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KR20120002875A - 채널정보 송수신방법 및 그 단말, 그 기지국 - Google Patents

채널정보 송수신방법 및 그 단말, 그 기지국 Download PDF

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KR20120002875A
KR20120002875A KR1020100063612A KR20100063612A KR20120002875A KR 20120002875 A KR20120002875 A KR 20120002875A KR 1020100063612 A KR1020100063612 A KR 1020100063612A KR 20100063612 A KR20100063612 A KR 20100063612A KR 20120002875 A KR20120002875 A KR 20120002875A
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English (en)
Inventor
박경민
Original Assignee
주식회사 팬택
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Publication date
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Abstract

본 발명의 실시예는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO)를 이용하는 무선통신시스템에 관련된 것이다.

Description

채널정보 송수신방법 및 그 단말, 그 기지국{Channel Information Transmission and Reception Method, Apparatus thereof and Cell Apparatus thereof}
본 명세서는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO)를 이용하는 무선통신시스템에 관련된 것이다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
현재의 3GPP, LTE(Long Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced)등의 이동 통신 시스템은 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 데이터를 송수신 할 수 있는 고속 대용량의 통신 시스템으로서, 유선 통신 네트워크에 준하는 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있을 뿐 아니라, 정보 손실의 감소를 최소화하고, 시스템 전송 효율을 높임으로써 시스템 성능을 향상시킬 필요가 있었다.
한편, 송수신단 모두에서 다중입력 다중출력 안테나(MIMO)를 이용하는 통신시스템이 사용되고 있었다. 이 MIMO 통신시스템은 단일의 단말 또는 여러 단말들이 하나의 기지국 등에 신호를 수신 또는 송신하는 구조이었다.
MIMO 통신시스템에서는 여러 기준 신호 등을 이용하여 채널 상태를 파악하고, 그를 전송단(다른 장치)으로 피드백하는 과정이 필요하였다.
일 실시예는, 무선통신시스템에서, 적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받는 단계 및 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 다른 단말의 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받는 단계를 포함하는 기지국의 채널정보 수신방법을 제공할 수 있다.
또다른 측면에서 다른 실시예는 기지국으로부터 수신한 참조신호를 참조하여 채널을 추정하는 단계 추정한 채널을 이용하여 제1채널상태정보와 제2채널상태정보, 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 다른 단말의 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 생성하는 단계 및 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 기지국에 피드백하고 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 채널정보를 피드백하는 단계를 포함하는 단말의 채널정보 송신방법을 제공할 수 있다.
또다른 측면에서, 또다른 실시예는, 기지국으로부터 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부 추정한 채널을 이용하여 제1채널상태정보와 제2채널상태정보, 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 다른 단말의 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 생성하는 채널정보 생성부 및 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 기지국에 피드백하고 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 채널정보를 피드백하는 피드백부를 포함하는 채널정보 송신장치를 제공할 수 있다.
또다른 측면에서, 또다른 실시예는 코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵퍼 적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로로 피드백받고 각각 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 제1 및 제2프리코더 단말로부터 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 다른 단말의 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받고 데이터를 전송받을 단말을 선택하고 제1 및 제2프리코더의 프리코딩 행렬들을 생성하는 스케줄러 및 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 기지국을 제공할 수 있다.
또다른 측면에서, 또다른 실시예는 코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵핑단계 적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받고 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 프리코딩 단계 단말로부터 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 다른 단말의 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받고 데이터를 전송받을 단말을 선택하는 단말선택단계 제1 및 제2프리코더의 프리코딩 행렬들을 생성하는 단계 및 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 통해 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 전송단계를 포함하는 기지국의 전송방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 무선통신시스템에서 기지국이 참조신호를 단말들에 전송하는 것을 도시하고 있다.
도 3은 일실시예에 따라 무선통신시스템에서 단말들이 기지국에 채널상태정보들과 다중접속정보를 전송하는 것을 도시하고 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2 및 도 3의 기지국과 단말들 각각의 구성도이다.
도 5는 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백장치의 기능별 블록도이다.
도 6은 도 5의 채널정보 생성부의 블록도이다.
도 7은 MIMO 시스템에서 다른 실시예에 따른 채널정보 피드백(송신)방법의 흐름도이다.
도 8은 또다른 실시예에 따른 채널정보 생성방법의 일예의 흐름도이다.
도 9는 또다른 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 10은 또다른 실시예에 따른 기지국의 전송방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 도시한다.
무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.
본 명세서에서의 단말(10)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국(20) 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node) 등 다른 용어로 불릴 수 있다
즉, 본 명세서에서 기지국(20) 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB 등이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node) 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
본 명세서에서 단말(10)과 기지국(20)은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
일실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야의) 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예들이 적용되는 무선통신시스템은 상향링크 및/또는 하향링크 HARQ를 지원할 수 있으며, 링크 적응(link adaptation)을 위해CQI(channel quality indicator)를 사용할 수 있다. 또한, 하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있으며, 예컨데, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용할 수 있는 것과 같다.
무선통신시스템은 많은 사용자에게 고속 정보 전송을 지원하기 위해서 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 사용자에게 동일 대역을 통해 정보를 전달하는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multiple User MultipleInput Multiple Output, MU-MIMO) 기법의 사용을 고려하고 있다. MU-MIMO은 둘 이상의 사용자 단말들이 동일 대역에 대하여 높은 채널 전파 이득(channel propagation gain)을 가질 경우 두 사용자가 대역을 공유하는 것을 허가하여 보다 많은 사용자가 보다 넓은 대역을 사용하는 이득 이외에 채널 전파 이득이 좋은 대역을 사용하는 것이 가능하도록 하여 전반적인 대역 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다.
한편, 효과적인 MIMO 시스템 구현을 위해서는 채널정보에 기반한 프리코더를 사용할 수 있다. 이를 위해서는 단말(10)이 채널 상태를 파악하여 이를 기지국(20)에 통보하는 방식이 필요하다.
단말(10)이 채널 정보를 전달하는 방식은, 단말(10)이 채널 정보를 직접적으로 기지국(20)에 보고하는 방식(explicit feedback 방식)과 채널 정보를 근거로 프리코더 방식을 단말(10)이 결정하고 이를 기지국(20)에 통보하는 방식(implicit feedback) 방식으로 크게 구분될 수 있다. 전자(explicit feedback)에 비해 후자가 적은 오버헤드로 폐루프 프리코딩(closed loop precoding)이 가능한 장점이 있으나, 채널에 대한 직접적 정보를 기지국에 통보하지 못하므로 MU-MIMO 구현 시 사용자간 간섭을 제어하는 것이 원활하지 못할 수 있다.
이 폐루프 프리코딩 방식을 사용하면서 MU-MIMO 구현시 사용자간 간섭을 원활하게 제어하기 위하여, 채널정보를 기반으로 프리코더 사용에 대한 정보를 암시적으로(implicit)으로 피드백하되 다중 접속(multiple access)을 지원하기 위한 정보를 동시에 암시적으로 피드백하는 방식을 사용할 수 있다.
이상 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 설명하였으나 이하 도 2 및 도3을 참조하여 이 무선통신시스템에서 기지국과 단말이 참조신호들과 채널정보를 교환하는 과정을 설명한다.
도 2는 무선통신시스템에서 기지국이 참조신호를 단말들에 전송하는 것을 도시하고 있다. 도 3은 일실시예에 따라 무선통신시스템에서 단말들이 기지국에 채널상태정보들과 다중접속정보를 전송하는 것을 도시하고 있다.
도 2및 도 3을 참조하면, 무선통신시스템(100)은 도 1의 무선통신시스템과 동일하게 기지국(120)과 기지국(120) 내에 존재하는 적어도 하나의 단말, 예를 들어 n개의 단말들(110, UE0 내지 UEn-1)을 포함할 수 있다. 이 단말들(110)은 현재 접속되어 있거나 추가 접속을 시도하는 단말들일 수 있다.
도 2를 참조하면, 단말(110)과 기지국(120) 사이 데이터를 송수신하기 위해 송신자 측 기지국(120)은 참조신호(230)를 전송하고, 수신자 측 단말(receiver side, 110)은 이 참조신호를 이용하여 주파수 도메인 채널을 추정할 수 있다. 예를 들어, 하향링크 전송시 단말(110)은 하향링크 채널을 추정할 수 있다. 특히 OFDM 전송시 단말(110)은 각 서브캐리어의 채널을 추정할 수 있다. 반대로, 상향링크 전송시 기지국(120)은 상향링크 채널을 추정할 수 있다.
주파수 도메인 채널의 추정을 위해 주파수-도메인 그리드 내에 규칙 또는 불규칙한 간격으로 특정 신호 또는 심볼을 삽입할 수 있다. 이때 이 특정 신호 또는 심볼을 참조신호(reference signal) 또는 참조심볼(reference symbol), 파일롯 심볼(pilot symbol) 등 다양하게 명명하나 본 명세서에서는 이 특정 신호 또는 심볼을 참조신호라 하나 그 용어에 제한되지 않는다. 물론 참조신호(230)는 주파수 도메인 채널의 추정에만 사용되지 않고 단말과 기지국 사이의 무선통신 과정에서 필요한 위치추정, 제어정보의 송수신, 스케줄링정보의 송수신, 피드백정보의 송수신 등을 위해서 사용될 수도 있다.
하향링크 또는 상향링크 전송시 각각 여러 종류의 참조신호들이 존재하며 다양한 용도로 새로운 참조신호들이 정의되고 있으며 논의되기도 한다. 예를 들어 상향링크 전송시 참조신호로 DM-RS(Demodulation RS), SRS(Sounding RS) 등이 있다. 하향링크 전송시 참조신호로 CRS(Cell-specific RS), MBSFN RS, UE-specific RS 등이 있다. 또한, 하향링크 전송시 단말(20)에서 중심 셀 또는 인접 셀들의 채널상태정보(Channel State Information(CSI))를 획득하기 위하여 기지국에서 전송하는 참조신호로 CSI-RS가 있다. 이 CSI-RS는 CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoder Matrix Index)/RI(Rank Index) 등을 리포팅하는데 사용될 수 있다. 이 CSI-RS는CSI-RS를 전송하는 기지국에 포함된 각 셀마다 서로 구분가능하도록 셀-특화(Cell-specific)되며 낮은 오버헤드를 위해 주파수와 시간에서 충분히 산재해야 한다.
도 3을 참조하면, 각 단말(110)은 참조신호(230)를 수신하고 채널을 추정한다. 이후 각 단말(110)은 기지국(120)에 채널정보(330)를 피드백한다. 이때 채널정보는 단말 자신에 대한 채널상태정보(이하, "채널상태정보"라 함)와, 단말 자신이 결정한 다중접속에 따른 다른 단말에 대한 다중접속정보 또는 다중접속에 따른 간섭정보(이하 "다중접속정보"라 함)를 포함한다. 채널상태정보는 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 포함할 수 있다.
이때 제1 및 제2채널상태정보는 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩("프리코딩" 또는 "PC"라 함)에 대한 정보, 예를 들어 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 PMI(Precoding Matrix indicator)를 포함할 수 있다.
제1채널상태정보와 제2채널상태정보의 피드백 주기 또는 간격이 다를 수 있다. 즉, 제1채널상태정보와 제2채널상태정보 중 하나는 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term)으로 기지국(120)에 피드백되고 다른 하나는 특정 대역/짧은 주기/숏텀(subband/short term)으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다. 예를 들어 제1채널상태정보는 숏텀으로 기지국(120)에 피드백되고 제2채널정보는 롱텀으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다. 후술하는 바와 같이 짧은 주기/숏텀은 하나의 전파 채널을 추정하여 그 채널정보를 피드백하는 주기를 의미할 수 있고, 긴 주기/롱텀은 적어도 두개의 전파 채널들에 대한 통계적 특성을 계산하여 그 채널정보를 피드백하는 주기를 의미할 수 있다. 다시 말해, 긴 주기/롱텀와 짧은 주기/숏텀은 서로 상대적인 의미로, 긴 주기/롱텀은 짧은 주기/숏텀보다 긴 주기를 의미한다.
구체적으로 제1채널상태정보는 사용가능한 전체대역의 부분집합인 좁은 대역 또는 특정 주파수 대역, 특정 부채널(frequency-selective 또는 subband)에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스(제1PMI)로 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택되어 짧은 피드백 간격으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다. 한편, 제2채널상태정보는 사용가능한 전체대역인 광대역 또는 전 대역(wideband)에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스(제2PMI)로 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택되어 긴 피드백 간격으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다.
본 명세서 중 해당하는 부분에서 제1채널상태정보 또는 제1인덱스는 특정 대역/짧은 주기/숏텀(subband/short term)인 것으로, 제2채널상태정보 또는 제2인덱스는 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term)인 것으로 해석될 수 있다.
예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, n개의 단말들 각각(110)은 제1채널상태정보 및 또는 제2채널상태정보를 다른 주기로 기지국(120)에 피드백할 수 있다. 한편, 기지국(120)은 n개의 단말들로부터 보고받은 n개의 제1채널상태정보 및 또는 n개의 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받을 수 있다.
또한, 각 단말(110)은 참조신호를 사용하여 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 측정하고, 측정값을 제1채널품질정보로 기지국(120)에 보고할 수 있다.
또한, 다중접속정보는 기지국(120)이 단말(110)로부터 피드백받은 채널상태정보에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 적을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보(들) 또는 반대로 많을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보(들), 예를 들어 다른 단말의 적어도 하나의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스를 포함할 수 있다. 이때 다중접속정보에 이용되는 인덱스는 단말 자신이 저장하고 있는 코드북에서 선택될 수 있다. 이 코드북은 위에서 설명한 제1 및 제2채널상태정보에 이용되는 코드북과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
한편, 다중접속정보는 위에서 설명한 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 피드백 주기 또는 간격이 짧은 것보다 긴 주기 또는 간격으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다. 예를 들어, 다중접속정보는 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 피드백 주기 또는 간격이 짧은 것보다 길고 긴 것과 동일한 주기 또는 간격으로 기지국(120)에 피드백될 수 있다. 구체적으로 제2채널상태정보의 피드백 주기가 제1채널상태정보의 피드백 주기보다 길 경우 다중접속정보의 피드백 주기는 제2채널상태정보의 피드백 주기와 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이경우 다중접속정보도 제2채널상태정보와 동일하게 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는MIMO의 경우, n개의 단말들 각각(110)은 (n-1)개의 다른 단말들에 대한 다중접속정보를 기지국(120)에 피드백할 수 있다. 한편, 기지국(120)은 n개의 단말들로부터 보고받은 (n-1) ⅹn-1)개의 다중접속정보를 피드백받을 수 있다.
각 단말(110)은 단말 자신이 보고한 제1채널상태정보와 제2상태정보, 다중접속정보로 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 계산하고, 계산값을 제2채널품질정보로 기지국(420)에 보고할 수 있다.
기지국(120)은 각 단말(110)로부터 보고받은 채널상태정보들과 다중접속정보, 채널품질들을 포함하는 채널정보(330)를 기초로 SU-MIMO 전송 또는 MU-MIMI 전송을 결정하고, 그 단말들을 선택한다. 기지국(120)은 SU-MIMO 전송을 결정한 경우 하나의 단말을 선택한다. 한편, 기지국(120)은 MU-MIMO 전송을 결정한 경우 각 단말(110)로부터 보고받은 채널상태정보들과 다중접속정보, 채널품질정보들을 포함하는 채널정보(330)를 비교하여 단말들을 선택한다.
전술한 바와 같이 롱텀/광대역 프리코더 정보인 채널상태정보를 이용한 롱텀/광대역 프리코딩에 비해 숏텀/특정 주파수 대역 또는 주파수 선택적 프리코딩 정보인 채널상태정보를 이용한 숏텀/주파수 선택적 프리코딩이 보다 우수한 성능을 보일 수 있다. 그러나 숏텀/주파수 선택적 프리코딩을 위해서는 단말은 자주 많은 채널상태정보를 기지국에 피드백해야 하며, 이는 피드백 오버헤드를 크게 증가시킬 수 있다.
아래에서 설명한 바와 같이 기지국(120)은 2단 구조로 프리코더를 구성하여 롱텀/광대역 프리코딩과 숏텀/주파수 선택적 프리코딩을 동시에 수행하여 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 이때 2단 구조의 프리코더는 단말로부터 숏텀/주파수 선택적 프리코딩에 대한 정보를 자주 피드백받고 롱텀/광대역 프리코딩에 대한 정보는 덜 자주 피드백받으므로 단일 구조의 프리코더에 비해 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다.
2단 구조의 프리코더를 사용하는 환경에서, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, 단말은 보다 적은 피드백 오버헤드로 다중접속정보를 기지국에 피드백할 필요가 있다. 특히 안테나간 상관특성(correlation)이 큰 환경에서, 각 단말(110)에 대한 하향링크 채널간 상관특성은 롱텀/광대역 프리코딩에 대한 정보에 기반하여 다중 접속에 의해 간섭을 예측하고 다중접속정보를 설정할 필요가 있다.
이상 이 무선통신시스템에서 기지국과 단말이 참조신호들과 채널정보를 교환하는 과정을 설명하였으나 이하 도 4를 참조하여 기지국과 단말들 각각의 구성을 설명하고 도 5를 참조하여 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백 장치에 대해 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2 및 도 3의 기지국과 단말들 각각의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 단말들 각각(410)은 포스트 디코더(post-decoder, 412)와 채널정보 피드백장치(414)를 포함한다. 이때 채널정보 피드백장치(414)는 채널정보 송신장치에 해당한다.
포스트 디코더(412)는 수신한 신호를 처리하고 프리코딩 행렬을 이용하여 원래의 데이터 심볼로 디코딩한다. 포스트 디코더(412)는 기지국(420)의 제1프리코더(422)와 제2프리코더(424)에 대응된다. 포스트 디코더(412)는 수신한 참조신호를 채널정보 피드백장치(414)에 전달한다.
채널정보 피드백장치(414)는 참조신호를 수신하고 이 참조신호를 이용하여 채널을 추정할 수 있다. 채널정보 피드백장치(414)는 제1채널상태정보와 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 생성할 수 있다. 한편, 채널정보 피드백장치(414)는 이 채널정보를 기지국(420)에 피드백할 수 있다. 채널정보 피드백장치(414)는 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 기지국(420)에 피드백하고 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 피드백 주기 또는 간격이 짧은 것보다 긴 주기 또는 간격으로 기지국(420)에 피드백될 수 있다.
예를 들어 채널정보 피드백장치(414)는 제1채널상태정보로 특정 주파수 대역에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스(제1PMI)를 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택하여 짧은 피드백 간격으로 기지국(420), 구체적으로 제1프리코더(422)에 피드백할 수 있다. 한편, 채널정보 피드백장치(414)는 제2채널상태정보로 광대역 또는 전 대역에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스(제2PMI)를 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택하여 긴 피드백 간격으로 기지국(120)에 피드백할 수 있다.
또한 채널정보 피드백장치(414)는 다중접속정보로 기지국(420)이 단말 자신이 보고한 프리코딩 행렬에 따라 신호 전송 시 단말에 수신되는 간섭 양이 적을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보들(companions), 예를 들어 간섭 양이 가장 적을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스(Best Companion Indication, BCI) 또는 반대로 간섭의 양이 많을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보들(companions), 예를 들어 간섭의 양이 가장 많을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스(Worst Companion Indication, WCI) 중 하나를 피드백 주기가 짧은 제1채널상태정보보다 긴 피드백 주기, 예를 들어 제2채널상태정보의 피드백 주기와 동일한 주기로 기지국(420)에 피드백할 수 있다. 물론 다중접속정보의 피드백 주기는 제1채널상태정보의 피드백 주기보다 길되 제2채널정보의 피드백 주기보다 길거나 보다 짧을 수도 있다.
예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, n개의 단말들 각각(410)은 제1채널상태정보 및 또는 제2채널상태정보를 다른 주기로 기지국(420)에 피드백할 수 있다. n개의 단말들 각각(110)은 (n-1)개의 다른 단말들에 대한 다중접속정보를 기지국(120)에 피드백할 수 있다.
또한, 채널정보 피드백장치(414)는 참조신호를 사용하여 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 측정하고, 측정값을 전술한 제1채널품질정보로 기지국(420)에 보고할 수 있다. 채널정보 피드백장치(414)는 단말 자신이 보고한 제1채널상태정보와 제2상태정보, 다중접속정보로 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 계산하고, 계산값을 전술한 제2채널품질정보로 기지국(420)에 보고할 수 있다.
한편, 기지국(420)은 n개의 단말들로부터 보고받은 n개의 제1채널상태정보 및 또는 n개의 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받을 수 있다. 기지국(420)은 n개의 단말들로부터 보고받은 (n-1) ⅹn-1)개의 다중접속정보를 피드백받을 수 있다.
한편, 기지국(420)은 데이터 심볼들을 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩하는 제1프리코더(422)와 제2프리코더(424), 프리코딩된 신호를 공중으로(on air)으로 전송하는 안테나 어레이(428), 이들을 관리하는 스케줄러(426)를 포함한다.
제1프리코더(422)는 단말(410)로부터 피드백받은 제1채널상태정보를 기초로 시간 또는 대역에 따라 세부적으로 조절하여 데이터 심볼들의 프리코딩을 수행할 수 있다. 반면에 제2프리코더(424)는 단말(410)로부터 피드백받은 제2채널상태정보를 기초로 각 단말(410)의 위치를 기반으로 대략적으로 데이터 심볼들의 프리코딩을 수행할 수 있다.
안테나 어레이(428)는 다수의 안테나를 사용하므로 안테나 사이 거리가 가깝고 안테나 사이 상관특성이 큰 안테나 구조일 수 있다.
제1프리코더(422)와 제2프리코더(424)는 도 4a 및 도 4c와 같이 제2프리코더(424)가 앞서 위치할 수도 있고 도 4b와 같이 제1프리코더(422)가 앞서 위치할 수도 있다.
또한 도 4c에 도시한 바와 같이 제1프리코더(422)는 두개의 제1프리코더(422a, 422b)를 나누어질 수 있다. 이때 제2프리코더(424)는 수평방향과 수직방향으로 교차된 안테나 어레이에 의해 형성하는 편파 도메인(polarized domain) 간 위상 불일치(phase mismatch)에 의한 도메인 간 간섭을 제어하고, 두개의 제1프리코더(422a, 422b)는 도메인 내부 프리코딩을 수행할 수 있다. 이때 제2프리코더(424)는 전송단 편파 도메인과 수신단 편파 도메인 사이의 위상 불일치(phase mismatch)에 의한 도메인 간 간섭을 제어하는 역할을 수행함으로, 전파 채널(propagation channel)의 특성과는 무관한 프리코더일 수 있다. 이 경우, 제2프리코더(424)는 단말 간 다중 접속 간섭 발생 여부와 무관하며, 제2프리코더(424)의 사용이 다중 접속 간섭 제어에 아무런 영향을 주지 않는다. 따라서, 제1프리코더(422)만을 고려하여 다중접속정보를 선정할 수 있다.
한편, 4개의 코드워드들로 제2프리코더(424)의 프리코딩을 수행하고 2개의 코드워드로 제1프리코더(424)의 프리코딩을 수행할 수 있다. 예를 들어 빔 성형(beam forming) 기반 프리코딩을 수행하는 경우 제2프리코더(424)는 롱텀/광대역에 의한 빔 성형을 수행하고, 제1프리코더(422)는 숏텀/주파수 선택적 빔 성형을 수행할 수도 있다.
예를 들어 기지국에 접속한 두 개의 단말들이 동일한 제2채널상태정보들을 보고하거나, 동일한 제1채널상태정보들을 기지국에 보고할 수도 있다. 이때 전자의 경우에 해당하는 두개의 단말들은 일정한 기간동안 계속해서 동일한 채널상태를 유지하므로 다중접속시 보다 큰 상호 간섭을 발생시킬 가능성이 높다. 다시 말해 다중접속정보는 제2프리코더(424) 또는 제2채널상태정보에 의해 크게 좌우될 가능성이 높다. 따라서, 다중접속정보 선정시 제1프리코더(422) 또는 제1채널상태정보와 무관하게 제2프리코더(424) 또는 제2채널상태정보에 기반하여 다중접속정보를 선정하므로 성능 저하없이 피드백 오버헤드가 작게 할 수 있다.
기지국(420)의 스케줄러(426)은 각 단말(410)의 채널상태 피드백장치(414)로부터 보고받은 CQI들과 채널상태정보들과 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 기초로 SU-MIMO 전송 또는 MU-MIMI 전송을 결정하고, 그 단말들을 선택한다. 한편, 스케줄러(426)는 SU-MIMO 전송을 결정한 경우 하나의 단말을 선택한다. 스케줄러(426)는 MU-MIMO 전송을 결정한 경우 각 단말(410)로부터 보고받은 채널상태정보들과 다중접속정보, 채널품질정보들을 포함하는 채널정보를 비교하여 단말들을 선정/선택한다.
스케줄러(426)는 선택된 하나 또는 둘 이상의 단말들의 프리코딩 행렬(precoding matrix)들을 생성할 수 있다. 스케줄러(426)는 생성한 두개의 프리코딩 행렬들을 각각 제1프리코더(422)와 제2프리코더(424)에 제공할 수 있다. 결과적으로 제1프리코더(422)와 제2프리코더(424)는 스케줄러(426)으로부터 제공받은 프리코딩 행렬들을 각각 이용하여 데이터 심볼을 프리코딩할 수 있다.
스케줄러(426)가 SU/MU-MIMO 전송 모드와 단말들을 선정/선택하는 구체적인 과정은 아래 도 9 및 도 10을 참조하여 기지국 또는 기지국 장치를 설명할 때 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 MIMO 시스템에서 다른 실시예에 따른 채널정보 피드백 장치의 기능별 블록도이다.
도 5를 참조하면, 채널정보 피드백 장치(414)는 현재 접속되어 있는 기접속 단말(UE) 또는 추가 접속을 시도하는 추가 접속 UE 내에 하드웨어 또는 소프트웨어 적으로 구현될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며 기지국 등에 구현될 수도 있을 것이다.
일실시예에 의한 채널정보 피드백 장치(414)는 크게 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal), 예를 들어CSI-RS(Channel State Information-Reference Signal)나 CRS(Common Reference Signal), DM-RS(Demodulation- Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신부(510)와, 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부(520)와, 채널추정부(520)의 채널 추정 결과를 기초로 해당되는 채널정보를 생성하는 채널정보 생성부(530), 생성된 채널정보를 피드백하는 피드백부(540)를 포함한다.
위에서 참조신호 수신부(410)와 채널추정부(420)는 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있을 것이다.
참조신호로 CSI-RS를 예를 들어 이하 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 어떠한 참조신호를 사용할 수 있다.
참조신호 수신부(410)는 셀 고유의 CSI-RS를 수신하며 수신 신호의 어느 대역(어느 서브케리어) 및 어느 심볼(Symbol)에 CSI-RS가 수신되는지에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 그 시간-주파수 영역의 신호를 결정함으로써 CSI-RS 수신값을 측정할 수 있다.
CSI-RS은 단말이 하향링크 채널을 추정할 수 있도록 기지국이 전송하는 참조신호(reference signal)이다.
채널추정부(420)는 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 기능을 하며, 채널 추정은 다음과 같이 수행된다.
참조신호 수신부(410)에 의하여 수신되는 CSI-RS의 수신값은 아래 수학식 1과 같으며, 수학식 1에서
Figure pat00001
은 수신된 CSI-RS 수신값, H은 전파 채널(propagation channel),
Figure pat00002
은 전송된 CSI-RS 송신값, 그리고
Figure pat00003
은 가우시안 잡음이다.
Figure pat00004
위에서 수신된 CSI-RS 수신값인
Figure pat00005
는 위와 같은 측정에 의하여 알 수 있고, CSI-RS 송신값인
Figure pat00006
은 기지국과 단말 사이에 이미 알려진 값이므로, 통상적인 채널 추정 기법을 이용하여 전파 채널(propagation channel)인 H을 추정할 수 있는 것이다. 채널추정부(420)의 채널 추정 결과인 전파 채널(propagation channel) H는 채널 행렬(Channel matrix) 또는 공분산 행렬(covariance matrix)일 수 있다.
또한, 채널추정부(420)는 채널 추정 결과인 전파 채널(propagation channel) H의 광대역 또는 전대역에 대한 통계적 특성(long term/wideband statistic property)을 일정한 간격으로 추정할 수 있다. 예를 들어 통계적 특성은 일정한 시간동안 채널행렬의 평균값일 수도 있고 아래 수학식 2로 표현되는 채널 상관행렬 R일 수도 있다.
Figure pat00007
수학식 2에서, E는 채널행렬과 켤레전치를 가진 채널행렬의 곱에 의해 형성되는 에르미트(Hermitian)행렬의 곱의 평균을 의미하며, N은 일정한 시간동안 통계적 특성을 고려하는 채널행렬들의 개수를 의미한다.
다음으로, 채널정보 생성부(430)는 채널추정부(420)의 채널 추정 결과인 전파 채널 H 를 기초로 제1채널상태정보를 생성할 수 있다. 예를 들어 채널정보 생성부(430)는 제1채널상태정보로 특정 주파수 대역에 대해 추정된 전파 채널 H에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스(제1PMI)를 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택한다.
또한, 채널정보 생성부(430)는 채널추정부(420)의 채널 추정 결과인 통계적 특성(long term/wideband statistic property), 예를 들어 채널 상관행렬 R을 기초로 제2채널상태정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 채널정보 생성부(430)는 제2채널상태정보로 광대역 또는 전 대역에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스(제2PMI)를 단말 자신이 저장한 코드북에서 선택한다.
채널정보 생성부(430)는 다중접속정보로 기지국(420)이 단말 자신이 보고한 프리코딩 행렬에 따라 신호 전송 시 단말에 수신되는 간섭 양이 가장 적을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보, 예를 들어 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제3인덱스(BCI) 또는 반대로 가장 많을 것이라 예상되는 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보, 예를 들어 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제3인덱스(WCI)를 코드북으로부터 선택한다.
이때 채널정보 생성부(430)는 무선통신시스템의 임의의 목적에 따라 다중접속정보로 기지국(420)이 단말 자신이 보고한 프리코딩 행렬에 따라 신호 전송 시 단말에 수신되는 간섭 양이 적을 것이라 예상되는 다른 단말의 적어도 하나의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스(Companion Indicator) 또는 반대로 많을 것이라 예상되는 다른 단말의 적어도 하나의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스(Companion Indicator)를 예비적으로 코드북으로부터 선택한다.
또한, 채널정보 생성부(430)는 참조신호를 사용하여 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 제1채널품질정보로 측정할 수 있다. 또한 채널정보 생성부(430)는 단말 자신이 보고한 제1채널상태정보와 제2상태정보, 다중접속정보로 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 제2채널품질정보로 계산할 수 있다.
이상 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백 장치의 구성요소들에 대해 기재하였으나, 이하 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백 장치의 구성요소들 중 하나인 채널정보 생성부에 대해 구체적으로 기재한다.
도 6은 도 5의 채널정보 생성부의 블록도이다.
채널정보 생성부(530)는 채널추정부(520)의 추정 결과를 기초로 최적의 프리코더(Precoder) 및 포스트 디코더(Post decoder)를 검색하는 PC-PDC(Precoder-Post decoder) 검색부(532) 및 PC-PDC 검색부(532)에 의하여 결정된 최적의 프리코더 및 포스트 디코더 정보를 기초로 제1 및 제2채널상태정보를 생성하는 채널상태정보 생성부(534)와, 다중접속정보를 생성하는 다중접속정보 생성부(536)를 포함한다.
PC-PDC 검색부(532)는 채널 추정부(520)의 추정 결과를 기초로 최적의 프리코더 및 포스트 디코더 검색을 수행하며, 다양한 프리코딩 기법을 사용하여 최적의 프리코딩 방식 또는 프리코더, 최적의 포스트 디코딩 방식 또는 포스트 디코더를 결정할 수 있다.
PC-PDC 검색부(532)는 채널추정부(520)에 의해 추정된 전파 채널(propagation channel)를 기초로 최적의 제1프리코더 정보를 검색하고, 검색한 제1프리코더 정보 기초로 제1포스트 디코더를 추정할 수 있다. 또한 PC-PDC 검색부(532)는 채널추정부(520)에 의해 추정된 통계적 특성(long term/wideband statistic property)를 기초로 최적의 제2프리코더 정보를 검색하고, 검색한 제2프리코더 정보를 기초로 제2포스트 디코더를 추정할 수 있다.
PC-PDC 검색부(532)는 예를 들어 3GPP LTE에서 규정되어 있는 바와 같이, 프리코더 코드북(Codebook) 검색을 통하여 최적의 프리코더 및 포스트 디코더를 결정할 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며 다른 프리코딩 설계기법이 이용될 수도 있을 것이다.
채널상태정보 생성부(534)는 PC-PDC 검색부(532)에 의해 추정된 제1프리코더 정보 및 제1포스트디코더 중 적어도 하나를 기초로 전술한 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스인 제1PMI(Precoding Matrix indicator) 포함하는 제1채널상태정보를 생성한다.
또한 채널상태정보 생성부(534)는 PC-PDC 검색부(532)에 의해 추정된 제2프리코더 정보 및 제2포스트디코더 중 적어도 하나를 기초로 전술한 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스인 제2PMI(Precoding Matrix indicator)를 포함하는 제2채널상태정보를 생성한다.
또한 채널상태정보 생성부(534)는 전술할 제1채널품질정보로 측정한 채널품질에 대응하는 인덱스인 제1CQI(Channel Quality indicator)를 생성할 수 있다. 다시 말해, 채널상태정보 생성부(535)는 측정한 채널품질 그 자체를 제1채널품질정보로 생성할 수도 있지만 정보량이 커질 수 있다. 따라서, 채널상태정보 생성부(535)는 측정한 채널품질을 양자화하여 양자화된 채널품질에 대응하는 제1CQI를 제1채널품질정보로 생성할 수 있다.
다중접속정보 생성부(536)는 채널추정부(520)에 의해 추정된 통계적 특성(long term/wideband statistic property)과 PC-PDC 검색부(532)에 의해 추정된 제2프리코더 정보 및 제2포스트디코더를 기초로 전술한 다중접속정보를 생성한다.
예를 들어, 다중접속정보 생성부(536)는 기지국이 전술한 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 가장 적은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보에 대한 인덱스(BCI)를 생성할 수 있다. 이것을 수식으로 표현하면 다음 수학식 3과 같다.
Figure pat00008
수학식 3에서 C는 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬, 즉 제2프리코더 정보를 의미하며, Wn은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보, 즉 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬을 의미한다.
수학식 3에 따라 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬, 즉 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 작은 인덱스 n을 BCI로 생성한다.
다른 예를 들면, 다중접속정보 생성부(536)는 제2프리코더 정보와 제2포스트디코더 정보를 이용하여 최소의 프리코딩 게인(precoding gain)을 보이는 프리코딩 행렬의 인덱스를 BCI로 생성할 수도 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음 수학식 4와 같다.
Figure pat00009
수학식 4에서 C는 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬, 즉 제2프리코더 정보를 의미하며, Wn은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보, 즉 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬을 의미하며, P는 제2프리코더 정보에 기초하여 검색된 포스트 디코더 정보를 의미한다.
수학식 4에 따라 제2포스트디코더 정보와 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 작은 인덱스 n을 BCI로 생성한다.
BCI은 제2PMI 사용이 결정된 채널 및 제2PMI에 대응하는 포스트디코더에 대하여 가장 작은 프리코딩 이득을 보이는 코드워드(codeword)에 대한 인자라 할 수 있으며, 따라서 BCI은 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬과 유사성이 가장 작은 프리코딩 행렬을 지정하는 인덱스일 수 있다. 예를 들어, 유사성은 행렬들 간의 거리나 행렬들 간의 상관관계 또는 상관성(correlation)을 의미할 수 있다. 즉, 유사성이 가장 작은 프리코딩 행렬은 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬과 코르달 거리(chordal distance)가 큰 프리코딩 행렬을 의미할 수 있고, 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬과 상관성이 가장 작은 프리코딩 행렬을 의미할 수도 있다.
반대로 다중접속정보 생성부(536)는 기지국이 전술한 제2PMI에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 가장 많은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보에 대한 인덱스(WCI)를 생성할 수 있다. 다시말해 다중접속정보 생성부(536)는 위에서 설명한 BCI를 생성하는 과정과 반대, 수학식 5에서 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬, 즉 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 작은 인덱스 n을 BCI로 생성하거나 수학식 6에서 제2포스트디코더 정보와 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 큰 인덱스 n을 WCI로 생성할 수 있다.
Figure pat00010
Figure pat00011
다중접속정보 생성부(536)는 전술한 제2채널품질정보로 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 단말의 채널품질에 대응하는 인덱스인 제2CQI(delta-CQI라고도 함)를 생성할 수 있다. 제1채널품질정보와 관련하여 설명한 이유와 동일한 이유로, 채널상태정보 생성부(535)는 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 단말의 채널품질 그 자체를 제2채널품질정보로 생성할 수도 있지만 정보량의 작게하기 위해 계산한 채널품질을 양자화하여 양자화된 채널품질에 대응하는 제2CQI를 제2채널품질정보로 생성할 수 있다.
제2CQI는 SU-MIMO에서 MU-MIMO로의 전환에 의한 채널 품질 감소를 기지국에 알려준다. 기지국은 제2CQI을 근거로 SU/MU-MIMO 모드 선정 및 MU-MIMO시 각 단말의 정보 수신율을 결정할 수 있다.
단일 프리코더 사용 시 제2CQI은 아래와 같은 방식으로 측정될 수 있다.
단말 n의 예상 간섭은
Figure pat00012
일 수 있다. 이때 Fn은 단말 n의 프리코딩 행렬에 대응하는 포스트 디코더 또는 포스트 디코딩 행렬(post-decoding matrix), 수신측 필터링(receiver filtering)을 수행하는 행렬이며,
Figure pat00013
은 단말 n이 보고한 다중접속정보, 예를 들어 BCI에 대응하는 프리코딩 행렬이며,
Figure pat00014
은 행렬 X의 각 성분들의 전력(element power)의 합이다.
단말 n의MU-MIMO 예상되는 SINR은 수학식 7과 같을 수 있다.
Figure pat00015
이때 H는 전파 채널이며, Wn은 단말 n이 보고한 BCI에 대응하는 프리코딩 행렬이며,
Figure pat00016
는 노이즈 성분이며,
Figure pat00017
은 행렬
Figure pat00018
의 대각성분의 전력의 합이다.
따라서 제2CQI은 다음의 수학식 8과같을 수 있다.
Figure pat00019
이때 H는 전파 채널이며, Wn은 단말 n이 보고한 BCI에 대응하는 프리코딩 행렬이며,
Figure pat00020
는 노이즈 성분이며,
Figure pat00021
은 행렬
Figure pat00022
의 대각성분의 전력의 합이다.
한편, 도 5에 도시한 바와 같이 지기국이 2단 구조의 프리코더(422, 424)를 사용할 경우 하나의 프리코더, 즉 제1프리코더(422) 또는 제2프리코더(424)만을 고려하여 다중접속정보를 선정할 경우, 제2CQI의 측정을 위해서는 다른 하나의 프리코더에 대한 다중접속정보에 대한 프리코딩 행렬을 가정하여야 한다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 제1프리코더(422)가 다중 접속 간섭(MAI)에 영향을 줄 수 있으나 그 효과가 크지 않으므로 BCI로 보고된 단말이 단말 n와 동일한 제1프리코더(422)를 사용한다 가정하고 제2CQI을 측정할 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이 제2프리코더가 다중 접속 간섭(MAI)에 아무런 영향을 미치지 못할 경우 임의의 제1프리코더(422)를 가정한 제2CQI를 측정할 수 있다. 이때 BCI로 보고되는 단말이 단말 n와 동일한 제1프리코더(422)를 사용한다 가정하고
Figure pat00023
을 생성하고 제2CQI을 측정할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 피드백부(540)는 채널정보 생성부(530)이 생성한 채널정보를 기지국(420)에 피드백할 수 있다. 피드백부(540)는 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 기지국(420)에 피드백하고 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 피드백 간격이 짧은 것보다 긴 주기 또는 간격으로 기지국(420)에 피드백될 수 있다.
예를 들어 피드백부(540)는 제1채널상태정보로 특정 주파수 대역에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스(제1PMI)를 짧은 피드백 간격으로 기지국(420), 구체적으로 제1프리코더(422)에 피드백할 수 있다. 한편, 피드백부(540)는 제2채널상태정보로 광대역 또는 전 대역에 대해 추정된 채널에 적합한 단말 자신의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스(제2PMI)를 긴 피드백 간격으로 기지국(120)에 피드백할 수 있다.
또한 피드백부(540)는 다중접속정보로 제3인덱스인 BCI 또는 WCI 중 하나를 피드백 주기가 짧은 제1채널상태정보보다 긴 피드백 주기, 예를 들어 제2채널상태정보의 피드백 주기와 동일한 주기로 기지국(420)에 피드백할 수 있다.
또한, 피드백부(540)는 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)로 채널정보 생성부(530)와 다중접속정보 생성부(540)에 의해 측정한 제1CQI 및/또는 계산한 제2CQI를 기지국(420)에 보고할 수 있다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백(송신) 장치에 대해 기재하였으나, 이하 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백(송신)방법에 대해 기재한다.
도 7은 MIMO 시스템에서 다른 실시예에 따른 채널정보 피드백(송신)방법의 흐름도이다.
다른 실시예에 의한 MU-MIMO 채널정보 피드백(송신)방법(700)은 기지국으로부터 참조신호(Reference Signal), 예를 들어, CSI-RS(Channel State Index-Reference Signal)나 CRS(Common Reference Signal), DM-RS(Demodulation-Reference Signal)를 수신하는 참조신호 수신 단계(S710)와, 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정단계(S720)와, 채널추정단계(S720)의 채널 추정 결과를 기초로 해당되는 채널정보를 생성하는 채널정보 생성단계(S730), 이 채널정보를 피드백하는 피드백 단계(S740)를 포함한다.
위에서 참조신호 수신단계(S710)와 채널추정단계(S720)는 별도 또는 통합되어 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 통합 구현될 수 있을 것이다.
참조신호 수신단계(S710)에서 셀 고유의 CSI-RS를 수신하며 수신 신호의 어느 대역(어느 서브케리어) 및 어느 심볼(Symbol)에 CSI-RS가 수신되는지에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 그 시간-주파수 영역의 신호를 결정함으로써 CSI-RS 수신값을 측정할 수 있다.
채널추정단계(S720)에서 수신된 CSI-RS를 이용하여 채널을 추정하는 기능을 하며, 채널 추정은 다음과 같이 수행된다. 참조신호 수신 단계(S710)에 의하여 수신되는 CSI-RS의 수신값은 전술한 수학식 1과 같다. 수신된CSI-RS 수신값인
Figure pat00024
는 위와 같은 측정에 의하여 알 수 있고, CSI-RS 송신값인
Figure pat00025
은 기지국과 단말 사이에 이미 알려진 값이므로, 통상적인 채널 추정 기법을 이용하여 전파 채널(propagation channel)인 H을 추정할 수 있는 것이다.
또한, 채널추정단계(S720)에서 채널 추정 결과인 전파 채널(propagation channel) H의 광대역 또는 전대역에 대한 통계적 특성(long term/wideband statistic property)을 일정한 간격으로 추정할 수 있다. 예를 들어 통계적 특성은 일정한 시간동안 채널행렬의 평균값일 수도 있고 위 수학식 2로 표현되는 채널 상관행렬 R일 수도 있다.
다음으로, 채널정보 생성단계(S740)는 채널추정단계(S720)의 채널 추정 결과를 기초로 채널정보를 생성한다. 전술한 바와 같이 채널정보는 단말 자신에 대한 제1채널상태정보 및 제2채널상태정보와, 단말 자신이 결정한 다중접속에 따른 다른 단말에 대한 다중접속 정보 또는 다중접속에 따른 간섭정보를 포함한다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백방법의 일부 단계들에 대해 기재하였으나, 이하 MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백 방법의 단계들 중 하나인 채널정보 생성단계의 예들에 대해 기재한다.
도 8은 또다른 실시예에 따른 채널상태정보 생성방법의 일예의 흐름도이다.
도 8에 도시한 채널정보 생성방법(800)은 위에서 설명한 채널상태정보 생성단계(S730)의 일부에 해당함과 동시에 독립적인 방법을 구성할 수 있다. 다시 말해, 도 8에 도시한 채널정보 생성방법(800)는 도 7의 채널정보 생성단계(S730)의 전후 단계들과 독립적인 방법을 구성할 수 있다. 따라서 이 채널정보 생성방법(800)은 다른 기술을 구현하는데 포함될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 채널추정단계(S720)의 채널 추정 결과인 추정된전파 채널과 통계적 특성(long term/wideband statistic property)을 입력받는다(S810). 전파 채널과 통계적 특성은 전술한 바와 같이 수학식 1과 2을 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다.
다음으로, 입력된 전파 채널과 통계적 특성(long term/wideband statistic property)을 기초로 최적의 프리코더 및 포스트 디코더 검색을 수행하며, 다양한 프리코딩 기법을 사용하여 최적의 프리코딩 방식 또는 프리코더(PC), 최적의 포스트 디코딩 방식 또는 포스트 디코더(PDC)를 결정할 수 있다(S820).
구체적으로 S820 단계에서, 채널추정단계(S720)에 의해 추정된 전파 채널(propagation channel)를 기초로 최적의 제1프리코더 정보를 검색하고, 검색한 제1프리코더 정보 기초로 제1포스트 디코더를 추정할 수 있다. 또한 S820 단계에서, 채널추정단계(S720)에 의해 추정된 통계적 특성(long term/wideband statistic property)을 기초로 최적의 제2프리코더 정보를 검색하고, 검색한 제2프리코더 정보를 기초로 제2포스트 디코더를 추정할 수 있다.
다음으로, S820단계에 의해 추정된 제1프리코더 정보 및 제1포스트디코더를 기초로 전술한 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스인 제1PMI(Precoding Matrix indicator)를 포함하는 제1채널상태정보를 생성한다(S850). 구체적으로 전술한 바와 같이 S820단계에 의해 추정된 프리코딩 행렬에 대한 코드북을 검색하여 프리코딩 행렬을 결정한 경우 S850단계에서 프리코딩 행렬에 대한 제1PMI(Precoding Matrix indicator)를 생성한다. 또한, S820단계에 의해 추정된 프리코딩 행렬에 대한 코드북을 검색하여 프리코딩 행렬을 결정한 경우 S850단계에서 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스인 제2PMI(Precoding Matrix indicator)를 생성한다.
이 S850 단계에서 단말 자신의 채널품질과 관련된 제1CQI(Channel Quality indicator)를 생성할 수도 있다.
다음으로, 채널추정단계(S720)에 의해 추정된 전파 채널(propagation channel)과 통계적 특성(long term/wideband statistic property)과 S820단계에 의해 추정된 제1, 제2프리코더 정보 및 제1, 제2포스트디코더를 기초로 전술한 다중접속정보를 생성한다(S860).
예를 들어, S860 단계에서, 기지국이 전술한 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬에 따라 신호 전송 시 수학식 3으로 표현된 바와 같이 각 단말에 수신되는 간섭 양이 가장 적은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보에 대한 인덱스(BCI)를 생성할 수 있다. 즉 수학식 3에 따라 제2PMI가 지시하는 프리코딩 행렬, 즉 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 작은 인덱스 n을 BCI로 생성할 수 있다.
다른 예를 들면, 수학식 4와 같이 제2프리코더 정보와 제2포스트디코더 정보를 이용하여 최소의 프리코딩 게인(precoding gain)을 보이는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제3인덱스인 BCI로 생성할 수도 있다. 즉 수학식 4에 따라 제2포스트디코더 정보와 제2프리코더 정보와 n으로 인덱스된 다른 프리코딩 행렬의 곱의 절대값이 가장 작은 인덱스 n을 BCI로 생성할 수 있다.
반대로 S860 단계에서, 기지국이 위에서 수학식 5 또는 6을 참조하여 설명한 바와 같이 제2PMI에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 가장 많은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보에 대한 인덱스(WCI)를 생성할 수도 있다.
S860 단계에서, 단말 자신과 다른 단말이 기지국(420)에 다중접속하였을 경우 위에서 수학식 7 및 8을 참조하여 설명한 바와 같이 채널품질과 관련된 정보인 제2CQI를 생성할 수도 있다.
도 7를 다시 참조하면, 피드백단계(S740)는 전술한 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속상태정보를 포함하는 채널정보를 기지국에 피드백한다. n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, 각 단말에서 피드백단계(340)에서 피드백하는 채널정보는 각 단말에 대한 PMI를 포함하는 제1 및 제2채널상태정보와 (n-1)개의 BCI들(또는 WCI들)을 포함하는 다중접속정보를 포함할 수 있다.
피드백단계(S740)에서 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 기지국(420)에 피드백하고 다중접속정보를 제1채널상태정보 또는 제2채널상태정보 중 피드백 간격이 짧은 것보다 긴 간격으로 기지국(420)에 피드백할 수 있다.
또한 피드백단계(S740)에서 다중접속정보로 BCI 또는 WCI 중 하나를 피드백 주기가 짧은 제1채널상태정보보다 긴 피드백 주기, 예를 들어 제2채널상태정보의 피드백 주기와 동일한 주기로 기지국(420)에 피드백할 수 있다.
또한, 피드백단계(S740)에서 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)로 측정한 제1CQI 및/또는 계산한 제2CQI를 기지국에 보고할 수 있다.
이상, MIMO 시스템에서 일실시예에 따른 채널정보 피드백(송신)방법에 대해 기재하였으나, 이하 또다른 실시예에 따른 기지국에 대해 기재한다.
도 9는 또다른 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
기지국 또는 기지국 장치(900)는 코드워드(910)를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵퍼(920)과 데이터 심볼들을 프리코딩하는 제1프리코더(930) 및 제2프리코더(935), 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이(940)을 포함한다. 레이어 맵퍼(920)와 제1프리코더(930) 및 제2프리코더(935), 안테나 어레이(940)은 현재 또는 장래의 일반적인 구성과 동일하거나 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
기지국(900)은 두개의 프리코더, 즉 제1프리코더(930)과 제2프리코더(935)를 사용하여 데이터 심볼들을 프리코딩한다. 이때 제1프리코더(930)과 제2프리코더(935)는 각각 자신의 프리코딩 행렬들에 의해 데이터 심볼들을 프리코딩을 수행할 수 있다.
각 단말은 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 전술한 방법으로 기지국(900)에 전달한다. 또한, 각 단말은 참조신호를 사용하여 채널 성능(channel capacity) 또는 채널 품질(channel quality)을 측정하고, 측정값을 제1CQI을 통해 기지국(900)에 보고하고, 단말 자신과 다른 단말이 기지국(900)에 다중접속하였을 경우 채널품질을 계산하고 그 계산값을 제2CQI을 통해 기지국(900)에 보고할 수 있다.
또한 기지국(900)은 단말 선택부(960)와 프리코더 생성부(970)을 포함한다. 이때 단말 선택부(960)와 프리코더 생성부(970)는 도 4에 도시한 스케줄러(426)의 일부분일 수도 있고 스케줄러(426)와 별개의 구성요소일 수도 있다. 따라서, 아래에 단말 선택부(960)과 프리코더 생성부(970)과 관련한 설명은 도 4에 도시한 스케줄러(426)와 관련된 설명에 해당할 수 있다.
단말 선택부(960)는 각 단말로부터 보고받은 CQI들과 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 기초로 SU-MIMO 전송 또는 MU-MIMI 전송을 결정하고, 그 단말들을 선택한다. 단말 선택부(960)는 SU-MIMO 전송을 결정한 경우 하나의 단말을 선택한다. 한편, MU-MIMO 전송을 결정한 경우 단말 선택부(960)는 각 단말로부터 보고받은 CQI들과 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 비교하여 각 단말 채널 간 상관관계를 파악한다. 단말 선택부(960)은 각 단말 채널 간 상관 관계를 기초로 특정 조건을 만족하는 단말들을 선택한다. 이때 특정 조건을 만족하는 단말들은 단말간 채널 간섭이 가장 적은 단말들을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, 채널정보는 n개의 단말들로부터 보고받은 채널상태정보에 포함되는 n개의 제1PMI들 및 n개의 제2PMI들과 n개의 단말들로부터 보고받은 다중접속정보에 포함되는 (n-1) ⅹn-1)개의 BCI들을 포함할 수 있다. 또한, 기지국(900)은 각 단말들로부터 n개의 제1CQI와 n개의 제2CQI를 전달받을 수 있다.
이때, 단말 선택부(960)는 각 단말의 PMI이 지정하는 프리코딩 행렬과 다른 단말들의 BCI들이 지정하는 프리코딩 행렬들 중 하나가 일치하면 그 단말과 하나 이상의 다른 단말의 MU-MIMO 전송을 결정할 수 있다. 예를 들어, 단말 n으로부터 보고받은 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) 제2PMIn과 다른 단말 m으로부터 보고받은 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) BCIm이 일치하고 단말 n으로부터 보고받은 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) BCIn과 다른 단말 m으로부터 보고받은 전대역/긴 주기/롱텀(wideband/long term) 제2PMIm이 일치하는 경우 기지국은 MU-MIMO 모드로 단말 n과 단말 m의 동시 접속을 허용한다. 이 관계를 수식으로 표현하면 수학식 9와 같을 수 있다.
Figure pat00026
다시말해 단말 n과 단말 m이 PMI와 BCI에 대해 동일한 코드북을 사용할 경우, 단말 n이 이 특정 코드북의 7번째 코드워드에 대응하는 제2PMI 및 4번째 코드워드에 대응하는 BCI을 전송하고, 단말 m이 이 특정 코드북의 4번째 코드워드에 대응하는 제2PMI 및 7번째 코드워드에 대응하는 BCI을 전송 한 경우, 기지국은 단말 n과 단말 m의 동시접속을 허가할 수 있다.
한편, 단말 선택부(960)는 결정된 단말과 하나 이상의 다른 단말의 보고받은 제1CQI와 제2CQI를 고려하여 MU-MIMO 모드 동작과 단말들을 선정할 수도 있다. 예를 들어, 단말 선택부(960)는 제1CQI와 제2CQI 중 하나 또는 둘 모두가 임계값보다 작을 경우 MU-MIMO 모드로 동작하지 않고 SU-MIMO로 전송을 결정할 수도 있다. 한편, 단말 선택부(960)은 스케줄링 알고리즘에 따라 SU/MU-MIMO 모드를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 전송률 최대화(throughput maximization)가 스케줄링 알고리즘이라면 전술한 조건들을 만족하더라도 SU/MU-MIMO 모드 중 더 높은 전송율을 지원하는 모드를 선정할 수도 있다.
다른 예를 들어, n개 단말의 동시 접속을 허용하는 MIMO의 경우, 채널정보는 n개의 단말들로부터 보고받은 채널상태정보에 포함되는 n개의 PMI들 및 n개의 제2PMI들과 n개의 단말들로부터 보고받은 다중접속정보에 포함되는 (n-1) ⅹn-1)개의 WCI들을 포함한다. 또한, 기지국(900)은 각 단말들로부터 n개의 제1CQI와 n개의 제2CQI를 전달받을 수 있다.
단말 선택부(960)는 각 단말의 PMI이 지정하는 프리코딩 행렬과 다른 단말들의 WCI들이 지정하지 않는 프리코딩 행렬들 중 하나가 일치하면 그 단말과 하나 이상의 다른 단말의 MU-MIMO 전송을 결정할 수 있다. 이때 전술한 바와 같이 제1CQI나 제2CQI, 스케줄링 알고리즘을 동시에 또는 개별적으로 고려하여 전송 모드 및 단말들을 선정할 수 있다.
프리코더 생성부(970)는 단말 선택부(960)에 의해서 선택된 하나 또는 둘 이상의 단말들의 프리코딩 행렬(precoding matrix)들을 생성한다. 이때 프리코더 생성부(670)는 단말 선택부(960)에 의해서 선택된 단말들로부터 보고받은 채널정보, 예를 들어 선택된 단말들의 PMI들과 BCI들을 기초로 하나 또는 둘 이상의 단말들의 프리코딩 행렬(precoding matrix)를 생성한다.
이상, 또다른 실시예에 다른 기지국에 대해 기재하였으나, 이하 또다른 실시예에 따른 기지국의 전송방법에 대해 기재한다.
도 10은 또다른 실시예에 따른 기지국의 신호 전송방법의 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 또다른 실시예에 따른 기지국의 전송방법(1000)는 코드워드(S1010)를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵핑 단계(S1020)과 심볼들을 프리코딩하는 프리코딩 단계(S1030), 둘 이상의 안테나들을 통해 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 전송단계(S1040)을 포함한다. 레이어 맵핑 단계(S1020)와 프리코딩 단계(S1030), 전송단계(S1040)는 현재 또는 장래의 일반적인 구성과 동일하거나 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
다만, S1040 단계에서 두개의 프리코더를 사용하여 두개의 프리코더 각각에하나의 프리코딩 행렬에 의해 데이터 심볼들을 프리코딩할 수 있다.
또한, 또다른 실시예에 따른 기지국의 전송방법(1000)는 단말 선택단계(S1060)와 프리코더 생성단계(S1070)를 포함한다.
단말 선택단계(S1060)는 각 단말로부터 보고받은 CQI들과 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 기초로 SU-MIMO 전송 또는 MU-MIMI 전송을 결정하고, 그 단말들을 선택한다. 단말 선택단계(S1060)는 SU-MIMO 전송을 결정한 경우 하나의 단말을 선택한다. 한편, MU-MIMO 전송을 결정한 경우 단말 선택단계(S760)는 각 단말로부터 보고받은 CQI들과 제1 및 제2채널상태정보와 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 비교하여 각 단말 채널 간 상관관계를 파악한다.
구체적으로, 전술한 바와 같이 단말 선택단계(S1060)는 단말선택부(960)과 관련하여 전술한 바와 같이 특정 코드북을 기초로 다른 단말들의 BCI들이 지정하는 프리코딩 행렬들을 결정할 수 있다. 반대로 단말 선택단계(S1060)는 특정 코드북을 기초로 다른 단말들의 WCI들이 지정하지 않는 프리코딩 행렬들을 결정할 수도 있다. 한편, 단말 선택단계(S1060)는 전술한 바와 같이CQI들과 스케줄링 알고리즘들을 고려하여 전송 모드와 단말들을 선정할 수 있다.
프리코더 생성단계(S1070)는 단말 선택단계(S1060)에 의해서 선택된 단말(들)의 프리코딩 행렬(precoding matrix)를 생성한다. 이때 프리코더 생성단계(S1070)는 단말 선택단계(S1060)에 의해서 선택된 단말들로부터 보고받은 채널정보를 기초로 단말(들)의 프리코딩 행렬(precoding matrix)를 생성한다.
이상 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이상과 같은 실시예들은 상향/하향링크 MIMO 시스템에 적용될 수 있으며, 단일 셀(single cell) 환경뿐 아니라 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP) 및 이종 네트웍(heterogeneous network) 등 모든 상향/하향링크 MIMO 시스템에 적용될 수 있을 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받는 단계 및
    상기 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 상기 다른 단말의 다중접속정보를 상기 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받는 단계를 포함하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1채널상태정보는 피드백 주기가 짧은 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스이며, 상기 제2채널상태정보는 피드백 주기가 긴 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스이며, 상기 다중접속정보는 상기 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제3인덱스인 것을 특징으로 하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 하나는 상기 다중접속정보와 피드백받는 주기가 동일한 것을 특징으로 하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단말 자신과 상기 다른 단말이 다중접속시 상기 단말 자신에 대해서는 상기 제1인덱스 또는 상기 제2인덱스 중 하나에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩하고 다른 단말에 대해서는 상기 제3인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩하는 경우 계산된 채널품질과 관련된 정보를 상기 단말로부터 피드백받는 단계를 추가로 포함하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2채널상태정보는 일정한 기간동안의 통계적 특성에 기초하여 선택된 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 다중접속정보는 상기 제2인덱스에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 많거나 적은 다른 단말의 프리코딩에 대한 정보에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 기지국의 채널정보 수신방법.
  7. 기지국으로부터 수신한 참조신호를 참조하여 채널을 추정하는 단계
    추정한 채널을 이용하여 제1채널상태정보와 제2채널상태정보, 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 상기 다른 단말의 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 생성하는 단계 및
    상기 제1채널상태정보와 상기 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 상기 기지국에 피드백하고 상기 다중접속정보를 상기 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 상기 채널정보를 피드백하는 단계를 포함하는 단말의 채널정보 송신방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1채널상태정보는 피드백 주기가 짧은 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스이며, 상기 제2채널정보는 피드백 주기가 긴 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스이며, 상기 다중접속정보는 상기 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제3인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 하나는 상기 다중접속정보와 피드백하는 주기가 동일한 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 채널정보를 생성하는 단계에서, 상기 단말 자신과 상기 다른 단말이 다중접속시 상기 단말 자신에 대해서는 제2인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩하고 다른 단말에 대해서는 제1인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩하는 경우 계산된 채널품질과 관련된 정보를 생성하고,
    상기 채널정보를 피드백하는 단계에서 상기 채널품질과 관련된 정보를 상기 기지국에 피드백하는 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2채널상태정보는 일정한 기간 동안의 통계적 특성에 기초하여 선택된 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 다중접속정보는 상기 제2인덱스에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 많거나 적은 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신방법.
  13. 기지국으로부터 수신된 참조신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널추정부
    추정한 채널을 이용하여 제1채널상태정보와 제2채널상태정보, 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 상기 다른 단말의 다중접속정보를 포함하는 채널정보를 생성하는 채널정보 생성부 및
    상기 제1채널상태정보와 상기 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 상기 기지국에 피드백하고 상기 다중접속정보를 상기 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 채널정보를 피드백하는 피드백부를 포함하는 채널정보 송신장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1채널상태정보는 피드백 주기가 짧은 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제1인덱스이며, 상기 제2채널정보는 피드백 주기가 긴 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제2인덱스이며, 상기 다중접속정보는 상기 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 제3인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 하나는 상기 다중접속정보와 피드백하는 주기가 동일한 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 채널정보 생성부는 상기 단말 자신과 상기 다른 단말이 다중접속시 상기 단말 자신에 대해서는 제2인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩하고 다른 단말에 대해서는 제1인덱스에 대응하는 프리코딩 행렬로 프리코딩할 경우 계산된 채널품질과 관련된 정보를 생성하고,
    상기 피드백부는 상기 채널품질과 관련된 정보를 상기 기지국에 피드백하는 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제2채널상태정보는 일정한 기간 동안의 통계적 특성에 기초하여 선택된 상기 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 다중접속정보는 상기 제2인덱스에 따라 신호 전송 시 각 단말에 수신되는 간섭 양이 많거나 적은 다른 단말의 프리코딩 행렬에 대한 인덱스인 것을 특징으로 하는 단말의 채널정보 송신장치.
  19. 코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵퍼
    적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로로 피드백받고 각각 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 제1 및 제2프리코더
    상기 단말로부터 상기 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 상기 다른 단말의 다중접속정보를 상기 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받고 데이터를 전송받을 단말을 선택하고 상기 제1 및 제2프리코더의 프리코딩 행렬들을 생성하는 스케줄러 및
    프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 기지국.
  20. 코드워드를 레이어에 맵핑하는 레이어 맵핑단계
    적어도 하나의 단말로부터 제1채널상태정보와 제2채널상태정보를 서로 다른 주기로 피드백받고 프리코딩 행렬을 이용하여 매핑된 심볼들을 프리코딩하는 프리코딩 단계
    상기 단말로부터 상기 단말과 적어도 하나의 다른 단말과 동시 접속을 허용하는 경우 상기 다른 단말의 다중접속정보를 상기 제1채널상태정보 또는 상기 제2채널상태정보 중 주기가 짧은 하나보다 긴 주기로 피드백받고 데이터를 전송받을 단말을 선택하는 단말선택단계
    상기 제1 및 제2프리코더의 프리코딩 행렬들을 생성하는 단계 및
    둘 이상의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 통해 프리코딩된 심볼을 공중으로 전파하는 전송단계를 포함하는 기지국의 전송방법.
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