KR20060119144A - Multiple users multiple input multiple output antenna commucation apparatus and method thereof - Google Patents

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KR20060119144A KR1020050041751A KR20050041751A KR20060119144A KR 20060119144 A KR20060119144 A KR 20060119144A KR 1020050041751 A KR1020050041751 A KR 1020050041751A KR 20050041751 A KR20050041751 A KR 20050041751A KR 20060119144 A KR20060119144 A KR 20060119144A
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이광복
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Abstract

A multi-user multi-transceiving antenna communication device and a method thereof are provided to enable a BS(Base Station) to preferentially select an MS(Mobile Station) group having superior channel performance as considering mutual interference among numerous communicable MSs and to inversely receive feed-back channel state information from MSs only which belong to the selected MS group, thereby properly processing and sending data signals based on the received fed-back information. A BS(110) comprises the followings. A data signal processor(111) signally processes data of selected users before sending the data. A signal transmitter(112) transmits data signals and previous signals for user selection through a channel(121) of mobile communication channels(120). An MS selector(113) selects a superior user group based on channel quality information received through an inverse feed-back channel(122) from MSs(130,140,150,160). A feed-back signal receiver(114) receives the channel quality information or channel state information received from the MSs(130,140,150,160).

Description

다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치 및 그 방법{Multiple users multiple input multiple output antenna commucation apparatus and method thereof}Multiple users multiple input multiple output antenna commucation apparatus and method

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치의 구성도,1 is a block diagram of a multi-user multi-transmit and receive antenna communication apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.2 is a flowchart illustrating a multi-user multiple transmit / receive antenna communication method according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

110 : 기지국 111 : 데이터 신호 처리부110: base station 111: data signal processing unit

112 : 신호 송신부 113 : 이동국 선택부112: signal transmitter 113: mobile station selector

114 : 궤환 신호 수신부 120 : 이동통신 채널114: feedback signal receiver 120: mobile communication channel

130, 140, 150, 160 : 이동국 131 : 신호 수신부130, 140, 150, 160: mobile station 131: signal receiving unit

132 : 궤환 신호 생성부132: feedback signal generator

본 발명은 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서 다중 사용자 환경을 고려하여 높은 데이터율을 충족시켜 주도록 한 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-user multi-transmit and receive antenna communication apparatus and a method thereof, and more particularly to a multi-user multi-transmit and receive antenna communication apparatus for satisfying a high data rate in consideration of a multi-user environment in a multi-transmit and receive antenna communication system and It is about a method.

송수신단에서, 즉 기지국과 이동국에서 각각 다중안테나를 이용하는 시스템은 최근 들어 이동통신에서 요구되고 있는 높은 데이터율을 충족할 수 있는 기술이다. A system using multiple antennas at a transmitting and receiving end, i.e., a base station and a mobile station, is a technology capable of meeting the high data rate required in mobile communication in recent years.

이러한 다중 송수신 안테나 시스템의 전송 용량은 단일 이동국만 존재할 경우, 즉 사용자가 한 명일 경우에는, 정보이론에 입각하여 수학적으로 쉽게 기술될 수 있고, 기술적으로도 송수신단에서 선형 신호처리를 통해 그 전송 용량을 달성할 수 있다. The transmission capacity of the multiple transmit / receive antenna system can be easily described mathematically based on information theory when only a single mobile station exists, that is, when there is only one user. Can be achieved.

그러나, 다중 송수신 안테나를 이용하는 다중 사용자 통신 환경에서는 수학적으로 도출되는 이론적인 전송 용량을 기술적으로 구현하는 방법이 매우 복잡하다. 그 이유는, 전송 용량을 최대화하기 위해서는 기지국에서 모든 사용자의 채널 상태 정보를 알아야 하는데, 이러한 채널 상태 정보는 각 이동국에서 기지국으로 역궤환 채널을 통해 전송함으로써 가능하다. 그러나, 사용자가 증가하면 증가할수 록 역궤환해야 하는 채널 상태 정보는 사용자 수에 비례하여 점점 많아지고, 또한 다중 송수신 안테나 시스템에서는 이동국 하나당 역궤환시켜야 할 채널 정보도 송수신 안테나의 개수에 비례하여 증가하므로, 역궤환 채널의 부하는 더욱 커지게 된다.However, in a multi-user communication environment using multiple transmit / receive antennas, a method of technically implementing a mathematically derived theoretical transmission capacity is very complicated. The reason is that in order to maximize the transmission capacity, the base station needs to know the channel state information of all users, and this channel state information is possible by transmitting on the feedback channel from each mobile station to the base station. However, as the number of users increases, channel state information that needs to be fed back increases more and more in proportion to the number of users. Also, in a multiple transmit / receive antenna system, channel information that needs to be fed back per mobile station also increases in proportion to the number of transmit and receive antennas. As a result, the load of the reverse feedback channel becomes larger.

또한, 기지국이 모든 이동국들로부터 채널 상태 정보를 모두 전송받았다고 가정하더라도, 문제는 간단하지 않다. 각 사용자 채널 간에 상호 간섭이 존재하기 때문이다. Further, even if the base station assumes that all the channel state information has been transmitted from all mobile stations, the problem is not simple. This is because mutual interference exists between user channels.

다중 사용자 환경의 통신 시스템에서는, 각각 사용자의 채널 성능도 중요하지만, 오히려 각각 사용자 채널 사이의 상호 간섭이 가산 전송 용량 관점에서 전체 시스템의 성능을 좌우하는 경향이 크다. 예를 들어, 어떤 두 사용자의 채널을 놓고 볼 때, 각각의 성능이 매우 우수하다 하더라도, 만약 두 채널이 거의 유사하다면(그 상관도가 높다면), 두 사용자 사이에는 매우 큰 상호간섭이 존재하게 된다.In a communication system of a multi-user environment, channel performance of each user is also important, but mutual interference between each user channel tends to determine the performance of the entire system in terms of added transmission capacity. For example, given the channels of two users, even if the performance of each is very good, if the two channels are very similar (the correlation is high), there will be a great deal of interference between the two users. do.

다중 송수신 안테나 이동통신 시스템에서, 다중 사용자 환경을 고려하는 여러 연구들은 최근 들어 여러 연구 기관에서 다각도로 행해지고 있으나, 분류하면 대략 두 가지 정도로 크게 나눌 수 있다.In the multi-transmit and receive antenna mobile communication system, various studies considering a multi-user environment have recently been conducted in various research institutes, but they can be roughly divided into two categories.

첫 번째 방법은, 기지국에서 모든 이동국의 채널 정보를 모두 전송받는 것이 아니라 일부분만 전송받은 후 이를 기준으로 기지국에서 근사적인 신호처리를 하는 방법이다. 두 번째 방법은, 기지국에서 모든 이동국의 채널 정보를 모두 전송받지만 기지국에서 선형화된 신호처리를 함으로써 송신단의 복잡도를 대폭 줄이는 방법이다.In the first method, the base station does not receive all the channel information of all mobile stations, but receives only a part of the channel information and then performs approximate signal processing at the base station. In the second method, the base station receives all the channel information of all mobile stations, but greatly reduces the complexity of the transmitter by performing linearized signal processing at the base station.

전자의 방법은, 사용자가 증가함에 따라 늘어날 수밖에 없는 역궤한 채널의 부하를 줄이는 데 큰 의의가 있으나, 시스템의 이론적인 전송 용량과 실제 데이터율과는 많은 성능 차이가 존재한다는 문제점이 있다.The former method has a significant meaning in reducing the load of the inverse channel, which is inevitably increased as the user increases, but there is a problem that there are many performance differences between the theoretical transmission capacity of the system and the actual data rate.

후자의 방법은, 그 반대로 그 데이터율에 있어서 시스템의 이론적인 전송 용량에는 매우 근접할 수 있으나, 이러한 방식의 문제점은 이러한 데이터율의 성능 개선을 위해 역궤한 채널의 부하가 매우 증가하게 된다는 데 있다.The latter method, on the contrary, can be very close to the theoretical transmission capacity of the system in terms of its data rate, but the problem with this approach is that the load on the inverse channel is greatly increased to improve the performance of this data rate. .

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다중 사용자가 존재하는 다중 송수신 안테나 시스템에서 채널 정보를 이동국에서 기지국으로 전송하는 역궤환 채널의 부하를 줄이면서도 상호 간에 간섭이 적은 여러 명의 이동국을 동시에 택함으로써, 다중 사용자 다중 송수신 안테나 하향링크 채널의 이론적인 가산 전송 용량을 근사적으로 달성할 수 있도록 한 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems. In the multiple transmit / receive antenna system in which multiple users exist, the present invention reduces the load of the backward feedback channel that transmits channel information from the mobile station to the base station, and reduces the number of interferences. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multi-user multi-transmit / receive antenna communication apparatus and method for achieving the theoretical added transmission capacity of a multi-user multi-transmit / receive antenna downlink channel by simultaneously selecting a mobile station.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치는, 다수의 이동국과 통신가능하며, 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국을 포함하는 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에 있어서,In order to achieve the above object, a multi-user multi-transmit / receive antenna communication apparatus according to an embodiment of the present invention is capable of communicating with a plurality of mobile stations and includes a base station having a plurality of transmit antennas in one cell. In the multiple transmit and receive antenna communication apparatus,

상기 기지국은,The base station,

상기 각각의 이동국에게로 소정의 신호 및 정보를 송신하는 신호 송신부; 상 기 각각의 이동국들로부터 본격적인 데이터 신호 전송전에 상기 이동국들로부터 1단계 및 2단계 채널 품질 정보를 역궤환받아 이를 기준으로 우수한 채널 성능을 갖는 이동국 그룹을 선택하고 상기 선택된 이동국들의 인덱스 정보를 상기 신호 송신부를 통해 모든 이동국에게 전송하는 이동국 선택부; 및 상기 선택된 이동국들로부터 받은 채널 상태 정보와 상기 이동국 선택부에서 선택된 이동국 인덱스 정보를 바탕으로 본격적으로 전송할 데이터의 신호처리를 행하여 상기 신호 송신부를 통해 상기 선택된 이동국들에게로 전송하는 데이터 신호 처리부를 포함하고,A signal transmitter for transmitting a predetermined signal and information to each of the mobile stations; Before the full-scale data signal transmission from the respective mobile stations, the mobile station group having the first and second stage channel quality information is reversely received from the mobile stations, and the mobile station group having the excellent channel performance is selected based on this, and the index information of the selected mobile stations is converted into the signal. A mobile station selecting section for transmitting to all mobile stations through the transmitting section; And a data signal processor configured to perform signal processing on data to be transmitted in earnest based on channel state information received from the selected mobile stations and mobile station index information selected by the mobile station selector, and transmit the signal to the selected mobile stations through the signal transmitter. and,

상기 1단계 채널 품질 정보는 상기 기지국에서 전송시킨 파일럿 신호를 수신한 상기 각각의 이동국에서 채널 상태 정보를 추정하고 그 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 생성된 정보로서 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 정보이고,The first stage channel quality information is information generated by estimating channel state information in each mobile station that has received the pilot signal transmitted from the base station and using the estimated channel state information. ego,

상기 2단계 채널 품질 정보는 상기 기지국으로부터 전송된 특정 이동국의 채널 상태 정보와 상기 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 가장 채널 상태가 우수한 이동국과의 상호 간섭을 고려하여 생성된 정보인 것을 특징으로 한다.The second stage channel quality information is information generated by considering mutual interference with the mobile station having the best channel state by using channel state information of the specific mobile station transmitted from the base station and the estimated channel state information.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법은, 다수의 이동국과 통신가능하며, 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국을 포함하는 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에서의 통신 방법에 있어서,In addition, the multi-user multiple transmit / receive antenna communication method according to an embodiment of the present invention is capable of communicating with a plurality of mobile stations, and includes a base station having a plurality of transmit antennas in one cell. In the communication method of,

상기 기지국에서 상기 다수의 이동국으로의 순방향 통신시, 상기 기지국은In forward communication from the base station to the plurality of mobile stations, the base station

상기 모든 이동국에게로 채널 품질을 측정하기 위한 파일럿 신호를 전송하는 제 1과정; 상기 모든 이동국으로부터 전송된 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를 바탕으로 채널 상태가 가장 우수한 이동국 하나를 선택하고, 상기 선택된 이동국의 인덱스 정보를 해당 이동국에게로 전송하는 제 2과정; 상기 선택된 이동국으로부터 전송된 채널 상태 정보를 상기 선택된 이동국을 제외한 나머지 이동국들에게로 전송하는 제 3과정; 상기 선택된 이동국을 제외한 나머지 이동국들로부터 전송된 상기 선택된 이동국과의 상호 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보를 바탕으로 채널 상태가 우수한 이동국들을 선택하고, 상기 선택된 채널 상태가 우수한 이동국들의 인덱스 정보를 모든 이동국에게로 전송하는 제 4과정; 및 상기 선택된 이동국들로부터 채널 상태 정보를 전송받아서 그 채널 상태 정보를 기준으로 이동국들간의 간섭이 발생하지 않도록 신호처리하여 데이터를 상기 선택된 이동국들에게로 전송하는 제 5과정을 통해 순방향 통신을 행하는 것을 특징으로 한다.Transmitting a pilot signal for measuring channel quality to all the mobile stations; A second step of selecting one mobile station having the best channel state based on first-level channel quality information not considering interference between mobile stations transmitted from all the mobile stations, and transmitting index information of the selected mobile station to the corresponding mobile station; Transmitting channel state information transmitted from the selected mobile station to mobile stations other than the selected mobile station; The mobile stations having excellent channel condition are selected based on the two-stage channel quality information considering mutual interference with the selected mobile stations transmitted from the remaining mobile stations except the selected mobile station, and the index information of the mobile stations having the excellent selected channel condition is determined. A fourth process of transmitting to a; And performing a forward communication through a fifth process of receiving channel state information from the selected mobile stations and signaling data so that interference between the mobile stations does not occur based on the channel state information and transmitting data to the selected mobile stations. It features.

그리고, 다르게 본 발명의 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법을 표현하면, 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국 및 상기 기지국과의 통신이 가능한 다수의 이동국으로 형성된 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에서의 통신 방법에 있어서,In another embodiment, a multi-user multi-transmit / receive antenna communication method according to the present invention may include a base station having a plurality of transmit antennas and a plurality of mobile stations capable of communicating with the base station. In the communication method in,

상기 다수의 이동국에서 상기 기지국으로의 역궤환 통신시, In reverse feedback communication from the plurality of mobile stations to the base station,

상기 다수의 이동국이, 상기 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를 계산한 후에 그 계산된 1단계 채널 품질 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 1과정; 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 인덱스 정보를 받은 채널 상태가 가장 좋은 이동국이, 자신의 채널 상태 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 2과정; 상기 채널 상태가 가장 좋은 이동국을 제외한 나머지 이동국들이, 상기 기지국으로부터 상기 채널 상태가 가장 좋은 이동국의 채널 상태 정보와 상기 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 선택된 이동국과의 상호 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보를 계산하여 상기 기지국에게로 전송하는 제 3과정; 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 최종적으로 선택받은 이동국들이, 자신의 채널 상태 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 4과정; 및 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 최종적으로 선택받은 이동국들이, 상기 기지국으로부터 전송되어 오는 이동국들간의 간섭이 발생하지 않도록 신호처리된 데이터를 수신하는 제 5과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The plurality of mobile stations calculates the first stage channel quality information without considering interference between the mobile stations using the channel state information estimated based on the pilot signal transmitted from the base station, and then calculates the calculated first stage channel quality information. A first step of transmitting to the base station; A second step of the mobile station having the best channel state receiving index information from the base station among the plurality of mobile stations, transmitting its channel state information to the base station; The remaining mobile stations except the mobile station having the best channel state may mutually interfere with the selected mobile station using the channel state information estimated from the base station based on the channel state information of the mobile station having the best channel state and the pilot signal. A third step of calculating the considered two-stage channel quality information and transmitting it to the base station; A fourth step of the mobile stations finally selected from the base station among the plurality of mobile stations transmitting their channel state information to the base station; And a fifth process of receiving the signal-processed data so that the mobile stations finally selected from the base station among the plurality of mobile stations do not cause interference between the mobile stations transmitted from the base station.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치 및 그 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a multi-user multi-reception antenna communication apparatus and method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치의 구성도로서, 하나의 셀내에 존재하는 하나의 기지국(110)과 그 기지국(110)과의 무선 통신이 가능한 다수의 이동국(130, 140, 150, 160)으로 구성된다.1 is a block diagram of a multi-user multi-transmit and receive antenna communication apparatus according to an embodiment of the present invention, a base station 110 existing in one cell and a plurality of mobile stations capable of wireless communication with the base station 110 ( 130, 140, 150, 160).

상기 기지국(110)은 통신가능한 여러 이동국(130, 140, 150, 160)들로부터 본격적인 데이터 신호 전송 이전에 이동국간의 간섭이 고려된 채널 품질 정보를 역 궤환받아, 이를 기준으로 우수한 채널 성능을 갖는 이동국 그룹을 선택하고, 선택된 이동국들로부터 다시 역궤환받은 채널 상태 정보를 이용하여 이동국 간에 간섭이 최소화되도록 신호 처리를 거친 후, 복수의 송신 안테나를 통해 송신한다. The base station 110 receives the feedback of the channel quality information considering the interference between the mobile stations before full-scale data signal transmission from the various mobile stations 130, 140, 150, and 160 that can communicate with the mobile station having excellent channel performance. After the group is selected and subjected to signal processing to minimize the interference between the mobile stations by using the channel state information returned back from the selected mobile stations, the transmission is performed through a plurality of transmit antennas.

상기 기지국(110)은 선택된 여러 사용자의 데이터를 전송전에 신호 처리하는 데이터 신호 처리부(111), 데이터 신호 및 사용자 선택을 위한 사전 신호를 이동통신 채널(120)중 채널(121)을 통해 전송하는 신호 송신부(112), 이동국(130, 140, 150, 160)들로부터 역궤환 채널(122)을 통해 받은 채널 품질 정보를 바탕으로 우수한 사용자 그룹을 선별하는 이동국 선택부(113), 이동국(130, 140, 150, 160)으로부터 전송받은 채널 품질 정보 또는 채널 상태 정보를 수신받는 궤환 신호 수신부(114)를 구비한다.The base station 110 transmits a data signal processor 111 for signal-processing data of several selected users before transmission, a signal for transmitting a data signal and a pre-signal for user selection through the channel 121 of the mobile communication channel 120. A mobile station selector 113 and a mobile station 130, 140 for selecting an excellent user group based on channel quality information received from the transmitter 112 and the mobile stations 130, 140, 150, and 160 through the reverse feedback channel 122. And a feedback signal receiver 114 for receiving the channel quality information or the channel state information transmitted from the 150 and 160.

보다 상세하게, 상기 신호 송신부(112)는 다중 안테나를 이용하여 준비 단계에서는 파일럿 신호를 전송하고, 이동국 선택 정보, 채널 품질 정보 등을 각 이동국(130, 140, 150, 160)에게로 전송(순궤환)하며, 본격적인 송신 단계에서는 데이터를 전송한다.More specifically, the signal transmitter 112 transmits a pilot signal in a preparation step using multiple antennas, and transmits mobile station selection information, channel quality information, etc. to each of the mobile stations 130, 140, 150, and 160 (net). Feedback), and transmits data in the authentic transmission phase.

그리고, 상기 데이터 신호 처리부(110)는 상기 이동국 선택부(113)에서 선택된 이동국 인덱스 정보를 바탕으로 본격적으로 전송할 데이터 신호를 처리한다.The data signal processor 110 processes the data signal to be transmitted in earnest based on the mobile station index information selected by the mobile station selector 113.

상기 이동통신 채널(120)을 통해 통신하는 하나의 이동국(130)을 여러 이동국을 대표하여 설명한다. 그 이동국(130)은 단일 또는 다중 안테나를 이용하여 기지국(110)으로부터 오는 데이터 신호 또는 이동국 선택 인덱스 정보 및 채널 상태 정보 등을 수신하는 신호 수신부(131), 및 기지국(110)으로부터 소정의 파일럿 신호를 전송받아 이를 바탕으로 채널 상태를 추정하고, 이러한 채널 상태 정보 또는 이를 바탕으로 도출된 채널 품질 정보를 기지국으로 전송(역궤환)하는 궤환 신호 생성부(132)를 포함한다.One mobile station 130 communicating through the mobile communication channel 120 will be described on behalf of several mobile stations. The mobile station 130 uses a single or multiple antennas to receive a data signal from the base station 110 or a mobile station selection index information, channel state information, and the like, and a predetermined pilot signal from the base station 110. And a feedback signal generator 132 for estimating a channel state based on the received signal, and transmitting (back-feedback) such channel state information or channel quality information derived therefrom to the base station.

보다 상세하게, 상기 궤환 신호 생성부(132)는 기지국(110)으로부터 본격적인 신호를 전송받기 이전에 전송 용량을 최대화하는 것을 기준으로 해당 이동국의 채널 품질 정보를 계산하여 기지국(110)으로 이동통신 채널(120)의 역궤환 채널(122)을 통해 역궤환하고, 기지국(110)으로부터 선택된 후 기지국(110)이 올바른 사전 신호 처리를 할 수 있도록 채널 상태 정보를 그 역궤환 채널(122)을 통해 다시 기지국(110)으로 역궤환한다.In more detail, the feedback signal generation unit 132 calculates channel quality information of the mobile station based on maximizing transmission capacity before receiving the full-scale signal from the base station 110 to the base station 110 by the mobile communication channel. Reverse feedback through the backward feedback channel 122 of 120, and after selecting from the base station 110, the channel state information is again returned through the backward feedback channel 122 so that the base station 110 can perform the correct pre-signal processing. Reverse feedback to the base station (110).

즉, 본 발명은 이동국 간의 상호 간섭의 영향을 파악하기 위해, 모든 이동국들로부터 채널 상태 정보를 역궤환받아야 하는 기존 방식과 달리, 적은 부하를 갖는 채널 품질 정보만을 일단 역궤환받아 이를 바탕으로 이동국들을 선택한 후, 선택된 이동국들로부터만 채널 상태 정보를 역궤환받는 일종의 이중 역궤환 방식을 사용한다.In other words, in order to grasp the influence of mutual interference between mobile stations, the present invention, unlike the conventional method in which channel state information needs to be reversely fed back from all mobile stations, receives only the channel quality information having a small load once and receives the mobile station based on this. After the selection, a kind of dual backward feedback method is used in which channel state information is backward feedback only from selected mobile stations.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 2 is a flowchart illustrating a multi-user multiple transmit / receive antenna communication method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 시간 진행에 따라 본격적인 데이터 통신 이전 단계에서의 신호의 상호 흐름이 중요하기 때문에 도 2를 참조하여 본 발명의 주요 동작 원리를 시간 진행에 따라 과정별로 상세히 설명하기로 한다. In the present invention, since the mutual flow of signals in a step prior to full-scale data communication is important as time progresses, the main operation principle of the present invention will be described in detail with respect to time progressing with reference to FIG. 2.

(가) 사전 역궤환 1과정(S211, S212, S213, S221, S222)(A) Pre-reverse feedback process 1 (S211, S212, S213, S221, S222)

(가-1) 기지국(110)은 모든 이동국(130, 140, 150, 160)에게 채널 품질을 측정하기 위한 파일럿 신호를 다중 안테나로 이루어진 신호 송신부(112)를 통해 전송한다(S211).(A-1) The base station 110 transmits pilot signals for measuring channel quality to all the mobile stations 130, 140, 150, and 160 through the signal transmitter 112 composed of multiple antennas (S211).

(가-2) 각 이동국(이하에서는 130을 대표로 하여 설명함)의 신호 수신부(131)는 단일 또는 다중 안테나를 이용하여 그 파일럿 신호를 수신하여 궤환 신호 생성부(132)에게로 보내고 그 궤환 신호 생성부(132)는 이를 바탕으로 자신의 채널 상태 정보를 추정한다. 그리고, 그 궤환 신호 생성부(132)는 이렇게 추정한 채널 상태 정보를 바탕으로 채널 품질 정보를 계산하게 되는데, 이 단계에서 각 이동국은 이동국 간의 특별한 상호 협력 과정을 거치지 않는 한, 다른 이동국의 채널정보를 알 수 없으므로, 이동국 상호 간의 간섭은 고려하지 못한 1단계 채널 품질 정보만을 계산할 수 있다. 상기 1단계 채널 품질 정보를, 향후 단계에서 언급될 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보와 구분하기 위해

Figure 112005026055096-PAT00001
이라 명명하고, 그 계산은 하기의 수학식 1과 같다.(A-2) The signal receiving unit 131 of each mobile station (hereinafter, referred to as 130 as a representative) receives the pilot signal by using a single or multiple antennas, sends it to the feedback signal generating unit 132, and returns the feedback signal. The signal generator 132 estimates its channel state information based on this. The feedback signal generator 132 calculates channel quality information based on the estimated channel state information. In this step, unless each mobile station undergoes a special mutual cooperation process, the channel information of another mobile station is calculated. Since it is not known, it is possible to calculate only the first stage channel quality information which does not take into account interference between mobile stations. In order to distinguish the first stage channel quality information from the second stage channel quality information in consideration of interference to be mentioned in a future stage.
Figure 112005026055096-PAT00001
This is named, and the calculation is shown in Equation 1 below.

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 112005026055096-PAT00002
Figure 112005026055096-PAT00002

상기 수학식 1은, 다중 사용자 간의 간섭을 고려하지 않았으므로, 단일 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 이동통신 시스템의 채널 전송 용량을 구하는 식과 일치한다. 행렬

Figure 112005026055096-PAT00003
는
Figure 112005026055096-PAT00004
번째 이동국(130)이 자신에게 전송된 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 정보를 뜻하고, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00005
는
Figure 112005026055096-PAT00006
번째 이동국(130)에서 다중 안테나를 사용하여 수신할 경우, 각 안테나간의 전력 할당을 나타내는 안테나간의 전력 상관행렬을 뜻한다. 행렬
Figure 112005026055096-PAT00007
는 주 대각선 성분이 모두 1이고, 나머지 성분은 모두 0인 단위 행렬을 뜻한다.
Figure 112005026055096-PAT00008
는 정방행렬이며, 그 차수는 해당 이동국의 수신 안테나 수와 동일하다. 단일 안테나를 사용하여 수신하는 다중송신 단일수신 안테나 시스템에서는, 이 값은 스칼라 상수 1이 된다. 이렇게 계산한 1단계 채널 품질 정보
Figure 112005026055096-PAT00009
값을 상기 궤환 신호 생성부(132; 여기서는 모든 이동국에 존재하는 궤환 신호 생성부를 의미함)는 역궤환 채널(122)를 통해 기지국(110)으로 전송한다(S221).Since Equation 1 does not consider interference between multiple users, Equation 1 corresponds to an equation for obtaining channel transmission capacity of a multiple transmit / receive antenna mobile communication system in a single user environment. procession
Figure 112005026055096-PAT00003
Is
Figure 112005026055096-PAT00004
Means the channel information estimated by the first mobile station 130 based on the pilot signal transmitted thereto
Figure 112005026055096-PAT00005
Is
Figure 112005026055096-PAT00006
When the first mobile station 130 receives multiple antennas, it means a power correlation matrix between antennas indicating power allocation between each antenna. procession
Figure 112005026055096-PAT00007
Is an identity matrix where the main diagonal components are all 1s and the remaining components are all 0s.
Figure 112005026055096-PAT00008
Is a square matrix whose order is equal to the number of receive antennas of the mobile station. In a multiplexing single receive antenna system receiving using a single antenna, this value is a scalar constant of 1. Tier 1 channel quality information calculated this way
Figure 112005026055096-PAT00009
The feedback signal generator 132 (which means a feedback signal generator present in all mobile stations) transmits the value to the base station 110 through the backward feedback channel 122 (S221).

(가-3) 상기 기지국(110)의 궤환 신호 수신부(114)는 상기 역궤환 채널(122)를 통해 전송받고(S212), 그 궤환 신호 수신부(114)는 수신한 1단계 채널 품질 정보

Figure 112005026055096-PAT00010
값을 이동국 선택부(113)에게로 보낸다. 그에 따라, 그 이동국 선택부(113)는 1단계 채널 품질 정보
Figure 112005026055096-PAT00011
값을 바탕으로 모든 이동국들(130, 140, 150, 160)중에서 채널 상태가 가장 우수한 이동국(예컨대, 130이라고 가정함) 하나를 선 택하여, 이 이동국의 인덱스 정보를 해당 이동국(130)에게 전송한다(S213). (A-3) The feedback signal receiving unit 114 of the base station 110 is transmitted through the reverse feedback channel 122 (S212), and the feedback signal receiving unit 114 receives the first stage channel quality information.
Figure 112005026055096-PAT00010
The value is sent to the mobile station selector 113. Accordingly, the mobile station selector 113 provides first-level channel quality information.
Figure 112005026055096-PAT00011
Based on the value, one of the mobile stations having the best channel state (for example, 130) is selected from all the mobile stations 130, 140, 150, and 160, and the index information of the mobile station is transmitted to the mobile station 130. (S213).

상기 인덱스 정보를 받은 해당 이동국(130)은 궤환 신호 생성부(132)에서 채널 품질 정보가 아닌 행렬로 구성되는 채널 상태 정보를 생성하여 역궤환 채널(122)을 통해 기지국(110)으로 전송한다(S222).Receiving the index information, the mobile station 130 generates channel state information composed of a matrix rather than channel quality information from the feedback signal generator 132 and transmits the channel state information to the base station 110 through the backward feedback channel 122 ( S222).

(대표적인 이동국과 선택된 이동국의 각 인덱스는 같지 않으나, 동작 원리를 설명에 있어서의 편의성을 위해, 모두 하나의 이동국(130)만을 기준으로 설명하기로 한다.)(Each index of the representative mobile station and the selected mobile station is not the same, but for the sake of convenience in explanation, all of them will be described based on only one mobile station 130.)

(나) 사전 역궤환 2과정(S214, S215, S216, S223, S224)(B) Two pre-return feedback processes (S214, S215, S216, S223, S224)

(나-1) 기지국(110)에서는 상기 선택된 이동국(130)으로부터 전송받은 1단계 채널 품질 정보를 모든 이동국에서 알 수 있도록 하기 위해 순궤환 채널(121)을 통해 나머지 모든 이동국(140,150,160)들에게 그대로 전송한다(S214).(B-1) In the base station 110, all the mobile stations 140, 150, and 160 are provided through the feedback channel 121 so that all mobile stations can know the first-level channel quality information received from the selected mobile station 130. It transmits (S214).

(나-2) 각각의 이동국(140,150,160)의 궤환 신호 생성부(132)는 순궤환 채널(121)을 통해 전송받은 특정 이동국(130)의 채널 정보를 바탕으로 특정 이동국(130)과의 간섭을 고려한 자신의 새로운 2단계 채널 품질 정보 (이를 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를

Figure 112005026055096-PAT00012
라 명명한 것과 비교하여,
Figure 112005026055096-PAT00013
라 명명한다.
Figure 112005026055096-PAT00014
는 간섭을 고려하지 않은 최초의 채널 품질 정보,
Figure 112005026055096-PAT00015
는 가장 채널 상태가 우수한 이동국과의 상호 간섭을 고려한 채널 품질 정보)를 계산하게 되며, 그 계산은 하기의 수학식 2와 같다.(B-2) The feedback signal generation unit 132 of each of the mobile stations 140, 150, and 160 performs interference with the specific mobile station 130 based on the channel information of the specific mobile station 130 received through the forward channel 121. Consider their new two-stage channel quality information.
Figure 112005026055096-PAT00012
Compared to the naming,
Figure 112005026055096-PAT00013
Name it.
Figure 112005026055096-PAT00014
Is the first channel quality information without considering interference,
Figure 112005026055096-PAT00015
Calculates channel quality information considering mutual interference with the mobile station having the best channel state, and the calculation is as follows.

(수학식 2)(Equation 2)

Figure 112005026055096-PAT00016
Figure 112005026055096-PAT00016

상기 수학식 2는 첫 번째로 선택된 이동국 및 모든 이동국의

Figure 112005026055096-PAT00017
값들을 비교하여, 가장 높은 값이 나온 이동국의 인덱스를
Figure 112005026055096-PAT00018
이라고 가정했을 때, 제
Figure 112005026055096-PAT00019
이동국의 채널이 간섭으로 작용할 경우, 각 이동국에서의 채널 품질 정보를 재계산한 값이다. 위와 같은 간섭을 고려한 채널 품질 정보 계산 방법은 DPC(Dirty Paper Coding)이라 불리는 기법에서, 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템의 가산 채널 용량을 구하는 식에서 응용된 것으로서, 논문 S. Vishwanath, N. Jindal and A. Goldsmith, "Duality, Achievable Rates, and Sum-Rate Capacity of Gaussian MIMO Broadcast Channels", IEEE Trans. Information Theory, vol. 49, no. 1, Oct. 2004. 에 소개되어 있다. 기존 사용자와의 간섭을 고려한 채널 품질 정보의 계산은 여러 가지 방법이 존재하지만, 상기 방법을 사용한 이유는, 여러 가지 채널 품질 정보의 계산식 중에서, 이 식만이 유일하게 사용자가 추가적으로 늘어남에 따라, 단계적으로 변화할 수 있는 특징을 지니고 있기 때문이다. 이 계산식을 제외한 다른 채널 품질 계산 방법(사용자 간 상호 간섭 고려)들은 사용자가 추가적으로 늘어나면, 모든 조합을 다시 고려하여, 식을 재계산해야 하는 문제점이 있다. 상기 방법을 사용한 또다른 이유는, 향후 수 단계(S223, S215, S216, S224)를 더 거쳐 기지국(110)의 이동국 선택부(113)에서 모든 이동국들이 다 선택된 후에, 데이터 신호 처리부(111)에서 그 선택된 이동국 그룹에 관한 신호처리(S217)의 방법으로서, ZF-DPC(Zero Forcing Dirty Paper Coding)을 적용할 예정이기 때문이다. ZF-DPC에 대해서는 하기의 단계(다-1)에서 설명하기로 한다.Equation 2 is the first selected mobile station and all of the mobile station
Figure 112005026055096-PAT00017
Compare the values, and compare the index of the mobile station with the highest value.
Figure 112005026055096-PAT00018
Assuming that
Figure 112005026055096-PAT00019
When the channel of the mobile station acts as interference, it is a value for recalculating channel quality information in each mobile station. The method of calculating channel quality information considering the interference is applied in a method called DPC (Dirty Paper Coding) to calculate the added channel capacity of a multi-user multi-receive antenna system. Goldsmith, "Duality, Achievable Rates, and Sum-Rate Capacity of Gaussian MIMO Broadcast Channels", IEEE Trans. Information Theory , vol. 49, no. 1, Oct. Introduced in 2004. There are various methods for calculating channel quality information considering interference with existing users, but the reason for using the above method is, among other formulas for calculating channel quality information, this equation is the only one of the equations. This is because it has the characteristics to change. Channel quality calculation methods other than this formula (considering mutual interference between users) have a problem in that if the user is additionally increased, the formula must be recalculated by considering all combinations again. Another reason for using the method is that after all the mobile stations are selected in the mobile station selector 113 of the base station 110 through several further steps (S223, S215, S216, S224), the data signal processor 111 This is because ZF-DPC (Zero Forcing Dirty Paper Coding) is to be applied as the method of signal processing (S217) for the selected mobile station group. The ZF-DPC will be described in the following step (C-1).

상기 각 이동국(140, 150, 160)의 궤환 신호 생성부(132)는 이렇게 계산된

Figure 112005026055096-PAT00020
값들을 역궤환 채널(122)을 통해 기지국(110)으로 전송시킨다(S223), The feedback signal generator 132 of each of the mobile stations 140, 150 and 160 is
Figure 112005026055096-PAT00020
The values are transmitted to the base station 110 through the reverse feedback channel 122 (S223).

상기 기지국(110)의 이동국 선택부(113)는 궤환 신호 수신부(114)를 통해 입력되는 이동국들(140, 150, 160)로부터의

Figure 112005026055096-PAT00021
값들을 바탕으로 채널 상태가 우수한 이동국들을 선택하여, 이 이동국의 인덱스 정보들을 상술한 단계 (가-3)에서 선택되었던 이동국(130)의 정보와 함께, 모든 이동국들에게 순궤환 채널(121)을 통해 전송한다(S216).The mobile station selector 113 of the base station 110 receives the signals from the mobile stations 140, 150, and 160 that are input through the feedback signal receiver 114.
Figure 112005026055096-PAT00021
Based on the values, mobile stations having a good channel condition are selected and the index information of the mobile station is returned to all mobile stations together with the information of the mobile station 130 selected in step (A-3) described above. Transmit through (S216).

(나-3) 이 인덱스 정보들을 받은 해당 이동국들은 채널 품질 정보가 아닌 행렬로 구성되는 자신의 채널 상태 정보를 역궤환 채널(122)을 통해 기지국으로 전송한다(S224). 그에 따라, 그 기지국(110)의 궤환 신호 수신부(114)는 상기 채널 상태 정보들을 전송받아 데이터 신호 처리를 위하여 데이터 신호 처리부(111)로 보낸다.(B-3) The corresponding mobile stations receiving the index information transmit their channel state information, which is composed of a matrix rather than channel quality information, to the base station through the backward feedback channel 122 (S224). Accordingly, the feedback signal receiver 114 of the base station 110 receives the channel state information and sends it to the data signal processor 111 for data signal processing.

(다) 데이터 신호 처리 및 신호 전송 단계(S217, S225, S226)(C) Data signal processing and signal transmission steps (S217, S225, S226)

(다-1) 상기 기지국(110)의 데이터 신호 처리부(111)는 상술한 단계 (나-3)에서 궤환 신호 처리부(114)로부터 받은 최종적으로 선택된 이동국들의 채널 상태 정보를 바탕으로 ZF-DPC(Zero Forcing Dirty Paper Coding)을 이용하여, 각 이동국 간의 상호 간섭을 미리 없앨 수 있는 신호 처리를 하고, SP-IWF(Sum Power Iterative Water Filling)를 이용하여, 선택된 이동국들 사이에 가장 적절한 전력 할당을 수행한다. 한 이동국의 신호 수신부(131)가 다수의 안테나를 사용하는 경우에는, 앞서 언급했듯이, 각 안테나 사이의 전력 할당은 워터필링 기법에 기인한다. ZF-DPC는 행렬의 QR-분해를 이용하여, 사전에 각 사용자 간의 상호 간섭을 제거할 수 있는 선형 코딩 방법으로써, 그 구현이 간단한 것이 특징이며, 책 A. Paulraj, et al., Introduction to Space-Time Wireless Communications, Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2003. 의 212페이지에 그 방법이 소개되어 있다. SP-IWF(Sum Power Iterative Water Filling)은 다중 사용자 다중 송수신 안테나 이동통신 시스템에서 각 사용자 간의 전력 배분 문제를 해결하는 휴리스틱한 알고리즘이며, 그 방법은 논문 N. Jindal, W. Rhee, S. Vishwanath, S. Jafar, and A. Goldsmith, "Sum power iterative water-filling for multi-antenna Gaussian broadcast channels," 에 소개되어 있다. (C-1) The data signal processing unit 111 of the base station 110 performs a ZF-DPC (based on channel state information of the finally selected mobile stations received from the feedback signal processing unit 114 in step (b-3). Signal processing to eliminate mutual interference between mobile stations in advance using Zero Forcing Dirty Paper Coding, and most appropriate power allocation among selected mobile stations using Sum Power Iterative Water Filling (SP-IWF) do. When the signal receiver 131 of one mobile station uses multiple antennas, as mentioned above, the power allocation between each antenna is due to a water filling technique. ZF-DPC is a linear coding method that can eliminate mutual interference between users in advance by using QR-decomposition of matrix, and its simple implementation is described in the book A. Paulraj, et al., Introduction to Space -Time Wireless Communications , Cambridge, UK: Cambridge Univ. The method is described on page 212 of Press, 2003. Sum-power Iterative Water Filling (SP-IWF) is a heuristic algorithm that solves the problem of power distribution between users in multi-user multi-receive antenna mobile communication systems. The method is described in the papers of N. Jindal, W. Rhee, S. Vishwanath, S. Jafar, and A. Goldsmith, "Sum power iterative water-filling for multi-antenna Gaussian broadcast channels".

이러한 신호처리를 거친 후, 기지국(110)의 신호 송신부(112)는 다중 안테나를 이용하여 본격적으로 데이터 신호를 전송하게 되고(S217), 각 이동국들(130,140,150,160)은 자신이 선택받았을 경우, 자신들에게 전송되는 데이터를 수신하고(S226), 선택받지 못한 이동국들은 데이터가 전송되는 동안 동작을 중지하게 된다(S225).After such signal processing, the signal transmitter 112 of the base station 110 transmits the data signal in earnest using multiple antennas (S217), and each of the mobile stations 130, 140, 150, and 160, if they have been selected, Receiving the data to be transmitted (S226), the mobile station that is not selected will stop the operation while the data is transmitted (S225).

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형 이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다. On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiments and can be carried out by modifications and variations within the scope not departing from the gist of the present invention, and the technical spirit to which such modifications and variations are applied also belongs to the following claims. Must see

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본격적인 데이터 신호 전송 이전에 기지국은 이동국으로부터 상대적으로 부하가 작은 채널 품질 정보만을 우선 전송받는 사전 역궤환 단계를 통해, 통신 가능한 수많은 이동국 중에서 상호 간의 간섭을 고려하면서도 채널 성능이 우수한 이동국 그룹을 우선 선별하여 그 이동국들로부터만 채널 상태 정보를 역궤환받아, 이를 기준으로 데이터 신호를 적절히 처리하여 전송할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, prior to full-scale data signal transmission, the base station considers interference among a large number of mobile stations that can communicate with each other through a pre-return step of first receiving only a relatively small channel quality information from the mobile station. A group of mobile stations having excellent channel performance may be selected first, and channel state information may be reversely fed back only from the mobile stations, and the data signal may be appropriately processed and transmitted based on this.

이 때, 이동국 선별의 기준이 되는 채널 품질 정보는, 다중 사용자 간섭이 존재하는 상황을 고려한 값(수학식 2)이며, 기지국에서 다중 사용자 간의 간섭을 제거 또는 감소시키기 위해 어떠한 방식의 신호처리를 수행하는가에 따라, 채널 품질 정보를 산출하는 식은 그 신호 처리 방식에 종속되어 변화할 수 있다.In this case, the channel quality information, which is a criterion for mobile station selection, is a value in consideration of a situation in which multi-user interference exists (Equation 2), and the base station performs some type of signal processing to remove or reduce interference between multiple users. Depending on the method, the equation for calculating the channel quality information may vary depending on the signal processing scheme.

따라서, 다중 사용자를 갖는 다중 송수신 안테나 이동통신 시스템에 있어서, 사용자가 증가함에도 불구하고, 역궤환받는 채널 정보량은 크게 증가하지 않게 되므로, 가산 전송 용량 관점에서 기지국에서 이동국으로부터 사실상 모든 채널 상태 정보를 역궤환받을 때와 거의 성능 저하가 없는 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.Therefore, in a multiple transmit / receive antenna mobile communication system having multiple users, even though the number of users increases, the amount of reverse feedback channel information does not increase significantly. Therefore, virtually all channel state information from the mobile station is reversed from the mobile station in terms of added transmission capacity. There is an effect to configure a system when there is a feedback and almost no performance degradation.

또한, 본 발명의 실시예에서 언급한 다중 역궤환 방식을 응용하면, 다중 사용자가 존재하는 다른 여타 상황에서, 역궤환 채널에 걸리는 부하의 한계 때문에 이론적으로는 가능하지만 실질적으로 구현이 어려운 경우의 시스템일지라도, 궤환 방식에 있어서의 약간의 수정을 거친다면 상대적으로 기존 방식에 비해 작은 역궤환 채널 부하를 가짐에도 불구하고, 그 성능 저하는 근소한 효과를 기대할 수 있다.In addition, the application of the multiple inversion scheme mentioned in the embodiment of the present invention is a system in which, in other situations in which multiple users exist, is theoretically possible but practically difficult due to the limitation of the load on the inversion channel. Even if a small modification is made in the feedback method, even if the feedback channel has a relatively small reverse feedback load compared to the existing method, the performance degradation can be expected to have a slight effect.

Claims (9)

다수의 이동국과 통신가능하며, 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국을 포함하는 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에 있어서,A multi-transmit / receive antenna communication apparatus in a multi-user environment capable of communicating with a plurality of mobile stations and including a base station having a plurality of transmit antennas in one cell, 상기 기지국은,The base station, 상기 각각의 이동국에게로 소정의 신호 및 정보를 송신하는 신호 송신부; 상기 각각의 이동국들로부터 본격적인 데이터 신호 전송전에 상기 이동국들로부터 1단계 및 2단계 채널 품질 정보를 역궤환받아 이를 기준으로 우수한 채널 성능을 갖는 이동국 그룹을 선택하고 상기 선택된 이동국들의 인덱스 정보를 상기 신호 송신부를 통해 모든 이동국에게 전송하는 이동국 선택부; 및 상기 선택된 이동국들로부터 받은 채널 상태 정보와 상기 이동국 선택부에서 선택된 이동국 인덱스 정보를 바탕으로 본격적으로 전송할 데이터의 신호처리를 행하여 상기 신호 송신부를 통해 상기 선택된 이동국들에게로 전송하는 데이터 신호 처리부를 포함하고,A signal transmitter for transmitting a predetermined signal and information to each of the mobile stations; Before the full-scale data signal transmission from each of the mobile stations, the mobile station group having the first and second channel quality information back-received from the mobile stations is selected based on the first and second channel quality information, and the index information of the selected mobile stations is selected. A mobile station selecting unit for transmitting to all mobile stations through a network; And a data signal processor configured to perform signal processing on data to be transmitted in earnest based on channel state information received from the selected mobile stations and mobile station index information selected by the mobile station selector, and transmit the signal to the selected mobile stations through the signal transmitter. and, 상기 1단계 채널 품질 정보는 상기 기지국에서 전송시킨 파일럿 신호를 수신한 상기 각각의 이동국에서 채널 상태 정보를 추정하고 그 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 생성된 정보로서 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 정보이고,The first stage channel quality information is information generated by estimating channel state information in each mobile station that has received the pilot signal transmitted from the base station and using the estimated channel state information. ego, 상기 2단계 채널 품질 정보는 상기 기지국으로부터 전송된 특정 이동국의 채널 상태 정보와 상기 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 가장 채널 상태가 우수한 이동국과의 상호 간섭을 고려하여 생성된 정보인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치.The second stage channel quality information is information generated by considering mutual interference with a mobile station having the best channel state by using channel state information of the specific mobile station transmitted from the base station and the estimated channel state information. User multiple transmit and receive antenna communication. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이동국 선택부는 상기 각각의 이동국으로부터 전송된 상기 1단계 채널 품질 정보의 값을 바탕으로 모든 이동국들중에서 채널 상태가 가장 우수한 이동국 하나를 선택하여 그 선택된 이동국의 인덱스 정보를 상기 신호 송신부를 통해 해당 이동국에게로 전송하고, 상기 선택된 이동국을 제외한 나머지 모든 이동국들로부터 전송되는 상기 2단계 채널 품질 정보를 수신하게 되면 상기 수신한 2단계 채널 품질 정보를 바탕으로 채널 상태가 우수한 이동국들을 선택하여 그 선택된 이동국들의 인덱스 정보를 상기 신호 송신부를 통해 모든 이동국에게로 보내는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치.The mobile station selector selects one of the mobile stations having the best channel state among all mobile stations based on the value of the first-stage channel quality information transmitted from each mobile station, and transmits index information of the selected mobile station to the corresponding mobile station through the signal transmitter. And receiving the second stage channel quality information transmitted from all mobile stations except for the selected mobile station, selecting mobile stations having a good channel state based on the received second stage channel quality information. And transmitting the index information to all mobile stations through the signal transmitter. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 1단계 채널 품질 정보의 값은 하기의 수학식The value of the first stage channel quality information is represented by the following equation.
Figure 112005026055096-PAT00022
Figure 112005026055096-PAT00022
 (여기서, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00023
는
Figure 112005026055096-PAT00024
번째 이동국이 자신에게 전송된 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 정보를 뜻하고, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00025
는
Figure 112005026055096-PAT00026
번째 이동국에서 다중 안테나를 사용하여 수신할 경우 각 안테나간의 전력 할당을 나타내는 안테나간의 전력 상관행렬을 뜻하며, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00027
는 주 대각선 성분이 모두 1이고 나머지 성분은 모두 0인 단위 행렬을 뜻하는 것으로서,
Figure 112005026055096-PAT00028
는 정방행렬이며 그 차수는 해당 이동국의 수신 안테나 수와 동일하다.)Where matrix
Figure 112005026055096-PAT00023
Is
Figure 112005026055096-PAT00024
Means the channel information estimated by the first mobile station based on the pilot signal transmitted to it, and
Figure 112005026055096-PAT00025
Is
Figure 112005026055096-PAT00026
When the first mobile station receives multiple antennas, it means a power correlation matrix between antennas indicating power allocation between each antenna.
Figure 112005026055096-PAT00027
Is an identity matrix where the main diagonal components are all 1 and the remaining components are all 0,
Figure 112005026055096-PAT00028
Is a square matrix whose order is equal to the number of receive antennas of the mobile station.) 에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치.Multi-user multiple transmit and receive antenna communication device, characterized in that obtained by. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 2단계 채널 품질 정보의 값은 하기의 수학식The value of the second stage channel quality information is represented by the following equation.
Figure 112005026055096-PAT00029
Figure 112005026055096-PAT00029
 (여기서, 상기 수학식은 첫 번째로 선택된 이동국 및 모든 이동국의
Figure 112005026055096-PAT00030
값들을 비교하여, 가장 높은 값이 나온 이동국의 인덱스를
Figure 112005026055096-PAT00031
이라고 가정했을 때, 제
Figure 112005026055096-PAT00032
이동국의 채널이 간섭으로 작용할 경우 각 이동국에서의 채널 품질 정보를 재계산한 값이다.)Wherein the equation is used for the first selected mobile station and all mobile stations.
Figure 112005026055096-PAT00030
Compare the values, and compare the index of the mobile station with the highest value.
Figure 112005026055096-PAT00031
Assuming that
Figure 112005026055096-PAT00032
If the channel of the mobile station acts as interference, it is the value recalculated channel quality information in each mobile station.) 에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신장치.Multi-user multiple transmit and receive antenna communication device, characterized in that obtained by. 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국과의 통신이 가능한 이동통신 단말기로서, A mobile communication terminal capable of communicating with a base station having a plurality of transmit antennas in one cell, 상기 기지국으로부터의 데이터 신호와 이동국 선택 인덱스 정보 및 채널 상태 정보를 수신하는 신호 수신부; 및 상기 기지국으로부터 전송된 소정의 파일럿 신호를 바탕으로 자신의 채널 상태를 추정하고, 그 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를 계산하여 상기 기지국에게로 전송하며, 상기 신호 수신부를 통해 상기 기지국으로부터 전송된 특정 이동국의 채널 상태 정보와 상기 추정된 채널 상태 정보를 이용하여 가장 채널 상태가 우수한 이동국과의 상호 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보를 계산하여 상기 기지국에게로 전송하는 궤환 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기.A signal receiver for receiving data signals from the base station, mobile station selection index information, and channel state information; And estimating its own channel state based on the predetermined pilot signal transmitted from the base station, and calculating first-stage channel quality information without considering interference between mobile stations by using the estimated channel state information. And calculating the two-stage channel quality information considering the mutual interference with the mobile station having the best channel state by using the channel state information of the specific mobile station and the estimated channel state information transmitted from the base station through the signal receiver. A mobile communication terminal comprising a feedback signal generator for transmitting to the base station. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 1단계 채널 품질 정보의 값은 하기의 수학식The value of the first stage channel quality information is represented by the following equation.
Figure 112005026055096-PAT00033
Figure 112005026055096-PAT00033
 (여기서, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00034
는
Figure 112005026055096-PAT00035
번째 이동국이 자신에게 전송된 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 정보를 뜻하고, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00036
는
Figure 112005026055096-PAT00037
번째 이동국에서 다중 안테나를 사용하여 수신할 경우 각 안테나간의 전력 할당을 나타내는 안테나간의 전력 상관행렬을 뜻하며, 행렬
Figure 112005026055096-PAT00038
는 주 대각선 성분이 모두 1이고 나머지 성분은 모두 0인 단위 행렬을 뜻하는 것으로서,
Figure 112005026055096-PAT00039
는 정방행렬이며 그 차수는 해당 이동국의 수신 안테나 수와 동일하다.)Where matrix
Figure 112005026055096-PAT00034
Is
Figure 112005026055096-PAT00035
Means the channel information estimated by the first mobile station based on the pilot signal transmitted to it, and
Figure 112005026055096-PAT00036
Is
Figure 112005026055096-PAT00037
When the first mobile station receives multiple antennas, it means a power correlation matrix between antennas indicating power allocation between each antenna.
Figure 112005026055096-PAT00038
Is an identity matrix where the main diagonal components are all 1 and the remaining components are all 0,
Figure 112005026055096-PAT00039
Is a square matrix whose order is equal to the number of receive antennas of the mobile station.) 에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법.A multi-user multi-transmit and receive antenna communication method, characterized in that obtained by. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 2단계 채널 품질 정보의 값은 하기의 수학식The value of the second stage channel quality information is represented by the following equation.
Figure 112005026055096-PAT00040
Figure 112005026055096-PAT00040
 (여기서, 상기 수학식은 첫 번째로 선택된 이동국 및 모든 이동국의
Figure 112005026055096-PAT00041
값들을 비교하여, 가장 높은 값이 나온 이동국의 인덱스를
Figure 112005026055096-PAT00042
이라고 가정했을 때, 제
Figure 112005026055096-PAT00043
이동국의 채널이 간섭으로 작용할 경우 각 이동국에서의 채널 품질 정보를 재계산한 값이다.)Wherein the equation is used for the first selected mobile station and all mobile stations.
Figure 112005026055096-PAT00041
Compare the values, and compare the index of the mobile station with the highest value.
Figure 112005026055096-PAT00042
Assuming that
Figure 112005026055096-PAT00043
If the channel of the mobile station acts as interference, it is the value recalculated channel quality information in each mobile station.) 에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법.A multi-user multi-transmit and receive antenna communication method, characterized in that obtained by. 다수의 이동국과 통신가능하며, 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국을 포함하는 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에서의 통신 방법에 있어서,A communication method in a multiple transmit / receive antenna communication apparatus in a multi-user environment, which includes a base station capable of communicating with a plurality of mobile stations and having a plurality of transmit antennas in one cell, 상기 기지국에서 상기 다수의 이동국으로의 순방향 통신시, 상기 기지국은In forward communication from the base station to the plurality of mobile stations, the base station 상기 모든 이동국에게로 채널 품질을 측정하기 위한 파일럿 신호를 전송하는 제 1과정;Transmitting a pilot signal for measuring channel quality to all the mobile stations; 상기 모든 이동국으로부터 전송된 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를 바탕으로 채널 상태가 가장 우수한 이동국 하나를 선택하고, 상기 선택된 이동국의 인덱스 정보를 해당 이동국에게로 전송하는 제 2과정;A second step of selecting one mobile station having the best channel state based on first-level channel quality information not considering interference between mobile stations transmitted from all the mobile stations, and transmitting index information of the selected mobile station to the corresponding mobile station; 상기 선택된 이동국으로부터 전송된 채널 상태 정보를 상기 선택된 이동국을 제외한 나머지 이동국들에게로 전송하는 제 3과정;Transmitting channel state information transmitted from the selected mobile station to mobile stations other than the selected mobile station; 상기 선택된 이동국을 제외한 나머지 이동국들로부터 전송된 상기 선택된 이동국과의 상호 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보를 바탕으로 채널 상태가 우수한 이동국들을 선택하고, 상기 선택된 채널 상태가 우수한 이동국들의 인덱스 정보를 모든 이동국에게로 전송하는 제 4과정; 및The mobile stations having excellent channel condition are selected based on the two-stage channel quality information considering mutual interference with the selected mobile stations transmitted from the remaining mobile stations except the selected mobile station, and the index information of the mobile stations having the excellent selected channel condition is determined. A fourth process of transmitting to a; And 상기 선택된 이동국들로부터 채널 상태 정보를 전송받아서 그 채널 상태 정보를 기준으로 이동국들간의 간섭이 발생하지 않도록 신호처리하여 데이터를 상기 선택된 이동국들에게로 전송하는 제 5과정을 통해 순방향 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법. Performing forward communication through a fifth process of receiving channel state information from the selected mobile stations and transmitting the data to the selected mobile stations by signal processing so that interference between the mobile stations does not occur based on the channel state information. A multi-user multiple transmit / receive antenna communication method. 하나의 셀내에서 다수의 송신 안테나를 갖춘 기지국 및 상기 기지국과의 통신이 가능한 다수의 이동국을 포함하는 다중 사용자 환경의 다중 송수신 안테나 통신장치에서의 통신 방법에 있어서,A communication method in a multiple transmit / receive antenna communication apparatus in a multi-user environment including a base station having a plurality of transmit antennas in one cell and a plurality of mobile stations capable of communicating with the base station, 상기 다수의 이동국에서 상기 기지국으로의 역궤환 통신시, In reverse feedback communication from the plurality of mobile stations to the base station, 상기 다수의 이동국이, 상기 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 이동국 상호간의 간섭을 고려하지 않은 1단계 채널 품질 정보를 계산한 후에 그 계산된 1단계 채널 품질 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 1과정;The plurality of mobile stations calculates the first stage channel quality information without considering interference between the mobile stations using the channel state information estimated based on the pilot signal transmitted from the base station, and then calculates the calculated first stage channel quality information. A first step of transmitting to the base station; 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 인덱스 정보를 받은 채널 상태가 가장 좋은 이동국이, 자신의 채널 상태 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 2과정;A second step of the mobile station having the best channel state receiving index information from the base station among the plurality of mobile stations, transmitting its channel state information to the base station; 상기 채널 상태가 가장 좋은 이동국을 제외한 나머지 이동국들이, 상기 기지국으로부터 상기 채널 상태가 가장 좋은 이동국의 채널 상태 정보와 상기 파일럿 신호를 바탕으로 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 선택된 이동국과의 상호 간섭을 고려한 2단계 채널 품질 정보를 계산하여 상기 기지국에게로 전송하는 제 3과정;The remaining mobile stations except the mobile station having the best channel state may mutually interfere with the selected mobile station using the channel state information estimated from the base station based on the channel state information of the mobile station having the best channel state and the pilot signal. A third step of calculating the considered two-stage channel quality information and transmitting it to the base station; 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 최종적으로 선택받은 이동국들이, 자신의 채널 상태 정보를 상기 기지국에게로 전송하는 제 4과정; 및A fourth step of the mobile stations finally selected from the base station among the plurality of mobile stations transmitting their channel state information to the base station; And 상기 다수의 이동국중에서 상기 기지국으로부터 최종적으로 선택받은 이동국들이, 상기 기지국으로부터 전송되어 오는 이동국들간의 간섭이 발생하지 않도록 신호처리된 데이터를 수신하는 제 5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 통신방법.And a fifth process of receiving, by the mobile stations finally selected from the base station among the plurality of mobile stations, data processed to prevent interference between mobile stations transmitted from the base station. Antenna communication method.
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