JP4490462B2

JP4490462B2 - マルチユーザーｍｉｍｏシステムにおけるフィードバック情報の送受信装置及び方法とそのシステム

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Publication number: JP4490462B2
Application number: JP2007214021A
Authority: JP
Inventors: 炳沃李; 光馥李; 昌淳朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Seoul National University Industry Foundation
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Seoul National University Industry Foundation
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP2008054313A

Description

本発明はＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)システム及びその方法に関して、特に複数の受信器から伝送されるフィードバック情報の量を減少するマルチユーザーＭＩＭＯシステムでフィードバック情報を送受信する送受信装置及び方法とそのシステムに関するものである。

一般に、第３世代以後のシステム、すなわち第４世代システムは、無線ネットワークとコアネットワーク(Core Network)をすべてユビキタス及びシームレスな接続(Ubiquitous & Seamless connection)、高データ伝送率、開放(Openness)、ネットワーク収束(Network convergence)の特徴が備えられているシステムを称する。そして、このような第４世代システムは、高データ伝送率に焦点を合わせて大容量データ伝送が可能なように設計される。

この第４世代システムは、一つの単一ネットワークでなく複合的なネットワーク形態を有しなければならない。すなわち、第４世代システムは、衛星ネットワーク、無線ＬＡＮ(Local Area Network)、デジタルオーディオ放送(Digital Audio Broadcast：ＤＡＢ)ネットワーク、デジタルビデオ放送(Digital Video Broadcast：ＤＶＢ)ネットワークのように統合された形態にならなければならない。このようにすべてのネットワークが統合されると、ＭＩＭＯを用いて複数の送受信器(例えば、基地局と端末機）は同時にデータ又は信号を送受信することができる。このマルチユーザーＭＩＭＯシステムは、送信器(又は基地局)にＭ個のアンテナを配列し、受信器(又は端末機)にＮ個のアンテナを配列する。このように、配列されたアンテナを使用して信号を送受信することによって、伝送率を増加することができる。

送受信器間に備えられる複数のアンテナを通じてマルチユーザーＭＩＭＯサービスを提供するために、送信器は、複数の受信器からチャンネル品質情報(Channel Quality Information：以下、“ＣＱＩ”とする)を必要とする。したがって、送信器は、複数の受信器にＣＱＩが含まれるフィードバック情報を要求する。また、送信器は、マルチキャリア(multi-carrier)技術、マルチアンテナ(multi-antenna)技術を使用するために複数の受信器からより多い量のＣＱＩを要求する。

しかしながら、このようにフィードバック情報又はＣＱＩの量の増加は、送受信器の処理量(throughput)だけでなくリソースの要求される量を増加させ、それによって、システム全体の性能が低下する。このような問題点を克服するための従来の方法としては、予め定められたしきい値より高いＣＱＩを有するユーザーだけがＣＱＩをフィードバックする方法が提案された。これは、チャンネル状態が比較的良いユーザーのみがＣＱＩフィードバックを遂行するため、フィードバックオーバーヘッドをある程度減少することができるが、ＣＱＩをそのままフィードバックするので相変らずフィードバックオーバーヘッドが存在するという問題点があった。

したがって、マルチユーザーＭＩＭＯシステムで要求されるフィードバック情報の量を減少することによって、システム性能を向上させる改善された送受信装置及び方法が要求される。
Dongwoo Kim and In-Ho Lee, "On Capacity of Quality-Based Channel-State Reporting in Mobile Systems With Greedy Transmission Scheduling", IEEE Transactions on Communications, vol.54, NO.6 JUN. 2006.

したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、フィードバック情報の量を減少させることによって、システム性能を向上させるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおける送受信装置及び方法とそのシステムを提供することにある。

また、本発明の目的は、チャンネル当たり１ビットでＣＱＩをフィードバックするためのマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおけるＣＱＩ送受信装置及び方法とそのシステムを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、複数の受信器から受信されたＣＱＩを用いて送信器がＣＱＩの統計的分布を知っている場合と、その統計的分布を知っていない場合に対して基準ＣＱＩを決定する送信器と、前記送信器のフィードバック情報受信装置及び方法を提供することにある。

本発明の目的は、送信器から受信された基準ＣＱＩと受信されるストリームのＣＱＩとを比較し、その比較結果により該当チャンネルの活性(ＯＮ)及び/又は非活性(ＯＦＦ)を設定する受信器と、前記受信器のフィードバック情報送信装置及び方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明は、多重入出力(Multiple Input Multiple Output：MIMO)システムにおけるフィードバック情報を受信する送信器であって、受信器に基準ＣＱＩ(Channel Quality Information)を伝送した後に、前記受信器からチャンネル設定情報を受信し、前記受信されたチャンネル設定情報によって前記受信器のチャンネル状態を検出するチャンネル状態検出器と、前記検出されたチャンネル状態を用いて複数アンテナのビームフォーミングを制御する制御部とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、ＭＩＭＯシステムにおける送信器のフィードバック情報受信方法であって、受信器の複数チャンネルに適用されるための基準ＣＱＩを決定する段階と、前記決定された基準ＣＱＩを前記受信器に伝送する段階と、前記受信器から前記チャンネルの設定情報を受信する段階とを有することを特徴とする。

さらに、本発明は、ＭＩＭＯシステムにおけるフィードバック情報を送信する受信器であって、送信器から受信される各ストリームのＣＱＩを測定するチャンネル品質測定部と、前記ストリームのＣＱＩと前記送信器から受信される基準ＣＱＩとを比較し、前記比較結果によって該当チャンネルを設定する制御部と、前記比較結果を送信器に伝送する送信部とを含むことを特徴とする。

本発明は、ＭＩＭＯシステムにおける受信器のフィードバック情報送信方法であって、送信器から基準ＣＱＩを受信する段階と、前記受信された基準ＣＱＩと前記送信器から受信されるストリームのＣＱＩとを比較する段階と、前記比較結果によるチャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送する段階とを有することを特徴とする。

本発明は、受信器が送信器から複数のストリームを受信しても、ストリーム別にチャンネルの活性及び/又は非活性情報を送信器に伝送することで、全体フィードバック情報の量を減少する効果がある。また、フィードバック情報の量を減少させることによって、システム性能を向上し、送受信器の処理量を高めることができる効果もある。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

下記に、当該技術分野で、本発明の実施形態が、その技術的思想から外れない限り、多様な変形が可能であることは自明なことであろう。また、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。

後述する説明において、本発明の実施形態は、フィードバック情報の量を縮めることによってシステム性能を高めるマルチユーザーＭＩＭＯシステムを提供する。また、本発明の実施形態は、ＣＱＩの統計的分布を知っている場合と知っていない場合に基準ＣＱＩを決定するための送信器と、それによる方法を提供する。なお、本発明の実施形態は、送信器から受信された基準ＣＱＩと受信されるストリームのＣＱＩとを比較して該当チャンネルの活性(ＯＮ)及び/又は非活性(ＯＦＦ)を設定し、設定されたチャンネル状態情報を送信器に伝送する受信器とそれによる方法を提供する。

図１は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムの構成を示す。

図１を参照すると、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムは、送信器(又は基地局)１００と、複数の受信器(又は端末機）２００，３００とを含む。

送信器は、ユーザー選択部１５０と、単一(unitary)ビームフォーミング部１６０とを含む。送信器１００は、入力される複数のユーザーデータＵｓｅｒ_１，Ｕｓｅｒ_２，…，Ｕｓｅｒ_ｋのプリコーディング過程を遂行し、複数のアンテナを通じてプリコーディングされたユーザーデータを放送する。受信器は、各々複数の受信アンテナを通じて放送されたデータを受信し、この受信されたデータを格納或いは再生する。

したがって、送信器は、このシステムで送受信器間のマルチユーザーＭＩＭＯサービスを提供し、フィードバック情報量を減少させるために受信器に基準ＣＱＩを放送する。基準ＣＱＩは、受信器のチャンネルを活性又は非活性状態に設定するために使用されるしきい値である。この基準ＣＱＩを受信すると、各受信器は、受信された基準ＣＱＩと以後に受信されるストリームに該当するチャンネルのＣＱＩとを比較し、その比較結果により該当チャンネルを活性/非活性(すなわち、ＯＮ/ＯＦＦ)に設定し、活性/非活性信号又はＯＮ/ＯＦＦ信号を送信器に伝送する。活性(Activation)信号は該当する通信チャンネルのＣＱＩが基準ＣＱＩ以上である場合を示し、非活性(Inactivation)信号は該当する通信チャンネルのＣＱＩが基準ＣＱＩより小さい場合を示す。

複数の受信器から活性/非活性信号を受信すると、送信器は、受信された活性/非活性信号に基づいてチャンネルマトリックスを生成し、この生成されたチャンネルマトリックスを用いて複数の受信器にストリームを伝送する。

このような動作を遂行するために、送信器は、システム環境に応じて基準ＣＱＩを適切に設定しなければならない。設定方法は、送信器が統計的分布を知っている場合に基準ＣＱＩを設定する方法Ａと、送信器が統計的分布を知っていない場合に基準ＣＱＩを設定する方法Ｂに分けられる。

また、送信器は、ＣＱＩにより受信器をグループ化することができる。すなわち、送信器は、セルの境界領域又は陰影領域に位置し、悪いＣＱＩを有する受信器をグループ化し、或いは良いＣＱＩを有する受信器をグループ化することができる。

図２は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムのフィードバック方法を示すフローチャートである。

図２を参照すると、送信器及び受信器は、複数のアンテナを有し、これらアンテナを通じてマルチユーザーＭＩＭＯサービスが提供/受信される。複数のアンテナを含むマルチアンテナシステムにおいて、送信器は、複数のストリームを受信器に伝送する(ステップＳ１００)。このストリームは、一つ又はそれ以上のアンテナを通じて受信器に伝送されることができる。

このように送信器から複数のストリームが受信されると、受信器は、受信されたストリームの中でチャンネル利得が最も高いストリームに該当するチャンネルの品質が含まれたフィードバック情報を送信器にフィードバックする(ステップＳ１０２)。このフィードバック情報は、これらストリームの中で最高品質を有するストリームのインデックス情報とそのときのＣＱＩを含む。

その後、送信器は、セル内のすべての受信器に基準ＣＱＩを伝送する(ステップＳ１０４)。この基準ＣＱＩは、送受信器間の円滑な信号送受信のために送信器又は受信器によって測定又は決定されることができ、或いは高いシステム性能のために柔軟に設定することができる。この基準ＣＱＩ値は、すべての受信器に共通的に適用され、或いは各受信器又は各受信器グループに別々に適用されることができる。基準ＣＱＩの値を決定する技術は、下記に説明する。ステップＳ１０４で基準ＣＱＩを受信した場合に、受信器は、受信された基準ＣＱＩと受信器に含まれたアンテナ別に受信されるストリームを用いる通信チャンネルのＣＱＩとを比較する(ステップＳ１０６)。各アンテナ別通信チャンネルのＣＱＩは、送信器が周期的に伝送するパイロット信号に基づいて測定され、或いは送信器から受信されるストリームに基づいて測定されることができる。このように、アンテナ別に通信チャンネルのＣＱＩを測定した後に、受信器は、受信器に含まれたアンテナ別にチャンネル品質を周期的に測定することができる。

ステップＳ１０６で、受信された基準ＣＱＩとアンテナ別に受信されるストリームに該当するチャンネルのＣＱＩとを比較した後に、受信器は、その比較結果によりチャンネル状態を設定する(ステップＳ１０８)。ここで、“チャンネル状態を設定する”とは、上記の比較結果により送受信チャンネルの活性/非活性を設定することを意味する。チャンネル状態を活性に設定する過程は、送信器と該当アンテナのチャンネルを接続させて通信を遂行する過程を意味する。また、チャンネル状態を非活性に設定する過程は、送信器と該当アンテナのチャンネルを解除(又は非接続)して通信を不可能にし、或いは基準ＣＱＩを該当ストリームのＣＱＩに設定する過程を意味する。

活性は、該当ストリームのＣＱＩ値が予め設定されたＣＱＩ値以上であるため、該当ストリームが予め設定されたＣＱＩ値として使用可能であることを示す。非活性は、該当ストリームのＣＱＩ値が予め設定されたＣＱＩ値より小さいため、該当ストリームのＣＱＩ値が予め設定されたＣＱＩ値として使用することができないことを示し、或いはＣＱＩ値がストリームスケジューリングに参加できないことを示す。例えば、所定ストリームのＣＱＩ値が前記基準ＣＱＩより大きい自然数(すなわち、実数値は基準ＣＱＩと同じであるが、小数値だけ基準ＣＱＩより大きい場合)であると、小数値を除去した自然数(すなわち、基準ＣＱＩと同一の整数)を該当ストリームのＣＱＩとして設定する。

このように、通信チャンネルのＣＱＩが基準ＣＱＩ以上である場合に、受信器は、チャンネル状態を活性に設定する。しかしながら、通信チャンネルのＣＱＩが基準ＣＱＩより小さい場合に、受信器は、チャンネル状態を非活性に設定する。

ステップＳ１０８を遂行した後に、受信器は、設定されたチャンネル状態を示す活性/非活性信号を送信器に伝送する(ステップＳ１１０)。この活性/非活性信号の個数は、受信器により一つであり、或いはこの受信器に含まれたアンテナのチャンネル状態によりアンテナの個数と同一でありうる。そして、このような活性/非活性信号は１ビットのサイズである。

複数の受信器から活性/非活性信号が受信されると、送信器は、受信された活性/非活性信号に該当するチャンネルを用いてストリームを一つ以上の受信器に伝送し、各受信器から受信された活性/非活性信号によりマルチユーザーＭＩＭＯサービスを遂行する(ステップＳ１１２)。

図３は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおける活性/非活性スイッチングフィードバック技術の一例を示すブロック構成図である。

図３を参照すると、受信器は、送信器から複数のストリームを受信し、受信されたストリームの中で最大ＣＱＩを有するストリームを検出する。図示のように、第１のストリームのＣＱＩが１.５で、第２のストリームのＣＱＩが４で、第３のストリームのＣＱＩが２.５で、第４のストリームのＣＱＩが２であると仮定する。受信器は、受信されたＣＱＩ値の中で最高のＣＱＩ＝４を基地局に伝送する。その後、送信器から複数の技術によって検出された基準ＣＱＩが受信されると、受信器は、複数のストリームのＣＱＩと受信された基準ＣＱＩとを比較し、その比較結果に基づいて活性/非活性信号を送信器に伝送する。すなわち、図示のように、受信器は、ＣＱＩ＝１.５の第１のストリームである場合に非活性信号を送信器に伝送し、ＣＱＩ＝２.５の第３のストリームである場合に活性信号を送信器に伝送し、ＣＱＩ＝２の第４のストリームである場合に活性信号を送信器に伝送する。上述したように、マルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、フィードバック情報の量を減少するための活性/非活性スイッチングフィードバック技術について説明し、このシステムに適用される送受信器は後述する。

図４は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、送信器のフィードバック情報受信装置を示すブロック構成図である。

図４を参照すると、送信器は、複数の受信器から受信されたＣＱＩに基づいて受信器別にチャンネル状態を検出するためのチャンネル状態検出部１１０と、検出されたチャンネル状態により複数のアンテナを通じて伝送されるようにストリームのプリコーディング及び多重出力を制御する制御部１２０と、複数のストリームを符号化及び変調のための符号化及び変調部１３０と、符号化及び変調された複数ストリームを複数のアンテナを通じて多重出力する多重出力部１４０とを含む。

また、送信器は、複数の受信器に適用されるための基準ＣＱＩを格納し、複数の受信器から受信されるチャンネル状態情報を格納するためのメモリ(図示せず)を含む。そして、制御部１２０は、次に後述する方法ＡとＢを用いて基準ＣＱＩを決定し、この基準ＣＱＩを受信器に伝送するためのモジュールを含む。

まず、送信器は、下記の２つの方法(Ａ、Ｂ)のうちいずれか一つを用いて基準ＣＱＩ値を設定する。

送信器によって基準ＣＱＩを決定する方法は、送信器がＣＱＩの統計的分布を知っている場合とＣＱＩの統計的分布を知っていない場合の２つの方法Ａ、Ｂに分けられる。

Ａ．ＣＱＩの統計的分布を知っている場合

ＣＱＩの統計的分布を知っている場合に、送信器は次の＜数１＞を用いて基準ＣＱＩを定めることができる。

＜数１＞において、ＣＱＩ_referenceは基準ＣＱＩを、αは送信器が与えられたＣＱＩを活性として決定する確率(CQI acceptance rate)をそれぞれ示し、送信器によって予め設定されている。すなわち、送信器は、確率αを調節することによって与えられたＣＱＩを活性に設定することができる。例えば、＜数１＞で、α＝０.７は、すべてのＣＱＩに基準ＣＱＩ(すなわち、ＣＱＩ_reference)以上であるＣＱＩの比率を７０％に設定することを意味する。このように、送信器は、確率αを調節することによって基準ＣＱＩを決定することができる。

この確率αは、ユーザーの数又は各受信器のアンテナ数に影響を受けることができる。すなわち、ユーザー数が少ない場合に、送信器は基準ＣＱＩ値を低く設定するために確率αを高く設定し、ユーザー数が多い場合に、送信器は基準ＣＱＩ値を高く設定するために確立αを低く設定することによって、システムの性能が向上する。このように、確率αは調節が可能である。基準ＣＱＩを低く設定することによって、送信器は、複数のユーザー又は複数のアンテナと通信を遂行することができる。

Ｂ．ＣＱＩの統計的分布を知っていない場合

送信器が、ＣＱＩの統計的分布を知っていない場合に、複数のユーザー又は複数のアンテナから受信される活性率を用いて基準ＣＱＩを調節することができる。例えば、ユーザーから受信される活性率が高い場合に、送信器は、基準ＣＱＩ値を高くする。それに対して、活性率が低い場合に、送信器は、基準ＣＱＩ値を低くしてシステムの性能を向上させる。

＜数２＞は、送信器がＣＱＩの統計的分布を知っていない場合に、基準ＣＱＩ値を時間により調節するために使用されることができる。

＜数２＞を利用すれば、送信器は、特定時間(ｔ＋１)で使用される基準ＣＱＩを計算することができる。＜数２＞において、

は時間ｔ+1で使用される基準ＣＱＩを、α_targetはシステムが目標とする活性率を、α^(t)は時間ｔで一つ以上の受信器が実際に報告した活性率を、それぞれ示す。さらに、ｗは時間により基準ＣＱＩの変化幅を決定するために使用される定数(constant)を示す。

このように<数２>を利用すれば、送信器がＣＱＩの統計的分布を知っていなくても特定時間でシステムが目標とする活性率を達成することができる。

上記のような方法で基準ＣＱＩを決定した後に、制御部１２０は基準ＣＱＩを受信器に伝送する。

その後、送信器は受信器にストリームを伝送し、受信器は受信されたストリームに基づいて各ストリームのＣＱＩを送信器に伝送する。送信器に含まれたチャンネル状態検出部１１０は、受信器からストリーム別ＣＱＩを受信する。このＣＱＩは、複数の受信器から受信され、各受信器が受信されたストリームに基づいて設定したチャンネルの情報を含む。すなわち、ＣＱＩは、チャンネルが活性に設定されていることを示すＯＮ情報と、チャンネルが非活性に設定されていることを示すＯＦＦ情報を含む。

チャンネル状態の活性又は非活性を示す情報が受信されると、送信器は、受信器に含まれた複数アンテナのチャンネル状態を検出し、検出された結果を制御部１２０に提供する。制御部１２０は、複数のストリームを伝送制御する。すなわち、入力される複数のストリームを複数の受信器に伝送するために、制御部１２０は、入力される複数のストリームをプリコーディングし、受信器から受信された活性及び/又は非活性信号によってチャンネルマトリックスを生成する。また、制御部１２０は、多重出力部１４０を通じてプリコーディングされたストリームを複数の受信器に伝送するために送信器に含まれたアンテナのビームを形成する。その後、制御部１２０は、ビームフォーミングアンテナを通じてストリームを複数の受信器に伝送する。

図５は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、送信器のフィードバック情報送受信方法を示すフローチャートである。

図５を参照すると、送信器は、受信器に適用するためにしきい値、基準ＣＱＩが予め設定されていると仮定する。上述したように、基準ＣＱＩは、上記の方法Ａ、Ｂの少なくとも一つを用いて設定され、或いは各受信器のユーザーによって設定されることができる。

同図に示すように、送信器は、ステップＳ２００で、受信器にストリームを伝送する。伝送されるストリームは、送信器の一つのアンテナを通じて一つずつ伝送され、或いは送信器の複数アンテナを通じて同時に伝送されることができる。このように、送信器から伝送されるストリームは一つ以上の受信器に伝送される。このストリームを受信すると、受信器は、受信されたストリームを通じてアンテナ別又はチャンネル別にチャンネル品質を測定する。その後、受信器は、測定された品質の中で最高の品質値、すなわち受信されるストリームの中で最高のチャンネル利得を有するストリームのＣＱＩ値を検出し、検出された品質値を送信器に伝送する。受信器から最高のチャンネル利得を有するストリームのＣＱＩを受信すると、送信器は、基準ＣＱＩを受信器に伝送する(ステップＳ２０２、Ｓ２０４)。

基準ＣＱＩは、受信器別に各々送信器に設定されており、或いは上記の方法Ａ、Ｂの少なくとも一つを用いて決定することができる。なお、基準ＣＱＩは、チャンネル伝送状態、システム状態、及び受信器の優先順位により調節可能である。

基準ＣＱＩは、ステップＳ２０２で受信されたＣＱＩ値に該当する最高のチャンネル利得ストリームを除き、残りのストリームに適用される。すなわち、基準ＣＱＩが受信されると、受信器は、残りのストリームのＣＱＩと受信された基準ＣＱＩとを比較し、その比較結果を送信器に伝送する。この残りのストリームは、一つのアンテナを通じて受信器に受信され、或いはストリーム別に複数のアンテナを通じて受信されることができる。

例えば、基準ＣＱＩ値と残りのストリーム各々のＣＱＩとを比較した結果、基準ＣＱＩ値が各ストリームのＣＱＩより小さければ、受信器は活性信号を送信器に伝送する。しかしながら、基準ＣＱＩ値が各ストリームのＣＱＩ以上であれば、受信器は非活性信号を送信器に伝送する。

ステップＳ２０６で、活性/非活性信号、すなわちチャンネル状態情報が受信器から受信されると、送信器は、ステップＳ２０８で、受信されたチャンネル状態情報によりアンテナビームフォーミングを遂行する。アンテナビームフォーミングを遂行する過程は、送信器が送信器に含まれた複数のアンテナのうち、より高いチャンネル品質又はデータ伝送率を有するアンテナを使用するという意味を含む。

ステップＳ２０８で、アンテナビームフォーミングが形成された後に、送信器は、ステップＳ２１０で、ビームフォーミングアンテナを通じてストリームを受信器に伝送する。

図６は、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信装置を示すブロック構成図である。

図６を参照すると、受信器２００は、送信器から受信されたストリームを通じてチャンネル別に品質を測定するためのチャンネル品質測定部２１０と、測定されたチャンネル別品質値、すなわち各チャンネルの測定されたＣＱＩと基準ＣＱＩとを比較する制御部２２０と、基準ＣＱＩ及び制御部２２０からの比較結果値を格納するメモリ２３０と、送信器から受信されたストリームを多重受信する多重受信部２４０と、受信されたストリームを復号化及び復調する復号化及び復調部２５０とを含む。また、受信器は、比較結果を送信器に伝送するための送信部(図示せず)を含む。

下記に、一つの受信器に基づいて次の動作を説明するが、説明される動作は、送信器から基準ＣＱＩを受信したすべての受信器又は送信器のサービス領域内のすべての受信器に対しても同一に適用されることができることは自明である。また、すべての本発明で提案することによってフィードバック情報を生成し、この生成されたフィードバック情報を送信器に伝送する。

図６を参照すると、送信器は受信器にＭＩＭＯサービスを提供する。このように多重アンテナサービスを提供するために送信器と受信器は、複数のアンテナを備えることができる。すなわち、受信器は、複数のアンテナを通じてそれぞれのストリームを受信する。

チャンネル品質測定部２１０は、各アンテナ別に受信されたストリームを通じてダウンリンクチャンネルの品質(すなわち、ＣＱＩ）を測定する。又は、チャンネル品質測定部２１０は、受信されるすべてのストリームの中で最高のチャンネル品質を有するストリームを通じてＣＱＩを測定することができる。そして、チャンネル品質測定部２１０は、ストリーム別に測定されたＣＱＩを制御部２２０に伝送する。ストリーム別に測定されたＣＱＩを受信すると、制御部２２０は、それぞれ測定されたＣＱＩと基準ＣＱＩ値とを比較する。送信器から受信された基準ＣＱＩは、受信器に含まれたアンテナの活性又は非活性の設定可否を決定するためのしきい値である。

このように各ストリームのＣＱＩと基準ＣＱＩ値とを比較した後に、基準ＣＱＩがストリームのＣＱＩ以上であると、制御部２２０は、ストリームが受信されたチャンネルを非活性(すなわち、ＯＦＦモード)に設定する。制御部２２０は、設定された結果による非活性信号をメモリ２３０に格納する。しかしながら、基準ＣＱＩがストリームのＣＱＩより小さければ、制御部２２０は、ストリームが受信されたチャンネルを活性(すなわち、ＯＮモード)に設定する。同様に、制御部２２０は、設定された結果による活性信号をメモリ２３０に格納する。

制御部２２０は、各ストリーム別に活性又は非活性信号を一つずつ比較してメモリに格納することができ、或いはすべてのストリームの比較結果が完了すると、すべてのストリームの活性又は非活性信号をメモリに格納することができる。

その後、各ストリーム又はすべてのストリームの比較が完了する場合に、制御部２２０は、メモリ２３０に格納された活性及び/又は非活性信号を送信器に伝送する。

以下、本発明の実施形態による受信器における活性/非活性信号を伝送する方法は、ストリーム別に生成された活性/非活性信号を一つずつ伝送する方法Ｃと、すべてのストリームの活性/非活性信号を同時に伝送する方法Ｄに分けられる。

Ｃ．ストリーム別に生成された活性/非活性信号を各々伝送する場合

以下に、図７Ａを参照して、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信方法を詳細に説明する。

送信器から基準ＣＱＩが受信されると、受信器は、受信された基準ＣＱＩと送信器から受信される各ストリームのＣＱＩとを比較する(ステップＳ３００、Ｓ３０２)。各ストリームは、受信器の一つのアンテナを通じて受信され、或いは受信器に備えられた複数のアンテナを通じて受信されることができる。この基準ＣＱＩは、各ストリームに共通的に適用される。

受信された基準ＣＱＩが送信器から受信されるストリームのＣＱＩ以上であると、受信器は、ストリームが受信されたチャンネルを非活性に設定する(ステップＳ３０４、Ｓ３０６)。チャンネルを非活性に設定する過程は、受信器が送信器から該当チャンネルを通じてストリームをこれ以上受信しないことを意味する。このように、ストリームの追加受信を避けるために、受信器は、ステップＳ３０６で設定された結果によって非活性信号(すなわち、ＯＦＦ信号)を生成する。

しかしながら、ステップＳ３０４で受信された基準ＣＱＩ値が送信器から受信される各ストリームのＣＱＩより小さいと、受信器は、ストリームが受信されたチャンネルを活性に設定する(ステップＳ３０４、Ｓ３１０)。ステップＳ３１０でチャンネルが活性に設定された後に、受信器は、ステップＳ３１２の設定結果による活性信号(すなわち、ＯＮ信号)を生成する。

受信器は、ステップＳ３０８、Ｓ３１２に生成された活性又は非活性信号を送信器に伝送する(ステップＳ３１４)。ステップＳ３１４が完了すると、受信器は、すべてのストリームに対してステップＳ３０４〜Ｓ３１４が全く遂行されたか否かをチェックする(ステップＳ３１６)。すなわち、受信器は、受信されるすべてのストリームに対して基準ＣＱＩと各ストリームのＣＱＩとを比較する。ステップＳ３１６で、基準ＣＱＩと各ストリームのＣＱＩとの比較が完了しないと、受信器は、ステップＳ３０４に戻る。

Ｄ．すべてのストリームの活性/非活性信号を同時に伝送する場合

以下に、図７Ｂを参照して、本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信方法を詳細に説明する。

図７Ｂを参照すると、本発明による受信器のすべてのストリームの活性/非活性信号を同時に伝送するように提案された方法は、ステップＳ３００〜Ｓ３０６及びステップＳ３１０に示す図７Ａの方法と同様である。

図７Ｂにおいて、受信された基準ＣＱＩと該当するストリームのＣＱＩとを比較した後に、ステップＳ４００で、受信された基準ＣＱＩがストリームのＣＱＩ以上である場合に、受信器は、ストリームが受信されたチャンネルを非活性に設定する(ステップＳ４０２〜Ｓ４０６)。ステップＳ４０６で、ストリームが受信されたチャンネルを非活性に設定した後、受信器は、設定された結果によりストリーム別に生成された非活性信号をメモリに格納する(ステップＳ４０８)。しかしながら、受信された基準ＣＱＩがストリームのＣＱＩより小さければ、受信器は、ストリームが受信されたチャンネルを活性に設定する(ステップＳ４１０)。ステップＳ４１０で、ストリームが受信されたチャンネルを活性に設定した後に、受信器は、設定された結果によりストリーム別に生成された活性信号を上記メモリに格納する(ステップＳ４１２)。

すべてのストリームに対してステップＳ４０４〜Ｓ４１２を遂行した後に、受信器は、メモリに格納された活性/非活性信号を送信器に伝送する(ステップＳ４１４)。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、形式や細部についての様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムの構成を示す図である。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムのフィードバック方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおける活性/非活性スイッチングフィードバック技術の一例を示すブロック構成図である。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、送信器のフィードバック情報受信装置を示すブロック構成図である。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、送信器のフィードバック情報送受信方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信装置を示すブロック構成図である。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態によるマルチユーザーＭＩＭＯシステムにおいて、受信器のフィードバック情報送受信方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１１０チャンネル状態検出部
１２０制御部
１３０符号化及び変調部
１４０多重出力部
１５０ユーザー選択部
１６０単一ビームフォーミング部
２００受信器
２１０チャンネル品質測定部
２２０制御部
２３０メモリ
２４０多重受信部
２５０復号化及び復調部
３００受信器

Claims

多重入出力(Multiple Input Multiple Output：MIMO)システムにおけるフィードバック情報を受信する送信器であって、
受信器に基準ＣＱＩ(Channel Quality Information)を伝送した後に、前記受信器からチャンネル設定情報を受信し、前記受信されたチャンネル設定情報によって前記受信器のチャンネル状態を検出するチャンネル状態検出器と、
前記検出されたチャンネル状態を用いて複数アンテナのビームフォーミングを制御する制御部と、
を含み、
前記基準ＣＱＩは、前記送信器と前記受信器との間のストリームのチャンネルを活性にするか否かを設定するためのしきい値であり、
前記チャンネル設定情報は、前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩ以上であるか否かを示す情報であることを特徴とする送信器。
前記基準ＣＱＩは、
送信器が複数の受信器から受信されるＣＱＩの統計的分布を知っている第１の場合と、前記ＣＱＩの統計的分布を知っていない第２の場合に対して異なるように決定されることを特徴とする請求項１記載の送信器。
前記第１の場合に、前記基準ＣＱＩは、
前記統計的分布に該当するＣＱＩより少ない確率が予め設定されたチャンネルの活性率と実際に同一になる場合に決定されることを特徴とする請求項２記載の送信器。
前記第２の場合に、所定時間(ｔ＋１)で前記基準ＣＱＩは、
所定時間ｔで受信された受信器から受信した実際活性率で前記送信器が目標とするチャンネル活性率を減算し、前記減算した値と時間により基準ＣＱＩの変化幅を決定する値とを乗算し、前記乗算した値に前記所定時間ｔで使用した基準ＣＱＩを加算して決定されることを特徴とする請求項２記載の送信器。
前記チャンネル設定情報は、
前記受信器のチャンネル状態により活性及び/又は非活性状態を示す情報を含むことを特徴とする請求項１記載の送信器。
ＭＩＭＯシステムにおける送信器のフィードバック情報受信方法であって、
受信器の複数チャンネルに適用されるための基準ＣＱＩを決定する段階と、
前記決定された基準ＣＱＩを前記受信器に伝送する段階と、
前記受信器から前記チャンネルの設定情報を受信する段階と、
を有し、
前記基準ＣＱＩは、前記送信器と前記受信器との間のストリームのチャンネルを活性にするか否かを設定するためのしきい値であり、
前記チャンネルの設定情報は、前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩ以上であるか否かを示す情報であることを特徴とする送信器のフィードバック情報受信方法。
前記設定情報が受信されると、前記受信器のアンテナ別チャンネル状態を検出し、前記検出されたアンテナ別チャンネル状態を用いて送信器のアンテナビームを形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項６記載の送信器のフィードバック情報受信方法。
前記基準ＣＱＩは、
送信器が複数の受信器から受信されるＣＱＩの統計的分布を知っている第１の場合と、前記ＣＱＩの統計的分布を知っていない第２の場合によって異なるように決定されることを特徴とする請求項６記載の送信器のフィードバック情報受信方法。
前記第１の場合に、前記基準ＣＱＩは、
前記統計的分布に該当するＣＱＩより少ない確率が予め設定されたチャンネルの活性率と実際に同じになるときに決定されることを特徴とする請求項８記載の送信器のフィードバック情報受信方法。
前記第２の場合に、所定時間(ｔ＋１)で前記基準ＣＱＩは、
所定時間ｔで受信された受信器から受信した実際活性率で前記送信器が目標とするチャンネル活性率を減算し、前記減算した値と時間により基準ＣＱＩの変化幅を決定する値を乗算し、前記乗算した値に前記所定時間ｔで使用した基準ＣＱＩを加算して決定されることを特徴とする請求項８記載の送信器のフィードバック情報受信方法。
前記設定情報は、
前記受信器のチャンネル状態により活性及び/又は非活性状態を示す情報を含むことを特徴とする請求項６記載の送信器のフィードバック情報受信方法。
前記第１の場合に、前記基準ＣＱＩは、次の式を用いて計算されることを特徴とする請求項８記載の送信器のフィードバック情報受信方法。

ここで、ＣＱＩ_referenceは基準ＣＱＩを、αは送信器が与えられたＣＱＩを活性として決定するようになる予め貯蔵された確率を、それぞれ示す。
前記第２の場合に、前記基準ＣＱＩは、次の式を用いて計算されることを特徴とする請求項８記載の送信器のフィードバック情報受信方法。

ここで、

は時間ｔ＋１で使用される基準ＣＱＩを、α_targetはシステムが目標とする活性率を、α^(t)は前記時間ｔで一つ以上の受信器が報告した活性率を、ｗは時間により基準ＣＱＩの変化幅を決定する定数を、それぞれ示す。
ＭＩＭＯシステムにおけるフィードバック情報を送信する受信器であって、
送信器から受信される各ストリームのＣＱＩを測定するチャンネル品質測定部と、
前記ストリームのＣＱＩと前記送信器から受信される基準ＣＱＩとを比較し、前記比較結果によって該当チャンネルを設定する制御部と、
前記比較結果を送信器に伝送する送信部と、
を含み、
前記制御部は、
前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩ以上であると、前記ストリームのチャンネルを活性状態に設定することを特徴とする受信器。
ＭＩＭＯシステムにおけるフィードバック情報を送信する受信器であって、
送信器から受信される各ストリームのＣＱＩを測定するチャンネル品質測定部と、
前記ストリームのＣＱＩと前記送信器から受信される基準ＣＱＩとを比較し、前記比較結果によって該当チャンネルを設定する制御部と、
前記比較結果を送信器に伝送する送信部と、
を含み、
前記制御部は、
前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩより小さければ、前記ストリームのチャンネルを非活性状態に設定することを特徴とする受信器。
前記制御部は、
前記比較結果によってチャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送し、
前記チャンネル状態情報は、前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩ以上であるか否かを示す情報であることを特徴とする請求項１４又は１５のいずれか１項に記載の受信器。
前記チャンネル状態情報は１ビットであることを特徴とする請求項１６記載の受信器。
ＭＩＭＯシステムにおける受信器のフィードバック情報送信方法であって、
送信器から基準ＣＱＩを受信する段階と、
前記受信された基準ＣＱＩと前記送信器から受信されるストリームのＣＱＩとを比較する段階と、
前記比較結果によるチャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送する段階と、
を有し、
前記受信された基準ＣＱＩと前記ストリームのＣＱＩとの比較により、該当チャンネルを活性又は非活性のうち少なくとも一つに設定する段階をさらに有することを特徴とする受信器のフィードバック情報送信方法。
ＭＩＭＯシステムにおける受信器のフィードバック情報送信方法であって、
送信器から基準ＣＱＩを受信する段階と、
前記受信された基準ＣＱＩと前記送信器から受信されるストリームのＣＱＩとを比較する段階と、
前記比較結果によるチャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送する段階と、
を有し、
前記チャンネル状態情報は、
前記基準ＣＱＩが前記ストリームのＣＱＩ以上であると、前記ストリームが受信されたチャンネルを非活性に設定することを特徴とする受信器のフィードバック情報送信方法。
ＭＩＭＯシステムにおける受信器のフィードバック情報送信方法であって、
送信器から基準ＣＱＩを受信する段階と、
前記受信された基準ＣＱＩと前記送信器から受信されるストリームのＣＱＩとを比較する段階と、
前記比較結果によるチャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送する段階と、
を有し、
前記チャンネル状態情報は、
前記基準ＣＱＩが前記ストリームのＣＱＩより小さければ、前記ストリームが受信されたチャンネルを活性に設定することを特徴とする受信器のフィードバック情報送信方法。
送受信ＣＱＩのためのＭＩＭＯシステムであって、
受信器に複数のストリームと基準ＣＱＩを伝送し、前記受信器からチャンネル状態情報が受信されると、前記受信されたチャンネル状態情報によってアンテナビームを形成する送信器と、
前記基準ＣＱＩと前記ストリームのＣＱＩとを比較し、その比較結果により、該当チャンネルを活性及び/又は非活性の少なくとも一つに設定し、チャンネル状態情報を生成して前記送信器に伝送する受信器と、
を含み、
前記基準ＣＱＩは、前記送信器と前記受信器との間のストリームのチャンネルを活性にするか否かを設定するためのしきい値であり、
前記チャンネル状態情報は、前記ストリームのＣＱＩが前記基準ＣＱＩ以上であるか否かを示す情報であることを特徴とするＭＩＭＯシステム。
前記送信器は、
基準ＣＱＩが統計的分布に該当するＣＱＩより少ない確率が予め設定されたチャンネルの活性率と同じになる場合に、所定時間(ｔ＋１)で所定時間ｔで一つ以上の受信器から受信した実際活性率で前記送信器が目標とするチャンネル活性率を減算し、前記減算値と時間にしたがって基準ＣＱＩの変化幅を決定するために使用される値を乗算し、前記乗算値に前記所定時間ｔで使用される基準ＣＱＩを加算して前記基準ＣＱＩを決定することを特徴とする請求項２１記載のＭＩＭＯシステム。
前記送信器は、
セルの境界領域や陰影領域に位置してＣＱＩが悪い受信器又はＣＱＩが良い受信器の少なくとも一つをグループ化し、前記グループ化された受信器に共通の基準ＣＱＩを伝送することを特徴とする請求項２１記載のＭＩＭＯシステム。
ＭＩＭＯシステムのＣＱＩ送受信方法であって、
受信器から受信されるＣＱＩを用いて基準ＣＱＩを決定して前記受信器に伝送する段階と、
前記基準ＣＱＩを受信すると、前記基準ＣＱＩと前記送信器から受信されるストリームのＣＱＩとを比較する段階と、
前記比較結果により、前記ストリームが受信されるチャンネルを活性又は非性の少なくとも一つに設定し、前記設定されたチャンネル情報を前記送信器に伝送する段階と、
を有することを特徴とするＣＱＩ送受信方法。
前記基準ＣＱＩは、
統計的分布に該当するＣＱＩより少ない確率が予め設定されたチャンネルの活性率と同じになる場合に、所定時間(ｔ＋１)で所定時間ｔで一つ以上の受信器から受信した実際活性率で前記送信器が目標とするチャンネル活性率を減算し、前記減算した値と時間により基準ＣＱＩの変化幅を決定するために使用される値を乗算し、前記乗算値に前記所定時間ｔで使用される基準ＣＱＩを加算して決定されることを特徴とする請求項２４記載のＣＱＩ送受信方法。