one or more base stations and / or one or more terminals. .
  • the base station 105 includes a transmit (Tx) data processor 115, a symbol modulator 120, a transmitter 125, a transmit / receive antenna 130, a processor 180, a memory 185, and a receiver ( 190, a symbol demodulator 195, and a receive data processor 197.
  • the terminal 110 transmits (Tx) the data processor 165, the symbol modulator 170, the transmitter 175, the transmit / receive antenna 135, the processor 155, the memory 160, the receiver 140, and the symbol. It may include a demodulator 155 and a receive data processor 150.
  • the base station 105 and the terminal 110 are provided with a plurality of transmit and receive antennas. Accordingly, the base station 105 and the terminal 110 according to the present invention support a multiple input multiple output (MIMO) system. In addition, the base station 105 according to the present invention may support both a single user-MIMO (SU-MIMO) and a multi-user-MIMO (MU-MIMO) scheme.
  • MIMO multiple input multiple output
  • SU-MIMO single user-MIMO
  • MU-MIMO multi-user-MIMO
  • the transmit data processor 115 receives the traffic data, formats the received traffic data, codes it, interleaves and modulates (or symbol maps) the coded traffic data, and modulates the symbols ("data"). Symbols ").
  • the symbol modulator 120 receives and processes these data symbols and pilot symbols to provide a stream of symbols.
  • the symbol modulator 120 multiplexes the data and pilot symbols and sends it to the transmitter 125.
  • each transmission symbol may be a data symbol, a pilot symbol, or a signal value of zero.
  • pilot symbols may be sent continuously.
  • the pilot symbols may be frequency division multiplexed (FDM), orthogonal frequency division multiplexed (OFDM), time division multiplexed (TDM), or code division multiplexed (CDM) symbols.
  • Transmitter 125 receives the stream of symbols and converts it into one or more analog signals, and further adjusts (eg, amplifies, filters, and frequency upconverts) the analog signals to provide a wireless channel. Generates a downlink signal suitable for transmission via the transmission antenna 130, the transmission antenna 130 transmits the generated downlink signal to the terminal.
  • the receiving antenna 135 receives the downlink signal from the base station and provides the received signal to the receiver 140.
  • Receiver 140 adjusts the received signal (eg, filtering, amplifying, and frequency downconverting), and digitizes the adjusted signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 145 demodulates the received pilot symbols and provides them to the processor 155 for channel estimation.
  • the symbol demodulator 145 also receives a frequency response estimate for the downlink from the processor 155 and performs data demodulation on the received data symbols to obtain a data symbol estimate (which is an estimate of the transmitted data symbols). Obtain and provide data symbol estimates to a receive (Rx) data processor 150. Receive data processor 150 demodulates (ie, symbol de-maps), deinterleaves, and decodes the data symbol estimates to recover the transmitted traffic data.
  • the processing by symbol demodulator 145 and receiving data processor 150 is complementary to the processing by symbol modulator 120 and transmitting data processor 115 at base station 105, respectively.
  • the terminal 110 is on the uplink, and the transmit data processor 165 processes the traffic data to provide data symbols.
  • the symbol modulator 170 may receive and multiplex data symbols, perform modulation, and provide a stream of symbols to the transmitter 175.
  • the transmitter 175 receives and processes a stream of symbols to generate an uplink signal.
  • the transmit antenna 135 transmits the generated uplink signal to the base station 105.
  • an uplink signal is received from the terminal 110 through the reception antenna 130, and the receiver 190 processes the received uplink signal to obtain samples.
  • the symbol demodulator 195 then processes these samples to provide received pilot symbols and data symbol estimates for the uplink.
  • the received data processor 197 processes the data symbol estimates to recover the traffic data transmitted from the terminal 110.
  • Processors 155 and 180 of the terminal 110 and the base station 105 respectively instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) operations at the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • Respective processors 155 and 180 may be connected to memory units 160 and 185 that store program codes and data.
  • the memory 160, 185 is coupled to the processor 180 to store the operating system, applications, and general files.
  • the processors 155 and 180 may also be referred to as controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 155 and 180 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • the firmware or software may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and to perform the present invention.
  • the firmware or software configured to be may be provided in the processors 155 and 180 or stored in the memory 160 and 185 to be driven by the processors 155 and 180.
  • the layers of the air interface protocol between the terminal and the base station between the wireless communication system (network) are based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in the communication system. ), And the third layer L3.
  • the physical layer belongs to the first layer and provides an information transmission service through a physical channel.
  • a Radio Resource Control (RRC) layer belongs to the third layer and provides control radio resources between the UE and the network.
  • the terminal and the base station may exchange RRC messages through the wireless communication network and the RRC layer.
  • the processor 155 of the terminal and the processor 180 of the base station process the signals and data, except for the function of receiving or transmitting the signal and the storage function of the terminal 110 and the base station 105, respectively.
  • the following description does not specifically refer to the processors 155 and 180.
  • the processors 155 and 180 it may be said that a series of operations such as a function of receiving or transmitting a signal and a data processing other than a storage function are performed.
  • FIG 3 illustrates a resource grid of a downlink slot of a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • the downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • One downlink slot may include 7 (or 6) OFDM symbols and the resource block may include 12 subcarriers in the frequency domain.
  • Each element on the resource grid is referred to as a resource element (RE).
  • One RB contains 12x7 (6) REs.
  • the number of RBs included in the downlink slot NRB depends on the downlink transmission band.
  • the structure of an uplink slot is the same as that of a downlink slot, but an OFDM symbol is replaced with an SC-FDMA symbol.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a downlink subframe of a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • up to three (or four) OFDM symbols located at the front of the first slot of a subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data regions to which the Physical Downlink Shared CHannel (PDSCH) is allocated.
  • Examples of a downlink control channel used in LTE include 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 used for transmission of a control channel within the subframe.
  • the PHICH carries a HARQ ACK / NACK (Hybrid Automatic Repeat request acknowledgment / negative-acknowledgment) signal in response to uplink transmission.
  • DCI downlink control information
  • the DCI format is defined as format 0 for uplink, formats 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 3, 3A, and so on for downlink.
  • the DCI format includes a hopping flag, RB assignment, modulation coding scheme (MCS), redundancy version (RV), new data indicator (NDI), transmit power control (TPC), and cyclic shift DM RS, depending on the application.
  • MCS modulation coding scheme
  • RV redundancy version
  • NDI new data indicator
  • TPC transmit power control
  • Information including a reference signal (CQI), a channel quality information (CQI) request, a HARQ process number, a transmitted precoding matrix indicator (TPMI), and a precoding matrix indicator (PMI) confirmation are optionally included.
  • CQI reference signal
  • CQI channel quality information
  • TPMI transmitted precoding matrix indicator
  • PMI pre
  • the PDCCH includes a transmission format and resource allocation information of a downlink shared channel (DL-SCH), a transmission format and resource allocation information of an uplink shared channel (UL-SCH), a paging channel, Resource allocation information of upper-layer control messages such as paging information on PCH), system information on DL-SCH, random access response transmitted on PDSCH, Tx power control command set for individual terminals in terminal group, Tx power control command , The activation instruction information of the Voice over IP (VoIP).
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region.
  • the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or a plurality of consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCEs control channel elements
  • the CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate based on radio channel conditions.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups (REGs).
  • the format of the PDCCH and the number of PDCCH bits are determined according to the number of CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • the CRC is masked with an identifier (eg, a radio network temporary identifier (RNTI)) according to the owner or purpose of use of the PDCCH.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • an identifier eg, cell-RNTI (C-RNTI)
  • C-RNTI cell-RNTI
  • P-RNTI paging-RNTI
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • FIG. 5 illustrates a structure of an uplink subframe used in a 3GPP LTE / LTE-A system as an example of a wireless communication system.
  • an uplink subframe includes a plurality of slots (eg, two).
  • the slot may include different numbers of SC-FDMA symbols according to the CP length.
  • the uplink subframe is divided into a data region and a control region in the frequency domain.
  • the data area includes a PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel) and is used to transmit a data signal such as voice.
  • the control region includes a PUCCH (Physical Uplink Control CHannel) and is used to transmit uplink control information (UCI).
  • the PUCCH includes RB pairs located at both ends of the data region on the frequency axis and hops to a slot boundary.
  • PUCCH may be used to transmit the following control information.
  • SR Service Request: Information used for requesting an uplink UL-SCH resource. It is transmitted using OOK (On-Off Keying) method.
  • HARQ ACK / NACK This is a response signal for a downlink data packet on a PDSCH. Indicates whether the downlink data packet was successfully received.
  • One bit of ACK / NACK is transmitted in response to a single downlink codeword (CodeWord, CW), and two bits of ACK / NACK are transmitted in response to two downlink codewords.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • MIMO Multiple input multiple output
  • RI rank indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • PTI precoding type indicator
  • the amount of control information (UCI) that a UE can transmit in a subframe depends on the number of SC-FDMA available for control information transmission.
  • SC-FDMA available for transmission of control information means the remaining SC-FDMA symbol except for the SC-FDMA symbol for transmitting the reference signal in the subframe, and in the case of the subframe in which the Sounding Reference Signal (SRS) is set, the last of the subframe SC-FDMA symbols are also excluded.
  • the reference signal is used for coherent detection of the PUCCH.
  • PUCCH supports seven formats according to the transmitted information.
  • the FDR transmission / reception system capable of simultaneously transmitting and receiving uplink and downlink signals on the same frequency band can increase the spectral efficiency up to 2 times compared to the existing system that transmits uplink and downlink signals by dividing frequency or time. As a result, it is one of the core technologies of the next generation 5G mobile communication system.
  • FDR using a single frequency transmission band may be defined as a transmission resource configuration method for simultaneously transmitting and receiving through a single frequency transmission band from an arbitrary wireless device perspective.
  • RRH remote radio head
  • It can be expressed by a transmission resource configuration method for simultaneously performing link reception and uplink transmission.
  • D2D device-to-device direct communication
  • transmission and reception between wireless terminals may be expressed by a transmission resource setting method performed simultaneously in the same frequency transmission band.
  • the present invention illustrates a case of wireless transmission and reception between a base station and a wireless terminal and describes the proposed techniques related to FDR, but also includes a case of a network wireless device performing wireless transmission and reception with a terminal other than a general base station and direct communication between terminals. It also includes the case.
  • FIG. 6 illustrates a conceptual diagram of a transmit / receive link and self-interference (SI) in an FDR communication situation.
  • SI self-interference
  • SI self-interference
  • the UE needs 119dBm of Self-IC performance in order to effectively drive the FDR system at a bandwidth of 20MHz (BW).
  • the thermal noise value depends on the bandwidth of the mobile communication system. It can be changed as shown in the equation. Table 1 assumes a bandwidth of 20MHz. Regarding Table 4, the Receiver Noise Figure (NF) considered the worst case with reference to the 3GPP specification requirements.
  • the receiver thermal noise level is determined by the sum of the thermal noise at the specific BW and the receiver NF.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a position at which three interference techniques are applied at an RF transceiver (or RF front end) of a device. 7 shows the application location of the three Self-IC techniques. The following three self-IC techniques are briefly described.
  • the self-interference cancellation scheme that should be executed first is the antenna self-interference cancellation scheme.
  • SI cancellation is performed at the antenna stage.
  • the simplest is to physically block the transmission of the SI signal by installing an object that can block the signal between the transmitting and receiving antennas, artificially adjusting the distance between the antennas using multiple antennas, or reversing the phase for a particular transmitting signal. Can be used to remove some of the SI signal.
  • a part of the SI signal may be removed using a multi-polarized antenna or a directional antenna.
  • Analog Self-IC A method of removing interference from the analog stage before the received signal passes through the ADC (Analog-to-Digital Convertor). This method removes the SI signal using the duplicated analog signal. This may be performed in the RF domain or the IF domain. A method of removing the SI signal is described in detail as follows. First, the delayed analog signal is time-delayed, and then the magnitude and phase are adjusted to make a duplicate signal of the SI signal actually received and subtracted from the signal received by the receiving antenna. However, since the analog signal is processed, additional distortion may occur due to implementation complexity and circuit characteristics, and thus, interference cancellation performance may be greatly changed.
  • Digital Self-IC Removes interference after the received signal passes through the ADC. It includes all interference cancellation techniques in the baseband region. In the simplest case, it can be realized by making a copy signal of SI and subtracting it from the received digital signal by using the transmitted digital signal. Alternatively, techniques for preventing a transmission signal to a terminal or a base station from being received by a reception antenna by performing precoding / postcoding on a baseband using multiple antennas may also be classified as digital self-ICs. However, since digital self-IC can be quantized so that a digitally modulated signal can recover information on a desired signal, interference can be achieved by using one or more of the above techniques to perform digital self-IC. After removal, a precondition is that the difference in signal power between the remaining interfering signal and the desired signal must fall within the ADC range.
  • the present invention proposes a reference signal transmission method for estimating a self-interference channel in a full duplex multiple input / output system.
  • the present invention proposes a method of transmitting a reference signal capable of reducing the amount of resource consumption for reference channel estimation to improve the data rate performance of a full duplex system and at the same time reducing the complexity of the channel estimation.
  • the basic transmission unit is a downlink reference signal transmission interval for estimating the self-interference channel of the base station, an uplink reference signal transmission interval for estimating the self-interference of the terminal, and the base station and the terminal simultaneously transmit and receive downlink and uplink data It is divided into data transmission and reception intervals.
  • each device allocates some of the available resources to the reference signal transmission interval and transmits the reference signal in the corresponding interval.
  • Each device uses the reference signal received through the self-interference channel in the reference signal transmission interval in the current transmission unit, and uses a method such as LS (Least-Square) or Minimum Mean-Squared-Error (MMSE). Estimate the self-interference channel. The estimation of the self-interference channel of each device obtained in this way is used for the self-interference cancellation process in the data transmission and reception interval.
  • LS Least-Square
  • MMSE Minimum Mean-Squared-Error
  • downlink and uplink reference signals for each transmission unit must be allocated at least resources of each base station and terminal antennas to perform the self-interference channel estimation for each transmission unit. It should be assigned to the transmission interval. Therefore, as the number of antennas increases in the multi-input / output system, the reference signal transmission interval increases, thereby reducing the data transmission / reception interval.
  • downlink and uplink transmission occur simultaneously in a data transmission / reception period of a full duplex system, an increase in one antenna number of a base station or a terminal may cause a simultaneous decrease in downlink and uplink data rates.
  • the reference signal indicates a signal transmitted for channel estimation or the like.
  • Resource element (RE) represents a time or frequency unit for signal transmission. In the following, for application to the general signal transmission model, unless otherwise described, both resources are represented as the same resource using the RE without distinguishing time and frequency resources.
  • a transmission unit represents an individual unit for signal transmission consisting of several REs defined through an appointment between a base station and a terminal. One transmission unit may correspond to a slot, a resource block (RB), a subframe, a frame, and the like.
  • RB resource block
  • the transmission unit or transmission section there are a downlink reference signal transmission section, an uplink reference signal transmission section, and a data transmission section.
  • the self-interference channel represents a channel experienced when a signal transmitted by a specific communication device in a full duplex system is fed back to itself by simultaneous transmission and reception in a full duplex system.
  • the self-interfering channel consists of an N ⁇ N matrix when a specific communication device has N antennas, and a signal transmitted from a specific antenna of a specific communication device is received through all antennas of the specific communication device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a transmission unit according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission unit may include an initial transmission unit (or an initialization performing transmission unit) and a general transmission unit, and each transmission unit may include a downlink RS transmission DL (DL transmission) as shown in FIG. 8.
  • the link reference signal transmission interval (RS transmission from UE (UL)), and the data transmission and reception interval (DL + UL data transmission) is configured.
  • the initial transmission unit proposed by the present invention corresponds to a specific transmission unit defined by a base station or a terminal.
  • the next initial transmission unit after one initial transmission unit can be reset at the discretion of the base station and the terminal.
  • the base station and the terminal may individually designate different transmission units as initial transmission units.
  • the general transmission unit proposed in the present invention corresponds to a transmission unit other than the initial transmission unit defined by the base station or the terminal.
  • each device may perform the steps of determining training resources, orthogonal reference signal transmission, self-interference channel estimation, and storing information on the self-interference channel estimation result.
  • FIG 9 is an exemplary diagram for describing an orthogonal reference signal transmission scheme for each antenna according to the present invention.
  • the reference signal transmission scheme proposed by the present invention includes an orthogonal reference signal transmission scheme for transmitting a reference signal by allocating a separate resource for each antenna of each device as shown in FIG. 9.
  • the base station and the terminal may perform estimation for the self-interference channel corresponding between the specific transmission antenna and all the reception antennas thereof through reference signals transmitted from their specific antennas and received through all of their antennas.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for describing an operation of a transmitting end of a base station or a terminal in a full duplex mode.
  • FIG. 10 illustrates a signal transmitting end used in a data transmission / reception interval in a base station or a terminal (or operating in a full duplex mode) considered in the present invention.
  • the transmitting end of the communication device may include a MIMO precoding unit, a power allocation unit, an antenna, and the like.
  • the symbol sequence is a symbol block to be transmitted for each transmission unit in each device (for example, a base station or a terminal).
  • the MIMO precoding unit may perform MIMO precoding of the transmitting end performed on the symbol block.
  • the power allocation unit performs a power allocation process in consideration of a distance from the receiver and a power control process, a transmission power limit of the communication device, and the like.
  • the transmitted signal in the j th RE in the t th transmission unit in the communication device thus generated may be represented by Equation 1 below.
  • Equation 1 S t, j represents a symbol vector in the j th RE in the t th transmission unit, Denotes the precoding matrix for S t, j , Is a diagonal matrix representing the allocated power for each antenna for S t, j .
  • 11 is an exemplary diagram for describing an operation of a receiving end of a base station or a terminal in a full duplex mode.
  • FIG. 11 illustrates an operation of a signal receiver used in a data transmission / reception interval of a base station or a terminal in a full duplex mode considered in the present invention.
  • the receiving end may include a receiving antenna, an analog magnetic interference canceller, a quantization unit, a digital magnetic interference canceller, and a MIMO receiver.
  • the desired signal is a signal transmitted from the transmitting side in terms of the communication device.
  • Self-interference represents a self-interference signal transmitted by the communication device to itself.
  • the receiving antenna of the receiver receives a desired signal and a self-interference signal.
  • the analog self-interference cancellation unit performs a self-interference cancellation process on an analog circuit.
  • the quantization unit performs a quantization process from an analog signal to a digital signal.
  • the digital magnetic interference canceling unit performs magnetic interference cancellation from the quantized digital signal.
  • the MIMO receiver performs signal detection and demodulation of multiple input / output systems using digital signals that have undergone self-interference cancellation.
  • the output signal y t, j in the j th RE in the t th transmission unit in each device thus received may be expressed by Equation 2.
  • d t, j represents a desired signal vector in the jth RE
  • G t, j represents a MIMO Filter matrix
  • Is d t, j respectively And a data channel and an interference channel experienced by x t, j
  • L t is d t
  • j Represents the path-loss experienced by a
  • a represents the analog self-interference cancellation gain on a linear scale
  • q t, j represents the noise vector generated during the quantization process
  • n t, j represents Represents an additive white Gaussian noise vector
  • Is a self-interference channel Denotes an estimation matrix for.
  • Equation 2 Represents the residual self-interference signal remaining in the receiver output signal. Denotes the power sum of the residual self-interfering signal components. Minimization of the power sum of these residual self-interference signal components may be represented by Equation 3 below.
  • N represents the number of antennas of the communication device, in Represents the nth diagonal element of the matrix V t , in Represents the nth diagonal element of the matrix Z t, j , Elements in the nth column and kth row of the self-interfering channel matrix Error variance for the estimate of.
  • the power sum corresponding cost of the residual self-interference signal components proposed by the present invention represents the cost of the right term of Equation 3 consisting of an error variance and a precoding matrix, a transmit power, and a MIMO filter for channel estimation. Equation 3 shows that minimization of the corresponding cost has the same meaning as minimizing the power sum of the residual self-interference signals.
  • Equation 3 Assuming LS estimation, it can be expressed by the following Equation 4 through the RE number r t, n of the reference signal transmitted from the corresponding nth antenna in the current transmission unit.
  • Equation 4 snr represents a signal-to-noise ratio (SNR) of each transmission reference signal, and k n, k represents C represents the correlation coefficient of the non-line-of-sight (NLOS) component of the self-interfering channel channel between two consecutive transmission units.
  • t n represents the number of elapsed transmission units from the last transmission unit to which the RE for the reference signal transmission from the nth antenna has been allocated. Denotes the number of REs used for transmission of the reference signal from the n th antenna in the t n th previous transmission unit.
  • equation (4) Indicates that there is no reference signal transmitted through the nth antenna in the current transmission unit, and in this case, the previous transmission unit tt nth transmission unit as an estimate of the self-interfering channel for the nth antenna in the current transmission unit. It shows the case where the estimate in E is used as it is.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining transmission of a reference signal in an initial transmission unit in a communication device.
  • the communication device may start operations in accordance with the invention from an operation stage in an initial transmission unit.
  • a resource equal to or greater than the antenna number of the communication device is allocated to the reference signal transmission interval.
  • a reference signal is configured and transmitted using N or more REs as shown in FIG. 12 so that the entire N ⁇ N self-interfering channel matrix of the corresponding device can be estimated.
  • the entire self-interference channel of the current initial transmission unit may be estimated by a method such as LS or MMSE estimation for the reference signal received through the self-interference channel in the reference signal transmission interval in the initial transmission unit of the communication device.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram for describing an operation step in a reference signal transmission interval in a general transmission unit.
  • the communication device may first determine a training resource.
  • the training resource means a resource to be used to estimate the self-interference channel of each antenna
  • the communication device determines the amount of resources to be used to estimate the self-interference channel of each antenna.
  • the communication device may allocate the determined training resource amount to each antenna and transmit the orthogonal reference signal using separate resources for each antenna.
  • the communication apparatus may estimate the self-interference channel from each antenna of the current transmission unit by using LS or MMSE estimation using reference signals received through the self-interfering channel.
  • the communication device determines that the self-interference channel of the antenna that has not been allocated a resource in the current transmission unit is an estimate of the self-interference channel calculated for the previous recent transmission unit stored in the memory 160 or 185 in the current transmission unit. Can be used as an estimate.
  • the communication device may store information on the self-interference channel estimation result in the current transmission unit in the memory 160 or 185.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of determining a training resource by a communication device.
  • the communication device calculates a cost corresponding to a power sum of residual self-interference signal components for each antenna according to resource usage (1410). That is, the communication device calculates a cost corresponding to the sum of powers of the remaining self-interference signal components according to the corresponding allocation amount when the RE allocation for the reference signal transmission is performed in each antenna.
  • the cost corresponding to the sum of powers of the residual self-interference signal components is calculated as shown in Equation 5 by substituting Equation 4 into the right term of Equation 3.
  • Equation 5 If the number of REs is allocated, this indicates a cost corresponding to the sum of powers of the remaining self-interfering signal components in the nth antenna. Represents the total number of REs available for transmission of a reference signal in the communication device.
  • r alc And r t, n are initialized to all zeros (1420), where r alc Indicates the number of REs allocated so far. r alc And r t, n Since initializing the communication device r alc Wow Number of REs allocated so far by comparing the sizes of alc end The following RE allocation process may proceed until it becomes (1430). r alc end If smaller, the communication device may calculate the degree of reduction of the cost corresponding to the sum of power of the residual self-interference signal components when the use RE for each antenna is added for RE allocation, based on Equation 6 below (1440).
  • Equation 6 Denotes the degree of decrease in cost corresponding to the sum of powers of residual self-interfering signal components that occur when an additional RE is allocated to the nth antenna.
  • the antenna selection and the additional RE allocation to maximize the decrease of the cost corresponding to the sum of the power of the residual self-interference signal component may be performed as in Equation 7 below.
  • Equation 7 Denotes a predetermined antenna in which a cost reduction corresponding to a sum of powers of residual self-interference signal components is maximized.
  • the communication device starts with zero at each antenna in the cost calculation step for each antenna according to resource usage.
  • the corresponding cost value of the power sum of the residual self-interference signal component predicted when having the RE allocation amount up to is calculated for each antenna through Equation 5 above.
  • the communication device initializes all RE allocations for the reference signal transmission for each antenna in the current transmission unit to 0, and starts a subsequent iteration process.
  • the communication device additionally has one RE compared to the current set amount (or the currently allocated number of REs) for each antenna, the amount of reduction in the power sum corresponding cost of the remaining self-interference components is calculated using Equation 6 above. do.
  • the communication device compares the reduction amount calculated in the previous step and selects the antenna having the largest reduction amount. That is, the antenna which is determined to greatly reduce the cost of power sum of the residual self-interference signal components among all antennas is selected based on Equation (7).
  • the communication device After the antenna selection, the communication device increases the RE allocation amount for the reference signal transmission in the selected antenna by one and ends one repetition process. In this way, one RE is allocated through one iteration process. The number of REs allocated to each antenna to transmit the reference signal in the current transmission unit over and over again. Continue until Selecting Antennas and REs for Self-Interfering Channel Estimation in Multiple Subframes
  • the channel estimation result used in Equation 6 may be updated every subframe. In contrast, within one subframe In case of selecting RE for channel estimation, the channel estimation result used in Equation 6 uses the channel estimation result up to the corresponding subframe.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of RE allocation for each antenna in a reference signal transmission interval of a communication device.
  • RE which can be used for a reference signal for each transmission unit
  • RE is 2 in a communication device having three antennas, and an initialization transmission unit is omitted and only a general transmission unit is shown.
  • the first transmission unit (or the first transmission unit) in FIG. 15 will be described.
  • the first transmission unit when the reference signal is allocated to the first antenna, it is determined that the sum of powers of the residual self-interference signal components is minimized, and the first RE is first assigned to the first antenna, and the first antenna is assumed to be allocated to the first antenna. Subsequently, when the reference signal is allocated to the second antenna, it is determined that the sum of power of the residual self-interference signal components is minimized, the second RE is allocated to the second antenna, and then the reference signal for the first transmission unit is assigned to the allocation result. Send along.
  • a second transmission unit (or second transmission unit) will be described.
  • the reference signal is allocated to the third antenna, it is determined that the sum of powers of the residual self-interference signal components is minimized, and the first RE is first assigned to the third antenna and the third antenna is assumed.
  • the reference signal is allocated to the second antenna, it is determined that the sum of powers of the residual self-interference signal components is minimized, the second RE is allocated to the second antenna, and then the reference signal for the second transmission unit is assigned to the allocation result.
  • a third transmission unit (or third transmission unit) will be described.
  • the reference signal when the reference signal is allocated to the first antenna, it is determined to minimize the power sum of the residual self-interference signal components, and the first RE is first assigned to the first antenna, and the first antenna is assumed to be allocated. After that, the additional allocation of the reference signal to the first antenna minimizes the power sum of the residual self-interfering signal components.
  • the reference signal for the third transmission unit is allocated. Send according to the assignment result.
  • 16 is a diagram illustrating an operation flow in a communication device (base station and terminal) in a general transmission unit according to the present invention.
  • the base station may determine the number of REs for each antenna of the downlink reference signals before starting transmission in the downlink reference signal transmission interval in each transmission unit.
  • the base station may transmit the reference signals in the downlink reference signal transmission interval according to the result of the determined number of REs, estimate its own interference channel, and then transmit the downlink data in the data transmission interval.
  • the UE also determines the number of REs for each antenna of the uplink RSs before starting transmission in the UL RS transmission interval in each transmission unit.
  • the UE transmits reference signals in an uplink RS transmission period according to the determined number of REs, estimates a self-interference channel in a channel from which the transmitted RSs are fed back, and then transmits UL data in a data transmission interval. do.
  • the present invention enables self-interfering channel estimation by using only REs less than the number of antennas for transmitting reference signals.
  • the present invention can maximize the performance of the full duplex system when the number of REs to be used in the reference signal interval is minimized by minimizing the power sum of the residual self-interfering signal components after the receiving end of the communication device.
  • the number of REs used for transmitting a reference signal when the number of REs used for transmitting a reference signal is reduced, the number of REs used for a data transmission / reception interval may be increased.
  • the number of REs used for a data transmission / reception interval since downlink and uplink transmissions occur simultaneously in the data transmission / reception period of a full duplex system, even when a base station or a terminal uses less than an RE for the reference signal transmission, data rates of downlink and uplink are used. At the same time, the effect can be increased.
  • the size of the matrix used in the process of estimating the self-interfering channel through a method such as LS or MMSE at the receiving end of the communication device is reduced to estimate the self-interfering channel. Can reduce the complexity.
  • Error variance value of Equation 4 used in the present invention can be applied to MMSE estimation. This is because the LS estimation and the MMSE estimation achieve almost similar performance because the SNR region of the reference signal received through the self-interference channel is a high SNR region.
  • the step of determining the training resources proposed in the present invention can be applied to the case of using the RE than the number of antennas for the reference signal transmission.
  • 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.
  • the method and apparatus for estimating the self-interference channel can be applied to various communication systems such as 3GPP LTE / LTE-A, 5G communication system.

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Abstract

전이중(full duplex) 모드로 동작하는 통신 장치가 자기간섭 채널을 추정하는 방법은, 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양을 결정하는 단계; 및 상기 각 안테나 별로 결정된 자원의 양에 따라 상기 각 안테나를 통해 구분되는 자원을 통해 참조신호를 전송하는 단계; 및 상기 참조신호에 기초하여 상기 자기간섭 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

자기간섭 채널을 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자기간섭 채널을 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
통상적인 무선 전송의 표현으로서 기지국과 단말 간의 무선 전송에 대하여 기지국에서 단말로의 전송을 하향링크 전송, 단말로부터 기지국으로의 전송을 상향링크 전송으로 통칭하여 표현한다. 이러한 하향 링크 전송과 상향 링크 전송 간의 무선 자원을 구분하는 방식을 듀플렉스(duplex)라고 정의하며 주파수 밴드를 하향링크 전송 밴드와 상향링크 전송 밴드로 구분하여 양방향 송수신하는 경우 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD)라고 표현하고 동일 주파수 밴드에서 시간 영역(time domain) 무선 자원을 하향 링크 시구간(time duration) 자원과 상향링크 시구간(time duration) 자원으로 구분하여 송수신하는 경우 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD)라고 표현한다.
전이중 통신 기술 (Full-Duplex communication or Full-Duplex Radio, 이하 FDR로 약칭함)은 한 노드가 동일 시간 및 주파수 자원에서 송신과 수신을 동시에 수행하는 방식으로, 시간 자원 또는 주파수 자원을 직교하도록 분할하여 사용하는 기존의 반이중 통신 (Half-duplex communication)과 구분되며, 반이중 통신 방식에 비해서 시스템의 용량(capacity)를 이론적으로 2배 향상시킬 수 있는 기술이다.
도 1은 FDR 을 지원하는 단말과 기지국의 개념도를 나타낸다.
도 1과 같은 FDR 상황에서는 다음과 같은 총 3종류의 간섭이 존재하게 된다.
Intra -device self-interference: 동일한 시간 및 주파수 자원으로 송/수신을 수행하기 때문에, desired signal 뿐만 아니라 자신이 송신한 신호가 동시에 수신된다. 이때, 자신이 송신한 신호는 감쇄가 거의 없이 자신의 수신 안테나로 수신 되므로 desired signal 보다 매우 큰 파워로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
UE to UE inter-link interference: 단말이 송신한 상향링크 신호가 인접하게 위치한 단말에게 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
BS to BS inter-link interference: 기지국간 혹은 HetNet 상황에서의 이종 기지국간(Picocell, femtocell, relay node) 송신하는 신호가 다른 기지국의 수신 안테나로 수신되어 간섭으로 작용하는 것을 의미한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 전이중(full duplex) 모드로 동작하는 통신 장치가 자기간섭 채널을 추정하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 자기간섭 채널을 추정하기 위한 전이중(full duplex) 모드의 통신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 전이중(full duplex) 모드로 동작하는 통신 장치가 자기간섭 채널을 추정하는 방법은, 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양을 결정하는 단계; 및 상기 각 안테나 별로 결정된 자원의 양에 따라 상기 각 안테나를 통해 구분되는 자원을 통해 참조신호를 전송하는 단계; 및 상기 참조신호에 기초하여 상기 자기간섭 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자원의 양을 결정하는 단계는, 상기 각 안테나 별로 하나의 추가 자원단위를 할당하는 경우에 상기 통신 장치의 수신단에서의 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합의 감소치가 최대가 되는 안테나를 결정하는 단계; 상기 결정된 안테나에서 전송할 참조신호를 위해 상기 추가 자원단위를 할당하는 단계; 및 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때까지 상기 안테나를 결정하는 단계와 및 상기 추가 자원단위를 할당하는 단계를 반복 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양은 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때에 할당된 자원에 양에 해당할 수 있다. 상기 반복 수행은 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수만큼의 반복 수행에 해당할 수 있다. 상기 자원단위는 자원 요소(Resource Element, RE)에 해당할 수 있다.
상기 방법은, 상기 자기간섭 채널의 추정 결과에 대한 정보를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 자기간섭 채널은 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정할 수 있다. 상기 통신 장치는 단말 또는 기지국일 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 자기간섭 채널을 추정하기 위한 전이중(full duplex) 모드의 통신 장치는, 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양을 결정하도록 구성된(configured) 프로세서; 및 상기 각 안테나 별로 결정된 자원의 양에 따라 상기 각 안테나를 통해 구분되는 자원을 통해 참조신호를 전송하도록 구성된 송신기를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 참조신호에 기초하여 상기 자기간섭 채널을 추정하도록 구성될 수 있다.
상기 결정된 자원의 양은, 상기 프로세서가 상기 각 안테나 별로 하나의 추가 자원단위를 할당하는 경우에 상기 통신 장치의 수신단에서의 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합의 감소치가 최대가 되는 안테나를 결정하고, 상기 결정된 안테나에서 전송할 참조신호를 위해 상기 추가 자원단위를 할당하며, 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때까지 상기 안테나를 결정하고 상기 추가 자원단위를 할당을 반복 수행함으로써 결정할 수 있다.
상기 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양은 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때에 할당된 자원에 양에 해당할 수 있다. 상기 반복 수행은 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수만큼의 반복 수행에 해당할 수 있다. 상기 자원단위는 자원 요소(Resource Element, RE)에 해당할 수 있다. 상기 자기간섭 채널은 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 자기간섭 채널을 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정할 수 있다. 상기 통신 장치는 단말 또는 기지국일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 안테나 수 미만의 RE만을 참조신호 전송에 사용하여 자기간섭 채널 추정이 가능케 된다. 또한 통신 장치의 수신단 과정 이후 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화시킴으로 참조신호 구간에 사용할 RE 수가 주어졌을 때 full duplex 시스템의 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 참조신호 전송에 사용하는 RE 수를 감소시킬 경우 데이터 송수신 구간에 사용하는 RE 수를 증가시킬 수 있다. 특히 full duplex 시스템의 데이터 송수신 구간에서는 하향링크 및 상향링크 전송이 동시에 일어나므로 본 발명을 통해 기지국 또는 단말 일방에서 안테나 수 미만의 RE를 참조신호 전송에 사용할 경우에도 하향링크 및 상향링크의 데이터 전송률을 동시에 증가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명을 통하여 참조신호 전송에 사용하는 RE 수를 감소시킬 경우, 통신 장치의 수신단에서 LS 또는 MMSE 등의 방법을 통한 자기간섭 채널 추정 과정에서 사용되는 행렬의 크기가 감소되어 자기간섭 채널 추정의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 FDR 을 지원하는 단말과 기지국의 개념도를 나타낸다.
도 2는 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 슬롯의 자원 그리드를 예시한 도면이다.
도 4는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 5는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 6은 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.
도 7은 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송단위 구성도를 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 고려하는 안테나 별 직교 기반 참조신호 전송 방식을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 full duplex 모드의 기지국 또는 단말의 송신단에서의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 full duplex 모드의 기지국 또는 단말의 수신단에서의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 12는 통신 장치에서 초기 전송단위에서 참조신호 전송을 설명하기 위한 예시적 도면이다.
도 13은 일반 전송단위에서의 참조신호 전송 구간에서의 동작 단계를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 14는 통신 장치가 트레이닝 자원을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 통신 장치의 참조신호 전송 구간에서 안테나별 RE 할당 예제를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 일반 전송단위에서 통신 장치(기지국 및 단말)에서의 동작 흐름을 예시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A, 5G 시스템 등인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A, 5G 통신 시스템의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
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. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
도 2는 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(170), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기 (125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서 (150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
본 명세서에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능 등을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
도 3은 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 슬롯의 자원 그리드를 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 하나의 하향링크 슬롯은 7(혹은 6)개의 OFDM 심볼을 포함하고 자원 블록은 주파수 도메인에서 12개의 부반송파를 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각 요소(element)는 자원 요소(Resource Element, RE)로 지칭된다. 하나의 RB는 12×7(6)개의 RE를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 RB의 개수 NRB는 하향링크 전송 대역에 의존한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일하되, OFDM 심볼이 SC-FDMA 심볼로 대체된다.
도 4는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템의 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 4를 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3개(혹은 4개)의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 대응한다. 남은 OFDM 심볼은 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)가 할당되는 데이터 영역에 해당한다. LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향링크 전송에 대한 응답으로 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat request acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 한다. DCI 포맷은 상향링크용으로 포맷 0, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 3, 3A 등의 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷은 용도에 따라 호핑 플래그(hopping flag), RB 할당, MCS(modulation coding scheme), RV(redundancy version), NDI(new data indicator), TPC(transmit power control), 사이클릭 쉬프트 DM RS(demodulation reference signal), CQI (channel quality information) 요청, HARQ 프로세스 번호, TPMI(transmitted precoding matrix indicator), PMI(precoding matrix indicator) 확인(confirmation) 등의 정보를 선택적으로 포함한다.
PDCCH는 하향링크 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위-계층 제어 메시지의 자원 할당 정보, 단말 그룹 내의 개별 단말들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집합(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. PDCCH의 포맷 및 PDCCH 비트의 개수는 CCE의 개수에 따라 결정된다. 기지국은 단말에게 전송될 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 단말을 위한 것일 경우, 해당 단말의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징 식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system information block, SIC))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다.
도 5는 무선통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 5를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터 영역은 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)를 포함하고 음성 등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 제어 영역은 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)를 포함하고 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)를 전송하는데 사용된다. PUCCH는 주파수 축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB 쌍(RB pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.
PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
- HARQ ACK/NACK: PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드(CodeWord, CW)에 대한 응답으로 ACK/NACK 1비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 2비트가 전송된다.
- CQI(Channel Quality Indicator): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), PTI(Precoding Type Indicator) 등을 포함한다. 서브프레임 당 20비트가 사용된다.
단말이 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보(UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA의 개수에 의존한다. 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고, SRS(Sounding reference signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH의 코히어런트 검출에 사용된다. PUCCH는 전송되는 정보에 따라 7개의 포맷을 지원한다.
동일 주파수 밴드 상에서 상향링크와 하향링크 신호를 동시에 송수신이 가능한 FDR 송수신 시스템은 주파수 또는 시간을 나누어 상향링크와 하향링크 신호를 송수신하는 기존 시스템 대비 주파수 효율 (Spectral efficiency) 를 최대 2배 증가시킬 수 있기 때문에 차세대 5G 이동통신 시스템의 핵심 기술 중 하나로 각광 받고 있다.
단일 주파수 전송 밴드를 사용한 FDR은 임의의 무선 디바이스 관점에서는 단일 주파수 전송 밴드를 통해 송수신을 동시에 수행하는 전송 자원 설정 방식으로 정의할 수 있다. 이의 특별한 일례로서 일반적인 기지국(또는 중계기, 릴레이 노드, remote radio head(RRH) 등)과 무선 단말 간의 무선 통신에 대해서 단일한 주파수 전송 밴드를 통해 기지국의 하향링크 전송과 상향링크 수신, 무선 단말의 하향링크 수신과 상향링크 전송을 동시적으로 수행하는 전송 자원 설정 방식으로 표현할 수 있다. 다른 일 예로서 무선 단말 들 간의 디바이스 간 직접 통신 (device-to-device direct communication, D2D)의 상황에서 무선 단말들 간의 전송과 수신이 동일한 주파수 전송 밴드에서 동시에 수행되는 전송 자원 설정 방식으로 표현할 수 있다. 이하의 본 발명에서 일반적 기지국과 무선 단말 간 무선 송수신의 경우를 예시하며 FDR 관련 제안 기술들을 기술하고 있으나 일반적인 기지국 이외의 단말과 무선 송수신을 수행하는 네트워크 무선 디바이스의 경우도 포함하며 단말들 간의 직접 통신의 경우도 포함한다.
도 6은 FDR 통신 상황에서 송신/수신 링크와 자기간섭 (SI)의 개념도를 예시하고 있다.
도 6에서처럼 자기간섭(SI)는 송신 안테나로부터 송신된 신호가 경로 감쇄 없이 자신의 수신 안테나로 바로 들어오는 다이렉트 간섭(direct interference)과 주변의 지형에 의해 반사된 간섭(reflected interference)로 구분될 수 있으며, 그 크기는 물리적인 거리 차이에 의해 원하는 신호(desired signal) 보다 극단적으로 클 수 밖에 없다. 이렇게 극단적으로 큰 간섭의 세기 때문에 FDR 시스템의 구동을 위해서는 자기간섭의 효과적인 제거가 필요하다.
효과적으로 FDR 시스템이 구동되기 위해서는 장치의 최대 송신 파워에 따른 자기간섭 제거(Self-IC)의 요구 사항을 다음 표 1(이동통신 시스템에서의 FDR 적용 시 Self-IC 요구사항 (BW=20MHz))과 같이 결정할 수 있다.
Node Type Max. Tx Power (PA) Thermal Noise. (BW=20MHz) Receiver NF Receiver Thermal Noise Level Self-IC Target (PA- TN-NF)
Macro eNB 46dBm -101dBm 5dB (for eNB) -96dBm 142 dB
Pico eNB 30dBm 126 dB
Femto eNB,WLAN AP 23dBm 119 dB
UE 23dBm 9dB(for UE) -92dBm 115 dB
상기 표 1을 참조하면, 단말(UE)이 20MHz 의 대역폭(BW)에서 효과적으로 FDR 시스템을 구동시키기 위해서는 119dBm 의 Self-IC 성능이 필요함을 알 수 있다. 이동통신 시스템의 대역폭에 따라서 Thermal noise 값이
Figure PCTKR2017004416-appb-I000001
식과 같이 바뀔 수 있으며, 표 1은 20MHz 의 대역폭을 가정하고 구하였다. 표 4와 관련하여 Receiver Noise Figure (NF) 는 3GPP 표준 요구사항(specification requirement)를 참조하여 worst case를 고려하였다. Receiver thermal noise level 은 특정 BW 에서의 thermal noise 와 receiver NF의 합으로 결정된다.
자기간섭 제거(Self-IC) 기법의 종류 및 적용 방법
도 7은 장치의 RF 송수신단(혹은 RF front end)에서의 세 가지 간섭 기법을 적용하는 위치를 도시한 도면이다. 도 7에서는 3가지 Self-IC 기법의 적용 위치를 도시하고 있다. 이하 3가지 Self-IC 기법에 대해 간략히 설명한다.
Antenna Self-IC: 모든 Self-IC 기법 중 가장 우선적으로 실행되어야 할 자기간섭 제거 기법이 안테나 자기간섭 제거 기법이다. 안테나 단에서 SI 제거가 수행된다. 가장 간단하게는 송신 안테나 및 수신 안테나 사이에 신호를 차단할 수 있는 물체를 설치하여 SI 신호의 전달을 물리적으로 차단하거나, 다중 안테나를 활용하여 안테나 간의 거리를 인위적으로 조절하거나, 특정 송신 신호에 위상 반전을 주어 SI 신호를 일부 제거할 수 있다. 또한, 다중 편파 안테나 또는 지향성 안테나를 활용하여 SI 신호의 일부를 제거할 수 있다.
Analog Self-IC: 수신 신호가 ADC (Analog-to-Digital Convertor) 를 통과하기 이전에 Analog 단에서 간섭을 제거하는 기법으로 복제된 Analog 신호를 이용하여 SI 신호를 제거하는 기법이다. 이는 RF영역 혹은 IF 영역에서 수행될 수 있다. SI 신호를 제거하는 방법은 구체적으로 기술하면 다음과 같다. 우선 송신되는 Analog 신호를 시간지연 시킨 후 크기와 위상을 조절하여 실제로 수신되는 SI 신호의 복제 신호를 만들어 수신 안테나로 수신되는 신호에서 차감하는 방식으로 이루어진다. 그러나, Analog 신호를 이용하여 처리하기 때문에 구현 복잡도와 회로특성으로 인하여 추가적인 왜곡이 발생할 수도 있으며 이로 인하여 간섭제거 성능이 크게 달라질 수 있다는 단점이 있다.
Digital Self-IC: 수신 신호가 ADC를 통과한 이후에 간섭을 제거하는 기법으로 Baseband 영역에서 이루어지는 모든 간섭제거 기법들을 포함한다. 가장 간단하게는 송신되는 Digital 신호를 활용하여 SI의 복제 신호를 만들어 수신된 Digital 신호에서 차감하는 방법으로 구현 가능하다. 혹은 다중 안테나를 이용하여 Baseband에서의 Precoding/Postcoding을 수행함으로써 단말 혹은 기지국에의 송신 신호가 수신안테나로 수신되지 않게끔 하기 위한 기법들 또한 Digital Self-IC로 분류할 수 있다. 그러나 Digital Self-IC는 Digital로 변조된 신호가 원하는 신호에 대한 정보를 복원할 수 있을 정도로 양자화가 이루어져 가능하기 때문에 Digital Self-IC를 수행하기 위해서는 상기의 기법들 중 하나 이상의 기법을 활용하여 간섭을 제거하고 난 이후의 남아있는 간섭 신호와 원하는 신호간의 신호 파워의 크기 차가 ADC range안에 들어와야 하는 전제조건이 필요하다.
본 발명은 full duplex 다중 입출력 시스템에서 자기간섭 채널을 추정하기 위한 참조신호 전송 방법을 제안한다. 특히, 자기간섭 채널 추정을 위한 참조신호 소모 자원양을 감소시켜 full duplex 시스템의 데이터 전송률(data rate) 성능을 향상시키고 동시에 자기간섭 채널 추정 복잡도를 감소시킬 수 있는 참조신호 전송 방법을 제안한다.
이를 위해, 기지국 및 단말 등의 송신 및 수신 단이 full duplex 통신을 지원하는 다중 입출력 환경을 고려한다. 이때, 기본 전송단위는 기지국의 자기간섭 채널 추정을 위한 하향링크 참조신호 전송 구간, 단말의 자기간섭 추정을 위한 상향링크 참조신호 전송 구간, 그리고 기지국 및 단말이 하향링크 및 상향링크 데이터를 동시에 송수신하는 데이터 송수신 구간으로 분리되어 구성된다.
각 하향링크 및 상향링크 참조신호 전송 구간에서 각 장치들은 사용 가능한 자원 중 일부를 참조신호 전송 구간에 할당하고 해당 구간에서 각각 참조신호를 전송한다. 각 장치는 현재 전송단위에서의 참조신호 전송 구간에서 자기간섭 채널을 통해 수신된 참조신호를 이용, LS(Least-Square) 또는 MMSE(Minimum Mean-Squared-Error) 등의 방법을 통해 현 전송단위의 자기간섭 채널을 추정한다. 이렇게 얻어진 각 장치의 자기간섭 채널에 대한 추정치는 데이터 송수신 구간에서의 자기간섭 제거 과정에 이용된다.
각 장치들의 자기간섭 채널의 차원은 각각의 안테나 수에 비례하여 증가되므로 매 전송단위 마다 자기간섭 채널 추정 수행을 위해서는 최소 각 기지국 및 단말 안테나 수 이상의 자원을 매 전송단위 별 하향링크 및 상향링크 참조신호 전송 구간에 할당하여야 한다. 따라서 다중 입출력 시스템에서 안테나 수 증가에 따라 참조신호 전송 구간이 증대하고 이로 인해 데이터 송수신 구간이 감소하게 된다. 특히, full duplex 시스템의 데이터 송수신 구간에서는 하향링크 및 상향링크 전송이 동시에 일어나므로 기지국 또는 단말의 안테나 수 일방의 증대가 하향링크 및 상향링크의 데이터 전송률 동시 감소를 발생시킬 수 있다.
이하, 참조신호는 채널 추정 등을 위해 송신되는 신호를 나타낸다. 자원 요소(Resource Element, RE)는 신호 전송을 위한 시간 또는 주파수 단위를 나타낸다. 이하에서 일반적인 신호 전송 모델에의 적용을 위해 별도의 설명이 없는 한 시간 및 주파수 자원을 구분하지 않고 두 자원을 모두 RE를 사용하는 동일한 자원으로 나타낸다. 전송단위는 기지국 및 단말 간 약속을 통해 정의되어 있는 여러 RE들로 구성된 신호 전송을 위한 개별 단위를 나타낸다. 하나의 전송단위는 슬롯(slot), 자원블록(resource block, RB), 서브프레임, 프레임 등에 해당할 수 있다. 전송단위 혹은 전송구간에는 하향링크 참조신호 전송구간, 상향링크 참조신호 전송구간, 데이터 전송구간이 존재한다.
본 발명에서 자기간섭 채널은 full duplex 시스템에서 특정 통신 장치가 송신한 신호가 full duplex 시스템에서 송수신이 동시에 발생함에 의해 자신에게 궤환되어 돌아올 때 겪는 채널을 나타낸다. 이러한 자기간섭 채널은 특정 통신 장치가 N개의 안테나를 가질 때 N×N 행렬로 구성되며, 특정 통신 장치의 특정 안테나에서 송신한 신호는 상기 특정 통신 장치의 모든 안테나를 통해 수신된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송단위 구성도를 예시한 도면이다.
전송단위는 초기 전송단위 (혹은 초기화 수행 전송단위) 및 일반 전송단위를 포함할 수 있고, 각 전송단위는 도 8에 도시한 바와 같이 하향링크 참조신호 전송 구간(RS transmission from BS (DL), 상향링크 참조신호 전송 구간(RS transmission from UE (UL)), 그리고 데이터 송수신 구간(DL+UL data transmission)으로 분리되어 구성된다.
본 발명에서 제안하는 초기 전송단위는 기지국 또는 단말에서 정의한 특정 전송단위에 해당한다. 하나의 초기 전송단위 이후 다음번 초기 전송단위는 기지국 및 단말의 판단 하에 재설정이 가능하다. 기지국 및 단말은 개별적으로 서로 다른 전송단위를 초기 전송단위로 지정할 수도 있다. 본 발명에서 제안하는 일반 전송단위는 기지국 또는 단말에서 정의한 초기 전송단위 이외의 전송 단위에 해당한다. 일반 전송단위의 참조신호 전송구간에서 각 장치는 트레이닝 자원(training resource) 결정, 직교 기반 참조신호 전송, 자기간섭 채널 추정 및 자기간섭 채널 추정 결과에 대한 정보를 저장하는 단계를 각각 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명에 고려하는 안테나 별 직교 기반 참조신호 전송 방식을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
본 발명에서 제안하는 참조신호 전송 방식은 도 9와 같이 각 장치의 안테나 별로 별도의 자원을 할당하여 참조신호를 전송하는 직교 기반 참조신호 전송 방식을 포함한다. 기지국 및 단말은 자신의 특정 안테나로부터 전송되어 자신의 모든 안테나를 통해 수신된 참조신호들을 통해 자신의 특정 송신안테나-모든 수신안테나 간 사이에 해당하는 자기간섭 채널에 대한 추정을 수행할 수 있다.
도 10은 full duplex 모드의 기지국 또는 단말의 송신단에서의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 본 발명에서 고려하는 full duplex 모드의 (혹은 모드로 동작하는) 기지국 또는 단말에서의 데이터 송수신 구간에서 사용되는 신호 송신단을 예시하고 있다. 통신 장치의 송신단은 MIMO 프리코딩(precoding) 부, 파워할당 부, 안테나 등을 포함할 수 있다. 심볼 시퀀스는 각 장치(예를 들어, 기지국 혹은 단말)에서 전송단위 별로 송신하고자 하는 심볼 블록(symblo block)이다. MIMO 프리코딩 부는 심볼 블록에 대해 수행되는 송신단의 MIMO 프리코딩 수행할 수 있다. 파워 할당(Power Allocation) 부는 수신 측과의 거리 및 전력 제어 과정, 상기 통신 장치의 송신 전력 한도 등을 고려한 전력할당 과정을 수행한다. 도 10에 도시된 전송된 신호(transmitted signal)은 송신단에서 MIMO 프리코딩, 파워 할당 등의 일련의 과정을 거친 이후 최종적으로 통신 장치에서 전송하는 신호이다. 이렇게 생성된 통신 장치에서의 t번째 전송단위에서의 j번째 RE에서의 전송된 신호(transmitted signal)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000001
상기 수학식 1에서 St,j는 t 번째 전송단위에서의 j번째 RE에서의 심볼 벡터를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000002
는 St,j를 위한 프리코딩 행렬을 나타내고,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000003
는 St,j를 위한 각 안테나 별 할당 전력을 나타내는 대각행렬이다.
도 11은 full duplex 모드의 기지국 또는 단말의 수신단에서의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 11은 본 발명에서 고려하는 full duplex 모드의 기지국 또는 단말에서의 데이터 송수신 구간에서 사용되는 신호 수신단에서의 동작을 설명하고 있다. 수신단은 수신 안테나, 아날로그 자기간섭 제거부, 양자화부, 디지털 자기간섭 제거부 및 MIMO 수신기를 포함할 수 있다
원하는 신호(desired signal)는 해당 통신 장치 입장에서 송신 측으로부터 전송되는 신호이다. 자기간섭은 통신 장치가 전송하여 자기 자신에게 궤환되는 자기간섭 신호를 나타낸다. 수신단의 수신 안테나는 원하는 신호(desired signal)와 자기간섭 신호를 수신한다.아날로그 자기간섭 제거부는 아날로그 회로상에서의 자기간섭 제거과정을 수행한다. 양자화부는 아날로그 신호로부터 디지털 신호로의 양자화 과정을 수행한다. 디지털 자기간섭 제거부는 양자화된 디지털 신호로부터의 자기간섭 제거을 수행한다. MIMO 수신기는 자기간섭 제거 과정을 거친 디지털 신호를 입력으로 하는 다중 입출력 시스템의 신호 검출 및 복조 과정을 수행한다. 이렇게 수신된 각 장치에서의 t번째 전송단위에서의 j번째 RE에서의 출력 신호 yt,j는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000002
상기 수학식 2에서 dt,j는 j번째 RE에서의 원하는 신호(desired signal) 벡터를 나타내며, Gt,j는 MIMO Filter 행렬을 나타내고,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000004
및
Figure PCTKR2017004416-appb-I000005
는 각각 dt,j 및 xt,j 가 겪는 데이터 채널 및 자기간섭 채널을 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000006
는 dt,j를 위한 프리코딩 행렬을 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000007
는 dt,j 를 위한 통신 장치의 송신단에서의 각 안테나별 할당 전력을 나타내는 대각행렬이며, Lt는 dt,j 가 겪는 경로손실(path-loss)를 나타내며, a는 linear scale의 아날로그 자기간섭 제거 게인(gain)을 나타내며, qt,j는 양자화과정에서 발생한 노이즈(noise) 벡터를 나타내며, nt,j는 부가백색 가우시안 잡음(additive white Gaussian noise) 벡터를 나타내며, 마지막으로
Figure PCTKR2017004416-appb-I000008
는 현재 전송단위의 참조신호 전송 구간에서 얻어진 자기간섭 채널(
Figure PCTKR2017004416-appb-I000009
)에 대한 추정 행렬을 나타낸다.
상기 수학식 2에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000010
는 수신단 출력 신호에 남아있는 잔여 자기간섭(residual self-interference) 신호를 나타내며, 따라서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000011
는 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합(sum)을 나타낸다. 이러한 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합의 최소화는 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000003
상기 수학식 3에서 N은 통신 장치의 안테나 수를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000012
로
Figure PCTKR2017004416-appb-I000013
은 행렬 Vt의 n번째 대각 원소를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000014
로
Figure PCTKR2017004416-appb-I000015
은 행렬 Zt,j 의 n번째 대각 원소를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000016
로 자기간섭 채널 행렬의 n 번째 열 및 k 번째 행에 위치한 원소
Figure PCTKR2017004416-appb-I000017
의 추정치에 대한 오차 분산(error variance)을 나타낸다.
본 발명에서 제안하는 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합 대응 cost는 채널 추정에 대한 오차 분산 및 프리코딩 행렬, 전송 파워(transmit power), MIMO filter로 구성된 상기 수학식 3의 우항의 cost를 나타내며, 상기 수학식 3은 해당 cost의 최소화가 잔여 자기간섭 신호들의 파워 합을 최소화하는 것과 동일한 의미를 가짐을 보이고 있다.
상기 수학식 3의
Figure PCTKR2017004416-appb-I000018
은 LS 추정을 가정할 경우 현재 전송단위에서 해당 n 번째 안테나에서 전송된 참조신호의 RE 수 rt,n 을 통해 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000004
상기 수학식 4에서 snr은 각 전송 참조신호의 신호대 잡음 비(SNR)을 나타내며, kn,k는
Figure PCTKR2017004416-appb-I000019
의 LOS(line-of-sight) 성분을 나타내는 Rician factor를 나타내며, c는 두 연속된 전송단위간 자기간섭 채널 채널의 NLOS(non-line-of-sight) 성분의 상관 계수(correlation coefficient)를 나타내며, tn은 n 번째 안테나로부터 참조신호 전송을 위한 RE가 할당되었던 마지막 전송단위로부터 경과된 전송단위의 수를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000020
은 tn 번째 이전 전송단위에서 n번째 안테나로부터 참조신호 전송을 위해 사용되었던 RE의 수를 나타낸다.
수학식 4에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000021
인 경우는 현재 전송단위에서 해당 n번째 안테나를 통해 전송된 참조신호가 존재하지 않는 경우를 나타내며, 이 경우 현재 전송단위에서 해당 n번째 안테나에 대한 자기간섭 채널 추정치로 이전 전송단위 t-tn 번째 전송단위에서의 추정치를 그대로 사용하는 경우를 나타낸다.
도 12는 통신 장치에서 초기 전송단위에서 참조신호 전송을 설명하기 위한 예시적 도면이다.
통신 장치는 초기 전송단위에서의 동작 단계부터 본 발명에 따른 동작들을 시작할 수 있다. 통신 장치(기지국, 단말) 입장에서의 초기 전송단위에서는 해당 통신 장치의 안테나 수 이상의 자원을 참조신호 전송 구간에 할당한다. 해당 통신 장치의 안테나 수가 N일 때, 해당 장치의 N×N 자기간섭 채널 행렬 전체를 추정할 수 있도록 도 12와 같이 N개 이상의 RE를 사용하여 참조신호를 구성하고 전송한다. 이와 같이, 통신 장치의 초기 전송단위에서의 참조신호 전송 구간에서 자기간섭 채널을 통해 수신된 참조신호에 대해 LS 또는 MMSE 추정 등의 방법으로 현재 초기 전송단위의 자기간섭 채널 전체를 추정할 수 있다.
도 13은 일반 전송단위에서의 참조신호 전송 구간에서의 동작 단계를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13을 참조하면, 통신 장치는 먼저 트레이닝 자원을 결정할 수 있다. 여기서, 트레이닝 자원은 각 안테나의 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원을 의미하고, 통신 장치는 각 안테나의 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원양을 결정한다. 다음으로, 통신 장치는 결정된 트레이닝 자원양을 각 안테나에 할당하여 안테나 별로 별도의 자원을 사용하여 직교 기반 참조신호를 전송할 수 있다. 다음으로, 통신 장치는 자기간섭 채널을 통해 수신된 참조신호들을 이용하여 LS 또는 MMSE 추정 등의 방법으로 현재 전송단위의 각 안테나로부터의 자기간섭 채널을 추정할 수 있다. 이때, 통신 장치는 현재 전송단위에서 자원을 할당받지 못한 안테나의 자기간섭 채널은 메모리(160 또는 185)에 저장되어 있는 이전 최근 전송단위에대해 계산된 자기간섭 채널에 대한 추정치를 현재 전송단위에서의 추정치로 사용할 수 있다. 통신 장치는 현재 전송단위에서의 자기간섭 채널 추정 결과에 대한 정보를 메모리(160 또는 185)에 저장할 수 있다.
도 14는 통신 장치가 트레이닝 자원을 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 통신 장치는 자원 사용량에 따른 안테나 별 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost를 계산한다(1410). 즉, 통신 장치는 각 안테나에서 참조신호 전송을 위한 RE 할당 시 해당 할당량에 따른 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost를 계산한다. 여기서, 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost는 상기 수학식 3의 우항에 상기 수학식 4를 대입하여 다음 수학식 5와 같이 계산된다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000005
상기 수학식 5에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000022
는
Figure PCTKR2017004416-appb-I000023
개의 RE가 할당되었을 경우, n번째 안테나에서의 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost를 나타내며,
Figure PCTKR2017004416-appb-I000024
는 해당 통신 장치에서 참조신호 전송에 사용 가능한 총 RE의 수를 나타낸다.
Figure PCTKR2017004416-appb-I000025
의 계산 이후, ralc 및 rt,n 을 모두 0으로 초기화하며(1420), 이때, ralc 는 현재까지 할당된 RE 수를 나타낸다. ralc 및 rt,n을 초기화 이후, 통신 장치는 ralc 와
Figure PCTKR2017004416-appb-I000026
의 크기를 비교하여 현재까지 할당된 RE 수 ralc 가
Figure PCTKR2017004416-appb-I000027
가 될 때까지 하기의 RE 할당 과정을 진행할 수 있다(1430). ralc 가
Figure PCTKR2017004416-appb-I000028
보다 작으면, 통신 장치는 RE 할당을 위해 각 안테나 별 사용 RE가 추가될 경우 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost의 감소 정도를 다음 수학식 6에 기초하여 계산할 수 있다(1440).
Figure PCTKR2017004416-appb-M000006
상기 수학식 6에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000029
은 n번째 안테나에 추가적인 RE가 할당될 경우 일어나는 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합에 대응하는 cost의 감소 정도를 나타낸다.
Figure PCTKR2017004416-appb-I000030
의 계산 이후, 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합에 대응하는 cost의 감소치를 최대로 하는 안테나 선정 및 추가 RE 할당을 다음 수학식 7과 같이 할 수 있다.
Figure PCTKR2017004416-appb-M000007
상기 수학식 7의
Figure PCTKR2017004416-appb-I000031
는 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합에 대응하는 cost 감소치가 최대가 되는 선정 안테나를 나타낸다.
도 14의 과정을 요약하여 정리하면, 먼저, 통신 장치는 자원 사용량에 따른 안테나별 cost 계산단계에서는 각 안테나에서 0개에서부터
Figure PCTKR2017004416-appb-I000032
까지의 RE 할당량을 가질 때 예측되는 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합의 대응 cost 값을 상기 수학식 5를 통해 각 안테나 별로 계산한다. 다음 단계로는, 통신 장치는 현재 전송단위에서 각 안테나별 참조신호 전송을 위한 RE 할당량을 모두 0으로 초기화하고, 이후의 반복 과정을 시작한다. 반복 과정 첫 단계로서, 통신 장치는 각 안테나 별로 현재 설정량 (혹은 현재 할당된 RE 수) 대비 하나의 RE를 추가적으로 가질 때 잔여 자기간섭 성분들의 파워 합의 대응 cost의 감소량을 상기 수학식 6을 통해 계산한다. 다음으로, 통신 장치는 이전 단계에서 계산된 감소량을 비교하여 가장 큰 감소량을 가지는 안테나를 선택한다. 즉, 전체 안테나 중 잔여 자기간섭 신호 성분들의 파워 합의 cost를 가장 크게 감소시키는 것으로 판단되는 안테나를 상기 수학식 7에 기초하여 선정한다.
상기 안테나 선정 이후, 통신 장치는 선정된 안테나에서의 참조신호 전송을 위한 RE 할당량을 하나 증가시키고 한 번의 반복 과정을 종료한다. 이와 같이 한 번의 반복 과정을 통해 하나의 RE를 할당하게 되고, 따라서 상기 반복 과정을
Figure PCTKR2017004416-appb-I000033
번 반복하여 현재 전송단위에서 참조신호를 전송하기 위해 각 안테나에 할당된 총 RE 수가
Figure PCTKR2017004416-appb-I000034
가 될 때까지 수행한다. 자기간섭 채널 추정을 위한 안테나 및 RE 선택 시 복수 개의 서브프레임 내에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000035
개의 채널 추정용 RE를 선택하는 경우 상기 수학식 6에서 사용되는 채널 추정 결과는 매 서브프레임 마다 업데이트될 수 있다. 이와 반대로, 하나의 서브프레임 내에서
Figure PCTKR2017004416-appb-I000036
개의 채널 추정용 RE를 선택하는 경우 상기 수학식 6에서 사용되는 채널 추정 결과는 해당 서브프레임까지의 채널 추정 결과를 이용한다.
도 15는 통신 장치의 참조신호 전송 구간에서 안테나별 RE 할당 예제를 나타낸 도면이다.
도 15는 일 예로서 안테나 수가 3개인 통신 장치에서 매 전송단위 별 참조신호에 사용할 수 있는 RE가 2인 경우를 가정하였으며, 초기화 수행 전송단위는 생략하고 일반 전송단위만을 나타내었다.
먼저, 도 15에서 첫 번째 전송단위(혹은 첫 번째 전송 유닛)에 대해 설명한다. 첫 번째 전송단위에서는 첫 번째 안테나에 참조신호를 할당할 경우 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 첫 번째 RE를 첫 번째 안테나에 우선 할당하며, 첫 번째 안테나에 할당된 것을 가정한 이후에 두 번째 안테나에 참조신호를 할당할 경우 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 두 번째 RE를 두 번째 안테나에 할당하고, 이후 첫 번째 전송단위를 위한 참조신호를 할당 결과에 따라 전송한다.
다음으로, 두 번째 전송단위(혹은 두 번째 전송 유닛)에 대해 설명한다. 두 번째 전송단위에서는 세 번째 안테나에 참조신호를 할당할 경우 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 첫 번째 RE를 세 번째 안테나에 우선 할당하며, 세 번째 안테나에 할당된 것을 가정한 이후에 두 번째 안테나에 참조신호를 할당할 경우 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 두 번째 RE를 두 번째 안테나에 할당하고, 이후 두 번째 전송단위를 위한 참조신호를 할당 결과에 따라 전송한다.
다음으로, 세 번째 전송단위(혹은 세 번째 전송 유닛)에 대해 설명한다. 세 번째 전송단위에서는 첫 번째 안테나에 참조신호를 할당할 경우, 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 첫 번째 RE를 첫 번째 안테나에 우선 할당하며, 첫 번째 안테나에 할당된 것을 가정한 이후에 첫 번째 안테나에 참조신호을 추가 할당하는 경우가 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화하는 것으로 판단, 두 번째 RE를 첫 번째 안테나에 추가 할당한 후, 세 번째 전송단위를 위한 참조신호를 할당 결과에 따라 전송한다.
도 16은 본 발명에 따른 일반 전송단위에서 통신 장치(기지국 및 단말)에서의 동작 흐름을 예시한 도면이다.
기지국은 매 전송단위에서의 하향링크 참조신호 전송 구간에서 전송을 시작하기 전에 하향링크 참조신호들의 각 안테나별 RE 수를 결정할 수 있다. 기지국은 결정된 RE 수의 결과에 따라 하향링크 참조신호 전송 구간에서 참조신호들을 전송하고, 자신의 자기간섭 채널을 추정한 이후 데이터 전송 구간에서 하향링크 데이터를 전송할 수 있다.
이와 마찬가지로, 단말도 역시 매 전송단위에서의 상향링크 참조신호 전송 구간에서 전송을 시작하기 전에 상향링크 참조신호들의 각 안테나별 RE 수를 ㄱ겨결정한다. 단말은 결정된 RE의 수의 결과에 따라 상향링크 참조신호 전송 구간에서 참조신호들을 전송하고, 상기 전송한 참조신호들이 궤환되는 채널에서 자기간섭 채널을 추정하고, 이후 데이터 전송 구간에서 상향링크 데이터를 전송한다.
기존에는 통신 장치가 자기간섭 채널 추정을 위해 매 전송단위 마다 안테나 수 이상의 RE를 참조신호 전송에 사용하여야 했다. 그러나, 본 발명을 통하여 안테나 수 미만의 RE만을 참조신호 전송에 사용하여 자기간섭 채널 추정이 가능케 된다. 특히 본 발명은, 통신 장치의 수신단 과정 이후 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합을 최소화시킴으로 참조신호 구간에 사용할 RE 수가 주어졌을 때 full duplex 시스템의 성능을 극대화할 수 있다.
본 발명을 통하여 참조신호 전송에 사용하는 RE 수를 감소시킬 경우 데이터 송수신 구간에 사용하는 RE 수를 증가시킬 수 있다. 특히 full duplex 시스템의 데이터 송수신 구간에서는 하향링크 및 상향링크 전송이 동시에 일어나므로 본 발명을 통해 기지국 또는 단말 일방에서 안테나 수 미만의 RE를 참조신호 전송에 사용할 경우에도 하향링크 및 상향링크의 데이터 전송률을 동시에 증가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명을 통하여 참조신호 전송에 사용하는 RE 수를 감소시킬 경우, 통신 장치의 수신단에서 LS 또는 MMSE 등의 방법을 통한 자기간섭 채널 추정 과정에서 사용되는 행렬의 크기가 감소되어 자기간섭 채널 추정의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 사용하는 수학식 4의 오류 분산 값
Figure PCTKR2017004416-appb-I000037
는 LS 추정 이외에도 MMSE 추정 시에도 적용할 수 있다. 이는 자기간섭 채널을 통해 수신된 참조신호의 SNR 영역이 high SNR 영역이기 때문에 LS 추정 및 MMSE 추정이 거의 유사한 성능을 달성하기 때문이다. 한편, 본 발명에서 제안한 트레이닝 자원을 결정하는 단계는 안테나 수 이상의 RE를 참조신호 전송에 사용하는 경우에도 적용할 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 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
자기간섭 채널을 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE/LTE-A, 5G 통신 시스템 등 다양한 통신 시스템에서 적용이 가능하다.

Claims (16)

  1. 전이중(full duplex) 모드로 동작하는 통신 장치가 자기간섭 채널을 추정하는 방법에 있어서,
    각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양을 결정하는 단계; 및
    상기 각 안테나 별로 결정된 자원의 양에 따라 상기 각 안테나를 통해 구분되는 자원을 통해 참조신호를 전송하는 단계; 및
    상기 참조신호에 기초하여 상기 자기간섭 채널을 추정하는 단계를 포함하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자원의 양을 결정하는 단계는,
    상기 각 안테나 별로 하나의 추가 자원단위를 할당하는 경우에 상기 통신 장치의 수신단에서의 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합의 감소치가 최대가 되는 안테나를 결정하는 단계;
    상기 결정된 안테나에서 전송할 참조신호를 위해 상기 추가 자원단위를 할당하는 단계; 및
    상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때까지 상기 안테나를 결정하는 단계와 및 상기 추가 자원단위를 할당하는 단계를 반복 수행하는 단계를 더 포함하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양은 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때에 할당된 자원에 양에 해당하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 반복 수행은 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수만큼의 반복 수행에 해당하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 자원단위는 자원 요소(Resource Element, RE)에 해당하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자기간섭 채널의 추정 결과에 대한 정보를 저장하는 단계를 포함하는,자기간섭 채널 추정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자기간섭 채널은 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정하는, 자기간섭 채널 추정 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 통신 장치는 단말 또는 기지국인, 자기간섭 채널 추정 방법.
  9. 자기간섭 채널을 추정하기 위한 전이중(full duplex) 모드의 통신 장치에 있어서,
    각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양을 결정하도록 구성된(configured) 프로세서; 및
    상기 각 안테나 별로 결정된 자원의 양에 따라 상기 각 안테나를 통해 구분되는 자원을 통해 참조신호를 전송하도록 구성된 송신기를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 참조신호에 기초하여 상기 자기간섭 채널을 추정하도록 구성되는, 통신 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 결정된 자원의 양은, 상기 프로세서가,
    상기 각 안테나 별로 하나의 추가 자원단위를 할당하는 경우에 상기 통신 장치의 수신단에서의 잔여 자기간섭 신호 성분의 파워 합의 감소치가 최대가 되는 안테나를 결정하고,
    상기 결정된 안테나에서 전송할 참조신호를 위해 상기 추가 자원단위를 할당하며,
    상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때까지 상기 안테나를 결정하고 상기 추가 자원단위를 할당을 반복 수행함으로써 결정하는, 통신 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 각 안테나 별로 상기 자기간섭 채널을 추정하는데 사용할 자원의 양은 상기 각 안테나에 할당된 총 자원의 양이 상기 통신 장치가 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수와 동일하게 될 때에 할당된 자원에 양에 해당하는, 통신 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 반복 수행은 상기 참조신호 전송에 사용가능한 총 자원단위의 수만큼의 반복 수행에 해당하는, 통신 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 자원단위는 자원 요소(Resource Element, RE)에 해당하는, 통신 장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 자기간섭 채널은 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정하는, 통신 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 자기간섭 채널을 상기 각 안테나 별로 수신되는 참조신호를 이용하여 추정하는, 통신 장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 통신 장치는 단말 또는 기지국인, 통신 장치.
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