WO2020009432A1 - 무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
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    • H04L5/0057—Physical resource allocation for CQI

Definitions

  • the present invention relates to a wireless access system, and more particularly, downlink hybrid beamforming using a digital precoder including an analog precoder and an analog precoder in a wireless access system supporting a large capacity multiple antenna technology. It relates to a method for performing the method and an apparatus supporting the same.
  • the present invention relates to a wireless access system, and more particularly, to a method for performing downlink hybrid beamforming by setting a minimum scheduling unit related to beamforming in a subcarrier group unit in a broadband wireless access system and an apparatus for supporting the same. will be.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system of a Beyond 4G network or a post LTE system.
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (e.g., 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points, and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points
  • interference cancellation interference cancellation
  • ACM advanced coding modulation
  • FQAM hybrid FSK and QAM modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • FBMC filter bank multi carrier
  • SAP Non-orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • Beamforming may be used in different communication systems to improve signal to noise ratio (SNR) and / or signal to interference noise ratio (SINR) or to improve a given communication link.
  • SNR signal to noise ratio
  • SINR signal to interference noise ratio
  • SINR signal to interference noise ratio
  • beam forming There may be a number of different ways to implement beam forming, but can be characterized as three different types. For example, there are analog (or RF) beamforming, digital (or baseband) beamforming, and hybrid beamforming that uses both analog beamforming and digital beamforming to form the beam.
  • analog or RF
  • digital or baseband
  • hybrid beamforming that uses both analog beamforming and digital beamforming to form the beam.
  • digital (or baseband) digital domain beamforming and analog domain beamforming are the core technologies of the standard, and free space loss in millimeter wave (mm-Wave)
  • mm-Wave millimeter wave
  • Channels in the millimeter band may have problems of reduced cell coverage and poor link quality due to the large path attenuation, whereas the signal wavelength in the millimeter band is short in several millimeters, so that many antennas can be placed in a small space. Therefore, it is possible to compensate for the problems of reduced coverage and reduced link quality by using an array antenna having a plurality of antennas and using a directional beam at the transmitting and receiving end using the array antenna. Therefore, beamforming technology is very important in millimeter wave mobile communication systems.
  • the core problem of the beamforming implementation is to identify the proper beamforming matrix for each power station.
  • a method of generating a beam forming matrix To this end, the network transmits a specific pilot signal called a CSI-RS, and the terminal may evaluate the received signal quality based on the received CSI-RS and report the result to the network.
  • an efficient precoder structure suitable for a scheduler using the large-capacity large antenna and its precoder scheme are proposed.
  • a base station and a terminal may set a minimum scheduling unit as a subcarrier group, and thus the base station may apply beamforming for each subcarrier group, and the terminal may perform channel estimation and data decoding for each subcarrier group.
  • the maximum transmission bandwidth of the subcarrier group is reduced than the maximum transmission bandwidth of the resource block, the effect of frequency selective fading (frequency selectivity fading) This decrease can improve the performance of the base station and the terminal.
  • the base station minimizes multi-user interference by applying a hybrid beamforming structure including a digital precoder (baseband precoder) in which a null precoder and a stream parallelization precoder are configured in series.
  • a hybrid beamforming structure including a digital precoder (baseband precoder) in which a null precoder and a stream parallelization precoder are configured in series.
  • a method of performing downlink beamforming by a base station in a wireless access system includes: receiving information regarding a channel state from a terminal; Confirming channel state information estimated in units of subcarrier groups based on the information related to the channel state; Obtaining analog beamforming information and digital beamforming information based on the channel state information; Performing hybrid beamforming combined with analog beamforming and digital beamforming on a subcarrier group basis based on the analog beamforming information and the digital beamforming information; And transmitting subcarrier group information corresponding to the subcarrier group, wherein the subcarrier group includes a number of subcarriers less than or equal to the number of subcarriers included in one resource block. It is characterized by a method.
  • a method of a terminal in a wireless access system may include receiving, from a base station, subcarrier group information corresponding to a subcarrier group unit to which the base station applies beamforming; Checking the subcarrier group information; And performing channel estimation and decoding based on the identified subcarrier group information, wherein the subcarrier group includes a subcarrier having a number less than or equal to a number of subcarriers included in one resource block. It provides a method, characterized in that it comprises.
  • a base station for performing downlink beamforming in a wireless access system may include: a transceiver configured to transmit and receive a radio signal; And a processor, wherein the processor controls the transceiver to receive information related to a channel state from a terminal, checks channel state information estimated in sub-carrier group units based on the information related to the channel state, and Acquire analog beamforming information and digital beamforming information based on channel state information, and perform hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming are combined based on the analog beamforming information and the digital beamforming information.
  • the transmission / reception unit may be configured to perform transmission by a carrier group and to control the transceiver to transmit subcarrier group information corresponding to the subcarrier group, wherein the subcarrier group includes a plurality of subcarriers included in one resource block. May contain a number of subcarriers less than or equal to the number The.
  • a terminal may include a transceiver configured to transmit and receive a radio signal; And a processor, wherein the processor controls the transceiver to receive subcarrier group information corresponding to a subcarrier group unit to which the base station has applied beamforming from a base station, checks the subcarrier group information, and confirms
  • the apparatus may be configured to perform channel estimation and decoding based on the subcarrier group information, and the subcarrier group unit may include a number of subcarriers less than or equal to the number of a plurality of subcarriers included in one resource block. have.
  • a base station and a terminal may set a minimum scheduling unit as a subcarrier group, and thus the base station may apply beamforming for each subcarrier group, and the terminal may perform channel estimation and data decoding for each subcarrier group.
  • the maximum transmission bandwidth of the subcarrier group is reduced than the maximum transmission bandwidth of the resource block, the effect of frequency selective fading (frequency selectivity fading) This decrease can improve the performance of the base station and the terminal.
  • the base station minimizes multi-user interference by applying a hybrid beamforming structure including a digital precoder (baseband precoder) in which a null precoder and a stream parallelization precoder are configured in series.
  • a hybrid beamforming structure including a digital precoder (baseband precoder) in which a null precoder and a stream parallelization precoder are configured in series.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a base station and a terminal for performing downlink hybrid beamforming in a wireless access system supporting a massive multi-input-multi-ouput (massive MIMO) system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a base station for performing hybrid beamforming by using a digital precoder including a null precoder in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3 to 4 are conceptual views illustrating various examples of a subcarrier group corresponding to a minimum scheduling unit to which beamforming is applied in a wireless access system supporting wide bandwidth according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating information transmitted and received between a base station and a terminal in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating information transmission and reception between a base station and a terminal in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of acquiring digital beamforming information by a base station according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a flowchart of a decoding performed by a terminal based on a minimum scheduling unit applied by a base station according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of a terminal confirming a minimum scheduling unit applied by a base station and setting the confirmed minimum scheduling unit in a terminal.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating components of a base station 1000 according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating components of a terminal 1100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
  • the base station has a meaning as a terminal node of the network that directly communicates with the terminal.
  • the specific operation described as being performed by the base station may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point (AP), and the like.
  • the repeater may be replaced by terms such as relay node (RN) and relay station (RS).
  • the term 'terminal' may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), a wireless terminal (WT), and a machine (MTC). It can be replaced with terms such as -Type Communication (M2M) device, Machine-to-Machine (M2M) device, Device-to-Device (D2D) device.
  • M2M -Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • each of different information sent using a multi-antenna technique is defined as a 'stream' or simply 'stream'.
  • a 'stream' may be referred to as a 'layer'.
  • Bold uppercase and lowercase letters refer to matrices and vectors, respectively.
  • T and () H Denotes the transpose and conjugate transpose of the matrix.
  • Spatial multiplexing means a plurality of layer transmissions. Having multiple antennas on both the transmitter and the receiver ensures that there is no interference between the different layers, depending on the proper signal processing at the transmitter and the receiver. It may be seen as a channel having a plurality of inputs by two antennas and a plurality of outputs by a plurality of antennas in the receiver.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a base station and a terminal for performing downlink hybrid beamforming in a wireless access system supporting a massive multi-input-multi-ouput (massive MIMO) system according to various embodiments of the present disclosure.
  • a massive multi-input-multi-ouput (massive MIMO) system uses a plurality of antennas in both the base station 100 and the terminal 120, and uses only a plurality of antennas in either of the base station or the terminal.
  • the theoretical channel transmission capacity increases more than the case.
  • the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved.
  • the transmission rate is R o
  • the transmission rate when using multiple antennas may theoretically increase by multiplying the maximum rate R o by the rate of increase rate R i , as shown in Equation 1 below. Where R i is the smaller of N T and N R.
  • a base station applying hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming structures are fused is applied.
  • the hardware implementation complexity of the base station can be reduced, and the beamforming gain using the Massive MIMO can be maximized.
  • a radio frequency chain 103 is a processing block in which a single digital signal is converted into an analog signal, and a hybrid beamforming structure has a large capacity antenna in a base station.
  • a radio frequency chain 103 is a processing block in which a single digital signal is converted into an analog signal, and a hybrid beamforming structure has a large capacity antenna in a base station.
  • Is Is less than or equal to Signals are spatially multiplexed Can be transmitted using two transmit antennas.
  • K is a number of terminals that are spatially multiplexed. Is the number of transport streams in the k-th terminal.
  • K is a subcarrier index, Is the number of transport streams at subcarrier index k.
  • the subcarrier index k has a value from 0 to N FFT -1.
  • N FFT is a maximum FFT (Fast Fourier Transform) size supported by the system, and the total number of subcarriers may be limited within the FFT size.
  • the k th terminal, the subcarrier index k, or the k th user may all be used as the same meaning.
  • the transmission information may be represented by a vector such as Equation 2 below.
  • Received signal model at k-th terminal or subcarrier index k with respect to May be expressed as Equation 3 below.
  • Is It means the channel information matrix 110 in the k-th terminal or subcarrier index k having the size of.
  • Is Means a received signal vector of the k-th terminal having a size or the received signal vector at the subcarrier index k, Is A transmission signal vector of a k-th terminal having a size of V or a transmission signal vector of a subcarrier index k. Is Is a transmission signal vector having a size of Is The noise vector of the k-th terminal having the size of.
  • a baseband digital signal to which a digital beamforming technique using a digital (or baseband) precoder V BB 101 is primarily applied is an RF chain.
  • An analog beamforming technique is applied via 103 to convert an analog signal in the RF band and use analog precoder V RF 105 secondary to the analog signal.
  • the digital beamforming illustrated in FIG. 1 can apply an independent beamforming technique for each user with the same time-frequency resources.
  • Analog beamforming has a limitation that a beamforming technique common to users with the same time-frequency resources should be applied.
  • the digital beamforming scheme is free for beamforming for multiple users / streams, while the analog beamforming scheme performs beamforming using the same weight vector / matrix for the entire transmission band. Independent beamforming per user or stream is difficult.
  • a digital (or baseband) precoder Is Means a precoding matrix (weighting matrix) for digital beamforming at k-th terminal or subcarrier index k having a size of, and an analog precoder Is A precoding matrix (weight matrix) for analog beamforming in all subcarriers having a size of.
  • Is Means a precoding matrix for hybrid beamforming at k-th terminal or subcarrier index k having a size of Is It means the precoding matrix of the interference terminal in the k-th terminal or subcarrier index k having the size of.
  • Equation 3 Transfer data from To recover the channel information matrix
  • SVD singular value decomposition
  • the matrix is a precoding matrix for hybrid beamforming of the base station 100.
  • the overall channel is Is the same matrix as silver Biggest of Eigen value diagonal components Since it is a diagonal matrix of magnitude, there is no interference between signals spatially multiplexed in the terminal 120.
  • Equation 4 an optimization scheme for increasing channel capacity in a single user may be found by using Equation 4 below in a model such as Equation 3.
  • Is a precoding matrix for hybrid beamforming when having the maximum channel capacity. It may be a right singular matrix of singular value decomposition (SVD) of. In other words, in to be.
  • SVD singular matrix of singular value decomposition
  • Equation 5 Equation 5
  • pinv () is a pseudo inverse function.
  • Analog beamforming precoder Since is to be implemented in hardware (H / W) can be implemented by a simple phase shift (free phase of implementation) without high freedom.
  • analog beamforming precoder Can be obtained as one precoder out of a limited analog beamforming precoder that can be expressed as a phase shift
  • a digital precoder Can be obtained based on Equation 5, from which a suitable analog beamforming precoder Precoding Matrix for Hybrid Beamforming with Maximum Channel Capacity According to Equation 5 by Applying , Can be obtained.
  • the precoding matrix for hybrid beamforming when the base station has the maximum channel capacity And
  • the method for acquiring the To There is a limitation that it is not a solution for maximizing the total data rate (sum rate) in the channel model considering multiple users as shown in Equation (3).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a base station for performing hybrid beamforming by using a digital precoder including a null precoder in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the maximum total data rate obtained when source coding and channel coding is used may be defined as total channel capacity.
  • a precoding matrix for hybrid beamforming may be obtained based on an approach of maximum channel capacity.
  • the Shannon-Hartley theorem can be used as an approach of maximum channel capacity.
  • independent digital beamforming may be applied to each user or each stream, and a digital precoder (baseband precoder) of a k th user may be applied.
  • Baseband precoder Baseband precoder
  • V BB Baseband precoder
  • k is null precoder
  • a digital precoder (baseband precoder) V BB, k of a k th user included in a hybrid beamforming structure has a null precoder.
  • Transport Layer Parallelization Precoder Is reconstructed into a cascade precoder connected in series, i.e. In this case, Equation 3 may be developed as shown in Equation 6.
  • s k is a transmission signal vector of the k-th terminal having a size of N s X 1 or a transmission signal vector at the subcarrier index k
  • N s, k is the number of transport streams at the k-th terminal or the subcarrier index k.
  • N t RF is the number of independent antennas provided per RF chain, and N t is the number of transmitting base station antennas.
  • Equation 7 the total data rate R k of each user according to various embodiments is expressed by Equation 7.
  • Channel Information Matrix for k th User Considering Effect of Analog Precoder V RF in Equation 7 Can be obtained based on the information about the channel information matrix H k for the user k th and the information about the analog precoder V RF for the entire user. It can be represented as. , , E ⁇ means the average operator.
  • Equation 7 assuming that the reception noise is white Gaussian noise (WGN), and the equation is developed at a high signal-to-noise ratio (SNR), it is expressed as Equation 8.
  • WGN white Gaussian noise
  • SNR signal-to-noise ratio
  • a digital precoder V BB, k of a user k k ( ) Can be set to be the minimum, Set to be the maximum by maximizing the R k in the equation (8).
  • L th user's null precoder that directly affects silver It is set to achieve a null space with and to minimize the impact on multi-user interference.
  • a k th user null precoder Can be used to minimize the interference effect of multiple users, k th user's null precoder Analog precoder Channel information matrix considering the effects of It can be obtained based on.
  • K th user's transport layer parallelization precoder Is an effective channel information matrix considering the effect of k th user's null precoder V k null ( Can be obtained based on
  • the power may be set to allocate power per stream while satisfying power constraints.
  • Analog precoder Channel information matrix considering the effects of Board precoder based on To obtain the k th user's null precoder Effective Channel Information Matrix Considering Effects of Transport Layer Parallelization Precoder Based on By obtaining the digital precoder An embodiment of acquiring the same will be described with reference to FIG. 7.
  • a null beam precoder is a null precoder.
  • stream parallelization precoder Digital precoder consisting of cascade precoder structure Including, it is possible to minimize the multi-user interference, and by maximizing the transmission rate for each user can ultimately maximize the total data transmission rate.
  • 3 to 4 are conceptual views illustrating various examples of a subcarrier group corresponding to a minimum scheduling unit to which beamforming is applied in a wireless access system supporting wide bandwidth according to various embodiments of the present disclosure.
  • the minimum frequency resource unit that can be allocated to each UE in the 4G / LTE system is a resource block (RB) corresponding to 180 kHz, and the minimum time resource unit is a transmission time interval (TTI) of 1 ms.
  • RB resource block
  • TTI transmission time interval
  • One downlink slot may include seven OFDM symbols in the frequency domain, and one resource block may include 12 subcarriers (subcarriers) in the frequency domain, but is not limited thereto. no.
  • each element on the resource grid is called a resource element (RE), and one resource block includes 12 ⁇ 7 resource elements.
  • RE resource element
  • the number of resource blocks included in the downlink slot depends on the downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • beamforming may be applied based on a minimum scheduling unit
  • the terminal may feedback feedback information based on the minimum scheduling unit
  • channel estimation and decoding may be performed.
  • channel estimation may be performed in a resource block (RB) unit, which is a minimum scheduling unit allowed by the 4G / LTE standard, and may be performed in a bundling unit allowed by the standard.
  • RB resource block
  • the channel estimation unit since the channel estimation unit uses the same precoding for channel estimation, the channel estimation unit may be the minimum filtering unit for noise reduction during channel estimation. have.
  • the minimum scheduling unit for beamforming may be an important unit for determining filtering.
  • a minimum scheduling unit may be a resource block (RB) bundling size in a 4G / LTE system, and a beamforming (BF) granularity unit in a 5G / NR (new radio) system.
  • RB resource block
  • BF beamforming
  • the minimum scheduling unit is one resource block unit.
  • one resource block includes 12 subcarriers (subcarriers) in the frequency domain, and the subcarrier spacing (subcarrier spacing ⁇ f) supports 15 kHz.
  • the maximum transmission bandwidth of one resource block as the minimum scheduling unit is 180 kHz.
  • subcarrier spacing supports at least one of 15 KHz, 30 KHz, 60 kHz, 120 kHz, 160 KHz, 240 kHz, and 480 kHz, thereby providing the maximum transmission bandwidth of one resource block. It can support 180 kHz, 360 kHz, 720kHz, 1.44MHz, 1.92MHz, 2.88MHz, 5.76MHz.
  • the maximum transmission bandwidth of one resource block is equal to or larger than the maximum transmission bandwidth of 180 kHz of one resource block, which is the minimum scheduling unit of the 4G / LTE system. .
  • the size of one resource block which is the minimum scheduling unit, may correspond to the 5.76 MHz band.
  • millimeter is a very high frequency characteristic, so scattering characteristics are very sensitive.
  • the beamforming gain may drop due to frequency selectivity fading.
  • the unit of the minimum scheduling may be set to a subcarrier group having a frequency bandwidth less than or equal to the frequency bandwidth of one resource block.
  • the subcarrier group which is the minimum scheduling unit may include a number of subcarriers less than or equal to the number of 12 subcarriers included in one resource block.
  • the type of the subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the type of the subcarrier group includes a first subcarrier group type (SCG type 0) 300 and 6 including 12 subcarriers included in one resource block.
  • SCG type 3 330 There may be a subcarrier group (SCG type 3) 330.
  • one resource block includes one first subcarrier group 300-1, two second subcarrier groups 310-1 and 310-2, or Three third subcarrier groups 320-1, 320-2, 320-3 may be included, or four fourth subcarrier groups 330-1, 330-2, 330-3, 330-4 may be included.
  • the fourth subcarrier group (SCG type 3) 410 includes three subcarriers having a subcarrier interval of 240 KHz
  • the maximum transmission bandwidth of the subcarrier group is 1 st subband. It is equal to 720kHz, which is the maximum transmission bandwidth of a carrier group.
  • the subcarrier spacing and the symbol duration are inversely related, as shown in FIG. 4, 240 KHz, which is a subcarrier interval of the fourth subcarrier group, is the first subcarrier group. Since the symbol duration of the first subcarrier group is four times the symbol duration of the fourth subcarrier group, since it is four times the 60 KHz, which is the subcarrier spacing.
  • the base station may apply beamforming on a subcarrier group basis, beamforming may be applied by changing a beam forming weight vector for each subcarrier group.
  • the terminal may obtain feedback information based on a reference signal received in a downlink from the base station, and may feedback the feedback information to the base station in units of subcarrier groups.
  • the feedback information may include channel state information for the downlink.
  • the maximum transmission bandwidth of the subcarrier group is reduced than the maximum transmission bandwidth of the resource block, frequency selective fading (frequency selectivity fading) In this case, the performance of the base station and the terminal can be improved.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating information transmitted and received between a base station and a terminal in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station may transmit subcarrier group information to the terminal through downlink, and the terminal may transmit channel state related information to the base station through uplink.
  • the channel state related information may include a reference signal (for example, a sounding reference signal (SRS)) transmitted from the terminal to an uplink or a reference signal (for example, channel state) transmitted to the terminal.
  • a reference signal for example, a sounding reference signal (SRS)
  • SRS sounding reference signal
  • a reference signal for example, channel state
  • Feedback information for example, channel state information (CSI)
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • the feedback information may include channel state information for the downlink.
  • the channel state information may include at least one of a precoding matrix index (PMI), a rank indicator (RI), and a channel quality indicator (CQI).
  • PMI precoding matrix index
  • RI rank indicator
  • CQI channel quality indicator
  • RI represents rank information of a channel, and means the number of signal streams (or layers) that a terminal receives through the same frequency time resource.
  • PMI is a value reflecting spatial characteristics of a channel and represents a precoding index of a base station preferred by a terminal based on a metric such as a signal to interference plus noise ratio (SINR).
  • SINR signal to interference plus noise ratio
  • PMI is information about a precoding matrix used for transmission from a transmitter.
  • the precoding matrix fed back from the receiver is determined in consideration of the number of layers indicated by RI.
  • CQI is a value representing the strength of a channel, and means a reception SINR that can be obtained when a base station uses PMI.
  • the terminal reports to the base station a CQI index indicating a specific combination in a set consisting of combinations of a predetermined modulation scheme and code rate.
  • the feedback information may be fed back in units of subcarrier groups.
  • a terminal having a large subcarrier spacing may provide feedback in units of a subcarrier group with the same amount of feedback information as a case where a terminal having a small subcarrier spacing feeds back information in units of resource blocks. That is, even if the information is fed back on a subcarrier group basis, beamforming having a higher granularity may be implemented without increasing the amount of feedback information.
  • the base station may check channel state information on the downlink estimated in units of subcarrier groups based on the channel state related information transmitted from the terminal to the uplink.
  • channel state information of a downlink estimated in units of a subcarrier group identified by a base station may be obtained differently according to a duplex scheme such as a time division duplex (TDD) and a frequency division duplex (FDD).
  • a duplex scheme such as a time division duplex (TDD) and a frequency division duplex (FDD).
  • the TDD system refers to a method in which downlink and uplink use the same frequency band and are divided by time. Therefore, when the coherence time of the radio channel is large, that is, when the Doppler effect is small, the radio channel characteristics of the downlink and the uplink may be assumed to be the same. This can be called reciprocity.
  • a base station uses reciprocity to transmit channel state information on a downlink using information related to a channel state transmitted from a terminal (for example, a reference signal (RS)). Can be obtained.
  • a terminal for example, a reference signal (RS)
  • the base station performs channel estimation on a subcarrier group basis based on a sounding reference signal (SRS) transmitted from the terminal to the uplink and performs channel estimation on the downlink estimated on a subcarrier group basis.
  • SRS sounding reference signal
  • the FDD system uses a different frequency for downlink and uplink. Therefore, the base station cannot use the channel state information estimated by using the reference signals (RS) of the terminals transmitted in the uplink during the downlink transmission.
  • RS reference signals
  • the channel symmetry characteristic may not be used as in the TDD system. Therefore, the base station must transmit a reference signal (for example, a CSI-RS) in order to acquire channel state information for the downlink, and the user equipment. From the channel state information obtained based on the reference signal from the feedback should be received.
  • a reference signal for example, a CSI-RS
  • a base station transmits a reference signal (eg, CSI-RS) to the terminal, and the terminal transmits channel state information (eg, CSI) for downlink based on the reference signal received from the base station. ), And the channel state information for the downlink can be fed back to the base station on a subcarrier group basis.
  • a reference signal eg, CSI-RS
  • channel state information eg, CSI
  • the base station may check the channel state information for the downlink estimated in units of subcarrier groups based on the channel state information fed back from the terminal.
  • the base station may calculate a beamforming vector for each subcarrier group based on the estimated channel state information in units of the identified subcarrier groups, and downlink the signal to which the beamforming is applied for each subcarrier group. Can be transmitted to the terminal.
  • the beamforming vector may mean a weight applied to each antenna as a vector.
  • the base station may perform beamforming using the PMI received from the terminal or perform beamforming using another PMI without being constrained by the PMI transmitted by the terminal.
  • a subcarrier group may be set as a channel scheduling unit and a beamforming application unit at a base station as a minimum scheduling unit, and may be set as a feedback unit, a channel estimation unit, and a data decoding unit at a terminal.
  • a base station may apply beamforming to each subcarrier group based on channel state information estimated in units of subcarrier groups, and transmit subcarrier group information, which is a minimum scheduling unit of beamforming, to the terminal.
  • the base station may transmit subcarrier group information, which is a minimum scheduling unit of beamforming, to the terminal.
  • subcarrier group information which is a minimum scheduling unit of beamforming
  • the subcarrier group information according to various embodiments of the present disclosure may be transmitted from the base station to the terminal through downlink control information.
  • the subcarrier group information is transmitted from the base station to the terminal through downlink control information (DCI) including information for controlling (scheduling) resources of all physical layers in both uplink and downlink directions. Can be sent.
  • DCI downlink control information
  • the subcarrier group information may include information about a subcarrier group which is a minimum scheduling unit to which beamforming is applied at a base station.
  • the subcarrier group information may include indication information indicating the type of the subcarrier group.
  • the type of subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the indication information indicating the type of subcarrier groups may be configured based on 2 bits.
  • the first subcarrier group (SCG type 0) may be indicated with a bit string 00
  • the second subcarrier group (SCG type 1) may be indicated with a bit string 01
  • the third subcarrier group SCG type 2 may be indicated by the bit string 10
  • the fourth subcarrier group SCG type 3 may be indicated by the bit string 11.
  • a terminal may check information on a subcarrier group unit to which beamforming is applied at a base station based on the subcarrier group information received from the base station.
  • a terminal may estimate a channel in units of identified subcarrier groups based on subcarrier group information received from a base station, and perform data decoding.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating information transmission and reception between a base station and a terminal in a wireless access system supporting a massive MIMO system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station may receive information related to the channel state from the terminal.
  • the channel state related information may include feedback information transmitted from the terminal to the uplink in response to the reference signal transmitted from the terminal to the uplink or the reference signal transmitted from the terminal to the downlink.
  • the reference signal transmitted from the terminal may include a sounding reference signal (SRS).
  • SRS sounding reference signal
  • the feedback information includes channel state information (CSI) estimated by the subcarrier group based on the channel state information reference signal (CSI-RS) received by the UE from the base station. It may include, and may be fed back to the base station from the terminal unit in subcarrier group.
  • CSI channel state information
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • the base station may check channel state information estimated in units of subcarrier groups based on the information related to the channel state.
  • the base station may check channel state information on the downlink estimated in units of subcarrier groups based on the channel state related information transmitted from the terminal to the uplink.
  • the channel state information may include at least one of a precoding matrix index (PMI), a rank indicator (RI), and a channel quality indicator (CQI).
  • PMI precoding matrix index
  • RI rank indicator
  • CQI channel quality indicator
  • the base station performs channel estimation on a subcarrier group basis in operation 603 based on a sounding reference signal (SRS) transmitted from the UE to the uplink in operation 601 and estimates on a subcarrier group basis.
  • SRS sounding reference signal
  • the base station may check the channel state information for the downlink estimated in units of subcarrier groups based on the feedback information fed back from the terminal in operation 601.
  • the base station may obtain analog beamforming information and digital beamforming information based on the channel state information.
  • the base station may perform hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming structures are fused.
  • the analog beamforming information may include information on a precoding matrix (weighting matrix) for analog beamforming.
  • the analog beamforming information according to various embodiments of the present disclosure may be set differently for each user or for each stream or may be set identically for all users or all subcarriers.
  • the precoding matrix (weight matrix) for analog beamforming for all users or all subcarriers is Precoder with size of to be.
  • the precoding matrix (weight matrix) for analog beamforming at the k th terminal or the subcarrier index k is the analog precoder of the k th user.
  • a baseband algorithm for obtaining a scheduler or digital beamforming information. Can be obtained. This will be described in detail with reference to FIG. 7.
  • the digital beamforming information may include information about a precoding matrix (weighting matrix) for digital beamforming.
  • the digital beamforming information according to various embodiments of the present disclosure may be set differently for each user or for each stream.
  • the precoding matrix (weight matrix) for digital beamforming at the kth terminal or subcarrier index k is K th user's digital precoder with a size of The digital precoder may be different for each user or for each stream.
  • a hybrid beamforming structure may include an analog precoder.
  • digital precoder baseband precoder
  • k th user's digital beamforming information is k th user's null precoder.
  • Information about and k th user's transport layer parallelization precoder Can be obtained based on information about It can be represented as.
  • the base station may null precoder based on the channel information and the analog beamforming information checked in operation 603. First obtain information about, then obtain the null precoder Transport layer parallelization precoder based on information about By obtaining information about the digital precoder Obtain information about.
  • Information about a null precoder may be obtained based on analog beamforming information and channel information.
  • k th information for the user of the board precoder k th k th nulling (Nulling) matrix which is used to minimize the interference effect of a multi-user other than the user to the detection / separation of the transmission signals of users effectively at the receiving end It may include information about.
  • the nulling matrix at the k th terminal or subcarrier index k is the null precoder of the k th user. to be.
  • null precoder for k th users Analog precoder Channel information matrix considering the effects of It can be obtained based on.
  • the null precoder for k th users Is Channel information matrix considering the effects of Analog precoder Considering k th of users Next to, it may be obtained using nullspace ( ⁇ ).
  • a k th user null precoder according to various embodiments Can be obtained by using an outlier analysis method or using a codebook.
  • the information on the transport layer parallelization precoder may be obtained based on information on a null precoder, analog beamforming information, and channel information.
  • the information about may include information about a precoding matrix required for easily implementing transmit power allocation of a transport stream in order to satisfy a criterion for transmitting the transmit power according to a specific power. .
  • k th user's transport layer parallelization precoder K th user's null precoder Effective Channel Information Matrix Considering Effects of It can be obtained based on.
  • Analog precoder for all users And k th user's null precoder Can be obtained based on It can be represented as.
  • transport layer parallelization precoder Information about the effective channel information matrix Based on at least one of zero forcing (ZF), minimum mean squared error (MMSE), right singular precoding (RSP) scheme.
  • ZF zero forcing
  • MMSE minimum mean squared error
  • RSP right singular precoding
  • the effective channel information matrix By parallelizing, the power may be set to allocate power per stream while satisfying power constraints. This will be described in detail with reference to FIG. 7.
  • the base station may perform hybrid beamforming combined with analog beamforming and digital beamforming on a subcarrier group basis based on the analog beamforming information and the digital beamforming information.
  • the hybrid beamforming information may include information about a precoding matrix for hybrid beamforming at a k-th terminal or subcarrier index k.
  • the precoding matrix for hybrid beamforming at the k-th terminal or the subcarrier index k may be an analog precoder obtained in operation 605. And digital precoder It can be obtained based on.
  • a hybrid beamforming structure may be a null precoder.
  • Transport Layer Parallelization Precoder Is a digital precoder (baseband precoder) configured with a cascade precoder structure Since the precoding matrix for hybrid beamforming is It can be expressed as.
  • a hybrid beamforming structure includes a null precoder and a transmission layer parallelization precoder obtained based on a null precoder to minimize multi-user interference, thereby maximizing a transmission rate for each user. Ultimately, the total data rate can be maximized.
  • the base station may apply hybrid beamforming to a unit of subcarrier groups including the number of subcarriers less than or equal to the number of subcarriers included in one resource block.
  • the minimum scheduling unit to which beamforming is applied in the base station is set to the subcarrier group, so that the maximum transmission bandwidth of the subcarrier group is reduced than the maximum transmission bandwidth of the resource block, so that frequency selective fading The influence of the selectivity fading) can be reduced to improve the beamforming performance of the base station.
  • the base station may transmit subcarrier group information corresponding to the subcarrier group to the terminal.
  • the subcarrier group information includes indication information indicating the type of the subcarrier group which is the minimum scheduling unit to which beamforming is applied at the base station, and may be transmitted from the base station to the terminal through downlink control information.
  • the type of the subcarrier group may vary according to the number of subcarriers included in the subcarrier group, and the indication information indicating the type of the subcarrier group may be configured based on a bit string.
  • the base station may transmit downlink data to which hybrid beamforming is applied in units of subcarrier groups.
  • the terminal may perform channel estimation and decoding based on the subcarrier group information received from the base station.
  • a terminal may estimate a channel in units of identified subcarrier groups based on subcarrier group information received from a base station, and perform data decoding. This will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 9.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of acquiring digital beamforming information by a base station according to various embodiments of the present disclosure.
  • digital beamforming information may be different for each user or stream, and for each user or stream.
  • the digital precoder may be different.
  • digital beamforming information of a k th user is Baseband precoder of user k th , which is a precoding matrix (weighting matrix) for digital beamforming at k-th terminal or subcarrier index k with size Means.
  • a digital precoder (baseband precoder) of a k th user included in a hybrid beamforming structure according to various embodiments of the present disclosure.
  • the structure of the null precoder And stream parallelization precoder Is composed of a cascade precoder connected in series, to be.
  • k th user's digital beamforming information is k th user's null precoder Information about and k th user's transport layer parallelization precoder Can be obtained based on the information about.
  • a base station is a null precoder First obtain information about, then obtain the null precoder Stream parallelizing precoder based on information about By obtaining information about k th user's digital precoder Obtain information about.
  • the base station acquires information on the null precoder based on the channel information and the analog beamforming information as shown in operation 700, and the analog beamforming information and the information as shown in operation 710.
  • Digital beamforming information may be obtained by acquiring information about the transport layer parallelization precoder based on the channel information and the information about the null precoder obtained in operation 700.
  • the base station may obtain information about the null precoder based on the analog beamforming information and the channel information.
  • the base station may obtain information about the null precoder based on the channel information matrix obtained based on the channel information and the analog beamforming information.
  • a null precoder of a k th user is provided.
  • K th user's null precoder Analog precoder Channel information matrix considering the effects of It can be obtained based on.
  • Channel Information Matrix of k th User Considering Is the channel information matrix for user k th Information about the analog precoder for the full user / subcarrier Can be obtained based on information about It can be represented as.
  • Is A channel information matrix at a k-th terminal or subcarrier index k having a size of Is A precoding matrix (weight matrix) for analog beamforming in the entire user / subcarrier having a size of.
  • a k th user null precoder May use null space or orthogonality to minimize the interference effect of multiple users.
  • null precoder for k th users Analog precoder Channel information matrix considering the effects of It can be obtained based on.
  • null precoder for k th users Is Channel information matrix considering the effects of Analog precoder Considering k th of users
  • nullspace () may be used to obtain a criterion as shown in Equation (9).
  • a k th user null precoder according to various embodiments Information about can be obtained using the method through the outlier analysis.
  • the total number of streams of all users that can be transmitted at one time cannot exceed the number of RF chains, that is, Condition must be established.
  • N may be decomposed as shown in Equation 11 through singular value decomposition, a null precoder according to various embodiments of the present disclosure. Is the singular value 0 of the right outlier matrix It can be obtained as a matrix having a size of.
  • a k th user null precoder may obtain Information about using a scheme using a codebook.
  • a set of codebooks procession
  • the codebook C may be generated in various ways to implement a predetermined phase on a unit circle.
  • the codebook C may be generated by generating a codebook in a Zadoff-Chu sequence and giving orthogonality using a cyclic shift.
  • codebook C may be configured as a Fourier matrix having orthogonality using a discrete Fourier transform matrix (DFT matrix).
  • DFT matrix discrete Fourier transform matrix
  • the codebook C may be composed of a set of steering vectors having a Vandermonde matrix, such as a steering matrix of an array.
  • Codebook C is an analog precoder It may be implemented in the form of a phase shift matrix to form a.
  • Equation 12 May be implemented as a criterion as shown in Equation 12 based on the codebook C generated according to various embodiments.
  • the analog beamforming information according to various embodiments of the present disclosure may be set differently for each user or for each stream.
  • analog precoder by user when implementing null precoder If can be selected from the above equation (6) silver It can be changed to a user-specific analog precoder, and according to a baseband algorithm for acquiring a scheduler or digital beamforming information. Can be obtained.
  • Null precoder If implemented to substitute for Equation 6 may be modified as shown in Equation 13.
  • k th user's user's analog precoder Equation 11 may be implemented through a null space as shown in Equation 11 or obtained in the same manner as Equation 13 in a predetermined codebook set.
  • a null beam precoder is a null precoder.
  • Transport Layer Parallelization Precoder Is a digital precoder (baseband precoder) configured with a cascade precoder structure Including, it is possible to minimize the multi-user interference, thereby maximizing the total data transmission rate by maximizing the transmission rate for each user.
  • the base station may obtain information about the transport layer parallelization precoder based on the obtained information about the null precoder, the analog beamforming information, and the channel information.
  • the base station may acquire information on a transport layer parallelization precoder based on the effective channel information obtained based on the analog beamforming information, the channel information, and the information on the null precoder obtained in operation 700. have.
  • information about the transport layer parallelizing precoder may be referred to as transmit layer parallelizing precoder of user k th .
  • k th user's transport layer parallelization precoder K th user's null precoder Effective Channel Information Matrix Considering Effects of It can be obtained based on.
  • the effective channel information matrix I is the channel matrix for k th users Information about Analog Precoder for All Users K th user and the information obtained in operation 700 on the channel precoder Can be obtained based on information relating to It can be represented by.
  • Transport Layer Parallelization Precoder According to Various Embodiments Is a precoder required to easily implement transmit power allocation of a transport stream in order to satisfy a criterion of transmitting one of the main criteria of the precoder, the transmission power according to a specific power. . That is, transport stream power It is a preprocessing precoder needed to distribute the data rate and secure the maximum data rate.
  • a transmission layer parallelization precoder for example, a transmission layer parallelization precoder according to various embodiments Information about the effective channel information matrix Based on at least one of zero forcing (ZF), minimum mean squared error (MMSE), right singular precoding (RSP) scheme.
  • ZF zero forcing
  • MMSE minimum mean squared error
  • RSP right singular precoding
  • Precoder method Precoder shape Zero-forcing MMSE Right singular precoding
  • the base station is a transport layer parallelized precoder obtained in operation 710
  • the transmission power may be allocated to each user's data stream based on.
  • the effective channel information matrix By parallelizing, the power may be set to allocate power per stream while satisfying power constraints.
  • FIG. 8 is a flowchart of a decoding performed by a terminal based on a minimum scheduling unit applied by a base station according to various embodiments of the present disclosure.
  • a minimum scheduling unit is a unit to which beamforming is applied at a base station and a unit to which channel estimation and data decoding is applied at the terminal to the terminal.
  • the subcarrier group may be set as a channel scheduling unit and a beamforming application unit at a base station as a minimum scheduling unit, and may be set as a channel state information feedback unit, a channel estimation unit, and a data decoding unit at a terminal.
  • the UE may check subcarrier group information.
  • a terminal may receive and confirm subcarrier group information from a base station.
  • the subcarrier group information may be transmitted from the base station to the terminal through the downlink control information.
  • the subcarrier group information may include information about the subcarrier group which is the minimum scheduling unit to which beamforming is applied at the base station.
  • the subcarrier group information may include indication information indicating the type of the subcarrier group, and the indication information may be configured in a bit string.
  • the type of subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the indication information indicating the type of subcarrier groups may be configured based on 2 bits.
  • a first subcarrier group (SCG type 0) including 12 subcarriers may have a bit string of 00 and a second subcarrier group (SCG) including 6 subcarriers.
  • type 1) may be indicated by bit string 01 and a third subcarrier group (SCG type 2) including four subcarriers may be indicated by bit string 10 and a fourth sub containing three subcarriers.
  • the carrier group (SCG type 3) may be indicated by bit string 11.
  • the terminal may identify the subcarrier group based on the indication information included in the subcarrier group information received from the base station, and may identify the identified subcarrier group as the minimum scheduling unit to which the beamforming is applied at the base station. . This will be described in detail with reference to FIG. 9.
  • the UE may perform channel estimation and data decoding using the identified subcarrier group information.
  • the terminal may estimate a channel in the minimum scheduling unit identified based on the subcarrier group information received from the base station, and perform data decoding.
  • the minimum scheduling unit is a subcarrier group to which beamforming is applied at the base station.
  • the terminal may estimate a channel for each subcarrier group and decode data received from the base station for each subcarrier group.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of a terminal confirming a minimum scheduling unit applied by a base station and setting the confirmed minimum scheduling unit in a terminal.
  • the UE may receive downlink data to which the subcarrier group information and the hybrid beamforming on a subcarrier group basis are applied.
  • the subcarrier group information may be transmitted from the base station to the terminal through downlink control information (DCI format).
  • DCI format downlink control information
  • downlink data to which hybrid beamforming in units of subcarriers is applied may be transmitted from the base station to the terminal through a downlink message.
  • the UE may check subcarrier group information corresponding to the subcarrier group.
  • the subcarrier group information may include information about the subcarrier group which is the minimum scheduling unit to which beamforming is applied at the base station.
  • the subcarrier group information may include indication information indicating the type of the subcarrier group, and the indication information may be configured in a bit string.
  • the type of subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the indication information indicating the type of subcarrier groups may be configured based on 2 bits.
  • a first subcarrier group (SCG type 0) including 12 subcarriers may have a bit string of 00 and include 6 subcarriers.
  • the second subcarrier group (SCG type 1) may be indicated by bit string 01
  • the third subcarrier group (SCG type 2) including four subcarriers may be indicated by bit string 10 and three subcarriers.
  • the fourth subcarrier group SCG type 3 including the carrier may be indicated by bit string 11.
  • the UE may check whether the value of the indication information included in the subcarrier group information is 0.
  • a terminal may identify a minimum scheduling unit applied to beamforming at a base station based on the indication information included in the subcarrier group information.
  • the value of the indication information is determined based on the bit string of the indication information, and since the bit string of the indication information corresponds to each of the subcarrier groups, the minimum scheduling unit applied to beamforming at the base station based on the value of the indication information.
  • a subcarrier group can be identified.
  • the value of the indication information of the group SCG type 1 is 1
  • the bit string of the indication information is 11.
  • the value of the indication information of the fourth sub carrier group (SCG type 3) may be three.
  • the terminal may set one resource block unit including 12 subcarriers as the minimum scheduling unit in the terminal.
  • the terminal may set the subcarrier group unit as the minimum scheduling unit in the terminal.
  • the terminal may perform channel estimation and decoding in the minimum scheduling unit set in operation 907 or operation 909.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating components of a base station 1000 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless communication system includes a base station 1000 and a plurality of terminals 1100 located in a base station area.
  • the base station 1000 may include a transceiver 1010 and a processor 1030.
  • it further includes a memory (not shown).
  • the base station 1000 may further include a memory, and may store data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the base station 1000.
  • the memory is connected to the processor 1030 and stores various information for driving the processor 1030.
  • the memory may be inside or outside the processor 1030 and may be connected to the processor 1030 by various well-known means.
  • the memory may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a memory of a card type (for example, SD or XD memory).
  • a magnetic memory, magnetic disk, optical disk, random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), programmable read-only memory (ROM), electrically erasable programmable Read-Only Memory may include at least one storage medium.
  • the processor 1030 may perform various operations using various programs, contents, data, etc. stored in the memory.
  • the processor 1030 implements the proposed functions, processes and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 1030.
  • the base station 1000 illustrated in FIG. 10 and / or the terminal 1100 illustrated in FIG. 11 may have multiple antennas.
  • the base station 1000 and the terminal 1100 according to the present invention may be implemented to support the massive MIMO system described above.
  • the transceiver 1010 is connected to the processor 1030 to transmit and / or receive a radio signal.
  • signals, information, data, and the like may be transmitted and received.
  • the transceiver 1010 may receive information related to a channel state from the terminal 1100.
  • the information related to the channel state may include a reference signal transmitted from the terminal 1100 in uplink.
  • the reference signal transmitted from the terminal 1100 in the uplink may include a sounding reference signal (SRS).
  • SRS sounding reference signal
  • the information related to the channel state may include feedback information transmitted from the terminal 1100 to uplink in response to a reference signal transmitted through downlink.
  • the feedback information transmitted from the terminal 1100 in the uplink may include channel state information about the downlink estimated in units of subcarrier groups.
  • the feedback information may be fed back from the terminal 1100 in units of subcarriers.
  • the feedback information is estimated by the UE 1100 on a subcarrier group basis based on a channel state information reference signal (CSI-RS) received from the base station 1000 in downlink.
  • Information may include channel state information (CSI), and may be fed back from the terminal 1100 to the base station 1000 in subcarrier group units.
  • the transceiver 1010 may transmit subcarrier group information corresponding to a subcarrier group, which is a minimum scheduling unit to which beamforming is applied, from the base station 1000.
  • the subcarrier group may include a number of subcarriers less than or equal to the number of subcarriers included in one resource block.
  • the subcarrier group information includes indication information indicating the type of the subcarrier group, and the indication information included in the subcarrier group information may be configured in a bit string corresponding to the subcarrier group.
  • the type of subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the subcarrier spacing included in the subcarrier group may include at least one of 15 KHz, 30 KHz, 60 KHz, 160 KHz, 120 KHz, 240 KHz, and 480 KHz.
  • the processor 1030 may control overall operations of the base station 1000.
  • the processor 1030 may control the overall operation of the base station 1000 according to various embodiments of the present disclosure as described above.
  • the processor 1030 may check channel state information estimated on a subcarrier group basis based on information related to the channel state received from the terminal 1100.
  • the channel state information estimated on a subcarrier group basis is channel state information for the downlink and may include at least one of a precoding matrix index (PMI), a rank indicator (RI), and a channel quality indicator (CQI). Can be.
  • PMI precoding matrix index
  • RI rank indicator
  • CQI channel quality indicator
  • the base station 1000 performs channel estimation on a subcarrier group basis based on a sounding reference signal (SRS) transmitted from the terminal 1100 on an uplink and estimates on a subcarrier group basis.
  • SRS sounding reference signal
  • Channel state information on the downlink can be obtained and confirmed.
  • the base station 1000 may check the channel state information for the downlink estimated in units of subcarrier groups based on the feedback information received from the terminal 1100.
  • the processor 1030 may obtain analog beamforming information and digital beamforming information based on channel state information estimated in units of subcarrier groups.
  • the analog beamforming information may include information on a precoding matrix (weighting matrix) for analog beamforming.
  • the analog beamforming information according to various embodiments of the present disclosure may be set differently for each user or for each stream or may be set identically for all users or all subcarriers.
  • the digital beamforming information may include information about a precoding matrix (weighting matrix) for digital beamforming.
  • the digital beamforming information according to various embodiments of the present disclosure may be set differently for each user or for each stream.
  • the precoding matrix (weighting matrix) for digital beamforming at k-th terminal 1100 or subcarrier index k is K th user's digital precoder with a size of The digital precoder may be different for each user or for each stream.
  • a hybrid beamforming structure may include an analog precoder.
  • digital precoder baseband precoder
  • k th user's digital beamforming information is k th user's null precoder.
  • Information about and k th user's transport layer parallelization precoder Can be obtained based on information about It can be represented by.
  • the base station 1000 may provide a null precoder based on channel information and analog beamforming information. First obtain information about, then obtain the null precoder Transport layer parallelization precoder based on information about By obtaining information about the digital precoder Obtain information about.
  • Information about a null precoder may be obtained based on the analog beamforming information and channel information.
  • the null precoder for k th users To minimize the effects of multi-user interference Channel information matrix considering the effects of Analog precoder Considering k th of users Next to, it may be obtained using nullspace ( ⁇ ).
  • Information about a null precoder according to various embodiments of the present disclosure may be obtained based on a codebook.
  • the codebook C may be generated in various ways in order to implement a constant phase on a unit circle.
  • the codebook C may be generated by generating a codebook in a Zadoff-Chu sequence and giving orthogonality using a cyclic shift.
  • codebook C may be configured as a Fourier matrix having orthogonality using a discrete Fourier transform matrix (DFT matrix).
  • DFT matrix discrete Fourier transform matrix
  • the codebook C may be composed of a set of steering vectors having a Vandermonde matrix, such as a steering matrix of an array.
  • Codebook C is an analog precoder It may be implemented in the form of a phase shift matrix to form a.
  • the information on the transport layer parallelization precoder may be obtained based on the obtained information about the null precoder, the analog beamforming information, and the channel information.
  • k th user's transport layer parallelization precoder K th user's null precoder Effective Channel Information Matrix Considering Effects of It can be obtained based on.
  • a transmission layer parallelization precoder for example, a transmission layer parallelization precoder according to various embodiments Information about the effective channel information matrix Based on at least one of zero forcing (ZF), minimum mean squared error (MMSE), right singular precoding (RSP) scheme.
  • ZF zero forcing
  • MMSE minimum mean squared error
  • RSP right singular precoding
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating components of a terminal 1100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the terminal 1100 may include a transceiver 1110 and a processor 1130.
  • it further includes a memory (not shown).
  • the terminal 1100 may further include a memory, and may store data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the terminal 1100.
  • the memory is connected to the processor 1130 and stores various information for driving the processor 1130.
  • the memory may be internal or external to the processor 1130 and may be coupled to the processor 1130 by various well-known means.
  • the processor 1130 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 1130.
  • the transceiver 1110 is connected to the processor 1130 to transmit and / or receive a radio signal.
  • signals, information, data, and the like may be transmitted and received.
  • the transceiver 1110 may transmit information related to a channel state to the base station 1000.
  • the information related to the channel state may include feedback information transmitted through uplink in response to a reference signal transmitted through uplink or a reference signal received through downlink.
  • the reference signal transmitted from the terminal 1100 in the uplink may include a sounding reference signal (SRS).
  • SRS sounding reference signal
  • the feedback information is estimated by the terminal 1100 on the basis of the channel state information reference signal (CSI-RS) received from the base station 1000 (channel state information reference channel).
  • CSI channel state information reference signal
  • state information CSI
  • the transceiver 1110 may receive subcarrier group information corresponding to a subcarrier group unit, which is a minimum scheduling unit to which the base station 1000 applies beamforming, from the base station 1000.
  • the subcarrier group may include a number of subcarriers less than or equal to the number of subcarriers included in one resource block.
  • the subcarrier group information includes indication information indicating the type of the subcarrier group, and the indication information included in the subcarrier group information may be configured in a bit string corresponding to the subcarrier group.
  • the type of subcarrier group may vary depending on the number of subcarriers included in the subcarrier group.
  • the transceiver 1110 may receive downlink data to which hybrid beamforming in units of subcarriers is applied from the base station 1000.
  • the processor 1130 may control the overall operation of the terminal 1100.
  • the processor 1130 may control the overall operation of the terminal 1100 according to various embodiments of the present disclosure as described above.
  • the processor 1130 may perform channel estimation and decoding based on the subcarrier information received from the base station 1000.
  • the subcarrier group information may include information about the subcarrier group which is a minimum scheduling unit to which beamforming is applied at the base station 1000.
  • the subcarrier group information may include indication information indicating the type of the subcarrier group, and the indication information may be configured in a bit string corresponding to the subcarrier group.
  • the processor 1130 may identify the minimum scheduling unit applied to the beamforming in the base station 1000 based on the indication information included in the identified subcarrier group information.
  • the value of the indication information is determined based on the bit string of the indication information, and since the bit string of the indication information corresponds to each of the subcarrier groups, it is applied to beamforming at the base station 1000 based on the value of the indication information.
  • the subcarrier group which is the minimum scheduling unit can be identified.
  • the processor 1130 may perform channel estimation and the decoding based on the identified minimum scheduling unit.
  • the processor 1130 may set the minimum scheduling unit to which the beamforming is applied in the checked base station 1000 as the minimum scheduling unit in the terminal 1100.
  • the subcarrier group may be set as a channel estimation unit and a beamforming application unit in the base station 1000 as a minimum scheduling unit, and the channel state information feedback unit, the channel estimation unit, and the data decoding unit in the terminal 1100. It can be set to.
  • the processor 1130 may estimate a channel in units of subcarrier groups to which beamforming is applied at the base station 1000 and perform data decoding.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays),
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processor may be implemented by a processor, a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
  • firmware or software an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 일 실시 예에 따르면, 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법에 있어서, 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작; 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작; 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔 포밍을 수행하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 접속 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 대용량 다중 안테나 기술(Massive antenna technology)를 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더 및 아날로그 프리코더를 이용하여 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 무선 접속 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 광대역 무선 접속 시스템에서 빔 포밍과 관련한 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹 단위로 설정하여 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 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)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 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.
빔포밍은 상이한 통신 시스템들에 사용되어, 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR) 및/또는 신호 대 간섭 잡음비(signal to interference noise ratio, SINR)를 개선하거나 주어진 통신 링크를 개선할 수 있다.
빔 포밍을 구현하기 위해 다수의 상이한 방식이 있을 수 있으나, 크게 3개의 상이한 유형으로 특징지어질 수 있다. 예를 들면, 아날로그 (또는 RF (Radio Frequency)) 빔포밍, 디지털 (또는 기저 대역) 빔포밍, 및 빔을 형성하기 위해 아날로그 빔포밍 및 디지털 빔 포밍을 모두 사용하는 하이브리드 빔포밍이 있다.
일반적인 MIMO 환경에 최대 송수신 안테나는 8개로 가정한다. 그러나, 매시브 MIMO로 진화하면서 안테나의 개수는 수십 또는 수백 개 이상으로 증가할 수 있다. 대용량 다중 안테나 기술 (Massive antenna technology)는 4G 시스템과 현재 규격 논의 중인 5G 시스템의 주요 핵심 기술로 다중 안테나를 통한 공간 분리를 통해서 공간 효율(spectral efficiency)를 증대 시키는 기술이다. LTE에서는 FD-MIMO (full dimension multiple input multiple out)에 대한 표준에서 12, 16 개의 안테나 수 지원을 위한 표준을 Rel-13에서 마무리 하였고, 더 나아가서 24, 32 등의 안테나 수 지원을 위한 표준을 Rel-14 LTE 표준에서 진행 중에 있다.
그리고 5G 표준에서는 디지털 (또는 기저 대역) 빔 포밍 (digital domain beamforming)과 아날로그 빔 포밍 (analog domain beamforming)이 표준의 핵심 기술로 밀리미터 웨이브 (mm-Wave)에서의 자유 공간 손실 (free space loss)과 같은 경로 손실 (path loss)을 극복하기 위해서 안테나 개수의 증가는 필수 고려 사항이 되고 있다. 따라서 이렇게 현대 통신 시스템에서 지원하는 안테나 개수 증가에 따른 빔 포밍 프리코더 (precoder)를 모뎀에서 효율적으로 계산하고 구현하는 것이 중요한 이슈이다.
밀리미터 대역의 채널은 경로 감쇠가 크기 때문에 셀 커버리지의 감소와 링크의 품질이 떨어지는 문제가 있을 수 있는 반면, 밀리미터 대역의 신호 파장은 수 밀리미터 단위로 짧아 작은 공간에 많은 안테나를 배치할 수 있다. 따라서 다수의 안테나를 설치한 배열 안테나를 만들고 이를 이용한 송수신 단에서의 지향성 빔을 사용하여 커버리지 감소와 링크 품질 저하의 문제점을 보상할 수 있다. 따라서 밀리미터파 이동통신 시스템에서 빔 형성 기술은 매우 중요하다.
빔 포밍 구현의 핵심 문제는 각 전소에 대해 적절한 빔 포밍 행렬을 파악하는 방법으로, 개방 루프 방식, 폐쇄 루프 방식(close loop method)가 있는데, 폐쇄 루프 방식은 네트워크가 단말로부터 특정 보고에 기초하여 적절한 빔 포밍 행렬을 생성하는 방법이다. 이를 위하여 네트워크는 CSI-RS 라 불리는 특정 파일럿 신호를 전송하고 단말은 수신된 CSI-RS 를 기반으로 수신 신호 품질을 평가하고 그 결과를 네트워크에 보고할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 에서는 광대역 대량의 안테나의 특성을 파악하고 이를 이용한 스케줄러에 적합한 효율적인 프리코더 구조와 이에 필요한 프리코더 방안을 제안한다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하여 기지국은 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용할 수 있고, 단말은 서브 캐리어 그룹 별로 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더와 스트림 평행화 프리코더가 직렬구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)를 포함하는 하이브리드 빔 포밍 구조를 적용하여 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법은, 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작; 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작; 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작; 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 단말의 방법은 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하는 동작; 상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하는 동작; 및 상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하는 동작을 포함하고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 하향링크 빔 포밍을 수행하는 기지국은, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 상기 송수신부가 수신하도록 제어하고, 상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하고, 상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하고, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하고, 상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 상기 송수신부가 송신하도록 제어할 수 있게 설정될 수 있고, 상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 무선 접속 시스템에서 단말은, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 송수신부가 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하고, 상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하도록 설정될 수 있고, 상기 서브 캐리어 그룹 단위는 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하여 기지국은 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용할 수 있고, 단말은 서브 캐리어 그룹 별로 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말은 최소 스케줄링 단위를 서브 캐리어 그룹으로 설정하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더와 스트림 평행화 프리코더가 직렬구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)를 포함하는 하이브리드 빔 포밍 구조를 적용하여 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국 및 단말을 도시한 도면이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더를 이용하여 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국을 도시한 도면이다.
도3 내지 도 4는 다양한 실시 예에 따른 광대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 빔 포밍을 적용하는 최소 스케줄링 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹의 다양한 예를 도시한 개념도이다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 송수신되는 정보를 도시한 도면이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 정보를 송수신하는 흐름도이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 기지국이 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 흐름도이다.
도 8 은 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 디코딩을 수행하는 흐름도이다.
도 9 는 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인하고, 확인된 최소 스케줄링 단위를 단말에 설정하는 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 단말(1100)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변형을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 다양한 실시 예들은 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
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 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다.
본 명세서에서는 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D 장치(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 명세서에서는 다중 안테나 기술을 사용해서 보내는 서로 다른 정보 각각을 '전송 스트림(Stream)' 또는 간단하게 '스트림'으로 정의한다. 이와 같은 '스트림' 은 '레이어 (Layer)' 로 지칭될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
볼드체 대문자와 소문자는 각각 행렬과 벡터를 의미한다. ()T 와 ()H 는 행렬의 전치(transpose) 와 켤레 전치(conjugate transpose)를 나타낸다.
공간다중화(spatial multiplexing)은 복수 개의 레이어(layer)전송을 의미한다. 송신기와 수신기 양쪽에 복수 개의 안테나를 가지고 있으면, 송신기와 수신기에서의 적절한 신호 처리에 따라서 서로 다른 레이어(layer)들 사이의 간섭을 없게할 수 있다, 따라서, 공간 다중화의 경우 채널은 송신기에 있는 복수 개의 안테나에 의하여 복수 개의 입력을 가지며 수신기에 있는 복수 개의 안테나에 의하여 복수 개의 출력을 가진 채널로 보일 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하향링크 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국 및 단말을 도시한 도면이다.
다중 입출력(Massive multi-input-multi-ouput, Massive MIMO) 시스템은 기지국(100) 및 단말(120)에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우로, 기지국 또는 단말 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다.
즉, 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례하므로, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다.
예를 들면, 도 1에서 도시한 바와 같이 기지국(100)에는 송신 안테나가 NT 개 설치되어 있고, 단말(120)에서는 수신 안테나가 Nr개가 설치되어 있는 경우, 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro 라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 아래 수학식 1과 같이 최대 전송 레이트 Ro 에 레이트 증가율 Ri 를 곱한 만큼 증가할 수 있다. 여기서 Ri 는 NT 와 NR 중 작은 값이다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000001
다양한 실시 예에 따른 매시브 MIMO 환경에서는, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 기법 중 한 개만을 선택적으로 적용하는 대신, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 구조가 융합된 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 을 적용하는 기지국 구조를 제공하여, 기지국의 하드웨어 구현 복잡도를 낮추고, 매시브 MIMO를 이용한 빔포밍 이득을 최대로 얻을 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 무선주파수 체인(radio frequency, RF chain)(103)은 단일 디지털 신호가 아날로그 신호로 변환되는 처리 블록으로 하이브리드 빔 포밍 형태의 구조는 기지국에서 대용량 안테나를 사용할 때 각 안테나 마다 RF 체인을 갖게 되면 가격이 상승하게 되므로, 여러 안테나를 묶어서 RF 체인을 연결하는 방식을 사용하기 때문에 필연적으로 생성되는 구조이다.
도 1에서 도시한 바와 같이,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000001
는 송신 기지국 안테나 수를 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000002
는 각 단말의 수신 안테나를 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000003
는 전체 RF 체인의 개수를 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000004
는 RF 체인 별로 구비된 독립적인 안테나 수를 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000005
의 관계를 가진다.
다양한 실시 예에 따른
Figure PCTKR2019008058-appb-I000006
는 송신 데이터 스트림 수를 지시하는 것으로,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000007
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000008
와 같거나 작으며,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000009
개의 신호가 공간적으로 다중화되어
Figure PCTKR2019008058-appb-I000010
개의 송신 안테나를 사용하여 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 k 는 공간 다중 접속되는 단말의 개수이고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000011
는 k번째 단말에서 전송 스트림 수이다.
다양한 실시 예에 따른 k 는 부반송파 인덱스이고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000012
는 부반송파 인덱스 k 에서 전송 스트림 수이다.
예를 들면, 부반송파 인덱스 k 는 0부터 NFFT -1의 값을 갖는다. 이 경우, NFFT 는 시스템이 지원하는 최대 FFT (Fast Fourier Transform) 사이즈로서, 전체 부반송파 개수는 FFT 사이즈내로 제한될 수 있다.
본 명세서에서 k번째 단말, 부반송파 인덱스 k, 또는 kth 사용자는 모두 동일한 의미로 사용될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 최대 전송 가능한 정보는 NT 개이므로, 전송 정보 는 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000002
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 입력 신호
Figure PCTKR2019008058-appb-I000013
에 대해서 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 수신 신호 모델
Figure PCTKR2019008058-appb-I000014
는 수학식 3 과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000003
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000015
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000016
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서 채널 정보 행렬(110)을 의미한다.
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000017
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000018
의 크기를 가지는 k번째 단말의 수신 신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 수신 신호 벡터를 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000019
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000020
의 크기를 가지는 k번째 단말의 송신신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 송신 신호 벡터를 의미한다.
Figure PCTKR2019008058-appb-I000021
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000022
의 크기를 가지는 송신 신호 벡터이고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000023
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000024
의 크기를 가지는 k번째 단말의 노이즈 벡터이다.
도 1에 도시된 기지국(100)의 하이브리드 빔포밍 구조에 따르면, 1차적으로 디지털 (또는 기저 대역) 프리코더 VBB(101)를 사용하는 디지털 빔 포밍 기법이 적용된 기저대역의 디지털 신호가 RF 체인(103)을 통하여 RF 대역의 아날로그 신호로 변환되고, 아날로그 신호에 2차적으로 아날로그 프리코더 VRF(105)를 사용하는 아날로그 빔포밍 기법이 적용된다.
도1 에 도시된 디지털 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자별 독립적인 빔포밍 기법 적용이 가능하다. 아날로그 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자들에 공통적인 빔포밍 기법이 적용되야 하는 제약이 있다.
도1 에 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에 따르면 디지털 빔포밍 기법이 다중 사용자/스트림을 위한 빔포밍이 자유로운 반면, 아날로그 빔포밍 기법은 전체 전송 대역에 대해 동일한 가중치 벡터/행렬에 의한 빔포밍이 수행되므로 사용자별 또는 스트림별 독립적인 빔포밍이 어렵다.
예를 들면, 디지털 (또는 기저 대역) 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000025
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000026
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미하고, 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000027
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000028
의 크기를 가지는 전체 부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미한다.
예를 들면, 수학식 3 에서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000029
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000030
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬을 의미하고
Figure PCTKR2019008058-appb-I000031
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000032
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 간섭 단말의 프리코딩 행렬을 의미한다.
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 수학식 3과 같은 모델에서 수신 데이터
Figure PCTKR2019008058-appb-I000033
에서 전송 데이터
Figure PCTKR2019008058-appb-I000034
를 복구하려면 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000035
의 역행렬이 필요하다. 그러나, 역행렬이 존재하지 않은 행렬이 있을 수 있으며, 역행렬 계산이 간단하지 않으므로, 특이치 분해 (singular value decomposition, SVD) 의 방법을 이용하여 채널 정보 행렬H(channel information matrix)를
Figure PCTKR2019008058-appb-I000036
로 표현할 수 있다.
예를 들면, 기지국(100)의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬로 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000037
을 사용하고, 단말에서 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000038
을 적용하면, 전체적인 채널은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000039
와 같은 행렬이 된다.
Figure PCTKR2019008058-appb-I000040
은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000041
의 가장 큰
Figure PCTKR2019008058-appb-I000042
개의 고유값(eigen value) 대각선 성분으로 가지는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000043
크기의 대각행렬(diagonal matrix)이므로, 단말(120)에서 공간적으로 다중화된 신호들 사이의 간섭이 존재하지 않는다.
또한,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000044
와
Figure PCTKR2019008058-appb-I000045
모두가 직교(orthogonal)열을 가지고 있기 때문에, 공간적으로 백색 잡음을 가정하면 복호기(디코더)의 잡음 레벨뿐 아니라 송신전력 역시 변하지 않는다.
도 1에서 도시된 하이브리드 빔 포밍 구조에서는 수학식 3과 같은 모델에서는 아래 수학식 4을 이용하여 단일 사용자에서의 채널 용량을 늘리기 위한 최적화 방안을 찾을 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000004
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000046
는 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬로, 채널 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000047
의 특이치 분해 (singular value decomposition, SVD)의 오른쪽 행렬값 (right singular matrix) 일 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000048
에서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000049
이다.
따라서 수학식 4로부터
Figure PCTKR2019008058-appb-I000050
는 수학식 5 가 될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000005
pinv() 는 의사 역행렬 (pseudo inverse) 함수이다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000051
는 하드웨어(H/W)로 구현해야 하므로 구현의 자유도가 높지 않고 단순한 위상 천이(phase shift)로 구현될 수 있다.
예를 들면, 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000052
는 위상 천이로 표현할 수 있는 제한된 아날로그 빔 포밍 프리코더 중에서 한 개의 프리코더로써 획득될 수 있고, 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000053
는 수학식 5 에 기초하여 획득될 수 있고, 이로부터 다시 적당한 아날로그 빔 포밍 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000054
를 찾는 알고리즘을 적용하여 수학식 5 에 따른 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000055
,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000056
이 획득될 수 있다.
상술한 바와 같이 기지국이 최대 채널 용량을 가질 때의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000057
및
Figure PCTKR2019008058-appb-I000058
를 획득하는 방법은, 기지국이 선행적으로 최적화된
Figure PCTKR2019008058-appb-I000059
를
Figure PCTKR2019008058-appb-I000060
로부터 도출해서 가지고 있어야 하고, 수학식 3과 같이 다중 사용자를 고려한 채널 모델에서 총 데이터 전송율 (sum rate) 을 최대로 하기 위한 해결책이 아니라는 한계가 있다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 널 프리코더를 포함하는 디지털 프리코더를 이용하여 하이브리드 빔 포밍을 수행하기 위한 기지국을 도시한 도면이다.
매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 소스 코딩과 채널 코딩 기법을 사용했을 때 얻을 수 있는 최대 총 데이터 전송율은 총 채널 용량 (sum capacity)이라고 정의될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은 최대 채널 용량의 접근법에 기초하여 획득될 수 있다. 예를 들면, 최대 채널 용량의 접근법으로 섀넌-하틀리 정리(Shannon-Hartley theorem)을 이용할 수 있다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming)의 구조는 사용자 별 또는 스트림 별로 독립적인 디지털 빔 포밍이 적용 가능하고, kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder)) VBB,k는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000061
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000062
의 직렬구조(cascade)가 포함될 수 있다.
본 명세서에서 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000063
과 스트림 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000064
의 직렬구조를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)라고 정의한다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조에 포함된 kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder)) VBB,k 의 구조가 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000065
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000066
가 직렬로 연결된 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)의 구조로 재구성되면, 즉
Figure PCTKR2019008058-appb-I000067
이면 수학식 3은 수학식 6과 같이 전개될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000006
예를 들면, sk 는 Ns X 1 의 크기를 가지는 k번째 단말의 송신신호 벡터 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 송신 신호 벡터이고, Ns,k는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 전송 스트림 수이고, Nt RF 는 RF 체인 별로 구비된 독립적인 안테나 수이고, Nt는 송신 기지국 안테나 수이다.
한편, 다양한 실시 예에 따른 각 사용자의 총 데이터 전송률 Rk는 수학식 7과 같다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000007
수학식 7에서 아날로그 프리코더 VRF 의 영향을 고려한 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000068
는 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬 Hk에 관한 정보 및 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더 VRF 에 관한 정보에 기초하여 회득될 수 있고
Figure PCTKR2019008058-appb-I000069
로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-I000070
,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000071
,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000072
를 의미하고, E{·} 는 평균 연산자를 의미한다.
수학식 7 에서 수신 잡음을 백색 가우시안 잡음(white Guassian noise, WGN)으로 가정하고 높은 신호 대　잡음비(signal-to-noise ratio,　SNR) 에서 수식을 전개하면 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000008
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더 VBB,k (
Figure PCTKR2019008058-appb-I000073
)는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000074
가 최소가 되도록 설정될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000075
가 최대가 되도록 설정하여 수학식 8의 Rk를 최대화할 수 있다.
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000076
에 직접적인 영향을 주는 lth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000077
은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000078
와 널 스페이스(null space)를 이루도록 설정되어 다중 사용자 간섭에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000079
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여 이용될 수 있는데, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000080
는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000081
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000082
에 기초하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000083
는 kth 사용자의 널 프리코더 Vk null의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000084
(
Figure PCTKR2019008058-appb-I000085
)에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000086
는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000087
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다.
아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000088
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000089
에 기초하여 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000090
를 획득하고, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000091
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000092
에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000093
를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000094
를 획득하는 실시 예에 대해서는 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000095
와 스트림 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000096
의 직렬 구조인 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure PCTKR2019008058-appb-I000097
를 포함하여, 다중 사용자 간섭을 최소화하고, 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
도3 내지 도 4는 다양한 실시 예에 따른 광대역을 지원하는 무선 접속 시스템에서 빔 포밍을 적용하는 최소 스케줄링 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹의 다양한 예를 도시한 개념도이다.
4G/LTE 시스템에서 각 단말에게 할당할 수 있는 최소 주파수 자원 단위는 180kHz 에 해당하는 자원 블록(resource block, RB)이고, 최소 시간 자원 단위는 1ms 의 TTI(transmission time interval)이다.
하나의 하향링크 슬롯은 주파수 영역에서 7개의 OFDM 심볼(OFDM symbol)을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파(서브캐리어(subcarrier))를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
4G/LTE 시스템에서 자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element, RE)라하고, 하나의 자원 블록은 12ｘ7 개의 자원 요소를 포함한다.
하향 링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서는 최소 스케줄링 단위에 기초하여 빔 포밍이 적용될 수 있고, 단말에서 최소 스케줄링 단위에 기초하여 피드백 정보를 피드백할 수 있고, 채널 추정 및 디코딩이 수행될 수 있다.
예를 들면, 채널 추정은 4G/LTE 표준에서 허용하는 최소 스케줄링 단위인 자원 블록(resource block, RB)단위로 수행될 수 있고, 규격에서 허용하는 번들링(bundling) 단위로 수행될 수 있다.
예를 들면, 빔 포밍(beam forming, BF) 에서 채널 추정 단위는 채널 추정 시 동일한 프리코딩을 사용하는 단위이므로 채널 추정 시 노이즈 저감(noise reduction)을 할 수 있는 최소 필터링(filtering) 단위가 될 수 있다.
예를 들면, 필터링(filtering)의 크기가 클수록 노이즈 저감(noise reduction)의 효과가 크기 때문에 빔 포밍을 위한 최소 스케줄링 단위는 필터링을 결정하는 중요한 단위가 될 수 있다.
한편, 필터링의 크기가 크면 노이즈 저감(noise reduction)에는 효과가 있지만 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에서 빔 포밍의 이득이 떨어지는 트레이드 오프(trade-off) 관계가 있다.
다양한 실시 예에 따른 최소 스케줄링 단위는 4G/LTE 시스템의 경우 자원 블록(RB) 묶음(bundling)크기일 수 있고, 5G/NR(new radio)시스템의 경우 빔 포밍(BF) 입상도(granularity) 단위일 수 있다.
상술한 바와 같이, 4G/LTE 시스템의 경우 최소 스케줄링 단위는 하나의 자원블록(resource block) 단위이다.
예를 들면, 4G/LTE 시스템에서는 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부반송파(서브캐리어(subcarrier))를 포함하고, 부반송파 간격(서브캐리어 스페이싱, subcarrier spacing Δf)은 15kHz 를 지원하므로, 4G/LTE 시스템에서 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭은 180 kHz 이다.
한편, 5G/NR 시스템에서는 부반송파 간격(서브캐리어 스페이싱, subcarrier spacing)은 15 KHz, 30 KHz, 60kHz, 120kHz, 160 KHz, 240kHz 및 480kHz 중 적어도 하나 이상을 지원하므로 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭으로 180 kHz, 360 kHz, 720kHz, 1.44MHz, 1.92MHz, 2.88MHz, 5.76MHz 을 지원할 수 있다.
따라서, 5G/NR 시스템에서 최소 스케줄링 단위가 하나의 자원블록인 경우 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭은 4G/LTE 시스템의 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 최대 전송 대역폭 180 kHz 와 같거나 크게 된다.
예를 들면, 밀리미터 웨이브(MmWave)와 같이 광대역 빔 포밍을 적용할 때 최대 서브캐리어 스페이싱인 480 kHz 을 적용하면 최소 스케줄링 단위인 하나의 자원블록의 크기는 5.76MHz 대역에 해당할 수 있다.
이 경우, 최대 전송 대역폭이 5.76MHz 인 하나의 자원블록 단위를 빔 포밍 입상도(granularity)단위로 설정하여 광대역 빔 포밍을 적용하면 밀리미터(MmWave)는 초고주파 특성으로 산란(scattering) 특성이 매우 민감하므로 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향으로 빔 포밍 이득이 떨어질 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 빔 포밍을 수행하는 기지국 및 단말에서 최소 스케줄링의 단위는 하나의 자원블록의 주파수 대역폭 보다 작거나 같은 주파수 대역폭을 가지는 서브 캐리어 그룹으로 설정될 수 있다.
예를 들면, 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 12개의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류는 하나의 자원 블록에 포함된 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)(300), 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)(310), 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)(320), 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)(330)이 있을 수 있다.
예를 들면, 도 3 에서 도시한 바와 같이 하나의 자원 블록에는 하나의 제1 서브 캐리어 그룹(300-1)이 포함되거나, 두 개의 제2 서브 캐리어 그룹(310-1,310-2)이 포함되거나, 세 개의 제3 서브 캐리어 그룹(320-1,320-2,320-3)이 포함되거나 또는 네 개의 제4 서브 캐리어 그룹(330-1,330-2,330-3,330-4)이 포함될 수 있다.
예를 들면, 도 4에서 도시한 바와 같이 제1 서브 캐리어 그룹 (SCG type 0)(400)이 서브 캐리어 간격이 60 KHz인 12개의 서브 캐리어를 포함하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭은 f0 =720 KHz 일 수 있다.
또한, 도 4에서 도시한 바와 같이 제4 서브 캐리어 그룹(SCG type 3)(410)이 서브 캐리어 간격이 240 KHz인 3개의 서브 캐리어를 포함하는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭은 제1 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭인 720kHz과 같다.
한편, 서브 캐리어 간격(subcarrier spacing)과 심볼의 지속시간(symbol duration)은 역의 관계에 있으므로 도 4에서 도시한 바와 같이, 제4 서브 캐리어 그룹의 서브 캐리어 간격인 240 KHz 은 제1 서브 캐리어 그룹의 서브 캐리어 간격인 60 KHz 의 4배이므로, 제1 서브 캐리어 그룹의 심볼 지속 기간은 제4 서브 캐리어 그룹의 심볼 지속 기간의 4배가 된다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서는 서브 캐리어 그룹 단위로 빔 포밍을 적용할 수 있으므로, 서브 캐리어 그룹별로 빔 포밍 가중치 벡터(beam forming weight vector)를 달리하여 빔 포밍을 적용할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 하향링크로 수신한 참조 신호에 기초하여 피드백 정보를 획득하고, 피드백 정보를 서브 캐리어 그룹 단위로 기지국에 피드백할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
즉, 다양한 실시 예에 따른 기지국 및 단말의 최소 스케줄링 단위가 서브 캐리어 그룹으로 설정되는 경우, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국 및 단말의 성능이 향상될 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 송수신되는 정보를 도시한 도면이다.
도 5 에서 도시한 바와 같이 기지국은 하향링크를 통하여 서브 캐리어 그룹 정보를 단말로 전송할 수 있고, 단말은 상향링크를 통하여 채널 상태 관련 정보를 기지국에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태 관련 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호 (예를 들면, 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)) 또는 단말로 전송된 참조 신호(예를 들면, 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS))에 대응하여 단말로부터 전송되는 피드백 정보(예를 들면, 채널 상태 정보(channel state information, CSI))를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태 정보는 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, RI 는 채널의 랭크(rank) 정보를 나타내며, 단말이 동일 주파수 시간 자원을 통해 수신 하는 신호 스트림(혹은 레이어)의 개수를 의미한다.
예를 들면, PMI 는 채널의 공간 특성을 반영한 값으로 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 등의 측정값(metric)을 기준으로 단말이 선호하는 기지국의 프리코딩 인덱스(precoding index)를 나타낸다.
즉, PMI 는 송신단으로부터의 전송에 이용되는 프리코딩 행렬에 대한 정보이다. 수신단으로부터 피드백되는 프리코딩 행렬은, RI 에 의하여 지시되는 레이어의 개수를 고려하여 결정된다.
예를 들면, CQI 는 채널의 세기를 나타내는 값으로 통상 기지국이 PMI를 이용했을 때 얻을 수 있는 수신 SINR을 의미한다. 단말은 미리 정해진 변조 방식(modulation scheme) 및 코딩률(code rate)의 조합들로 구성되는 집합에서 특정 조합을 지시하는 CQI 인덱스를 기지국에 보고한다.
예를 들면, 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백 될 수 있다.
이 경우, 서브 캐리어 스페이싱이 작은 단말이 자원 블록 단위로 정보를 피드백하는 경우와 동일한 피드백 정보량으로 서브 캐리어 스페이싱이 넓은 단말이 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백을 할 수 있다. 즉, 서브 캐리어 그룹 단위로 정보를 피드백한다고 하더라도, 피드백 정보량의 증가 없이 더 높은 입상도(granularity)를 갖는 빔 포밍을 구현할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 단말로부터 상향링크로 전송된 채널 상태 관련 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국에서 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보는 TDD(Time Division Duplex)와 FDD(Frequency Division Duplex)와 같이 듀플렉스(duplex) 방식에 따라 다르게 획득될 수 있다.
TDD 시스템은 하향링크와 상향링크가 동일한 주파수 대역을 사용하고 시간으로 구분하는 방식을 의미한다. 따라서 무선채널의 코히런스 시간(coherence time)이 큰 경우 즉, 도플러 효과(Doppler effect)가 적은 경우 하향링크와 상향링크의 무선채널 특성은 동일하다고 가정할 수 있다. 이를 대칭성(reciprocity)라고 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 TDD 시스템에서 대칭성(reciprocity)을 이용하여 기지국은 단말에서 전송한 채널 상태와 관련된 정보(예를 들면, 참조 신호(reference signal,RS))를 이용하여 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 단말로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다.
FDD 시스템은 하향링크와 상향링크가 다른 주파수를 사용하는 방식이다. 따라서, 기지국은 하향링크 전송 시 상향링크로 송신된 단말들의 참조 신호(RS)를 이용하여 추정된 채널 상태 정보를 이용할 수 없다.
다양한 실시 예에 따른 FDD시스템에서는 TDD 시스템처럼 채널 대칭성의 특성을 이용할 수 없으므로, 기지국이 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득하기 위해서는 반드시 참조 신호(예를 들면, CSI-RS)를 전송하고, 단말로부터 참조 신호를 기반으로 획득된 채널 상태 정보를 피드백 받아야 한다.
예를 들면, FDD 시스템에서 기지국은 단말에 참조 신호 (예를 들면, CSI-RS)를 전송하고, 단말은 기지국으로부터 수신된 참조 신호에 기초하여 하향링크에 대한 채널 상태 정보(예를 들면, CSI) 를 획득하고, 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 기지국으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백할 수 있다.
이 경우, 기지국은 단말로부터 피드백 받은 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 별로 빔포밍 벡터(beamforming vector)를 계산할 수 있고, 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍이 적용된 신호를 하향링크로 단말에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 빔포밍 벡터는 각 안테나에 적용되는 가중치를 벡터로 구성한 것을 의미한다. 예를 들면, 기지국은 단말로부터 수신한 PMI 사용하여 빔포밍을 수행하거나 단말이 전송한 PMI에 구속되지 않고 다른 PMI를 사용하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말에서 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 별로 빔 포밍을 적용하고, 빔 포밍의 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 정보를 단말에 전송할 수 있다.
예를 들면, 도 5에서 도시한 바와 같이 기지국은 빔 포밍의 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 정보를 단말에 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상향링크 또는 하향링크 양 방향에서 모든 물리계층의 자원들을 제어(스케줄링)하기 위한 정보를 포함하는 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 통하여 기지국으로부터 단말에 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 기지국에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹 단위에 대한 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 매시브 다중 입출력(Massive MIMO) 시스템을 지원하는 무선 접속 시스템에서 기지국과 단말간에 정보를 송수신하는 흐름도이다.
동작 601에서 기지국은 단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태 관련 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 단말에게 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말로부터 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말이 기지국으로부터 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말로부터 기지국으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
동작 603 에서 기지국은 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 단말로부터 상향링크로 전송된 채널 상태 관련 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태 정보는 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 동작 601에서 단말로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 동작 603에서 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 기지국은 동작 601에서 단말로부터 피드백 받은 피드백 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
동작 605에서 기지국은 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 구조가 융합된 하이브리드 빔포밍 (Hybrid beamforming) 을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되거나 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정될 수 있다.
예를 들면 아날로그 빔 포밍 정보가 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정되는 경우, 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000098
의 크기를 가지는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000099
이다.
예를 들면 아날로그 빔 포밍 정보가 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되는 경우, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은 kth 사용자의 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000100
로 변경될 수 있고, 스케줄러나 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 기저 대역(baseband) 알고리즘에 따라서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000101
가 획득될 수 있다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000102
의 크기를 가지는 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000103
이고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000104
및 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure PCTKR2019008058-appb-I000105
를 포함하는데, 도 2에서 도시한 바와 같이 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000106
는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000107
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000108
의 직렬구조(cascade)로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000109
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000110
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000111
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 기지국은 동작 603 에서 확인한 채널 정보 및 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000112
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000113
에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000114
에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000115
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더에 대한 정보는 수신단에서 kth 사용자의 송신 신호를 효과적으로 검파/분리하기 위해서 kth 사용자를 제외한 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하는데 이용되는 널링(Nulling) 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 널링(Nulling) 행렬은 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000116
이다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000117
는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000118
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000119
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000120
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000121
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000122
중에서 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000123
를 고려한 kth 사용자의
Figure PCTKR2019008058-appb-I000124
을 제외한 다음, nullspace(·)를 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000125
는 특이치 해석을 통한 방안 또는 코드북을 이용하는 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 널 프리코더에 대한 정보, 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000126
에 대한 정보는 전송 전력을 특정 전력에 맞춰서 전송하는 기준(criterion)을 만족하기 위해서 전송 스트림의 전송 전력 할당 (transmit power allocation)을 용이하게 구현하기 위해서 필요한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000127
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000128
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000129
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000130
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000131
, 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000132
및 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000133
에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000134
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000135
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000136
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000137
는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000138
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
동작 607에서 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 정보는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은 동작 605에서 획득된 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000139
와 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000140
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000141
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000142
를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder) 구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure PCTKR2019008058-appb-I000143
를 포함하므로, 하이브리드 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000144
로 표현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더 및 널 프리코더에 기초하여 획득된 전송 레이어 평행화 프리코더를 포함함으로써 다중 사용자 간섭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 서브 캐리어 그룹 단위로 하이브리드 빔 포밍을 적용할 수 있다.
이에 따라, 다양한 실시 예에 따른 기지국에서 빔 포밍이 적용되는 최소 스케줄링 단위가 서브 캐리어 그룹으로 설정됨으로써, 서브 캐리어 그룹의 최대 전송 대역폭이 자원블록의 최대 전송 대역폭보다 감소하는 바, 주파수 선택적 페이딩(frequency selectivity fading)의 영향이 감소하여 기지국의 빔 포밍 성능이 향상될 수 있다.
동작 609에서 기지국은 단말에게 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
또한, 상기 서브 캐리어 그룹 의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있고, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 비트열에 기초하여 구성될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 동작 609에서 기지국은 서브 캐리어 그룹 단위로 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 전송할 수 있다.
동작 611에서 단말은 기지국으로부터 수신된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 9를 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 기지국이 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 흐름도이다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자별 또는 스트림별 독립적인 빔포밍 기법 적용이 가능하므로 사용자 별 또는 스트림 별로 디지털 빔 포밍 정보가 상이할 수 있고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000145
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)인 kth 사용자의 디지털 프리코더(Baseband precoder)
Figure PCTKR2019008058-appb-I000146
를 의미한다.
도 2에서 도시한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조에 포함된 kth 사용자의 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure PCTKR2019008058-appb-I000147
의 구조가 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000148
과 스트림 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000149
가 직렬로 연결된 캐스케이드 프리코더(cascade precoder)의 구조로 구성되면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000150
이다.
따라서, kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000151
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000152
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000153
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000154
에 대한 정보에 기초하여 스트림 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000155
에 대한 정보를 획득함으로써, kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000156
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 기지국은 동작 700에서 도시한 바와 같이 채널 정보와 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득하고, 동작 710 에서 도시한 바와 같이 아날로그 빔 포밍 정보와 채널 정보 및 동작 700에서 획득한 널 프리코더에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
동작 700에서 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
기지국은 채널 정보와 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 획득된 채널 정보 행렬에 기초하여 널 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000157
에 관한 정보로써, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000158
는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000159
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000160
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000161
의 영향을 고려한 kth 사용자의 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000162
는 kth 사용자에 대한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000163
에 관한 정보 및 전체 사용자/부반송파에 대한 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000164
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고
Figure PCTKR2019008058-appb-I000165
로 나타낼 수 있다.
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000166
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000167
의 크기를 가지는 k번째 단말 또는 부반송파 인덱스 k 에서 채널 정보 행렬을 의미하고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000168
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000169
의 크기를 가지는 전체 사용자/부반송파에서 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)을 의미한다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000170
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여 널 스페이스 또는 직교성을 이용할 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000171
는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000172
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000173
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000174
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000175
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000176
중에서 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000177
를 고려한 kth 사용자의
Figure PCTKR2019008058-appb-I000178
을 제외한 다음, nullspace(·)를 이용하여 수학식 9와 같은 기준(criterion)으로 획득될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000009
이를 위해서 수학식 10과 같은 형태의
Figure PCTKR2019008058-appb-I000179
행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000180
가 고려될 수 있는 데, 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000181
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000182
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000183
중에서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000184
를 고려한 kth 사용자의 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000185
를 제외한 나머지 채널들의 집합체이다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000010
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000186
에 대한 정보는 특이치 해석을 통한 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 한번에 전송할 수 있는 모든 사용자의 총 스트림 개수는 RF 체인의 수를 넘을 수 없으므로, 즉,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000187
인 조건이 성립해야 한다.
따라서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000188
는 특이치 분해를 통해 수학식 11과 같이 분해될 수 있으므로, 다양한 실시 예에 따른 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000189
는 오른쪽 특이치 행렬 중에서 특이치 0 에 해당하는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000190
인 크기를 갖는 행렬로 획득될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000011
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000191
에 대한 정보는 코드북을 이용하는 방안을 이용하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 코드북 집합이
Figure PCTKR2019008058-appb-I000192
행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000193
로 정의되는 경우, 행렬 C의 각 열
Figure PCTKR2019008058-appb-I000194
은 서로 직교 (orthogonal)로 가정될 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000195
이다.
다양한 실시 예에 따른 코드 북 C는 단위 원(unit circle) 위에서 일정한 위상(phase)을 갖도록 구현하기 위하여 다양한 방법으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 자도프 추(Zadoff-Chu) 시퀀스로 코드북을 생성하고 순환 이동(cyclic shift)을 이용한 직교성 (orthogonality)을 부여하는 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 이산 푸리에 변환 행렬(DFT 행렬)을 이용해서 직교성을 갖는 푸리에(Fourier) 행렬로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 어레이의 방향성 행렬 (steering matrix)와 같이 방데르몽드 행렬(Vandermonde Matrix)를 갖는 방향성 벡터 (steering vector) 집합으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000196
를 구성하는 위상 변위 행렬(phase shift matrix)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른
Figure PCTKR2019008058-appb-I000197
은 다양한 실시 예에 따라 생성된 코드북 C에 기초하여 수학식 12와 같은 기준(criterion)으로 구현될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000012
예를 들면, 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000198
는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000199
중에서 가장 작은 값을 갖는
Figure PCTKR2019008058-appb-I000200
로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, 널 프리코더 구현 시 사용자 별로 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000201
를 선택할 수 있는 경우 상술한 수학식 6에서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000202
은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000203
와 같이 사용자 별 아날로그 프리코더로 변경될 수 있고, 스케줄러나 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 기저 대역(baseband) 알고리즘에 따라서
Figure PCTKR2019008058-appb-I000204
가 획득될 수 있다.
예를 들면,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000205
를 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000206
에 대용할 수 있도록 구현하면 수학식 6은 수학식 13과 같이 변형될 수 있다.
Figure PCTKR2019008058-appb-M000013
예를 들면, kth 사용자의 사용자의 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000207
는 수학식 11과 같이 널 스페이스(null space)를 통해서 구현하거나 미리 정해둔 코드북 집합에서 수학식 13 과 같은 방법으로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍 구조는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000208
와 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000209
를 캐스케이드 프리코더(cascade precoder) 구조로 구성된 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더)
Figure PCTKR2019008058-appb-I000210
를 포함하여, 다중 사용자 간섭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 각 사용자별 전송율을 최대로 함으로써 궁극적으로 총 데이터 전송율을 최대로 할 수 있다.
동작 710에서 기지국은 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국은 아날로그 빔 포밍 정보와 채널 정보 및 동작 700에서 획득한 널 프리코더에 대한 정보에 기초하여 획득된 실효 채널 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더(transmit layer parallelizing precoder)
Figure PCTKR2019008058-appb-I000211
에 관한 정보이다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000212
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000213
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000214
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000215
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000216
에 관한 정보와 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000217
에 관한 정보 및 동작 700에서 획득한 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000218
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000219
로 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000220
는 프리코더의 주요 기준(criterion)중 하나인 전송 전력을 특정 전력에 맞춰서 전송하는 기준(criterion)을 만족하기 위해서 전송 스트림의 전송 전력 할당 (transmit power allocation)을 용이하게 구현하기 위해서 필요한 프리코더이다. 즉, 전송 스트림 전력을
Figure PCTKR2019008058-appb-I000221
로 배분하고 최대 전송률을 확보하기 위해서 필요한 전처리 프리코더이다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000222
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000223
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
상술한 각 방식의 프리코더 형태는 다음 표1과 같다. 이때
Figure PCTKR2019008058-appb-I000224
은 수학식 6에서 정의한 노이즈 상관 행렬 (noise covariance matrix)이다.
[표 1. 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000225
설정 방안]
프리코더 방식 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000226
형태
Zero-forcing
Figure PCTKR2019008058-appb-I000227
MMSE
Figure PCTKR2019008058-appb-I000228
Right singular precoding
Figure PCTKR2019008058-appb-I000229
where
Figure PCTKR2019008058-appb-I000230
도면에 도시하지는 않았지만, 기지국은 동작 710 에서 획득된 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000231
에 기초하여 각 사용자의 데이터 스트림에 전송 전력을 할당할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000232
는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000233
를 평행화(parallelizing)함으로써, 전력 제어 조건 (power constraints)를 만족하면서 스트림 (stream)별 전력을 할당할 수 있도록 설정될 수 있다.
도 8 은 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 디코딩을 수행하는 흐름도이다.
다양한 실시 예에 따른 최소 스케줄링 단위는 기지국에서 빔 포밍이 적용되는 단위이고, 단말에서 단말에서 채널 추정 및 데이터 디코딩이 적용되는 단위이다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말에서 채널 상태 정보 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
동작 800에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 서브 캐리어 그룹 정보를 수신 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 지시 정보는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있고, 확인된 서브 캐리어 그룹을 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위로 확인할 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 자세하게 알아보기로 한다.
동작 810에서 단말은 확인된 서브 캐리어 그룹 정보를 이용하여 채널 추정 및 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 기지국으로부터 수신한 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 확인된 최소 스케줄링 단위로 채널을 추정하고, 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 최소 스케줄링 단위는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹으로, 단말에서 서브 캐리어 그룹 별로 채널을 추정하고, 기지국으로부터 수신한 데이터를 서브 캐리어 그룹 별로 디코딩 할 수 있다.
도 9 는 다양한 실시 예에 따른 단말이 기지국에서 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인하고, 확인된 최소 스케줄링 단위를 단말에 설정하는 동작을 도시한 도면이다.
동작 901에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보 및 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국으로부터 하향 링크 제어 정보(downlink control information, DCI format)를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터는 기지국으로부터 하향 링크 메시지를 통하여 단말에 전송될 수 있다.
동작 903에서 단말은 서브 캐리어 그룹 에 대응하는 서브 캐리어 그룹 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 지시 정보는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 서브 캐리어 그룹의 종류가 4가지가 있는 경우, 서브 캐리어 그룹 의 종류를 지시하는 지시 정보는 2 비트에 기초하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹(subcarrier group type, SCG type 0)은 비트열이 00 로 지시될 수 있고, 6개의 서브 캐리어를 포함하는 제2 서브캐리어 그룹(SCG type 1)은 비트열 01로 지시될 수 있고, 4개의 서브 캐리어를 포함하는 제3 서브캐리어 그룹(SCG type 2)은 비트열 10로 지시될 수 있고, 3개의 서브 캐리어를 포함하는 제4 서브캐리어 그룹(SCG type 3)는 비트열 11로 지시될 수 있다.
동작 905에서 단말은 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보의 값이 0인지 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 단말은 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여, 기지국에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인할 수 있다.
예를 들면, 지시 정보의 값은 지시 정보의 비트열에 기초하여 결정되고, 지시 정보의 비트열은 서브 캐리어 그룹의 각각과 대응되므로, 지시 정보의 값에 기초하여 기지국에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있다.
예를 들면, 도 3에서 도시된 바와 같이 지시 정보의 비트열이 00인 제1 서브 캐리어 그룹(SCG type 0)의 지시 정보의 값은 0이고, 지시 정보의 비트열이 01인 제2 서브 캐리어 그룹(SCG type 1)의 지시 정보의 값은 1이고, 지시 정보의 비트열이 10인 제3 서브 캐리어 그룹(SCG type 2)의 지시 정보의 값은 2이고, 지시 정보의 비트열이 11인 제4서브 캐리어 그룹(SCG type 3)의 지시 정보의 값은 3일 수 있다.
동작 905에서 단말이 확인한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보의 값이 0 인 경우는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위가 12개의 서브 캐리어를 포함하는 제1 서브 캐리어 그룹인 것을 의미하는 것으로, 동작 907 에서 단말은 12개의 서브 캐리어를 포함하는 하나의 자원 블록 단위를 단말에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
또한, 동작 905에서 단말이 확인한 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보의 값이 0 이 아닌 경우는 기지국에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위가 12 개 보다 적은 서브 캐리어를 포함하는 서브 캐리어 그룹을 의미하는 것으로, 동작 909에서 단말은 서브 캐리어 그룹 단위를 단말에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 단말은 동작 907 또는 동작 909에서 설정된 최소 스케줄링 단위로 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
무선 통신 시스템은 기지국(1000)과 기지국 영역 내에 위치한 다수의 단말(1100)을 포함한다.
도 10에서 도시한 바와 같이 기지국(1000)은 송수신부(1010) 및 프로세서(1030)를 포함할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 메모리(미도시)를 더 포함한다.
예를 들면, 기지국(1000)은 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 기지국(1000)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다.
메모리는 프로세서(1030)와 연결되어, 프로세서(1030)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리는 프로세서(1030) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1030)와 연결될 수 있다.
예를 들면, 메모리는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1030)는 메모리에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1030)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1030)에 의해 구현될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 기지국(1000)및/또는 도 11에 도시된 단말(1100)은 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 기지국(1000)과 단말(1100)은 앞서 설명한 매시브 MIMO 시스템을 지원할 수 있도록 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 프로세서(1030)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 신호, 정보, 데이터 등을 송신 및 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 단말(1100)로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태와 관련된 정보는 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 채널 상태와 관련된 정보는 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 단말(1100)로부터 피드백될 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말(1100)이 기지국(1000)으로부터 하향링크로 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말(1100)로부터 기지국(1000)으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1010)는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹에 포함된 상기 서브 캐리어의 간격(subcarrier spacing)은 15 KHz, 30 KHz, 60 KHz, 160 KHz, 120 KHz, 240 KHz, 480 KHz 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1030)는 기지국(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1030)는 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 기지국(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 프로세서(1030)는 단말(1100)로부터 수신한 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보는 하향링크에 대한 채널 상태 정보인 것으로 PMI(precoding matrix index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들면, 기지국(1000)은 단말(1100)로부터 상항링크로 전송된 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 채널 추정을 수행하고, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 획득 및 확인할 수 있다.
예를 들면, 기지국(1000)은 단말(1100)로부터 피드백 받은 피드백 정보에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른, 프로세서(1030)는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 아날로그 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정되거나 전체 사용자 또는 전체 부반송파에서 동일하게 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 디지털 빔 포밍 정보는 사용자 별 또는 스트림 별로 다르게 설정될 수 있다.
예를 들면, k번째 단말(1100) 또는 부반송파 인덱스 k 에서의 디지털 빔 포밍을 위한 프리코딩 행렬(가중치 행렬)은
Figure PCTKR2019008058-appb-I000234
의 크기를 가지는 kth 사용자의 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000235
이고, 사용자 별 또는 스트림별로 디지털 프리코더가 상이할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 하이브리드 빔 포밍(hybrid beamforming) 구조는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000236
및 디지털 프리코더(기저 대역 프리코더(Baseband precoder))
Figure PCTKR2019008058-appb-I000237
를 포함하는데, 도 2에서 도시한 바와 같이 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000238
는 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000239
과 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000240
의 직렬구조(cascade)로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 kth 사용자의 디지털 빔 포밍 정보는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000241
에 대한 정보 및 kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000242
에 대한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000243
로 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 기지국(1000)은 채널 정보 및 아날로그 빔 포밍 정보에 기초하여 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000244
에 대한 정보를 먼저 획득하고, 획득된 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000245
에 대한 정보에 기초하여 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000246
에 대한 정보를 획득함으로써, 디지털 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000247
에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000248
는 다중 사용자의 간섭 영향을 최소화하기 위하여
Figure PCTKR2019008058-appb-I000249
의 영향을 고려한 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000250
중에서 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000251
를 고려한 kth 사용자의
Figure PCTKR2019008058-appb-I000252
을 제외한 다음, nullspace(·)를 이용하여 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 널 프리코더에 대한 정보는 코드북 기반으로 획득될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 코드 북 C는 단위 원(unit circle)위에서 일정한 위상(phase)을 갖도록 구현하기 위하여 다양한 방법으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 자도프 추(Zadoff-Chu) 시퀀스로 코드북을 생성하고 순환 이동(cyclic shift)을 이용한 직교성 (orthogonality)을 부여하는 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 이산 푸리에 변환 행렬(DFT 행렬)을 이용해서 직교성을 갖는 푸리에(Fourier) 행렬로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 어레이의 방향성 행렬 (steering matrix)와 같이 방데르몽드 행렬(Vandermonde Matrix)를 갖는 방향성 벡터 (steering vector) 집합으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 코드북 C는 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000253
를 구성하는 위상 변위 행렬(phase shift matrix)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, kth 사용자의 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000254
는 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000255
의 영향을 고려한 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000256
에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들면, 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000257
는 kth 사용자에 대한 채널 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000258
에 관한 정보와 전체 사용자에 대한 아날로그 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000259
에 관한 정보 및 kth 사용자의 널 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000260
에 관한 정보에 기초하여 획득될 수 있고,
Figure PCTKR2019008058-appb-I000261
로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시 예에 따른 전송 레이어 평행화 프리코더
Figure PCTKR2019008058-appb-I000262
에 대한 정보는 실효 채널 정보 행렬
Figure PCTKR2019008058-appb-I000263
에 기초하여 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득될 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 단말(1100)의 구성요소를 도시하는 블록도이다.
도 11에서 도시한 바와 같이 단말(1100)은 송수신부(1110) 및 프로세서(1130)를 포함할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 메모리(미도시)를 더 포함한다.
예를 들면, 단말(1100)은 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 단말(1100)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다.
메모리는 프로세서(1130)와 연결되어, 프로세서(1130)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리는 프로세서(1130)내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1130)와 연결될 수 있다.
프로세서(1130)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1130)에 의해 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 프로세서(1130)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 신호, 정보, 데이터 등을 송신 및 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로 채널 상태와 관련된 정보를 송신할 수 있다.
예를 들면, 채널 상태와 관련된 정보는 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 하향링크로 수신된 참조 신호에 대응하여 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 단말(1100)로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 피드백 정보는 단말(1100)이 기지국(1000)으로부터 수신한 채널 상태 정보 참조 신호(channel state information reference signal, CSI-RS)에 기초하여 서브 캐리어 그룹 단위로 추정한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 포함할 수 있으며, 단말(1100)로부터 기지국(1000)으로 서브 캐리어 그룹 단위로 피드백될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로부터 상기 기지국(1000)이 빔 포밍을 적용한 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하는 것으로, 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라질 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 송수신부(1110)는 기지국(1000)으로부터 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 단말(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1130)는 전술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 단말(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 기지국(1000)으로부터 수신한 서브 캐리어 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함할 수 있고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여, 기지국(1000)에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위를 확인할 수 있다.
예를 들면, 지시 정보의 값은 지시 정보의 비트열에 기초하여 결정되고, 지시 정보의 비트열은 서브 캐리어 그룹의 각각과 대응되므로, 지시 정보의 값에 기초하여 기지국(1000)에서 빔 포밍에 적용된 최소 스케줄링 단위인 서브 캐리어 그룹을 확인할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서(1130)는 상기 확인된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 채널 추정 및 상기 디코딩을 수행할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(1130)는 상기 확인된 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 최소 스케줄링 단위를 단말(1100)에서의 최소 스케줄링 단위로 설정할 수 있다.
예를 들면, 서브 캐리어 그룹은 최소 스케줄링 단위로써, 기지국(1000)에서 채널 추정 단위 및 빔 포밍 적용 단위로 설정될 수 있고, 단말(1100)에서 채널 상태 정보 피드백 단위, 채널 추정 단위 및 데이터 디코딩 단위로 설정될 수 있다.
예를 들면, 프로세서(1130)는 기지국(1000)에서 빔 포밍이 적용된 서브 캐리어 그룹 단위로 채널을 추정할 수 있고 데이터 디코딩을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다.
또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays),
프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 무선 접속 시스템에서 기지국이 하향링크 빔 포밍을 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 수신하는 동작;
    상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하는 동작;
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하는 동작;
    상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하는 동작; 및
    상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 송신하는 동작을 포함하고,
    상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 단말로부터 상향링크로 전송되는 참조 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 단말로부터 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함하고,
    상기 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보는 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성되고,
    상기 서브 캐리어 그룹의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 빔 포밍 정보는 널 프리코더에 대한 정보 및 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 아날로그 빔 포밍 정보는 사용자 별로 다르게 설정되거나 또는 동일하게 설정되고,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 코드북 기반으로 획득되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여, 제로 포싱(zero forcing, ZF), 최소 평균 제곱 오차(minimum mean squared error, MMSE), 오른쪽 특이 행렬(right singular precoding(RSP)) 방식 중 적어도 하나 이상의 방식을 이용하여 획득되는 것인, 방법.
  7. 무선 접속 시스템에서 단말의 방법에 있어서,
    기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하는 동작;
    상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하는 동작을 포함하고,
    상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방법은
    상기 서브 캐리어 그룹 단위의 하이브리드 빔 포밍이 적용된 하향링크 데이터를 수신하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보는 상기 서브 캐리어 그룹의 종류를 지시하는 지시 정보를 포함하고, 상기 지시 정보는 서브 캐리어 그룹에 대응되는 비트열로 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서브 캐리어 그룹 단위의 종류는 서브 캐리어 그룹에 포함된 서브 캐리어의 개수에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하는 동작은
    상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 포함된 상기 지시 정보에 기초하여,
    최소 스케줄링 단위를 확인하는 동작 및
    상기 확인된 최소 스케줄링 단위에 기초하여 상기 채널 추정 및 상기 디코딩을 수행하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 방법은
    상기 기지국으로 채널 상태와 관련된 정보를 송신하는 동작;을 더 포함하고
    상기 채널 상태와 관련된 정보는 상향링크로 전송되는 참조 신호 또는 상기 하향링크로 전송된 참조 신호에 대응하여 상향링크로 전송되는 피드백 정보를 포함하고,
    상기 피드백 정보는 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 하향링크에 대한 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 무선 접속 시스템에서 하향링크 빔 포밍을 수행하는 기지국에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    단말로부터 채널 상태와 관련된 정보를 상기 송수신부가 수신하도록 제어하고,
    상기 채널 상태와 관련된 정보에 기초하여, 서브 캐리어 그룹 단위로 추정된 채널 상태 정보를 확인하고,
    상기 채널 상태 정보에 기초하여 아날로그 빔 포밍 정보 및 디지털 빔 포밍 정보를 획득하고,
    상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 디지털 빔 포밍 정보에 기초하여, 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍이 결합된 하이브리드 빔 포밍을 상기 서브 캐리어 그룹 단위로 수행하고,
    상기 서브 캐리어 그룹에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 상기 송수신부가 송신하도록 제어하고,
    상기 서브 캐리어 그룹은 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디지털 빔 포밍 정보는 널 프리코더에 대한 정보 및 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보를 포함하고,
    상기 널 프리코더에 대한 정보는 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 채널 정보에 기초하여 획득되고,
    상기 전송 레이어 평행화 프리코더에 대한 정보는 상기 획득된 널 프리코더에 대한 정보, 상기 아날로그 빔 포밍 정보 및 상기 채널 정보에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  15. 무선 접속 시스템에서 단말은,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 송수신부가 기지국으로부터 상기 기지국이 빔 포밍을 적용한 서브 캐리어 그룹 단위에 대응되는 서브 캐리어 그룹 정보를 수신하도록 제어하고,
    상기 서브 캐리어 그룹 정보를 확인하고,
    상기 확인된 서브 캐리어 그룹 정보에 기초하여 채널 추정 및 디코딩을 수행하도록 설정되고,
    상기 서브 캐리어 그룹 단위는 하나의 자원 블록에 포함된 복수의 서브 캐리어의 수보다 작거나 같은 수의 서브 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
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