KR20210057576A

KR20210057576A - 밀리미터파 대역의 다중 모드 장치를 위한 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210057576A
Application number: KR1020190144503A
Authority: KR
Inventors: 지형주; 김윤선; 이주호; 한진규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2021-05-21
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: CN114641940B; US11509369B2; EP4022785A4; CN114641940A; EP4022785B1; US20210143879A1; EP4022785A1; WO2021096246A1

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 개시에 따르면, 무선 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서, 단말로 채널 피드백 설정 정보를 전송하고, 상기 단말로부터 채널 피드백 정보를 수신하고, 상기 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터 송수신을 수행하며, 상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

Description

밀리미터파 대역의 다중 모드 장치를 위한 송수신 방법 및 장치{METHOD AFOR SIGNAL TRANSMISSION AND RECEPTION FOR MULTI-MODAL APPRATUS OF MILLIMETER-WAVE SPECTRUM}

본 발명은 하나의 전자파 송수신 장치를 사용하여 하나 이상의 기능으로 다양한 정보를 획득하고 이를 이용하여 단말의 데이터를 스케줄링하기 위한 정보를 획득하는 통신 시스템 및 단말 기능에 대한 것이다.

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

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

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

또한 mmWave 대역에서는 장치가 신호 측정을 수행할 경우 무선 채널 상태 이외의 추가적인 정보를 획득할 수 있다.

본 개시의 발명은 장치가 상대방 장치의 채널 상태 피드백 뿐만 아니라 직접 획득한 정보를 이용해 단말과 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

상기 기술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서, 단말로 채널 피드백 설정 정보를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 채널 피드백 정보를 수신하는 단계; 및 상기 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 무선 통신 시스템의 단말의 방법에 있어서, 기지국으로부터 채널 피드백 설정 정보를 수신하는 단계; 상기 채널 피드백 설정 정보를 기반으로 채널 피드백 정보를 생성하는 단계; 및 상기 기지국으로 상기 채널 피드백 정보를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서, 송수신부; 및 단말로 채널 피드백 설정 정보를 전송하고, 상기 단말로부터 채널 피드백 정보를 수신하고, 상기 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터 송수신을 수행하도록 제어하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고, 상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 무선 통신 시스템의 단말에 있어서, 송수신부; 및 기지국으로부터 채널 피드백 설정 정보를 수신하고, 상기 채널 피드백 설정 정보를 기반으로 채널 피드백 정보를 생성하고, 상기 기지국으로 상기 채널 피드백 정보를 전송하도록 제어하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고, 상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시의 발명에 따르면, 단말의 채널 상태 피드백 자원 양이 감소될 수 있으며, 적절한 스케줄링을 통한 기지국의 신호 전송 전력이 감소될 수 있으며, 기지국에게 다수의 센서가 구성되어 있지 않더라도 단말에 대한 적절한 스케줄링이 가능하다.

도 1은 3가지 센싱 모드를 지원하는 기지국 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 폴딩 단말의 폴딩 여부에 따른 안테나 패널의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 상기 기술한 다중 모드 시스템의 송신기의 채널 피드백 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 상기 기술한 다중 모드 시스템의 수신기의 채널 피드백 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다중 모드 송수신기가 포함하는 모듈의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 센싱 기능을 수행할 수 있는 기지국이 단말에 새로운 피드백 모드를 구성하는 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 기지국이 센싱 모듈을 사용하여 시스템 운영에 필요한 신호의 오버헤드를 감소시키고 전송 전력을 절약하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 하나의 기지국이 단독으로 센싱 모듈을 사용하여 주변 단말의 공간 상의 위치를 확인하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 단말의 폴딩 상태를 고려해 채널을 피드백하고 데이터를 스케줄링하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 단말이 센싱을 통해 동적으로 사용자의 신체 또는 주위의 물체를 검출해 상황에 맞는 채널 피드백 정보를 전송하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 단말의 사용자의 근접성(proximity)를 검출해 보안 알림 화면(security notification screen)을 스크린에 표시하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는 기지국이 단말의 스케줄링 요청(scheduling request, SR) 전에 센싱 정보를 통해 자발적으로 특정 어플리케이션에 따른 서비스를 제공하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 반사된 시그니쳐 기반으로 메시지를 전달하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 센싱 정보를 기반으로 외부 환경의 변화를 인지하고 이를 기지국 주변의 차량에 전달하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명을 수행할 수 있는 단말과 기지국 장치를 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

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

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용하는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시에서는 5G 또는 NR, LTE 시스템에 대한 규격에서 정의하는 용어와 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 이러한 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 본 개시의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced(LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선 통신 시스템으로 발전하고 있다.

상기 광대역 무선 통신 시스템의 대표적인 예인 LTE 및 NR 시스템에서는 하향링크(DL; DownLink)에서는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식(또는 CP-OFDM(cyclic prefix based orthogonal frequency division multiplex) 방식)을 채용하고 있고, 상향링크(UL; UpLink)에서는 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 방식(또는 DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform spread OFDM) 방식) 또는 CP-OFDM 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE; user equipment 또는 MS; mobile station)이 기지국(gNB; generation Node B 또는 eNB; eNode B 또는 BS; base station 으로 다수의 단말에게 무선 자원을 할당할 수 있는 노드로 기지국이 지원하는 무선 접속 기술은 제한되지 않는다)으로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어 신호를 전송하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원이 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어 정보가 구분되도록 한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템인 5G 통신시스템은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 동시에 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 향상된 모바일 광대역 통신(eMBB; enhanced Mobile BroadBand), 대규모 기계형 통신(mMTC; massive Machine Type Communication), 초신뢰 저지연 통신(URLLC; Ultra Reliability Low Latency Communication) 등이 있다.

본 개시의 발명은 기지국이 단말의 채널 상태 피드백과 함께 기지국이 직접 획득한 피드백 정보를 사용하여 단말을 스케줄링하고 서비스를 제공하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 개시에서 제안하는 방법 및 장치에 따르면 단말의 채널 상태 피드백 자원 양이 감소될 수 있고, 적절한 스케줄링을 통한 기지국의 신호 전송 전력 감소 및 기지국이 다수의 센서 없이도 동일한 기능을 제공할 수 있다. 또한, 기지국 스스로 판단하기 위한 정보를 획득하여 서비스를 제공할 수 있다.

기존의 통신 시스템의 기지국과 단말 사이에서는, 단말의 채널 상태 피드백과 기지국의 단말의 채널 상태 피드백을 고려한 스케줄링이 수행되었으며, 즉 적응적 무선 링크를 통한 데이터 송수신이 가능하였다. 또한 단말 및 기지국은 단말 또는 기지국에 포함된 하나 이상의 센서 내지는 추가적인 장치를 통해 어플리케이션 상에서 추가의 정보를 획득할 수 있으나 상기 획득된 정보는는 무선 링크의 적응에 사용되지 않는다.

아래에서는 무선 링크 적응의 방법을 기술한다.

기지국은 미리 정해지거나 설정된 시간 및 주파수 자원에서 단말에게 기준 신호(reference signal, RS)를 전송하며, RS는 미리 정해진 시그니처(signature)를 가진다. 단말은 수신한 RS를 기반으로 채널(channel, 이는 채널 상태(channel state)와 혼용될 수 있다)을 추정하고 추정된 채널, 간섭(interference) 및/또는 잡음(noise)를 기반으로 해당 채널 상태를 기반으로 얻을 수 있는 채널 용량을 양자화하여 기지국에 전송한다. 이러한 과정을 채널 트레이닝(channel training) 또는 채널 피드백 루프(channel feedback loop)라고 칭한다.

이 때 채널의 피드백은 채널 행렬(channel matrix) H를 간접적으로 표현하는 간접적 피드백(implicit feedback)과 또는/및 H의 정보 중에서 중요한 정보를 전달하는 직접적 피드백(explicit feedback)으로 이루어질 수 있다. 그 중에서 대표적으로 가장 보편적으로 사용되는 간접적 채널 피드백은 다음의 몇 가지 컴포넌트(component, 또는 구성 요소)를 포함할 수 있다. 이하 채널 피드백은 채널 상태 정보(channel state information, CSI)와 혼용될 수 있다. 상기 컴포넌트는 다음과 같다.

- RI: rank indicator

- PMI: precoder matrix indicator

- CQI: channel quality indicator

- LI: layer indicator

여기서 RI는 채널의 랭크(rank)를 의미하고 랭크란 레이어(layer)의 수 또는 기지국과 단말 사이에 전송 가능한 독립적인 정보 스트림(information stream)의 수를 의미한다. 수학적으로는 채널 행렬에서 도미너트 고유벡터(dominant Eigenvector)의 개수를 의미하며 물리적으로는 분해 가능한 다중 경로(path)의 개수를 의미한다. 따라서, 랭크가 1인 경우에는 채널 행렬에서 분리 가능한 경로가 1개라는 것을 의미하고 랭크가 2인 경우에는 채널 행렬에서 분리 가능한 경로가 2라는 것을 의미하므로, 따라서 랭크 2의 경우 랭크 1에 비교할 때, 독립적이고 직교한 두 개의 경로를 통해 데이터 전송 용량을 이론적으로 2배로 늘릴 수 있다.

또한, PMI는 분리 가능한 직교적 또는 비직교적인 채널의 공간 특성을 의미한다. 공간 특성은 송수신기간의 전파의 방향성을 의미하고 직접 경로(direct path) 및 간접 경로(indirect path 내지는 반사 경로(reflected path))를 의미할 수 있다. 공간 특성은 송수신기 간에 미리 정해진 규칙을 이용하여 미리 양자화될 수 있으며, 수신기(일례로 단말, 이하 단말과 혼용될 수 있다)는 상기 양자화된 컴포넌트 중에서 가장 최적의 채널 용량을 제공하는 컴포넌트의 인덱스(index)를 PMI로 송신기(일례로 기지국, 이하 기지국과 혼용될 수 있다)에 피드백한다. 상기 양자화된 공간 특성을 지시하는 컴포넌트의 집합을 코드북(codebook)이라고 칭할 수 있다. PMI의 경우 양자화 방법이 RI에 연결되어 있다. 가령 수신기는 RI가 1이면 공간 특성은 하나의 각도를 표현하는 인덱스를 피드백 하고 RI가 2이면 공간 특성은 두 개의 각도를 표현하는 인덱스를 피드백할 수 있다. 상기 PMI는 제1 PMI i1, 제2 PMI i2로 구성될 수 있으며, 일반적으로 제1 PMI는 장기간(long term) 및/또는 광대역(wideband)에 적용되는 방향성을 지시하고 제2 PMI는 단기간(short term) 및/또는 서브밴드(sub-band)에 적용되는 방향성을 지시할 수 있다.

또한, CQI는 단말이 결정한 RI 및 PMI를 사용하여 기지국이 단말에 데이터를 전송하는 경우에 획득 가능한 채널 용량을 양자화한 것이다. 마지막으로 LI는 레이어 중에 어떠한 레이어가 채널 용량이 가장 높은지를 지시하는 지시자이다. LI는 송신기와 수신기 사이에 기준(reference)이 될 정보를 전달할 때 사용하며, 가령, 위상(phase) 변화를 트래킹(tracking)하기 위한 신호(일례로 PT-RS(phase tracking reference signal))는 가장 높은 채널 용량을 가진 레이어에 포함될 수 있다.

또한 이 외에도 CRI(CSI-RS resource indicator)가 존재할 수 있으며, 이는 단말이 선택한 CSI-RS 자원(CSI-RS resource)를 지시한다. 단말이 CRI를 피드백할 경우, 다른 컴포넌트는 상기 CRI가 지시한 CSI-RS 자원에 대한 채널 정보로 이해될 수 있다.

결국, 송신기가 수신기를 통해 얻는 채널 정보는, 채널이 몇 개의 경로로 분리되는가, 각 경로의 공간 특성은 무엇인가, 분리된 경로를 사용하여 수신기로 데이터를 전송할 때 수신기에 전달할 수 있는 데이터 양은 얼마인가를 알려주는 정보이다.

이러한 채널 특성을 얻기 위해 송신기는 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information RS, CSI-RS)를 전송하며 상기 CSI-RS는 다양한 목적으로 사용될 수 있다.

1. 채널 측정 및 피드백

2. RS 세기 측정 및 피드백

3. 베스트 빔 선택(Best beam selection)

4. 이동성 지원(Mobility)

5. 시간-주파수 오프셋 트래킹(Time-frequency offset tracking)

채널 측정은 앞서 기술한 채널을 양자화하여 수신기가 송신기로 피드백하는 것을 의미하고, RS 세기 측정은 RS 수신 전력을 양자화하여 수신기가 송신기로 피드백하는 것으로 일례로 RS 세기는 RSRP(reference signal received power)이며, 베스트 빔 선택은 각 CSI-RS에 서로 다른 가중치(weight)를 기반으로 서로 다른 모양의 빔(beam)을 사용하여 전송할 경우 수신기가 가장 좋은 빔을 선택하는 것을 의미한다. 또한 수신기가 선택한 빔은 송신기로 피드백될 수 있다.

이동성 지원의 경우에는 하나 이상의 기지국이 사용하는 CSI-RS의 세기의 변화량을 측정하여 하나의 기지국에서 다른 기지국으로 단말의 이동 여부를 판별하는데 CSI-RS를 사용하는 것을 의미하며 단말이 측정한 CSI-RS의 세기 정보는 기지국으로 피드백될 수 있다. 시간-주파수 오프셋 트래킹은 CSI-RS를 기반으로 기지국이 사용하는 모뎀과 단말이 사용하는 모뎀이 서로 시간-주파수 동기를 위해 시간-주파수 상에서의 오차를 제거하고 이러한 동작을 위해 상기 CSI-RS를 지속적으로 트래킹하는 용도로 사용하는 것을 의미한다.

기지국은 각각의 기능을 위한 CSI-RS를 별도로 단말에게 알려줄 수 있으며 또는 동일한 CSI-RS가 상기 기술한 다수의 목적으로 사용될 수 있다. 단 여기서 시간-주파수 오프셋 트래킹을 제외하고는 각각의 기능은 모두 단말의 피드백에 기반할 수 있다.

채널 피드백의 경우, 어떤 컴포넌트가 피드백될지 설정될 수 있으며, 단말은 다음의 몇 가지 포맷(컴포넌트의 집합)을 사용하여 기지국으로 채널을 피드백한다.

1: cri-RI-PMI-CQI

2: cri-RI-LI-PMI-CQI

3: cri-RI-i1

4: cri-RI-i1-CQI

5: cri-RI-CQI

6: cri-RI-CQI

7: cri-RSRP

8: none

여기서, cri-RI-PMI-CQI는 폐루프(close-loop) 전송을 위한 피드백이며, 와이드밴드(wideband, 또는 광대역) 및 서브밴드(subband, 또는 부대역) PMI(이는 제1 PMI와 제2 PMI로 이해될 수 있다)와 CQI가 여기에 포함된다. 와이드밴드 PMI의 경우 일반적으로 와이드밴드 PMI는 양자화의 bit 수가 작으며 서브밴드 PMI의 경우 와이드밴드 PMI에서 선택된 방향(direct)을 중심으로 추가의 양자화를 통해 더 세밀한 각도(또는 방향)를 지시할 수 있도록 하는 것이다. Cri-RI-LI-PMI-CQI는 앞서 설명한 포맷에 LI를 추가한 것으로 위상 트래킹이 추가로 수행될 수 있도록 하는 포맷이다.

Cri-RI-i1은 CRI를 통해 지시된 어떤 CSI-RS가 어떤 각도(또는 방향성)로 전송되는지를 알려주기 위한 포맷이고, Cri-RI-i1-CQI는 기지국이 어떤 광대역 PMI를 사용하여 데이터를 전송할 때 가장 유리한지 알려주기 위한 포맷으로 여기서 서브밴드 PMI는 단말이 선택 및 피드백하지 않고 선택된 와이드밴드 PMI 에 상응하는 서브밴드 PMI가 랜덤 또는 순차적(cyclic)으로 사용된 경우를 가정하여 CQI가 피드백된다. 따라서 이는 준-개루프(semi-open loop) 전송 용도로 사용될 수 있다.

Cri-RI-CQI의 경우는 단말은 PMI는 피드백하지 않는데 이는 기지국이 미리 특정 각도로 CSI-RS를 전송하기 때문이다. CRI-RSRP는 CSI-RS의 수신 전력의 크기를 피드백하기 위한 포맷이다. None의 경우에는 단말이 아무것도 피드백하지 것을 의미하며, 이는 앞서 설명한 것과 같이 CSI-RS를 트래킹의 용도로 사용하거나 단말이 수신 신호의 크기를 다양한 가정을 기반으로 확인하기 위함이다. 가령, 단말이 하나 이상의 수신 빔을 사용하는 경우 none으로 설정하고 단말은 다양한 수신 빔에 따라 수신 신호의 크기를 측정할 수 있다.

아래에서는 mmWave (밀리미터 웨이브) 대역(일례로 60GHz 내지 100GHz)에서 장치가 신호 측정을 수행할 경우 추가적으로 얻을 수 있는 정보에 대해 기술한다. 밀리미터 웨이브 대역에서 신호 전송 및 측정을 수행할 경우, 마이크로 도플러(micro Doppler), 반사율(reflectivity), 투과율(transmittance) 및 라디오메트릭 온도(radiometric temperature) 등의 측정이 가능하다. 마이크로 도플러는 측정을 수행하는 장치에 대한 측정 대상의 상대 속도로 인해 전송 신호의 주파수가 변조되어 반사되는 도플러 효과를 이용하는 것으로, 상기 반사 신호를 이용해 측정 대상의 각 부분의 속도 변화를 시간-주파수의 이미지로 나타낼 경우 시간에 따라 규칙적으로 나타나는 도플러 시프트의 형상을 의미할 수 있다. 특히 밀리미터 웨이브 대역에서는 신호의 주파수가 높아짐에 따라 마이크로 도플러의 해상도가 좋아지므로 마이크로 도플러를 분석할 경우, 측정 대상의 세부적인 움직임을 파악할 수 있다.

또한 전송 신호의 경로에 물질이 존재할 경우 물질의 종류에 따라 서로 다른 반사율, 흡수율 및 투과율에 따라 전송 신호가 반사되거나 흡수되거나 투과될 수 있다. 또한 각 물질은 각 종류에 따라 서로 다른 라디오메트릭 온도를 가질 수 있다. 이는 각 물질의 방사율(emissivity)에 따라 결정되며, 측정을 통해 물질의 종류가 파악될 수 있다. 이와 같이 반사율 및/또는 흡수율 및/또는 투과율, 방사율 등의 측정을 통해 물질의 종류를 구분할 수 있다.

아래에서는 다중 모드 장치가 상기 기술한 채널 정보 이외의 정보를 획득하는 방법 및 장치를 기술한다.

본 발명에 따르면 송신기는 세 가지 센싱(sensing) 방법을 사용할 수 있다.

방법 1: 투과 센싱(transmissive sensing) (이하 센싱 모드 1): 투과 센싱이란 송신기와 수신기가 쌍(pair)을 이루고, 송신기가 임의의 신호를 전송하고 전송한 신호를 수신기가 수신해 송신기와 수신기 사이의 채널 정보를 직접 획득하는 센싱 방법이며, 수신기가 송신기가 보낸 신호의 시그니쳐(signature)를 알고 수신하기 때문에 채널 h를 추정할 수 있다. 만약 안테나가 하나 이상인 경우에는 수신기는 각 안테나에 도착하는 신호 사이의 위상 차이(phase difference)를 이용하여 신호의 공간 정보(수신 각도)를 측정할 수 있다. 또한 투과 센싱을 통해 수신기는 투과율, 흡수율 및/또는 반사율을 추정하여 신호의 경로에 존재하는 물질의 종류를 파악하는 것도 가능할 수 있다.

일반적으로 LTE나 NR 시스템의 통신 시스템에서 단말은 사운딩 기준 신호(sounding reference signal, SRS)를 기지국으로 전송하므로 기지국은 SRS를 통해 채널 정보를 획득할 수 있다. SRS는 면허 대역(licensed band) 또는 비면허 대역(unlicensed band)에서 기지국이 단말에게 전송을 설정하면 전송될 수 있으며, 면허 대역 또는 비면허 대역에 인접한 레이더 전용 대역(일례로 76-80, 86-90, 94-94.1 GHz)에서도 SRS가 전송될 수 있다. 이 경우 기지국은 단말이 레이더 전용 대역에서 SRS를 전송하기 위한 설정 정보를 전송할 수 있으며, 상기 설정 정보에는 SRS 전송 주기, SRS가 전송되는 주파수 자원, SRS 시퀀스 설정 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 기지국은 단말에게 일부 면허 대역 또는 비면허 대역의 일부 심볼을 블랭크 심볼(blank symbol, 아무 신호도 전송하지 않는 심볼)로 설정하고 상기 블랭크 심볼에서 측정을 수행할 수 있다. 또는 SRS를 면허 대역 및/또는 비면허 대역 및/또는 레이더 전용 대역을 모두 활용하여 해당 일부 심볼에 전송하도록 설정할 수 있다. 이러한 경우 단말은 다른 신호와 중복되지 않은 SRS를 전송할 수 있다. 또한 상기 SRS 이외에도 상향링크 복조 기준 신호(demodulation reference signal) 등의 신호가 센싱 모드 1에 사용될 수 있다.

방법 2: 액티브 센싱(active sensing) (이하 센싱 모드 2): 액티브 센싱이란 송신기가 특정 신호를 전송하고 반사된 신호를 기반으로 정보를 획득하는 센싱 방법이며, 송신기는 자신이 보낸 신호를 알고 있기 때문에 반사된 채널

를 추정할 수 있다. 또한, 단말이 수신 신호의 크기에 대한 피드백을 수행할 경우 기지국은 센싱 정보의 반사 계수를 추정할 수 있으며 이를 기반으로 추가적인 단말의 피드백 없이 채널 추정이 가능하다.

송신기의 하나의 OFDM 심볼의 전력을

이라고 하면 총

의 FFT 및 IFFT가 수행될 경우 샘플 당 전력은

에 해당한다.

의 심플 길이를 가지는 전송 신호를

라고 하고, 상기 전송 신호가 수신된 신호는

라고 한다. 이 때

는 아래 식 1과 같이 표현될 수 있다. 아래 식 1에서

는 채널에 해당한다.

[식 1]

식 1은 아래 식 2와 같이 표현될 수 있다. 식 2에서

는 i번째 반사파의 채널 계수이고 여기서

는 반사계수이다.

[식 2]

식 2에서 직접 경로에 해당하는 수신 신호를 제거하면 아래 식 3과 같다. 단말은 전송 신호를 알고 있기 때문에 이와 같은 제거가 가능하다.

[식 3]

상기 식 3의 반사에 의한 수신 신호와 전송 신호를 탭(tap) 단위로 코릴레이션(correlation)을 취하면 아래 식 4와 같다. 여기서

는 i번째 반사파가 반사 전에 겪은 채널과 반사 후에 겪은 채널에 의해 두 번 동일한 채널을 겪은 결과이다. 가령

에 해당하는 경로(path)를 추정하면, 다음과 같다.

[식 4]

식 4는 식 5와 같이 표현될 수 있다. 여기서

는 가우시안 노이즈 전력이다.

[식 5]

여기서 식 5는 아래 식 6과 같이 표현될 수 있다.

[식 6]

만약 단말이 추정한 채널(

이 실제 채널(

)과 오차(

가 있다고 가정하면 채널은 아래 식 7과 같이 표현될 수 있다.

[식 7]

식 7은 아래와 같이 표현될 수 있다.

[식 8]

상기 정보(

를 단말이 CQI 내지는 RSRP로 환산하여 기지국에 피드백하면 기지국은 아래 식 9와 같은 관계를 도출할 수 있다.

[식 9]

단말이 측정한 RSRP를 이용하여 기지국이 수신 정보를 환산하면, 가령 오차가 최대 20% 수준인 경우에는 반사 계수의 오차는 아래 식 10과 같다.

[식 10]

이 때, 상기 식 10을 기반으로 기지국은 하나 이상의 측정 정보를 기반으로 평균을 내는 방법으로 반사 계수

를 도출할 수 있다.

[식 11]

반사 계수를 도출하면 기지국은 이 후에는 반사를 통한 수신 신호

만을 이용하여

을 도출할 수 있다. 이는 아래 식 12와 같이 도출될 수 있다.

[식 12]

따라서, 기지국은 아래 식 13과 같은 함수를 활용하여 단말과 기지국 간의 채널 용량 C를 예측할 수 있다.

[식 13]

즉, 기지국은 단말의 피드백 없이 채널 용량 예측에 따른 데이터 스케줄링을 수행할 수 있다. 또한 단말의 경우 상기 액티브 센싱을 통해 안테나 패널의 상태(일례로 사용자의 신체나 물체에 의해 신호 송수신이 힘든 상태 등)을 파악하는 동작 역시 가능하다.

방법 3: 패시브 센싱(passive sensing) (센싱 모드 3): 패시브 센싱은 송신기가 아무런 신호가 없어도 신호를 검출하는 방식이다. 이를 위해서는 측정될 공간을 미리 분리해야 하며 이는 빔포밍(beamforming) 기술을 사용해서 수행될 수 있다. 가령 기지국은 t₁시간에 b₁이 지시하는 빔포밍 가중치(beamforming weight, 이는 수신 빔으로 이해될 수 있으며, 특정 방향에 대한 신호 수신을 위해 적용된다)를 이용하여 특정 공간에서 수신을 수행한다. 하지만 아무런 신호가 존재하지 않으므로 t1 시간에 b1을 이용해 수신한 신호는 잡음 신호 (

에 해당한다. 상기 수신된 잡음 신호의 소스(source)는 다음과 같다.

= 장치(device) 잡음 (n_1,즉 수신 장치 자체에서 발생하는 잡음), 대기 중에 존재하는 백색 잡음(white noise) (n₂), 해당 공간에 존재하는 사물의 전자의 진동으로 발생하는 잡음 (n₃)

여기서 기지국은 일정 시간 동안 잡음

을 누적한다.

모든 빔(이는 서로 다른 빔포밍 가중치로 구분될 수 있다)에 대해서 해당 누적이 진행되면 각 누적 값은 다음과 같이 표현될 수 있다.

for all beam

즉, n₁과 n₂는 빔에 무관하고 n₃만 빔에 따라 달라질 수 있다. 따라서 누적되는 시간이 길어지면

간의 오차

는 커지게 된다.

만약 기지국의 커버리지 안에 전력을 포함하는 장치 내지는 금속, 내지는 생명이 있는 존재가 존재하는 경우, 누적되는 시간이 길어질수록

의 크기가 매우 커지게 되어 기지국은 해당 빔에 해당하는 방향(또는 각도)에 장치가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 만약 기지국이 센싱 모드 1의 센싱을 추가로 수행하게 되면 단말 존재 여부의 확인이 가능하며, 이후에는 단말의 신호 전송 없이도 지속적인 추적이 가능하다.

본 발명은 상기 기술한 세 가지 센싱 모드를 지원하는 장치를 가지는 기지국을 제안한다. 도 1은 3가지 센싱 모드를 지원하는 기지국 장치를 도시한 블록도이다. 도 1에 따르면, 기지국(100)은 모드 2 센싱을 제어하는 모드 2 제어부(110), 모드 1, 2 센싱을 제어하는 모드 1/2 제어부(120), 모드 3 센싱을 제어하는 모드 3 제어부(130), 모드 2 제어부(110)과 연결되어 모드 2 센싱을 위한 신호 전송을 제어하는 전송 모듈(140), 모드 1/2 제어부(120)과 모드 3 제어부(130)과 연결되어 모드 1, 2 및 3 센싱을 위한 신호 수신을 제어하는 수신 모듈(150), 모드 3 센싱을 위해 수신된 잡음 내지는 잡음 전력량 등의 정보를 수집하는 캐패시터(160), 송수신빔을 제어하는 빔 제어부(170), 신호를 생성하고 전송하고, 신호를 수신하는 안테나 모듈(180)을 포함할 수 있다. 도 1과 같이 기지국은 각 센싱 모드를 제어하기 위한 기능을 별도의 장치로 구현하거나 또는 하나의 장치를 소프트웨어를 통하여 세 가지 센싱 모드를 수행하도록 운영할 수 있다.

다음으로 본 발명이 제안하는 다중 모드 시스템을 위한 피드백 모드를 기술한다

본 발명에서 빔은 여러 단계로 구분될 수 있으며, 제안하는 방법은 총 3개의 단계로 빔을 구분하는 방법을 제안한다. 상기 3개의 단계는 일례로 아래 표 1과 같을 수 있다. 각 레벨은 빔의 크기나 형상을 의미하지 않으며 임의의 빔의 집합을 의미한다.

	Level 1	Level 2	Level 3
Beam set	beam subset	beam group	beam

상기 표 1은 빔 집합(beam set)의 각 레벨을 기술하였으며, 이를 지시하는 방법은 다음과 같다

- 빔 서브집합(Beam subset) 지시: CRI (CSI-RS resource index), 즉 CSI-RS 자원 인덱스를 지시하며, 빔 서브집합은 CSI-RS 자원의 집합으로 이해될 수 있다.

- 빔 그룹(Beam group) 지시: CGI (CSI-RS group index within CRI), 즉 CSI-RS 자원에 속한 CSI-RS 그룹의 그룹 인덱스를 지시하며, 빔 그룹은 CSI-RS 그룹의 집합으로 이해될 수 있다.

- 빔 지시: CPI (CSI-RS antenna port index within in CGI or CRI), 즉 CSI-RS 자원 또는 CSI-RS 그룹에 속한 CSI-RS 안테나 포트의 인덱스를 지시하며, 빔은 CSI-RS 안테나 포트로 이해될 수 있다.

상기 CRI, CGI 및 CPI 중 적어도 하나가 상기 기술했던 채널 피드백 정보와 함께 단말로부터 기지국으로 전송될 수 있으며, 이 경우 상기 기술했던 채널 피드백 정보는 상기 CRI, CGI 및 CPI에 의해 지시된 CSI-RS 포트 또는 CSI-RS 그룹 또는 CSI-RS 자원에 해당하는 빔이 적용된 경우의 채널을 지시하는 정보로 이해될 수 있다.

기지국은 하나 이상의 빔을 하나의 빔 그룹으로 구성하여 상위 시그널링으로 단말이 지시할 수 있으며 또한, 기지국은 하나 이상의 빔 그룹을 하나의 빔 서브집합으로 구성하여 상위 시그널링으로 단말에 지시할 수 있다. 또한 기지국은 하나 이상의 빔 서브집합을 구성하여 전체 빔을 지시할 수 있다.

또한, 기지국은 하나 이상의 빔을 하나의 빔 서브집합으로 구성하여 단말에 상위 시그널링으로 지시할 수 있으며, 하나 이상의 빔 서브집합을 구성하여 전체 빔을 지시할 수 있다. 여기서 빔 집합의 크기는 빔 서브집합의 크기와 같을 수 있다.

또한, 기지국은 하나 이상의 빔 그룹을 하나의 빔 서브집합으로 구성하여 단말에 상위 시그널링으로 지시할 수 있으며, 여기서 빔 그룹의 크기는 1일 수 있다.

이러한 빔 레벨이 적용될 경우, 아래와 같은 구체적인 채널 피드백이 가능하다.

첫 번째 채널 피드백 방법은 빔의 인덱스와 RSRP 값을 피드백하는 방법이다. Cri-cpi-RSRP: 단말은 베스트 빔 내지는 보고하는 빔이 속한 빔 서브집합 인덱스(beam subset index, 이하 이는 CSI-RS 자원 인덱스로 이해 가능하다)와 해당 빔 서브집합에서의 안테나 포트 인덱스(antenna port index)를 지시하고 해당 안테나 포트에 해당하는 수신 전력(RSRP)를 피드백할 수 있다. 이 경우 피드백 정보는, CSI-RS 자원의 설정 개수를 N개라고 하고 CSI-RS 자원의 안테나 포트 수는 P, RSRP의 해상도(resolution)을 K bit이라고 하면

의 크기와 순서로 구성된다. RSRP는 안테나 포트 인덱스가 지시한 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원에서 수신된 전력의 평균값을 K bit으로 양자화한 것으로, CSI-RS의 송신 전력은 기지국이 미리 단말에게 알려줄 수 있다.

Cri-RSRP: 단말은 베스트 빔 서브집합 인덱스(best beam subset index)와 해당 빔 서브집합에서의 평균적인 RSRP를 피드백할 수 있다. 이 경우 피드백 정보는, CSI-RS 자원의 설정 개수를 N개라고 하고 RSRP의 해상도를 K bit이라고 하면

의 크기와 순서로 구성된다. RSRP는 지시된 CSI-RS 자원에 포함된 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원에서 수신된 전력의 평균값을 K bit으로 양자화한 것으로, CSI-RS의 송신 전력은 기지국이 미리 단말로 알려준다.

Cri-cgi-cpi-RSRP: 단말은 보고하는 빔이 속한 빔 서브집합 인덱스(beam subset index)와 해당 빔 서브집합에 해당하는 빔 그룹 인덱스(beam group index, 이는 CSI-RS 그룹 인덱스로 이해 가능하다)와 해당 빔 그룹 내의 안테나 포트 인덱스를 지시하고 해당 안테나 포트에 해당하는 수신 전력(RSRP)를 피드백할 수 있다. 이 경우 피드백 정보는, CSI-RS 자원의 설정 개수를 N개라고 하고, 각 CSI-RS 자원이 G개의 그룹으로 구성되며, 각 그룹의 CSI-RS의 안테나 포트 수는 P, RSRP의 해상도를 K bit이라고 하면

의 크기와 순서로 구성된다. RSRP는 안테나 포트 인덱스가 지시한 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원에서 수신된 전력의 평균값을 K bit으로 양자화한 값으로, CSI-RS의 송신 전력은 기지국이 미리 단말로 알려준다.

Cri-cgi-RSRP: 단말은 베스트 빔 그룹(best beam group) 내지는 보고하는 빔이 속한 빔 서브집합 인덱스와 해당 빔 서브집합에서 빔 그룹 인덱스를 지시하고 해당 안테나 포트에서 수신된 수신 전력(RSRP)을 피드백할 수 있다. 이 경우 피드백 정보는, CSI-RS자원의 설정 개수를 N개라고 하고 CSI-RS의 그룹 수는 G, RSRP의 해상도를 K bit이라고 하면

의 크기와 순서로 구성된다. RSRP는 안테나 포트 인덱스가 지시한 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원에 수신된 전력의 평균값을 K bit으로 양자화한 값으로, CSI-RS의 송신 전력은 기지국이 미리 단말로 알려준다.

Cri-cgi-Ri-RSRP: 단말은 베스트 빔 그룹 내지는 보고하는 빔이 속한 빔 서브집합 인덱스와 해당 빔 서브집합에서 빔 그룹 인덱스를 지시하고 각 빔 그룹의 안테나 포트 수를 P라고 할 때, 최대 랭크가 P인 채널을 가정하고 채널 용량을 최대로 하는 랭크를 지시하고 해당 그룹에 해당하는 수신 전력(RSRP)를 피드백할 수 있다. 이 경우 피드백 정보는, CSI-RS 자원의 설정 개수를 N개라고 하고 CSI-RS의 그룹 수는 G, 그룹에 포함되는 안테나 포트의 수는 N/G 이며(즉 최대 랭크는 N/G), RSRP의 해상도를 K bit이라고 하면

의 크기와 순서로 구성된다. RSRP는 안테나 포트 인덱스가 지시한 빔 그룹에 해당하는 시간 및 주파수 자원에 수신된 전력의 평균값을 K bit으로 양자화한 값으로, CSI-RS의 송신 전력은 기지국이 미리 단말에게 알려준다.

두 번째 채널 피드백 방법은 빔의 인덱스와 CQI를 피드백하는 방법이다. RSRP는 일반적으로 아래와 같은 식 14로 계산된다.

[식 14]

RSRP = P_TX-PL=P_RX

여기서, PL은 경로 손실(pathloss)을 의미한다. RSRP는 CQI로 대체할 수 있는데 그 차이는 다음 식 15와 같다.

[식 15]

CQI = f(RSRP/NP)

여기서 NP는 잡음 전력(noise power)인데 RSRP 대비 CQI의 장점은 NP의 값을 정확하게 기지국이 알 수 있다는 것이다. 기존의 4G 단말의 경우에는 기지국의 잡음 전력의 예측이 가능하나, 5G 시스템에서 밀리미터 웨이브를 사용하는 경우에는 단말의 구현 내지는 단말이 사용하는 대역폭에 따라 잡음 전력의 정도의 편차가 큰 편이다. 단말이 CQI를 피드백할 경우 잡음 전력의 예측을 기지국이 수행하지 않고 데이터 채널의 전송이 가능하다. 그러므로 단말은 상기 기술된 피드백 방법에서 RSRP를 CQI로 대체하여 채널 피드백을 수행할 수 있다.

이 경우 단말은 Cri-cpi-CQI, Cri-CQI, Cri-cgi-cpi-CQI, Cri-cgi-CQI, Cri-cgi-Ri-CQI 의 피드백이 가능하다.

세 번째 피드백 방법은 빔 인덱스만을 피드백하는 것이다. 앞서 기술한 바와 같이 기지국이 센싱 모드 2로 채널 정보 내지는 반사 계수를 추정하면 이 후에는 단말의 RSRP에 대한 피드백이 필요하지 않으며, 따라서 빔이 변경되지 않는 고정형 단말의 경우 피드백 없이 기지국의 스케줄링이 가능할 수 있다. 만약 기지국이 단말의 이동성을 고려하여 지속적인 단말의 트래킹 이 필요한 경우에는 RSRP나 CQI 없이 빔 인덱스 내지는 빔 그룹 인덱스 또는 빔 서브집합 인덱스를 피드백한다.

이 경우 단말은 Cri-cpi, Cri-cgi-cpi, Cri-cgi 의 피드백이 가능하다.

다음으로 본 발명이 제안하는 다중 모드 장치를 위한 새로운 피드백 구성 요소를 기술한다.

TPS (transmit panel selection)는 다음과 같다. 수신기는 센싱을 통해 사용 가능한 패널(panel, 또는 안테나 패널(antenna panel), 이는 안테나로 이해될 수 있다)의 개수 내지는 구성에 대해서 송신기로 피드백할 수 있다. 이동형 수신기(일례로 단말)의 경우에는 주변 사물의 위치 내지는 사용자의 손이나 몸에 의해서 일부 패널에 의한 신호 수신이 불가능한 경우가 발생한다. 이러한 사건을 송신기와 수신기 사이의 피드백에 의지하여 기지국이 파악할 경우 사건 발생과 기지국의 파악 사이의 시간 지연이 발생하게 된다. 하지만 단말은 센싱을 통해서 자신의 일부 패널이 순시적으로 통신 불능의 상태에 있다는 사실을 파악할 수 있다.

일례로 단말은 센싱 모드 2 센싱을 통해서 자신이 전송한 신호의 반사파를 수신하여 주변 반사체와의 거리가 매우 가까운 경우에 상기 신호를 전송했던 패널을 통신 불능 상태로 판단할 수 있다. 가령 단말이 4개의 패널을 가지고 있는 경우 상기 4개의 패널을 통해서 mode 2 센싱을 수행하고 그 중에 2개의 패널이 사용 불가한 경우, 단말은 기지국과 공유하는 미리 구성된 랭크 4 코드북 중에서 랭크 1 내지는 2에 따른 코드북 중 적절한 인덱스를 PMI로 선택하며, 사용될 RS의 안테나 포트 인덱스 2개를 선택하는 피드백을 기지국으로 전송할 수 있다.

TPF (transmit panel format)은 폴딩(folding) 단말로 인해서 단말의 안테나 구조가 변경되는 것을 지시하기 위한 피드백 구성 요소이다. 상기 폴딩 단말(또는 폴더블(fordable) 단말)은 일례로 부착되어있는 디스플레이를 곡절 가능한 단말 장치로, 두 부분(이하 폴드면)으로 나뉘어 한 번 폴딩되며 디스플레이는 폴딩 내측에 부착될 수 있다. 이 경우 상기 두 부분에 각각 안테나 패널이 배치될 수 있다. 도 2는 폴딩 단말의 폴딩 여부에 따른 안테나 패널의 변화의 일례를 도시한 도면이다. 폴딩 상태(A, 200)에서는 단말의 각 폴드면에 배치된 안테나 패널이 서로 겹쳐지게 되므로 이는 코-로케이티드(co-located)된 X-pol 안테나로 보이게 되고, 언폴딩(un-folding) 상태에서는 단말의 각 폴드면에 배치된 안테나 패널이 서로 분리되므로 각 안테나 패널이 상당한 거리를 가지고 있는 것으로 보이게 된다. 이와 같이 폴딩 및 언폴딩 여부에 따라 안테나 구조가 변경되게 되고, 각 안테나 간의 채널을 합친 채널 행렬 H에서 안테나 간의 채널간 코릴레이션(correlation)이 떨어지기 때문에 채널 간의 정보 단절을 해결하기 위해 폴딩 단말의 폴딩 여부에 대한 지시자가 필요하다. 일례로, TPF를 1bit으로 지시하는 것은 아래 표 2, TPF를 2 bit으로 지시하는 경우 표 3를 참고할 수 있다.

TPF	Panel mode	설명
0	X-pol co-located	Folding state
1	dipole non co-located	Un-folding state

표 2는 폴딩 단말을 위한 것으로 각 폴드면에 하나의 안테나 패널이 각각 존재하며 각 안테나 패널이 폴딩 상태에서 서로 다른 편파(polarization)를 지원하도록 구성하는 장치를 위한 것이다. 따라서, TPF 0으로 지시되는 폴딩 상태에서는 기지국은 단말의 안테나를 코-로케이티드된 X-pol 안테나 형상으로 파악하고, TPF 1의 언폴딩 상태에서는 상당한 거리를 가지고 있는 서로 다른 두 개의 안테나의 형상으로 파악할 수 있다. 따라서, 기지국은 단말의 TPF에 따라서 가장 적합한 빔을 선택적으로 사용할 수 있다. 일반적으로 바람직하게는 TPF가 0인 경우에는 하나의 기지국에서 랭크 2를 이용해 동일한 빔 방향을 사용해 X-pol 안테나로 신호를 전송하는 방법이 사용될 수 있고, TRF가 1인 경우에는 하나 이상의 기지국에서 각 기지국은 랭크 1의 빔을 사용하여 동시에 신호를 송수신하거나, 둘 중에 하나의 안테나만 신호 송수신에 사용하는 안테나 선택(antenna selection)이 사용될 수 있다.

TPF	Panel mode	설명
00	X-pol co-located	Folding
01	Dipole non co-located	Un-folding with more than 10λ
10	Single-pol co-located	Folding
11	X-pol non co-located	Un-folding with less than 2λ

표 3은 폴딩 단말을 위한 것으로 각 폴드면에 하나의 안테나 패널이 각각 존재하며, 각 안테나 패널이 폴딩 상태에서 안테나 재설정(antenna reconfiguration,, 즉 패널 간의 간격 변화 및 활성화된 안테나 패널의 수가 변하는 것을 의미한다)과 편파(polarization)의 변화를 지원하도록 구성하는 장치를 위한 것이다. TPF가 00인 것은 단말이 폴딩된 상태에서 하나의 안테나 패널은 +45도 내지는 +90도의 편파인 상태를 의미하며 이 경우 하나의 기지국과의 최대 랭크가 2인 단일 빔(즉 동일한 빔 방향)이 신호 송수신에 사용될 수 있다. TPF가 01인 것은 언폴딩 상태의 단말이 서로 같은 편파로 각 안테나 패널이 적어도 10λ 이상의 거리를 가지게 된 상태를 의미한다(λ는 파장의 거리에 해당한다). 이 경우 2개의 기지국과 랭크 1의 빔을 사용해 동시에 신호를 송수신하거나 또는 둘 중 하나의 안테나만 신호 송수신에 사용될 수 있다. TPF가 10인 것은 폴딩된 단말이 서로 같은 편파로 두 개의 안테나 패널이 중첩되어 있는 상태를 의미한다. 이 경우 랭크 1의 단일 빔을 이용한 신호 송수신이 가능하다. TPF가 11인 것은 단말이 언폴딩된 상태로 수 개의 안테나 패널의 거리가 2λ이하의 거리를 가지고 있는 경우를 의미한다. 이 경우 랭크 2의 단일 빔을 이용한 신호 송수신이 가능하다.

또한 상기 TPS 또는/및 TPF가 채널 피드백 정보에 포함되어 단말에 의해 기지국으로 피드백되는 경우, 기지국은 채널 피드백 정보의 컴포넌트를 상기 TPS 또는 TPF에 기반해 확인할 수 있다. 일례로 TPF가 2비트인 경우 TPF의 값이 10이라면 랭크 1의 단일 빔을 생성하도록 하는 하나 이상의 프리코더(precoder, 이는 프리코딩 행렬(precoding matrix)로 이해될 수 있다)를 포함하는 코드북이 단말과 기지국 사이에 가정될 수 있고, 채널 피드백 정보에 포함된 PMI는 상기 코드북의 프리코더의 인덱스를 지시하는 것으로 이해될 수 있고, 채널 피드백 정보에 포함된 CQI는 상기 지시된 채널 행렬이 적용된 전송의 경우의 채널 용량을 지시하는 것으로 이해될 수 있다. 또한 기지국과 단말은 상기 TPS 또는/및 TPF에 의해 파악된 가능한 랭크와 빔의 수를 기반으로 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 일례로 기지국은 상기 TPS 또는/및 TPF에 의해 파악된 코드북의 프리코더를 적용해 데이터를 전송할 수 있으나, 본 발명은 이러한 일례에 제한되지 않는다.

아래에서는 랭크 모드(rank mode)를 지시하는 방법에 대해 기술한다. 랭크 모드는 플레인 모드(plane mode) 또는 스파이럴 모드(spiral mode)의 적용을 지시하는 지시자이다. 본 발명에서 제안하는 방법은 송신기와 수신기 간의 랭크 모드를 지시하기 위한 방법으로, 수신기가 송신기에 접속하면서 자신의 랭크 모드를 선택하거나 변경하기 위한 피드백이다. 여기서 랭크 모드라는 것은 랭크를 구성하는 채널 모드를 의미하고 플레인 모드와 스파이럴 모드가 있다. 플레인 모드는 송신기와 수신기가 평면파(plane wave)를 전송하여 발생하는 랭크를 이용하는 모드를 의미한다. 평면파는 일반적으로 등간격 배열 안테나(uniform array antenna)를 통해서 발생이 가능하며, 어레이들(arrays)로 구성된 안테나 요소(antenna element)가 임의의 방향성을 가지는 위상 차이를 가지는 신호를 3차원 직교 좌표의 특정 방향으로 전송하는 방법을 의미한다. 이론적으로는 안테나에 있는 RF(radio frequency)의 개수만큼 최대 랭크을 얻을 수 있으며 안테나 요소가 많더라도 RF 경로(RF path)가 1개인 경우에는 랭크가 1인 것이 특징이다. 반면, 스파이럴 모드는 송신기와 수신기가 나선형 파(spiral wave)를 전송하여 발생하는 랭크를 이용하는 모드를 의미한다. 나선형 파는 일반적으로 순환 배열 안테나(circular array antenna) 를 통해서 발생이 가능하다. 원형으로 배치된 어레이들이 특정 시간 차이를 가지고 위상이 로테이션(rotation)하는 형상으로 신호가 전송되며, 3차원의 각 좌표의 위상 차이를 통해서 랭크가 얻어질 수 있으며 안테나 요소와 무관하게 RF 경로와 분해 가능한 위상 차이를 통해서 랭크가 발생하는 것이 특징이다.

플레인 모드는 일반적으로 반사파가 많은 환경에 적합하고 스파이럴 모드는 일반적으로 LOS(line-of-sight) 환경에 적합하다. LOS 환경의 경우에는 플레인 모드로 운영하면 RF 경로에 무관하게 랭크가 증가하지 못하게 되는 경향이 있다. 따라서 채널 용량을 늘리기 위해 LOS 환경에서는 랭크 모드를 스파이럴 모드로 변경하는 것이 좋다. 또한, 스파이럴 모드의 경우에는 송신기와 수신기의 거리가 멀어질수록 수신기의 위상 차이를 해석하는 능력이 떨어지기 때문에 플레인 모드 대비 전송 거리가 줄어드는데, LOS 채널의 경우에는 신호의 수신 전력의 크기가 세기 때문에 스파이럴 모드가 유리할 수 있다.

따라서 본 발명에서 제안하는 방법은 단말이 채널 상태에 따라 플레인 모드와 스파이럴 모드를 변경하는 1 bit 피드백 내지는 수신기가 플레인 모드와 스파이럴 모드로 운영이 가능한지에 대한 단말 능력(UE capability) 시그널링을 송신기에 전달하는 방법을 포함한다. 또한 본 발명에서는 송신기는 수신기가 피드백한 랭크 모드에 따라서 서로 다른 코드북을 구성할 수 있으며 또는 송신기는 수신기의 능력에 따라서 플레인 모드를 위한 코드북 내지는 스파이럴 모드를 위한 코드북 내지는 두 개의 랭크 모드를 혼합하여 운영하기 위한 코드북을 구성하고 수신기에 이를 지시하는 시그널링을 전송할 수 있다.

다음으로 본 발명이 제안하는 다중 모드 시스템을 위한 송신기의 모드를 기술한다. 제안하는 방법의 송신기와 수신기는 기존의 활성화 모드(Active mode 또는 연결 모드(connected mode)), 유휴 모드(Idle mode)와 별도로 다음 기술되는 모드로 천이할 수 있다. 기존의 활성화 모드는 송신기와 수신기 간의 통신이 가능한 모드를 의미하며 유휴 모드는 송신기가 더 이상 전송할 데이터가 없는 경우 수신기의 전원이 꺼진 것은 아니지만 더 이상 통신을 지원하지 않는 상태를 의미한다. 유휴 모드에서는 수신기는 특정 시간에 잠시 활성 모드로 전환하여 자신이 수신할 데이터가 있는지를 확인하고, 수신할 데이터가 없는 경우 다시 유휴 모드로 모드를 전환한다.

반면, 본 발명에서 제안하는 방법에 따르면 송신기 및/또는 수신기는 아래와 같은 네 가지 모드를 가질 수 있다. 다음은 각 모드를 설명한 것이다.

1. 활성화 모드(Active mode) (모든 모드를 운영 가능한 모드): 활성화 모드는 송신기 내지는 수신기가 통신 모드와 센싱 모드를 모두 운영하는 경우를 의미한다. 송신기와 수신기는 센싱 모드를 운영하는 경우 센싱 모드에 유입되는 통신 신호에 의한 간섭을 방지하거나 통신 신호와 간섭이 발생하는 경우에 신호 제거 회로를 동작시키기 위해 서로 활성화 모드임을 인지해야 할 필요성이 있다. 센싱 모드가 운영되는 상태에서 통신 모드가 함께 운영될 경우 통신 신호의 전력이 너무 높기 때문에 센싱을 위한 신호가 검출되기 어렵기 때문이다.

2. 준 활성화 모드(Semi-active mode) (액티브 센싱만 가능한 모드): 준 활성화 모드는 송신기 또는 수신기가 통신 모드는 수행하지 않고 액티브 센싱 모드만 수행하는 상태를 의미한다. 이 때, 송신기와 수신기는 데이터 송수신 없이 액티브 센싱 내지는 패시브 센싱이 가능하고, 이러한 준 활성화 모드로 상위 시그널링으로 미리 설정된 시간과 주기에 따라 수행되거나 수신기 또는 송신기가 임의로 지시하거나 명령하여 진입할 수 있다.

3. 유휴 모드(Idle mode)(아무것도 수행되지 않음): 유휴 모드는 기존과 동일하게 통신과 센싱을 모두 진행하지 않는 상태를 의미한다.

4. 패시브 모드(Passive mode) (또는 이는 부분적 유휴 모드로 칭해질 수 있으며, 신호의 수신만 가능한 상태이다): 패시브 모드는 수신 회로만 동작하는 상태를 의미한다. 본 발명은 수신기 내지는 송신기가 자신이 패시브 모드인 상태인지 인지하도록 상대방에게 시그널링을 전송하는 방법을 포함한다.

다음으로 본 발명이 제안하는 다중 모드 시스템을 위한 수신기의 모드를 기술한 것이다. 그러나 이러한 모드가 송신기에 적용되는 것을 배제하지 않는다.

1. 통신 모드(Communication mode): 통신 모드는 모든 안테나 패널이 통신을 위해 사용되는 경우를 의미한다.

2. 듀얼 모드(Dual mode): 듀얼 모드는 일부의 안테나 패널은 통신을 위해 사용되고, 남은 안테나 패널이 다른 용도로 사용되는 모드이다. 수신기는 재구성 내지는 변경 가능한(re-configurable) 안테나를 포함하는지 여부 및 다중 모드의 프리코더를 설정할 수 있는지 여부를 단말 능력 시그널링으로 송신기로 보고할 수 있으며, 수신기는 재설정된 설정을 송신기로 전송할 수 있다.

3. 유휴 모드(Idle mode): 유휴 모드는 모든 안테나 패널이 통신 이외의 용도를 위해 사용되는 모드로, 송신기가 설정한 블랭크 심볼에서 센싱된 채널 또는 측정 결과를 송신기로 보고하거나 또는 채널 파악을 위해 사용할 수 있다. 또한 수신기는 유휴 모드 및 블랭크 심볼에서의 센싱이 가능한지 여부에 대한 정보를 포함하는 단말 능력 시그널링을 송신기로 보고할 수 있다.

도 3은 상기 기술한 다중 모드 시스템의 송신기의 채널 피드백 방법을 도시한 도면이다.

도 3에 따르면, 도시되지 않았으나 선택적으로 송신기(이는 기지국으로 이해될 수 있다)는 수신기(이는 단말로 이해될 수 있다)로 단말 능력 시그널링을 수신할 수 있다. 상기 단말 능력 시그널링에는 본 발명에서 제안하는 새로운 피드백 구성 요소의 지원 여부, 새로운 모드의 지원 여부 등 본 발명에서 제안하는 기능 중 적어도 하나를 수신기가 지원할 수 있는지 여부를 지시하는 정보가 포함될 수 있다.

송신기는 채널 피드백 설정 정보 및/또는 CSI-RS 설정 정보를 수신기로 전송한다(300). 상기 채널 피드백 설정 정보는 수신기가 피드백해야 하는 채널 피드백 정보의 종류, 채널 피드백의 시간 설정 정보(이는 주기적 채널 피드백 또는 비주기적 채널 피드백 등을 포함할 수 있고, 주기적 채널 피드백의 경우 피드백의 주기 및 오프셋이 포함될 수 있다), 채널 피드백을 위한 자원(일례로 복수의 CSI-RS 자원이 설정된 경우 채널 피드백의 대상이 되는 CSI-RS 자원), 채널 피드백에 적용되어야 하는 코드북 정보 등 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 CSI-RS 설정 정보에는 CSI-RS 자원 및/또는 CSI-RS 그룹 및/또는 CSI-RS 안테나 포트를 설정하는 정보가 포함될 수 있으며, 각 CSI-RS 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원 정보, CSI-RS 시퀀스 정보 등 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 상기 설정 정보와 별개로 송신기는 수신기에게 SRS 설정 정보 및 블랭크 심볼 설정 정보를 전송할 수 있다.

이후 송신기는 수신기로 설정된 CSI-RS를 전송하고(310), 수신기가 전송하는 채널 피드백 정보를 수신한다(300), 상기 채널 피드백 정보는 상기 기술했던 RI, PMI, CQI 및 CRI 뿐만 아니라 빔을 지시하기 위한 CGI, CPI 중 적어도 하나와 RSRP가 포함될 수 있으며, TPS 또는/및 TPF 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자가 포함될 수도 있다. TPS 또는/및 TPF 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자가 채널 피드백 정보에 포함될 경우, 송신기는 수신기가 사용하는 코드북을 TPS 또는/및 TPF 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자에 기반해 파악할 수 있다. 일례로 TPF가 1비트인 경우 TPF의 값이 0일 경우 송신기는 수신기가 최대 랭크 2의 동일한 빔 방향을 사용하는 코드북을 가정하고 채널 피드백 정보를 생성했을 것으로 파악하고 상기 코드북을 기반으로 수신기가 피드백한 채널을 확인한 후 확인된 채널을 기반으로 데이터 송수신을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다. 또한 상기 본 발명에서 새롭게 제안한 채널 피드백 구성 요소는 종래의 채널 피드백 정보와 함께 피드백되는 것도 가능하나, 수신기에 의해 별개로 피드백되는 것도 가능하다.

도 4는 상기 기술한 다중 모드 시스템의 수신기의 채널 피드백 방법을 도시한 도면이다.

도 4에 따르면, 도시되지 않았으나 선택적으로 수신기(이는 단말로 이해될 수 있다)는 송신기(이는 기지국으로 이해될 수 있다)로 단말 능력 시그널링을 전송할 수 있다. 상기 단말 능력 시그널링에는 본 발명에서 제안하는 새로운 피드백 구성 요소의 지원 여부, 새로운 모드의 지원 여부 등 본 발명에서 제안하는 기능 중 적어도 하나를 수신기가 지원할 수 있는지 여부를 지시하는 정보가 포함될 수 있다.

수신기는 송신기로부터 채널 피드백 설정 정보 및/또는 CSI-RS 설정 정보를 수신한다(400). 상기 채널 피드백 설정 정보는 수신기가 피드백해야 하는 채널 피드백 정보의 종류, 채널 피드백의 시간 설정 정보(이는 주기적 채널 피드백 또는 비주기적 채널 피드백 등을 포함할 수 있고, 주기적 채널 피드백의 경우 피드백의 주기 및 오프셋이 포함될 수 있다), 채널 피드백을 위한 자원(일례로 복수의 CSI-RS 자원이 설정된 경우 채널 피드백의 대상이 되는(즉 수신기가 측정하여야 할) CSI-RS 자원), 채널 피드백에 적용되어야 하는 코드북 정보 등 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 CSI-RS 설정 정보에는 CSI-RS 자원 및/또는 CSI-RS 그룹 및/또는 CSI-RS 안테나 포트를 설정하는 정보가 포함될 수 있으며, 각 CSI-RS 안테나 포트에 해당하는 시간 및 주파수 자원 정보, CSI-RS 시퀀스 정보 등 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한 상기 설정 정보와 별개로 수신기는 송신기로부터 SRS 설정 정보 및 블랭크 심볼 설정 정보를 수신할 수 있다.

이후 수신기는 송신기로부터 CSI-RS 설정 정보를 기반으로 CSI-RS를 수신하고(410), 수신기는 채널 피드백 설정 정보 및 상기 CSI-RS 수신 결과 및 수신기의 센싱 결과를 기반으로 채널 피드백 정보를 생성한다(420). 상기 채널 피드백 정보는 상기 기술했던 RI, PMI, CQI 및 CRI 뿐만 아니라 빔을 지시하기 위한 CGI, CPI 중 적어도 하나와 RSRP가 포함될 수 있으며, TPS 또는/및 TPF 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자가 포함될 수도 있다. 수신기는 본 발명에서 기술된 센싱 모드에 따른 방법을 통해 또는/및 폴딩 여부/또는 안테나 형상의 변경 여부의 센싱을 통해 TPS 또는/및 TPF를 생성할 수 있다. 또한 측정된 채널을 통해 랭크 모드를 결정할 수 있다.

상기와 같이 TPS 또는/및 TRP 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자가 채널 피드백 정보에 포함된 경우, 수신기는 채널 피드백을 생성하기 위해 사용하는 코드북을 상기 센싱 결과 및 TPS 또는/및 TPF 또는/및 랭크 모드를 지시하는 지시자에 기반해 결정할 수 있다. 일례로 TPF가 1비트인 경우 TPF의 값이 0일 경우 수신기는 최대 랭크 2의 동일한 빔 방향을 사용하는 코드북을 가정하고 채널 피드백 정보를 생성한다. 이후 수신기는 생성한 채널 피드백 정보를 채널 피드백 설정 정보를 기반으로 송신기로 전송한다(430). 이후 송신기는 채널 피드백 정보를 기반으로 파악된 채널을 기반으로 데이터 송수신을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다. 또한 상기 본 발명에서 새롭게 제안한 채널 피드백 구성 요소는 종래의 채널 피드백 정보와 함께 피드백되는 것도 가능하나, 수신기에 의해 별개로 피드백되는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 다중 모드 송수신기가 포함하는 모듈의 구조를 도시한 블록도이다.

도 5에 따르면, 다중 모드의 송수신기는 통신 신호 발생기(512), 센싱 신호 발생기(514)를 포함하는 신호 발생기(510), 선택기(520), 통신 모듈(530), 안테나 모듈(540) 및 제어부(500)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(540)은 하나 이상의 안테나 요소를 특정 패턴 내지는 형상으로 구성하는 안테나 집합과 RF 모듈을 통칭하는 것일 수 있다. 안테나 모듈은 하나 이상의 RF 모듈과 연결되는데, 하나의 안테나 집합이 하나의 RF 모듈과 연결될 수 있으며 또는 하나 이상의 안테나 집합이 하나의 RF 모듈과 연결될 수 있다. 또한 하나의 안테나 집합에 하나 이상의 RF 모듈이 연결될 수 있는데 이 때 RF 모듈은 통신을 위한 모듈과 센싱을 위한 모듈로 나눌 수 있으며 각각의 모듈은 하드웨어적으로 서로 분리되거나 소프트웨어로 같은 모듈이 가상의 두 개의 서로 다른 모듈로 구성될 수 있다. 따라서 통신 모듈과 센싱 모듈은 서로 독립적인 RF 모듈 내지는 안테나 모듈과 서로 비독립적인 RF 모듈 내지는 안테나 모듈을 가질 수 있다. 일반적으로 하나의 안테나 집합은 각 안테나 요소들에 적용되는 위상 시프트(phase shift) 내지는 경로 지연(path delay)의 양이 동일한 안테나 요소들의 집합으로 이해할 수 있으며 각 안테나 집합 간에는 서로 다른 위상 시프트 내지는 경로 지연을 적용할 수 있다는 것을 의미한다.

통신 모듈(530)은 신호 발생기에서 생성된 신호를 변조하여 파형을 생성하고 정해진 주파수 대역에 전송하는 장치를 의미한다. 여기서 통신 모듈은 밀리미터 웨이브 대역의 비면허 대역, 면허 대역, 레이더 전용 대역을 모두 사용할 수 있는 장치이며, 무선 이동 단말을 위해서는 비면허 대역과 면허 대역을 사용할 수 있으며 센싱을 위해서는 비면허, 면허 및 레이더 전용 대역을 모두 사용할 수 있다. 통신 모듈은 전송하는 신호를 하나 이상의 파형으로 변조할 수 있으며 여기서 파형은 OFDM, SC-FDMA, DFT-s-OFDM, SC(single carrier), CW (continuous wave) 파형을 모두 포함할 수 있다. 또한 통신을 위한 신호와 센싱을 위한 파형은 동일한 파형이거나 또는 서로 다른 파형일 수 있다.

선택기(520)는 통신 신호와 센싱 신호를 선별적으로 통신 모듈(530)에 전달하는 장치로 동시에 통신 신호와 센싱 신호의 전달도 가능하다. 신호 발생기(510)은 통신을 위한 데이터 신호를 발생시키거나 센싱을 위한 신호를 발생시키는 장치로 상기 두 신호는 하나의 신호를 두 가지 용도로 사용할 수 있으며 또는 별도의 신호로 구성될 수 있다. 신호 발생기(510)은 통신 신호 발생기(512)와 센싱 신호 발생기(514)를 각각 포함하거나 또는 하나의 발생기로 통신 신호와 센싱 신호를 발생시킬 수도 있다. 제어부(500)는 원하는 신호를 발생시키기 위해 각 모듈을 제어하는 디지털 신호 처리부이다.

다음으로 본 발명이 제안하는 다중 모드 시스템을 이용한 응용 방법을 기술한다. 본 발명에서 제안하는 장치와 피드백 방법을 통해 다음과 같은 방법의 수행이 가능하다.

도 6은 센싱 기능을 수행할 수 있는 기지국이 단말에 새로운 피드백 모드를 구성하는 일례를 도시한 도면이다. 기지국은 상기 기술한 세 가지 센싱 기능을 위한 장치를 가지고 있는 경우 단말의 채널 피드백의 양이 매우 적은 라이트 피드백 모드(light feedback mode)를 구성할 수 있다. 여기서 라이트 피드백 모드란 상기 기술했던 빔 인덱스 및 RSRP 내지는 CQI 피드백으로만 기존과 동일한 채널 추정의 성능을 제공할 수 있는 모드에 해당한다. 또한 기지국은 CSI-RS를 운영하지 않고 UL 복조 기준 신호(demodulation reference signal, DMRS) 내지는 SRS만으로 채널 피드백 시스템을 운영하는 울트라 라이트 피드백 모드(ultra-light feedback mode)를 구성할 수 있다.

도 6에 따르면, 기지국은 자신의 센싱 모듈의 구성 여부를 판단한다 (600). 기지국이 센싱 모듈(또는 센싱 모듈을 위한 장치)을 갖추고 있지 않은 경우, 기지국은 단말에게 종래와 같은 MIMO 피드백 모드를 설정한다(650). 이후 기지국은 종래와 같은 채널 피드백 정보를 단말로부터 수신할 수 있다(660). 기지국이 센싱 모듈을 갖추고 있는 경우, 기지국은 라이트 피드백 모드를 단말에게 설정한다(610). 이러한 라이트 모드 피드백은 상기 기술한 바와 같은 빔 인덱스와 RSRP 또는 CQI를 피드백하는 것이거나 또는 빔 인덱스만을 피드백하도록 설정하는 것일 수 있다. 기지국은 센싱 모듈을 활성화하고(620), 센싱을 수행한다(630). 상기 센싱 수행은 센싱 모듈을 이용해 센싱 모드 1, 2 또는/및 3을 이용해 센싱을 수행해 단말 관련 정보를 획득하는 것으로 이해될 수 있다.

이후 기지국은 센싱한 정보를 기반으로 통신 모듈을 활성화하여 신호를 송수신할 수 있도록 한다(640). 기지국은 통신 모듈을 통해 단말에 설정한 라이트 피드백 모드에 따른 채널 피드백 정보를 수신하고(670), 센싱 모듈을 통해 획득한 정보와 통신 모듈에서 획득한 정보를 기반으로 데이터 스케줄링을 수행해 데이터를 송수신한다(680). 울트라 라이트 피드백 모드는 채널 피드백 정보의 수신(670) 과정 없이 기지국이 단말이 전송한 UL DMRS 또는/및 SRS의 측정 및 센싱만으로 채널을 파악해 데이터 스케줄링을 수행하는 것이다.

도 7은 기지국이 센싱 모듈을 사용하여 시스템 운영에 필요한 신호의 오버헤드를 감소시키고 전송 전력을 절약하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 기지국은 센싱 정보를 사용하여 기지국 주변의 공간에 존재하는 사물을 파악하고 이를 이용하여 사물이나 통신 기능이 없는 지역으로는 신호를 전송하지 않을 수 있다. 또한, 센싱해야 할 사물이 존재하지 않거나, 통신이 수행되지 않는 시간에서는 통신 모듈을 비활성화(disable)함으로써 대기에 소모되는 전력의 낭비를 막을 수 있다.

도 7에 따르면, 기지국은 최초로 전력 절감 모드(power saving mode)로 센싱을 위한 장치를 활성화한다(700). 기지국은 센싱 모드 2로 주변의 공간의 센싱을 수행한다(705). 기지국은 검출(detect)되는 물체가 있는지 판단하고(710), 만약 검출되는 물체가 있는 경우 기지국은 상기 방향을 스캐닝하고(730) 상기 물체의 방향에 상응하는 기준 신호 등을 이용한 가용 빔 집합을 추가하거나 상기 물체의 방향에 상응하는 빔을 적용하는 SSB(synchronization signal block) 집합을 전송하도록 설정한다(735). 상기 스캐닝은 센싱 모듈을 통한 상기 기술된 센싱 모드를 이용해 상기 방향에 물체가 존재하는지 확인하는 과정일 수 있다.

이후 기지국은 통신 모듈(및 센싱 모드, 또는 센싱 모듈)을 활성화하고(740) 주변 기지국에 검출 관련 정보를 전달한다(745).

이후 기지국은 물체가 검출된 방향으로 SSB 또는/및 기준 신호를 전송하면서 단말에게 센싱 모드 1 센싱을 위한 신호 전송을 지시한다(750, 755).

기지국은 센싱 모드 1 및 2의 센싱을 통해 정보를 획득하고(760), 센싱 모드 1 및 2를 통해 획득된 정보를 기반으로 단말의 빔을 더 정확하게 측정하고 좁은 빔(narrow beam)을 선택해(770), 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다(775).

만약 710 단계에서 검출되는 물체가 없는 경우에는 기지국은 일정 시간의 타이머를 동작시킨다. 타이머의 시간이 기준값보다 작은지 판단한다(715). 타이머의 시간이 기준 시간보다 작으면 기지국은 전력 절감 모드를 유지하고(700), 타이머의 시간이 기준값보다 커지면 기지국은 초 전력 절감 모드(ultra power saving mode)로 전환하여 레이더 기능을 수행하지 않고 센싱 모드 3의 센싱을 수행한다(725).

760 단계의 센싱 모드 1 및 2의 센싱을 통해 기지국은 새로운 단말이 발견되었는지 판단한다(765). 새로운 단말이 발견된 경우 기지국은 상기 단말의 방향에 상응하는 가용 빔 집합를 추가하거나 상기 단말의 방향에 상응하는 빔을 적용하는 SSB(synchronization signal block) 집합을 전송하도록 설정한다(735).

도 8은 하나의 기지국이 단독으로 센싱 모듈을 사용하여 주변 단말의 공간 상의 위치를 확인하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 기지국은 센싱된 정보를 통해 확인된 기지국과의 거리와 가로축의 각도, 세로축의 각도를 이용하여 단말의 위치를 확인할 수 있으며, 이를 통해 시스템 운영에 필요한 신호의 오버헤드를 감소시키고 단말의 위치 파악을 통해 신호를 전송하는데 사용되는 전력을 절약할 수 있다.

도 8에 따르면, 기지국은 센싱을 위한 DL 및 UL의 시간, 주파수 자원을 구성한다(800). 이후 기지국은 구성된 DL 자원 상에서 빔 스위핑(beam sweeping, 이는 서로 다른 빔을 서로 다른 시간 및/또는 주파수 자원 상에서 번갈아 전송하는 것으로 이해될 수 있다)을 수행하도록 자원을 구성한다(805). 이 때의 빔 스위핑은 좁은 대역폭에서 구성될 수 있다. 기지국은 805 단계 수행과 동시에 기지국 송수신 장치를 풀 듀플렉스 모드(full duplex mode)로 전환한다(810).

기지국은 DL 기준 신호를 정해진 빔을 적용해 전송하고 동시에 신호를 수신한다(815). 기지국은 기준 신호 신호 전송 후에 하프 듀플렉스 모드(half duplex mode)로 전환하고(820) 815 단계에서 수신된 신호를 기반으로 채널 임펄스 응답(channel impulse response, CIR)를 추정하고 수신된 빔을 기반으로 사물들의 거리 및 방향을 추정한다(825). 이러한 추정은 일정 오차가 있을 수 있는 러프(rough)한 추정일 수 있다.

기지국은 단말에 DL 기준신호 전송시에 사용한 주파수 대역보다 더 넓은 주파수 대역을 사용하여 검출된 빔 방향으로 채널 상태 검출을 위한 신호(사운딩(sounding) 신호, 이는 일례로 SRS 또는 상향링크 기준 신호일 수 있다)를 전송하도록 지시한다(830).

기지국은 단말로부터 SRS를 수신하고(835) 수신한 사운딩 신호를기반으로 단말의 거리와 각도를 추정한다(840). 이러한 추정은 일례로 825 단계에서 추정된 단말의 거리와 각도를 보정(calibration)하는 것일 수 있다.

기지국은 수신된 DL 및 UL 채널 정보, 추정된 단말의 거리와 각도 중 적어도 하나를 기반으로 채널 추정을 위한 빔을 더 정확하게 보정한다(845). 이후 선택적으로 기지국은 채널 측정을 위한 기준 신호 또는/및 SSB 등을 전송할 경우 상기 보정된 빔을 적용할 수 있다. 단말은 기지국이 전송하는 CSI-RS를 통해 채널을 추정하고 기지국에 채널 피드백 정보를 보고하고 기지국은 단말이 전송하는 채널 피드백 정보를 수신한다(855). 이후 기지국은 파악된 단말의 위치 및 채널을 고려해 데이터를 스케줄링하고 송수신한다(855).

도 9는 단말의 폴딩 상태를 고려해 채널을 피드백하고 데이터를 스케줄링하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 도 9에 따르면, 단말은 안테나 모듈을 이용하여 센싱을 위한 신호를 전송한다(900). 이러한 신호는 센싱 모드 1 또는 2를 위한 신호일 수 있다. 단말은 수신된 신호를 기반으로 폴딩 단말의 안테나 모듈 간 거리를 고려하여 폴딩(또는 closed) 또는 언폴딩(open) 상태를 판단한다(910). 만약 단말이 open 상태인 경우, 단말은 잠긴(lock) 상태인지 판단한다(920). 잠긴 상태라면 단말은 센싱 모드 2에 따른 사용자에 대한 센싱을 수행하며(980), 이는 일례로 사용자의 안면에 대한 센싱일 수 있다. 단말은 미리 저장된 센싱 정보를 기반으로 수신된 신호와의 일치도를 판단하여 정당한 또는 미리 등록된 사용자인지 판단한다(990). 만약 수신된 신호가 저장된 신호와 일치하는 경우 단말은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다(970).

910 단계에서 단말이 open 상태로 판단되는 경우 단말은 자신의 상태가 closed에서 open으로 변환된 것을 인지하고 기지국에 안테나 재설정이 필요함을 피드백한다(930). 여기서 안테나 재설정 피드백 방법은 안테나 패널의 개수를 지시하는 방법, 편파(polarization)이 co-pol에서 X-pol로 변환되었음을 지시하는 방법, 및/또는 가용한 빔의 개수가 증가함을 지시하는 방법을 포함할 수 있다.

단말의 피드백을 통해 단말의 상태에 변경이 생겼음을 알게 된 경우 단말에 적용되는 코드북이 변경될 수 있다(940). 코드북이 변경되는 방법은 미리 해당 구성을 예측하고 단말이 코드북을 다운받아 저장하는 방법, 미리 co-pol 및 X-pol을 위한 두 가지 종류의 코드북을 설정하고 단말의 상태에 따라 선택하는 방법, 미리 설정된 코드북을 co-pol과 X-pol에 해당하는 코드북을 섞어 구성하는 방법, 랭크가 1인 경우에는 하나의 안테나 패널을 위한 코드북을 사용하고 랭크가 2인 경우에는 두 개의 안테나 패널을 위한 코드북을 사용하는 방법 등 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 이러한 변경은 기지국에도 동일하게 적용된다.

이후 단말은 채널을 측정하고(950), 상기 결정된 코드북에 따라 채널 피드백 정보를 생성해 기지국으로 피드백한다(960). 이후 기지국은 수신한 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터를 스케줄링하고 전송하며, 단말은 이를 수신한다(970).

도 10은 단말이 센싱을 통해 동적으로 사용자의 신체 또는 주위의 물체를 검출해 상황에 맞는 채널 피드백 정보를 전송하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 단말은 안테나 모듈을 이용하여 센싱을 위한 모드를 구성하고 신호를 전송한다(1000). 이러한 센싱은 센싱 모드 2에 따른 센싱일 수 있다. 센싱 결과 단말은 각 안테나 모듈(또는 각 안테나 패널)에서 수신한 CIR의 차이가 큰 경우에 해당하는지 판단한다(1005). 여기서, CIR의 차이를 인지하기 위해서는 단말은 각 안테나 모듈 또는 패널에서의 평균적인 CIR을 저장하고 이를 비교하여 판단한다. 가령, 단말은 주변에 아무 것도 없는 상태에서의 CIR을 저장하고 이를 기반으로 측정되는 CIR의 차이를 인지할 수 있다.

단말은 각 안테나 모듈의 상태를 판단하기 위해 CIR의 탭 지연(tap delay)이 매우 작은 경우에는 저송신 모드(low TX mode, 이는 센싱을 위해 낮은 전력으로 신호를 전송하는 모드로 이해될 수 있다)로 전환하고(1010) CIR의 탭 지연이 상대적으로 큰 경우에는 통신 모드로 전환하여 통신 모듈을 활성화한다(1035). 상기 탭 지연이 크다는 것은 주변에 존재하는 사물이 멀리 있다는 것을 의미하고, 탭 지연이 작다는 것은 주변에 존재하는 사물이 가까이 있다는 것을 의미한다. 상기 탭 지연은 수신 신호의 샘플의 시간을 기반으로 판단될 수 있다.

1035 단계에서 통신 모드로 전환한 패널은 센싱 모드 1의 센싱을 수행한다(1040). 센싱 결과를 기반으로 단말은 기지국에 현재 가용한 패널의 수를 피드백하고 상향링크 전송을 위한 안테나 패널을 재설정한다(1045).

저송신 모드로 구성된 안테나 패널은 수신된 CIR를 사용하여 기존의 저장된 정보를 기반으로 수신된 CIR를 분류(classification)한다. 일례로 단말은 수신된 CIR을 기반으로 사용자의 손바닥이 검출된 것인지(1020), 단말이 주머니에 들어 있는 것인지(1030), 또는 일례로 단말이 책상 위에 놓여 있어 책상에 의해서 등 물체에 의해 안테나 패널에서 검출된 탭 지연이 작은 것인지(1025) 판단할 수 있다. 결정된 분류 정보를 기반으로 단말은 기지국에 현재 가용한 안테나 패널의 개수를 피드백한다(1045). 이후 도 9에 기술한 바와 같이 단말과 기지국은 상기 안테나 패널 개수 피드백 정보를 기반으로 적용할 상향링크 및 하향링크 코드북을 결정하고(1050), 단말은 기지국으로부터 채널 측정 설정을 수신하고 채널을 측정하여(1055) 채널 피드백 정보를 생성해 피드백한다(1060). 이후 기지국과 단말은 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터를 송수신한다(1065).

도 11은 단말의 사용자의 근접성(proximity)를 검출해 보안 알림 화면(security notification screen)을 스크린에 표시하는 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 11에 따르면, 단말은 스크린(또는 디스플레이)이 OFF되어있거나 또는 유휴 상태임을 확인한다(1100). 단말은 이 경우 센싱 모드 2에 따른 센싱을 수행하고(1100), 근접한 물체가 존재하는지 판단한다(1120). 근접한 물체가 존재하지 않을 경우 단말은 계속하여 센싱 모드 2의 센싱을 수행한다(1130). 근접한 물체가 존재할 경우 단말은 보안 알림 화면을 스크린에 표시하고(1150), 카메라 또는/및 지문 스캐너를 활성화한다(1160). 1160 단계에서 카메라 또는/및 지문 스캐너는 일례에 불과하며, 이는 사용자를 확인하기 위한 센서를 활성화하는 단계로 이해될 수 있다. 단말은 상기 카메라 또는/및 지문 스캐너 또는/및 사용자를 확인하기 위한 센서를 통해 획득된 정보를 기반으로 인식된 사용자가 등록된 내지는 보안상 문제가 없는 사용자인지 판단하고(1170), 인식된 사용자가 등록된 또는 보안상 문제가 없는 사용자일 경우 스크린을 ON한다(1180). 또는 단말은 보안 알림 화면을 스크린에 표시한 후 바로 스크린을 ON할 수도 있다. 이후 단말은 통신 모드를 활성화해 통신을 수행한다(1190).

인식된 사용자가 등록된 또는 보안상 문제가 있는 사용자가 아닐 경우 단말은 타이머를 작동시켜, 타이머의 값이 미리 정해진 기준값보다 큰지 판단한다(1140). 타이머의 값이 미리 정해진 기준 값보다 작을 경우 단말은 카메라 또는/및 지문 스캐너를 활성화하며(1160), 타이머의 값이 미리 정해진 기준값보다 더 클 경우 단말은 스크린을 OFF하고 데이터 송수신이 없을 경우 유휴 상태로 천이한다(1100).

도 12는 기지국이 단말의 스케줄링 요청(scheduling request, SR) 전에 센싱 정보를 통해 자발적으로 특정 어플리케이션에 따른 서비스를 제공하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 기존의 통신 시스템은 단말이 SR을 기지국에 전송하면 기지국이 통신을 위한 자원을 단말에게 할당하게 되나, 제안하는 본 발명의 방법에 따르면 기지국이 단말의 SR 이전에 센싱 정보를 통해서 자발적으로 SR의 발생 가능성을 예측하고 단말의 요청 없이 특정 어플리케이션의 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 아래에서는 일례로 기지국이 수면 중의 추락을 검출해 긴급 알람을 서비스 제공자에게 제공하는 방법을 기술한다.

기지국은 추락 검출(fall detection)을 위한 트레이닝(training)을 시작한다(1200). 구체적으로 기지국은 빔 트래킹을 통해 사용자의 수면 자세를 학습한다(1210). 즉 기지국은 각 방향에 대한 빔을 측정해 사용자의 수면 자세를 검출할 수 있다. 기지국은 마이크로 도플러를 트래킹하고 수면 상태에서의 마이크로 도플러를 저장하고 사용자에 해당하는 방향의 빔을 선택할 수 있다(1220). 이후 기지국은 학습이 완료되었는지 판단하고(1230), 학습이 완료되지 않은 경우 1200 단계로 돌아가 트레이닝을 계속 수행하고 학습이 완료된 경우 추락 모니터링을 시작한다(1240). 기지국은 마이크로 도플러 트래킹을 수행하고(1260), 측정된 마이크로 도플러를 기반으로 사용자의 추락이 검출되었는지 판단한다(1260). 기지국은 구체적으로 트레이닝시 저장한 안정 상태의 마이크로 도플러와 측정된 마이크로 도플러의 변화량이 매우 큰 경우 추락 검출이라고 판단할 수 있다. 추락이 검출되었다고 판단된 경우 기지국은 통신 모드를 사용해 응급 호출을 서비스 제공자에게 수행한다(1270, 1280).

도 13은 반사된 시그니쳐 기반으로 메시지를 전달하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 기지국 또는 센싱 허브는 미리 정해진 패시브 단말 (패시브 단말은 송신 기능이 없는 반사체로만 구성된 단말을 의미한다)로부터 수신된 마이크로 도플러의 시그니쳐를 특정 메시지 내지는 액션과 1:1 맵핑하여 저장할 수 있다.

시그니쳐를 구성하는 방법은 다음과 같다. 우선 기지국 또는 센싱 허브에 시그니쳐 설정 모드에 진입한다. 이 때 기지국은 센싱 신호를 패시브 단말에 전송하고 센싱된 정보를 저장한다. 이 때 기지국은 센싱 모드 2에 따른 센싱을 수행할 수 있다. 이 때 저장한 시그니쳐는 기본(default) 신호가 된다. 다른 시그니쳐를 등록하기 위해서는 기본 신호를 등록하고 기지국과 패시브 단말 사이에 손 내지는 다른 물체를 투과하면서 동시에 반복적인 동작을 지속할 수 있다. 가령, 손을 흔드는 동작, 손을 뒤집는 동작 등이 반복될 수 있다. 이 때, 기지국 또는 센싱 허브는 이 경우 변화된 센싱 결과를 기본 신호로 등록한 신호와 비교하여 새로운 시그니쳐로 등록한다. 시그니쳐가 등록되면 각 시그니쳐는 액션 명령(또는 액션 트리거)으로 매핑된다. 가량 사용자가 집의 전등을 ON하는 액션으로 패시브 단말 근방에서 손을 흔드는 동작을 시그니쳐 1으로 등록한 경우, 기지국은 지속적인 센싱을 통해 시그니쳐의 변화를 파악하고 변화가 시그니쳐 1에 해당하는 경우 기지국은 통신 모듈을 활성화하여 전등의 스위치에 ON 메시지를 전달한다.

도 13에 따르면, 기지국 또는 센싱 허브(이하 기지국)은 센싱 모드 2에 따른 센싱을 수행한다(1300). 이후 기지국은 미리 정해진 위치 또는 빔에 대해 변화된 센싱 결과가 검출되었는지 판단한다(1310, 1320). 변화된 센싱 결과가 검출되지 않을 경우 기지국은 센싱을 계속한다(1300). 변화된 센싱 결과가 검출될 경우 기지국은 움직이는 물체에 대해 검출된 센싱 결과(즉 시그니쳐)를 분류(categorization)한다(1330). 기지국은 검출된 시그니쳐가 상기 기술된 방법으로 미리 저장된 시그니쳐 1 내지 N 중 어느 것에 해당하는지 판단하고 판단된 시그니쳐에 매핑되는 액션을 확인한다(1340, 1350). 검출된 시그니쳐가 특정 시그니쳐에 해당할 경우 통신 모듈을 활성화해 가정용 전자기기(home appliance)에 특정 시그니쳐에 매핑된 액션 또는 메시지를 전송한다(1360, 1370). 이후 기지국은 상기 가정용 전자기기로부터 피드백을 수신한다(1380).

도 14는 센싱 정보를 기반으로 외부 환경의 변화를 인지하고 이를 기지국 주변의 차량에 전달하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 일례로, 송신기(일례로 기지국, RSU(road side unit), 단말 등)는 센싱 정보를 기반으로 추정한 마이크로 도플러 내지는 CIR 정보를 사전에 분류한 데이터베이스를 기반으로 분류(classified)하여 해당하는 액션(즉 검출되는 사건, 일례로 도로의 혼잡, 보행자의 군집 등의 사건이 이에 해당될 수 있다)을 확인할 수 있다. 송신기는 검출된 액션이 관련 정보를 필요로 하는 액션의 경우 통신 모듈을 사용하여 상기 액션이 검출되었음을 방송(broadcast)할 수 있다. 일례로 송신기는 해당 정보를 기지국 주변을 지나가는 단말 내지는 단말 기능을 가지고 있는 차량 내지는 교통 정보를 요구하는 수신기에 전달할 수 있으며, 이를 전달받은 수신기는 이를 주변의 다른 수신기로 방송 신호를 통해 재전송할 수 있다.

이를 위해 송신기는 우선 센싱 모듈을 기반으로 정보를 획득하고 획득한 정보를 기반으로 정보를 분류한다. 송신기는 분류한 정보를 기반으로 통신 모듈을 사용하여 액션(action)을 정의한다. 이러한 분류한 정보는 데이터베이스에 저장되어 있다. 다음은 해당 응용을 이용한 순서도를 도시한 것이다.

도 14에 따르면, 기지국은 안테나 모듈을 이용하여 센싱을 위한 신호를 전송하고, 센싱 신호를 이용하여 CIR 또는 마이크로 도플러 시그니쳐를 획득한다(1400). 이러한 획득은 미리 설정된 지역 또는 방향에 대해 수행될 수 있다.기지국은 획득한 CIR 또는 시그니쳐를 기반으로 데이터베이스(1410)를 이용하여 상기 기술한 바와 같이 미리 정의한 액션 중 하나를 확인한다 (1420).

기지국은 확인된 액션을 수행하기 위해 통신 모드가 필요한 경우 기지국은 통신 모듈을 활성화 상태로 전환한다(1430). 기지국은 상기 확인된 액션을 기반으로 액션 관련 정보를 주변에 브로드캐스트(broadcast), 멀티캐스터(multicast) 또는 유니캐스트(unicast)의 방법으로 단말 및 수신기로 전달한다(1440). 단말은 센싱 모듈을 활성화 상태로, 통신 모듈은 유휴 상태인 준 활성화 모드로 천이해 기지국을 센싱한다. 단말은 기지국이 센싱되면 통신 모듈을 활성화 상태로 전환하고 액션 관련 정보를 수신한다(1450).

단말은 수신된 액션 관련 정보를 주변의 다른 단말에 전달한다(1460). 이는 브로드캐스트를 통해 이루어질 수 있다. 이후 선택적으로 단말은 계속하여 기지국을 트래킹한다(1470).

도 15는 본 발명을 수행할 수 있는 단말과 기지국 장치를 도시한 블록도이다.

도 15에 따르면, 단말(1500)는 송수신부(1510), 제어부(1520), 및 저장부(1530)를 포함한다. 다만, 단말(1500)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 단말(1500)은 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1510), 저장부(1530), 및 제어부(1520) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.

송수신부(1510)는 기지국(1540)과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1510)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1510)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1510)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(1510)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1520)로 출력하고, 제어부(1520)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 또한 송수신부(1510)는 제1 무선 통신 기술을 위한 RF 송수신기와 제2 무선 통신 기술을 위한 RF 송수신기를 개별로 구비하거나, 또는 하나의 송수신기로 제1 무선 통신 기술 및 제2 무선 통신 기술에 따른 물리 계층 프로세싱을 수행할 수 있다. 또한 송수신부(1510)은 통신과 함께 본원발명에 기술된 센싱을 수행할 수 있다.

저장부(1530)는 단말(1500)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1530)는 단말(1500)이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(1530)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(1530)는 복수 개일 수 있다.

제어부(1520)는 전술한 본 개시의 실시예에 따라 단말(1500)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1520)는 기지국(1540)로부터 송수신부(1510)을 통해 수신한 센싱 설정 정보를 기반으로 본 발명에 기술된 센싱을 수행하도록 제어할 수 있다. 제어부(1520)는 복수 개일 수 있으며, 제어부(1520)는 저장부(1530)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 단말(1500)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다.

또한, 도시되지 않았으나 단말(1500)은 센싱을 위한 다양한 센서를 포함할 수 있다.

기지국(1540)는 송수신부(1550), 제어부(1560), 연결부(1570) 및 저장부(1580)를 포함한다. 다만, 기지국(1540)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 기지국(1540)은 도시한 구성 요소보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1550), 저장부(1580), 및 제어부(1560) 등이 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 또한 상기 기지국(1540)은 상기 기술한 바와 같은 센싱 모드 1 내지 3을 구현하기 위한 센서 모듈을 포함할 수 있다.

송수신부(1550)는 단말(1500)과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1550)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1550)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1550)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송수신부(1550)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1560)로 출력하고, 제어부(1560)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다. 또한 송수신부(1550)은 본 발명의 센싱을 수행하기 위한 신호를 전송하고, 수신할 수 있다. 또한 상기 송수신부(1550)은 도 1에 도시된 안테나 모듈을 포함할 수 있으며 도 5에 도시된 신호 발생기, 선택기, 통신 모듈 및 안테나 모듈을 포함할 수 있다.

제어부(1560)는 전술한 본 개시의 실시예에 따라 기지국(1540)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1560)는 채널 피드백 설정 정보를 생성하고 연결부(1570)을 통해 단말로 전송하고, 채널 피드백 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1560)는 복수개일 수 있으며, 제어부(1560)는 저장부(1580)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 기지국(1540)의 구성 요소 제어 동작을 수행할 수 있다. 또한 상기 제어부(1560)은 도 1에 도시된 모드 1/2 제어부, 모드 2 제어부, 모드 3 제어부, 수신 모듈, 전송 모듈 및 빔 제어부, 도 5에 도시된 제어부를 포함하거나 상기 블록의 기능을 수행할 수 있다.

저장부(1580)는 기지국의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1580)는 기지국이 송수신하는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(1580)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(1540)는 복수 개일 수 있다. 일례로 저장부는 본 발명에 기술된 센싱 결과를 저장할 수 있다.

연결부(1570)은 기지국(1540)과 코어망 및 다른 기지국을 연결하는 장치로, 메시지 송수신을 위한 물리 계층 프로세싱 및 다른 기지국으로 메시지를 전송하고, 다른 기지국으로부터 메시지를 수신하는 동작을 수행할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템의 기지국의 방법에 있어서,
단말로 채널 피드백 설정 정보를 전송하는 단계;
상기 단말로부터 채널 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
상기 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 사용 가능한 안테나 패널의 개수를 지시하는 정보 또는 상기 단말이 폴딩 단말인 경우 상기 단말의 폴딩 여부를 지시하는 정보 또는 단말의 랭크 모드(rank mode)를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 기반으로 데이터 송수신에 사용할 수 있는 랭크(rank) 또는 빔(beam)의 개수 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
서로 다른 방향에 관련된 복수의 신호를 전송 및 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP(reference signal received power) 또는 CQI(channel quality indicator)를 포함하고,
상기 수신된 신호 및 상기 RSRP 또는 CQI를 기반으로 채널 상태를 확인하는 단계를 더 포함하고,
데이터 송수신은 상기 채널 상태를 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 복수의 신호는 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)이고,
상기 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보는 하나 이상의 CSI-RS 자원 또는 하나 이상의 CSI-RS 안테나 포트 중 하나를 지시하는 정보임을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
특정 방향에 대해 일정 시간 동안 신호를 수신하는 단계; 및
상기 특정 방향에 대해 측정된 잡음을 기반으로 상기 특정 방향에 물체의 존재 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템의 단말의 방법에 있어서,
기지국으로부터 채널 피드백 설정 정보를 수신하는 단계;
상기 채널 피드백 설정 정보를 기반으로 채널 피드백 정보를 생성하는 단계; 및
상기 기지국으로 상기 채널 피드백 정보를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 사용 가능한 안테나 패널의 개수를 지시하는 정보 또는 상기 단말이 폴딩 단말인 경우 상기 단말의 폴딩 여부를 지시하는 정보 또는 단말의 랭크 모드(rank mode)를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 제8항에 있어서,
상기 안테나 패널을 통해 신호를 전송 및 수신하는 단계; 및
상기 수신된 신호를 통해 안테나 패널의 사용 가능 여부 또는 상기 단말의 폴딩 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 데이터 송수신에 사용될 수 있는 랭크(rank) 또는 빔(beam)의 개수 중 적어도 하나에 관련된 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
서로 다른 방향에 관련된 복수의 신호를 수신하는 단계; 및
상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP(reference signal received power) 또는 CQI(channel quality indicator)를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP 또는 CQI를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 신호는 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)이고,
상기 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보는 하나 이상의 CSI-RS 자원 또는 하나 이상의 CSI-RS 안테나 포트 중 하나를 지시하는 정보임을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
송수신부; 및
단말로 채널 피드백 설정 정보를 전송하고, 상기 단말로부터 채널 피드백 정보를 수신하고, 상기 채널 피드백 정보를 기반으로 데이터 송수신을 수행하도록 제어하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제13항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 사용 가능한 안테나 패널의 개수를 지시하는 정보 또는 상기 단말이 폴딩 단말인 경우 상기 단말의 폴딩 여부를 지시하는 정보 또는 단말의 랭크 모드(rank mode)를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제13항에 있어서,
상기 제어부는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 기반으로 데이터 송수신에 사용할 수 있는 랭크(rank) 또는 빔(beam)의 개수 중 적어도 하나를 확인하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제13항에 있어서,
상기 제어부는 서로 다른 방향에 관련된 복수의 신호를 전송 및 수신하도록 더 제어하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP(reference signal received power) 또는 CQI(channel quality indicator)를 포함하고,
상기 수신된 신호 및 상기 RSRP 또는 CQI를 기반으로 채널 상태를 확인하는 단계를 더 포함하고,
데이터 송수신은 상기 채널 상태를 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기지국.
제16항에 있어서,
상기 복수의 신호는 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)이고,
상기 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보는 하나 이상의 CSI-RS 자원 또는 하나 이상의 CSI-RS 안테나 포트 중 하나를 지시하는 정보임을 특징으로 하는 기지국.
제13항에 있어서,
상기 제어부는 특정 방향에 대해 일정 시간 동안 신호를 수신하고, 상기 특정 방향에 대해 측정된 잡음을 기반으로 상기 특정 방향에 물체의 존재 여부를 판단하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
무선 통신 시스템의 단말에 있어서,
송수신부; 및
기지국으로부터 채널 피드백 설정 정보를 수신하고, 상기 채널 피드백 설정 정보를 기반으로 채널 피드백 정보를 생성하고, 상기 기지국으로 상기 채널 피드백 정보를 전송하도록 제어하는 상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제19항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 사용 가능한 안테나 패널의 개수를 지시하는 정보 또는 상기 단말이 폴딩 단말인 경우 상기 단말의 폴딩 여부를 지시하는 정보 또는 단말의 랭크 모드(rank mode)를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 단말.
제20항에 있어서,
상기 제어부는 상기 안테나 패널을 통해 신호를 전송 및 수신하고, 상기 수신된 신호를 통해 안테나 패널의 사용 가능 여부 또는 상기 단말의 폴딩 여부를 결정하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
제19항에 있어서,
상기 단말의 안테나 패널의 상태를 나타내는 정보는 데이터 송수신에 사용될 수 있는 랭크(rank) 또는 빔(beam)의 개수 중 적어도 하나에 관련된 것을 특징으로 하는 단말.
제19항에 있어서,
상기 제어부는 서로 다른 방향에 관련된 복수의 신호를 수신하고, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP(reference signal received power) 또는 CQI(channel quality indicator)를 생성하도록 더 제어하고,
상기 채널 피드백 정보는 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보 및 상기 적어도 하나의 신호에 관련된 RSRP 또는 CQI를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제23항에 있어서,
상기 복수의 신호는 채널 상태 정보 기준 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)이고,
상기 적어도 하나의 신호를 지시하는 정보는 하나 이상의 CSI-RS 자원 또는 하나 이상의 CSI-RS 안테나 포트 중 하나를 지시하는 정보임을 특징으로 하는 단말.