KR20080069753A - Apparatus and method for cooperative transmission in multiple antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 중계기가 보조하는 상기 이동통신 시스템 구성도,1 is a configuration diagram of the mobile communication system assisted by a repeater;
도 2는 데이터 중계를 위한 프레임 포맷을 나타내는 도면,2 is a diagram illustrating a frame format for data relay;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 수행하는 중계기 장치 블록도,3 is a block diagram of a repeater device for performing maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계통신을 하는 단말 장치 블록도,4 is a block diagram of a terminal device for relay communication using a maximum ratio transmission in a multiple antenna system according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계통신을 하는 기지국 장치 블록도,5 is a block diagram of a base station apparatus for relay communication using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도,6 is a flowchart illustrating operation of a repeater using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a first embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 단말 동작 흐름도,7 is a flowchart illustrating a terminal operation using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a first embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 기지국 동작 흐름도,8 is a flowchart illustrating operation of a base station using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to the first embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도,9 is a flowchart illustrating operation of a repeater using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a second embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도,10 is a flowchart illustrating operation of a repeater using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a third embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 단말 동작 흐름도,11 is a flowchart illustrating an operation of a terminal using a maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a third embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도 및,12 is a flowchart illustrating operation of a repeater using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a fourth embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 기지국 동작 흐름도.13 is a flowchart illustrating operation of a base station using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명은 다중안테나 시스템에서 협력전송을 위한 중계 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 상기 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용하여 협력전송을 수행하는 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a relay apparatus and method for cooperative transmission in a multi-antenna system, and more particularly to a relay apparatus and method for performing cooperative transmission using the maximum ratio transmission in the multi-antenna system.
중계기(relay station)는 기존의 이동통신 시스템에서 음영 지역 해소를 위해 도입되어 현재 사용중인 기술이다. 특히, 차세대 이동통신 시스템에서 지능화된 다수의 중계기 도입은 기지국 증설 비용과 백홀(backhaul) 통신망의 유지 비용을 줄이는 동시에 커버리지 확대와 데이터 처리율 향상을 위해 더욱 활발하게 사용될 것이다. 여기서, 도 1을 참조하여, 상기 중계기가 보조하는 상기 이동통신 시스템 구성도를 설명하기로 한다. 상기 중계기(110)가 보조하는 상기 이동통신 시스템에서 인터넷 백본(140)은 이동통신 네트워크(130)와 연결되어 인터넷 서비스를 제공한다. 상기 이동통신 네트워크(130)는 다수의 기지국들(101, 102)과 연결되어 상기 기지국들(101, 102)을 제어하고, 교환 스위칭을 한다. 하나의 기지국(101)은 다수의 중계기(111~115)들, 단말(125)과 통신한다. 상기 중계기들(111, 112, 113, 114, 115)과 통신하는 상기 기지국(101)은 상기 중계기들(111, 112, 113, 114, 115)의 상위(parent) 기지국으로써 정의한다. 반면, 상기 중계기들(111, 112, 113, 114, 115)은 상기 기지국(101)의 하위(children) 중계기로 정의한다. 하나의 중계기(120)는 다수의 단말(120)과 통신한다. 상기 단말들(121, 122, 123)과 통신하는 상기 중계기(111, 112, 113, 114, 115)는 상기 단말들(121, 122, 123)의 상위 중계기로 정의한다. 반면, 상기 단말들(121, 122, 123)은 상기 중계기의 하위 단말들이다. 상기 중계기들(110)의 중계없이 상기 기지국(101)과 직접 통신하는 단말(125)은 상기 기지국(101)의 레거시(legacy) 단말로 정의한다. 하향 링크(기지국->중계기->단말)에서, 상기 중계기들(110)은 해당 기지국(101)으로부터 메시지를 수신하고, 상기 중계기의 하위 단말들(120)로 더 좋은 중계 이동 링크(relay to mobile rink)를 통해 상기 메시지를 재전송한다. 상향 링크(단말->중계기->기지국)에서, 상기 중계기들(110)은 하위 단말들(120)로부터 메시지를 수신하고 상기 중계기들(110)의 상위 기지국(101)으로 재전송한다. 상기 재전송은 증폭 후 전 달(amplify-and-forward)방식 혹은 디코딩 후 전달(decode-and-forward) 방식으로 이루어진다. 상기 증폭 후 전달 방식에서 상기 중계기들은 간단하게 수신된 신호를 증폭된 부가적인 백색 잡음(additive white noise)를 함께하는 증폭하고 단말들로 전달한다. 디코딩 후 전달 방식에서 상기 중계기들은 도착지 단말들로 전달(forwarding)하기 전에 메시지를 복호하고 재 부호화한 후 전송을 재스케줄링한다. 비록, 상기 증폭 후 전달 방식은 중계기 구조를 간단하게 할 수 있지만 상기 디코딩 후 전달 방식은 견고성(robustness)과 효율성(efficiency) 측면에서 더 좋다.A relay station is a technology currently used to solve the shadow area in the existing mobile communication system. In particular, the introduction of intelligent repeaters in next-generation mobile communication systems will be more actively used to expand coverage and improve data throughput while reducing the cost of base station expansion and maintenance of backhaul communication networks. Here, a configuration diagram of the mobile communication system assisted by the repeater will be described with reference to FIG. 1. In the mobile communication system assisted by the
시분할방식(Time division duplex) 이동 통신 시스템을 보조하는 중계기는 하프 듀플렉스(half duplex) 모드에서 동작한다. 즉, 상기 시스템은 번갈아 하향 프레임과 상향 프레임을 전송한다. 전송 프레임 구조를 도시하고 있는 도 2를 참조하면, 상기 전송 프레임 구조는 기지국에서 중계기로의 하향 프레임(210), 중계기에서 단말로의 하향 프레임(212), 단말에서 중계기로의 상향 프레임(214), 중계기에서 기지국의 상향 프레임(216)으로 나누어진다. 상기 기지국에서 중계기로의 하향 프레임(210)은 기지국 프리앰블 심벌(200), 제어 오버헤드(202), 하향 데이터 심벌(206)들로 구성된다. 상기 중계기에서 단말로의 하향 프레임(212)은 중계기 프리앰블 심벌(200), 제어 오버헤드(202), 하향 데이터 심벌(206)들로 구성된다. 상기 단말에서 중계기로의 상향 프레임(214)은 포스트앰블 또는 사운딩 존(208), 상향 데이터 심벌(206)들로 구성된다. 상기 중계기에서 기지국의 상향 프레임(216)은 상향 데이터 심벌(206)들로 구성된다.Time division duplex repeaters that support mobile communication systems operate in half duplex mode. That is, the system alternately transmits the downlink frame and the uplink frame. Referring to FIG. 2 illustrating a transmission frame structure, the transmission frame structure includes a
예를 들면, 기지국은 상기 기지국에서 중계기로의 하향 프레임(210)을 통해 하위 중계기들과 레거시 단말들로 데이터를 전송한다. 이때, 상기 중계기들은 기지국 또는 단말로 데이터를 전송하지 않는다. 상기 중계기는 상기 기지국으로부터 수신된 메시지들을 상기 중계기에서 단말로의 하향 프레임(212)을 통해 상기 하위 단말로 상기 데이터를 전달한다. 상기 하위 단말들은 상기 단말에서 중계기로의 상향 프레임(214)을 통해 중계기로 데이터를 전송하고 레거시 단말들은 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 중계기들은 기지국 또는 단말로 데이터를 전송하지 않는다. 중계기들은 수신된 메시지들을 상기 중계기에서 기지국의 상향 프레임(216)을 통해 상위 기지국으로 전달한다.For example, the base station transmits data to the lower relays and the legacy terminals through the
종래의 경우, 다중안테나 시스템에서 중계기는 기지국 또는 단말의 선택에 의해 해당 단말로 중계를 수행할 때 상기 단말은 최대비 결합(Maximum Ratio Combining:MRC) 방식으로 수신 다이버시티 이득을 얻는다. 하지만 상기 MRC 기법과 시공간블록 코드(Space-Time Block Code: STBC) 기법이 결합할 경우(STBC-MRC) 비트에러율(Bit Error Ratio:BER) 성능이 떨어지는 단점이 있다. In the conventional case, in a multi-antenna system, when a repeater performs relay to a corresponding terminal by selection of a base station or a terminal, the terminal obtains a reception diversity gain in a maximum ratio combining (MRC) scheme. However, when the MRC technique and the space-time block code (STBC) technique are combined (STBC-MRC), a bit error ratio (BER) performance is deteriorated.
따라서, 시공간블록 코드 방식에서 비트에러율을 향상시키는 중계 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a relay apparatus and method for improving a bit error rate in a space-time block code method.
따라서, 본 발명의 목적은 다중안테나 시스템에서 중계기들의 협력적인 전송을 통해 전송 다이버시티 이득을 제공하는 중계 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a relay apparatus and method for providing a transmit diversity gain through cooperative transmission of repeaters in a multi-antenna system.
본 발명의 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 협력전송을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for performing cooperative transmission using the maximum ratio transmission in a multi-antenna system.
본 발명의 또 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 채널 페이딩을 보상하는 최대비 전송을 수행하여 비트에러율을 향상시키는 중계 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a relay apparatus and method for improving bit error rate by performing a maximum ratio transmission that compensates for channel fading in a multi-antenna system.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면,다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 장치에 있어서, 단말로부터 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신하여 채널추정 값을 계산하는 채널추정기와, 상기 채널추정 값과 채널이득 임계값을 비교하여 단말과 협력통신을 할지 여부를 결정하는 채널이득 비교부와, 상기 협력통신 시, 상기 채널추정 값을 기지국으로 보고한 후 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 계산하는 과정과, 상기 전력제한 상수 값과 상기 채널추정 값을 이용하여 중계 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, in a relay apparatus for performing a maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, receiving a sounding signal or a pilot signal from a terminal to calculate a channel estimation value A channel gain comparison unit for comparing the channel estimation value with the channel gain threshold value and determining whether to perform cooperative communication with the terminal, and reporting the channel estimation value to the base station during the cooperative communication. And calculating a power limit constant value for transmission, and generating relay data using the power limit constant value and the channel estimation value.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 단말 장치에 있어서, 상기 중계기들로 전송할 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 생성하는 참조데이터 생성부와, 상기 중계기들 중 단말과의 협력통신을 수행하는 중계기들로부터 각각 파일럿 데이터를 수신하는 검출부와, 각각 상기 파일럿 데이터를 이용하여 부분 채널상태정보를 계산하는 부분 채널추정기와, 상기 부분 채널상태정보를 이용하여 데이터를 디코딩하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above objects, in a terminal apparatus for performing the maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, reference data for generating a sounding signal or a pilot signal to be transmitted to the repeaters A generating unit, a detecting unit for receiving pilot data from repeaters performing cooperative communication with terminals of the repeaters, a partial channel estimator for calculating partial channel state information using the pilot data, respectively, and the partial channel And a demodulator for decoding the data using the state information.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 기지국에 있어서, 단말과 협력전송을 수행하는 중계기들로부터 중계기와 단말의 다중안테나들 사이의 채널추정 값을 수신하는 제어부와, 상기 중계기들의 상기 채널추정 값들을 이용하여 각각 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 계산하는 전력 제한부와, 상기 중계기들로 각각 상기 전력제한 상수 값들을 전송하는 RF 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention for achieving the above objects, in a base station that performs the maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, the repeater and the multi-antennas of the terminal from the repeater performing cooperative transmission with the terminal A control unit for receiving a channel estimate value between the power limiter for calculating a power limit constant value for maximum ratio transmission using the channel estimate values of the repeaters, and the power limit constant values for the repeaters, respectively. It characterized in that it comprises an RF processor for transmitting.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 장치에 있어서, 단말로부터 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신하여 채널추정 값을 산출하는 채널추정부와, 상기 채널추정 값과 채널이득 임계값을 비교하여 단말과 협력통신을 할지 여부를 결정하는 채널이득 비교부와, 상기 협력통신 시, 상기 채널추정 값을 이용하여 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 계산하는 전력제한부와, 상기 전력제한 상수 값과 상기 채널추정 값을 사용하여 중계 데이터를 생성하는 다중화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention for achieving the above objects, in a relay apparatus for cooperatively performing a maximum ratio transmission in a multi-antenna system, receiving a sounding signal or a pilot signal from a terminal to calculate a channel estimation value A channel gain comparison unit for determining whether to perform cooperative communication with the terminal by comparing the channel estimation value with the channel estimation value and the channel gain threshold value, and performing the maximum ratio transmission using the channel estimation value during the cooperative communication. And a power limiting unit for calculating a power limiting constant value, and a multiplexer for generating relay data using the power limiting constant value and the channel estimation value.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 단말에 있어서, 중계기들로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 생성하는 참조데이터 생성부와, 상기 중계기들 중 단말과의 협력통신을 수행하는 중계기들로부터 중계 데이터를 디코딩할 때 필요한 디코딩 정보를 수신하는 부분 채널추정기와, 상기 디코딩 정보를 이용하여 디코딩하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fifth aspect of the present invention for achieving the above objects, a terminal for performing a maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, the reference data generating unit for generating a sounding signal or a pilot signal with repeaters; And a partial channel estimator for receiving decoding information necessary for decoding relay data from repeaters performing cooperative communication with a terminal among the repeaters, and a demodulator for decoding using the decoding information.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 단말에 있어서, 중계기들로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 생성하는 참조데이터 생성부와, 상기 중계기들 중 단말과의 협력통신을 수행하는 중계기들로부터 중계 데이터를 디코딩할 때 필요한 디코딩 정보를 수신하는 부분 채널추정기와, 상기 디코딩 정보를 이용하여 디코딩하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a sixth aspect of the present invention for achieving the above objects, in a terminal for performing the maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, a reference data generation unit for generating a sounding signal or a pilot signal with repeaters; And a partial channel estimator for receiving decoding information necessary for decoding relay data from repeaters performing cooperative communication with a terminal among the repeaters, and a demodulator for decoding using the decoding information.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 단말로부터 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신하여 채널추정 값을 계산하는 과정과, 상기 채널추정 값과 채널이득 임계값을 비교하여 단말과 협력통신을 할지 여부를 결정하는 과정과, 상기 협력통신 시, 상기 채널추정 값을 기지국으로 보고한 후 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 수신하는 과정과, 상기 전력제한 상수 값과 상기 채널추정 값을 이용하여 중계 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a seventh aspect of the present invention for achieving the above objects, in a relay method for cooperatively performing a maximum ratio transmission in a multi-antenna system, receiving a sounding signal or a pilot signal from a terminal and calculating a channel estimation value And determining whether to perform cooperative communication with the terminal by comparing the channel estimation value and the channel gain threshold value, and reporting the channel estimation value to the base station during the cooperative communication. Receiving a limit constant value, and generating relay data using the power limit constant value and the channel estimation value.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 중계기들로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 전송하는 과정과, 상기 중계기들 중 단말과의 협력통신을 수행하는 중계기들로부터 각각 파일럿 데이터를 수신하는 과정과, 각각 상기 파일럿 데이터를 이용하여 부분 채널상태정보를 계산하는 과정과, 상기 부분 채널상태정보를 이용하여 데이터를 디코딩하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한 다.According to an eighth aspect of the present invention for achieving the above object, in the relay method for cooperatively performing the maximum ratio transmission in a multi-antenna system, transmitting a sounding signal or a pilot signal to the repeaters, Receiving pilot data from repeaters performing cooperative communication with the terminal among the repeaters, calculating partial channel state information using the pilot data, and using the partial channel state information It includes a process of decoding.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 9 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 중계기들로부터 중계기와 단말의 다중안테나들 사이의 채널추정 값을 수신하는 과정과, 상기 중계기들의 상기 채널추정 값들을 이용하여 각각 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 계산하는 과정과, 상기 중계기들로 각각 상기 전력제한 상수 값들을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a ninth aspect of the present invention for achieving the above objects, in a relay method for cooperatively performing a maximum ratio transmission in a multi-antenna system, a channel estimation value between repeaters and multiple antennas of a terminal is determined. Receiving, calculating power limit constants for maximum ratio transmission using the channel estimation values of the repeaters, and transmitting power limit constant values to the repeaters, respectively. It is done.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 10 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 단말로부터 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신하여 채널추정 값을 산출하는 과정과, 상기 채널추정 값과 채널이득 임계값을 비교하여 단말과 협력통신을 할지 여부를 결정하는 과정과, 상기 협력통신 시, 상기 채널추정 값을 이용하여 최대비 전송을 위한 전력제한 상수 값을 계산하는 과정과, 상기 전력제한 상수 값과 상기 채널추정 값을 사용하여 중계 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a tenth aspect of the present invention for achieving the above objects, in the relay method for performing the maximum ratio transmission cooperatively in a multi-antenna system, receiving a sounding signal or a pilot signal from the terminal to calculate a channel estimation value And determining whether to perform cooperative communication with the terminal by comparing the channel estimation value and the channel gain threshold value, and during the cooperative communication, a power limit constant value for maximum ratio transmission using the channel estimation value. And calculating the relay data using the power limit constant value and the channel estimation value.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 11 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 중계기들로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 전송하는 과정과, 상기 중계기들 중 단말과의 협력통신을 수행하는 중계기들로부터 중계 데이터를 디코딩할 때 필요한 디코딩 정보를 수신하는 과정과. 상기 정보를 이용하여 디코딩하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an eleventh aspect of the present invention for achieving the above object, a relay method for cooperatively performing the maximum ratio transmission in a multi-antenna system, the step of transmitting a sounding signal or a pilot signal to the repeaters, and Receiving decoding information necessary for decoding the relay data from the repeaters performing cooperative communication with the terminal among the repeaters; And decoding using the information.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 12 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 협력적으로 최대비 전송을 수행하는 중계 방법에 있어서, 중계기들로부터 단말과 협력전송을 할지 여부에 대한 정보를 수신하는 과정과, 상기 정보를 이용하여 단말과 협력전송을 수행하는 중계기들의 개수를 카운트하는 카운터기와, 상기 단말과 협력전송을 수행하는 총 중계기 수에 대한 정보를 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a twelfth aspect of the present invention for achieving the above object, in the relay method for cooperatively performing the maximum ratio transmission in a multi-antenna system, receiving information on whether to cooperative transmission with the terminal from the repeaters And a counter for counting the number of repeaters performing cooperative transmission with the terminal using the information, and transmitting information on the total number of repeaters performing cooperative transmission with the terminal to the terminal. do.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명은 다중안테나 시스템에서 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission:MRT)을 이용하여 협력전송(cooperative transmission)을 수행하는 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 최대비 전송을 수행하기 위한 전력제한 시나리오를 네 가지 가정하기로 한다. 첫 번째 모든 중계기들로부터의 평균 총 전송전력은 상수 값을 가지며 기지국에서 전력제한 상수 값을 계산하는 경우를 전력제한 시나리오 1로 칭한다. 두 번째 모든 중계기들로부터의 평균 총 전송전력은 상수 값을 가지며 각각 중계기들에서 전력제한 상수 값을 계산하는 경우를 전력제한 시나리오 2로 칭한다. 세 번째 단말의 수신전력은 상수 값을 가지며 각각 중계기들에서 총 중계기 수에 상관없이 전력제한 상수 값을 계산하는 경우를 전력제한 시나리오 3으로 칭한다. 네 번째 단말의 수신전력은 상수 값을 가지며 각각 중계기들에서 총 중계기 수를 고려하여 전력제한 상수 값을 계산하는 경우를 전력제한 시나리오 4로 칭한다.Hereinafter, an apparatus and method for performing cooperative transmission using Maximum Ratio Transmission (MRT) in a multi-antenna system will be described. Here, four power limitation scenarios for performing the maximum ratio transmission are assumed. The average total transmit power from all the first repeaters has a constant value and the case where the base station calculates the power limit constant value is referred to as power limit scenario 1. The average total transmit power from all the second repeaters has a constant value and the case of calculating the power limit constant value at each repeater is called power limit scenario 2. The reception power of the third terminal has a constant value, and the case of calculating the power limit constant value regardless of the total number of repeaters in each of the repeaters is called a power limit scenario 3. The received power of the fourth terminal has a constant value, and the case of calculating the power limit constant value in consideration of the total number of repeaters in each repeater is referred to as power limit scenario 4.
상기 전력제한 시나리오 1에 대한 흐름도는 하기 도 6 ~ 하기 도 8에서, 상기 전력제한 시나리오 2는 하기 도 9에서, 상기 전력제한 시나리오 3은 도 10~ 하기 도 11에서, 전력제한 시나리오 4는 하기 도 12 ~ 도 13에서 설명하기로 한다.6 to 8, the power limit scenario 2 is shown in FIG. 9, the power limit scenario 3 is shown in FIGS. 10 to 11, and the power limit scenario 4 is shown in FIG. 12 to 13 will be described.
그리고, 이하 도 5 ~ 도 13의 설명에 있어서 하나의 기지국, 각각 하나의 안테나를 가지는 L개의 중계기들, 개의 수신안테나를 가지는 단말로 구성된 다중안테나 시스템을 가정하여 설명하기로 한다.In the following description of FIGS. 5 to 13, one base station, L repeaters each having one antenna, It will be described on the assumption of a multi-antenna system consisting of terminals having two receiving antennas.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 수행하는 중계기 장치 블록도를 도시하고 있다.3 is a block diagram of a repeater device for performing maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 3을 참조하면, 상기 중계기는 검출부(301), 복조기(303), 복호화기(305), 제어부(307), 채널 추정기(309), 채널이득 비교부(311), 부호기(313), 변조기(315), 다중화기(317), 참조데이터 발생부(319), 전력제한부(321)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the repeater includes a
상기 검출부(301)는 단말의 다중안테나로부터 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 검출하여 상기 채널 추정기(309)로 출력한다. 또한, 상기 검출부(301)는 기지국 으로부터의 고주파 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다.The
상기 복조기(303)는 상기 검출부(301)로부터 출력되는 신호를 송신기의 변조방식에 따라 복조(demodulation)하여 부호화 데이터를 출력한다. 상기 복호화기(305)는 상기 복조기(303)로부터 상기 부호화 데이터를 제공받아 원래 정보데이터로 복호화(decoding)하여 상기 제어부(307)로 출력한다.The
그리고, 상기 채널추정기(309)는 상기 검출부(301)로부터 검출된 상기 사운딩 신호 또는 상기 파일럿 신호를 이용하여 단말의 다중안테나들 간의 채널을 추정하고, 상기 추정한 채널 값 를 상기 채널이득 비교부(311)와 상기 다중화기(319)로 제공한다. 만약, 중계기에서 전력제한 상수 값을 계산하는 경우라면 또한 상기 채널 추정기(309)는 추정한 채널 값 를 상기 전력제한부(311)로 출력해야 한다. 여기서, 상기 은 으로 표현된다. 상기 는 단말의 다중안테나 인덱스이고 상기 은 중계기의 인덱스이다.The
상기 채널이득 비교부(311)는 상기 채널 추정기(309)로부터 제공되는 채널추정값 를 참조하여 채널이득을 계산하고, 상기 계산된 채널이득()과 채널이득 임계값과 비교하여 단말과 협력통신(cooperation communication)을 할지 하지 않을지 결정하여 상기 제어부(307)로 알려준다. 즉, 상기 계산된 채널이득이 상기 임계값보다 크면 상기 제어부(307)는 상기 기지국과 상기 단말 사이에서 협력통신을 제어하고, 반면 상기 계산된 채널이득이 상기 임계값보다 작으면 상기 제어부(307)는 상기 기지국과 상기 단말 사이에서 협력통신에서 빠진다.The channel
상기 제어부(307)는 협력통신을 해야할 경우 상기 채널이득 비교부(311)로부터 제공되는 상기 계산된 채널이득 을 기지국으로 보고한다. 또한, 상기 제어부(307)는 전력제한 상수 값 을 수신부를 통해 상기 기지국으로부터 수신한 후 상기 전력제한부(321)로 출력한다. 상기 기지국에서 상기 전력제한 상수 값을 구하는 경우 상기 제어부(307)가 동작하는 상황이다. 만약, 중계기 자체에서 전력제한 상수 값을 계산하는 경우라면 상기 제어부(307)는 상기 을 기지국으로 보고하지 않고 상기 전력제한부(321)로 상기 채널추정 값 을 출력한다.The
상기 전력제한부(323)는 상기 제어부(307)로부터의 채널추정 값을 이용하여 전력제한 상수 값 을 계산하여 상기 다중화기(317)로 제공한다. 여기서, 상기 전력제한 상수 값 은 전력제한 시나리오 2, 3, 4에 따라 하기 <수학식 1>, <수학식 2>, <수학식 3>으로 계산된다.The power limiting unit 323 is a channel estimation value from the
여기서, 상기 는 중계기의 전력제한 상수 값이고 은 중계기와 단말의 수신안테나 사이의 채널 추정 값이고 상기 은 단말의 수신안테나 개수이고 상기 는 중계기의 전체 채널 추정 값이다. 상기 는 으로 표현된다.Where Is The power limit constant of the repeater silver Of repeater and terminal The channel estimate between the receiving antennas Is the number of reception antennas of the terminal and Is The total channel estimate of the repeater. remind Is It is expressed as
여기서, 상기 는 중계기의 전력제한 상수 값이고 은 중계기와 단말의 수신안테나 사이의 채널 추정 값이고 상기 은 단말의 수신안테나 개수이고 상기 는 중계기의 전체 채널 추정 값이다.Where Is The power limit constant of the repeater silver Of repeater and terminal The channel estimate between the receiving antennas Is the number of reception antennas of the terminal and Is The total channel estimate of the repeater.
여기서, 상기 는 중계기의 전력제한 상수 값이고 은 중계기와 단말의 수신안테나 사이의 채널 추정 값이고 상기 은 단말의 수신안테나 개수이고 상기 는 중계기의 전체 채널 추정 값이고 은 협력통신을 하는 총 중계기 개수이다.Where Is The power limit constant of the repeater silver Of repeater and terminal The channel estimate between the receiving antennas Is the number of reception antennas of the terminal and Is The total channel estimate of the repeater Is the total number of repeaters with cooperative communication.
또한, 상기 제어부(307)는 상기 전력제한 시나리오에 따라 중계기의 협력통신 여부를 단말 또는 기지국으로 알려준다. 그리고, 상기 제어부(307)는 상기 복호화기(305)로부터 복호화된 정보 데이터를 상기 부호기(313)로 출력한다.In addition, the
상기 부호기(313)는 상기 제어부(307)로부터 정보 데이터를 제공받아 해당 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded bits 또는 symbols)를 상기 변조기(315)로 출력한다.The
상기 변조기(317)는 상기 부호기(315)로부터 부호화된 데이터 데이터를 해당 변조방식으로 변조한 복소심벌(complex symbol) 데이터들을 상기 다중화기(317)로 출력한다. 여기서, 변조기(317)에서 PSK 변조를 할 경우, 상기 단말로부터 파일럿 데이터를 전송할 필요가 없다.The
상기 다중화기(319)는 상기 채널추정기(309)로부터 제공되는 채널추정 값 와 상기 전력제한부(323)으로부터 제공되는 상기 전력제한 상수 값 을 이용하여 상기 변조기(317)로부터 출력되는 상기 복소심벌 데이터들을 시공간블록 부호를 수행한다. 출력 데이터는 여기서, 생성된 데이터는 상기 <수학식 4>로 표현된다.The
여기서, 상기 은 중계기에서 단말로 전송되는 전송벡터이고, 상기 은 번째 중계기의 전력제한 상수 값이고, 상기 는 중계기와 단말의 다중 안테나 사이의 채널행렬의 전치행렬로 상기 으로 표현되고, 상기 는 STBC(Space-Time Block Code) 인코딩된 변조신호이다. 상기 는 하기 <수학식 5>로 표현된다.Where silver A transmission vector transmitted from the repeater to the terminal, silver Power limit constant value of the first repeater, Is the transpose of the channel matrix between the repeater and the multiple antennas of the terminal. Represented by the above Is a space-time block code (STBC) encoded modulated signal. remind Is expressed by Equation 5 below.
여기서, 상기 는 번째 변조된 심벌이고, 상기 는 상기 의 공액 복소 심벌이고, 상기 는 STBC 구성 행렬이다.Where Is The modulated symbol, and Above Is a conjugated complex symbol of Is the STBC composition matrix.
상기 참조데이터 생성부(319)는 상기 단말이 데이터를 디코딩할 수 있도록 참조신호(파일럿 신호 또는 프리앰블 신호)를 생성하여 상기 다중화기(317)로 출력한다. 예를 들면, 상기 도 2를 참조하면, 프레임 구조에서 중계기로부터의 단말 하양 프레임(212)의 중계기 프리앰블을 이용하여 참조신호를 전송한다.The
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계통신을 하는 단말 장치 블록도를 도시하고 있다.4 is a block diagram of a terminal device for relay communication using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 4를 참조하면, 상기 단말은 송신부와 수신부로 구성되며 상기 송신부는 MIMO 검출부(401), 복조기(403), 복호화기(405), 부분 채널추정기(407), 카운터부(409)로 구성되고 상기 수신부는 다중화기(411), 변조기(413), 부호기(415), 참조데이터 생성부(417)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the terminal includes a transmitter and a receiver, and the transmitter includes a
상기 MIMO 검출부(401)는 다중안테나를 통해 중계기들과 기지국들로부터 송신되는 데이터 신호들을 검출한다. 또한, 상기 MIMO 검출부(401)는 상기 중계기들 로부터 주기적으로 파일럿 신호를 검출한다.The
상기 복조기(403)는 상기 MIMO 검출부(401)로부터 출력되는 파일럿 신호 복조하여 상기 부분 채널추정기(407)로 출력한다. 또한, 상기 복조기(403)는 상기 부분 채널추정기(407)로부터 부분 채널상태정보 값을 피드백받아 상기 MIMO 검출부(401)로부터 출력되는 데이터 신호를 복조하여 상기 복호화기(405)로 출력한다.The
여기서, 상기 는 검출되어 디코딩된 심벌이고, 상기 는 으로 행렬 트레이스 연산(matrix trace operation)이고, 상기 는 정의된 데이터 심벌이고, 상기 은 번째 중계기의 전력제한 값이고, 상기 은 번째 중계기에서 단말의 안테나와의 채널추정 값이고. 상기 은 협력통신을 수행하는 중계기의 수이고, 상기 은 단말의 수신안테나 수이고, 상기 은 부분 채널상태정보 값이다. 여기서, 상기 이 조절됨으로써 상기 <수학식 6>의 은 하기 <수학식 7>로 대체할 수 있다.Where Is a detected and decoded symbol, and Is Matrix trace operation, Is a defined data symbol, and silver Power limit value of the first repeater, silver Of the terminal at the first repeater Channel estimate with the antenna. remind Is the number of repeaters performing cooperative communication, and Is the number of reception antennas of the terminal, Is the partial channel status information value. Where By adjusting the above Equation 6 May be replaced by Equation 7 below.
상기 복호화기(405)는 상기 복조기(403)로부터 복조된 신호를 제공받아 복호화를 수행한다.The
상기 부분 채널추정부(407)는 검출되어 복조된 파일럿 심벌을 이용하여 부분 채널상태정보 값을 계산하여 상기 복조부(403)로 제공한다. 상기 부분 채널상태정보 값은 하기 <수학식 6>으로 계산된다.The
여기서, 상기 는 부분적인 CSI 값이고, 상기 는 변조된 심벌 수이고, 상기 는 상기 중계기로부터 수신한 파일럿 블록 데이터이고, 상기 는 정의된 파일럿 블록 데이터이다.Where Is a partial CSI value, Is the number of modulated symbols, and Is pilot block data received from the repeater, and Is defined pilot block data.
상기 카운터부(408)는 중계기로부터 협력통신을 할지 여부 정보를 수신하여 협력통신에 참여하는 중계기의 수()를 카운트하여 복조시 상기 복조기(403)로 상기 중계기 수() 을 제공한다.The counter unit 408 receives information on whether or not to perform cooperative communication from the repeater and the number of repeaters participating in the cooperative communication ( ) And the number of repeaters to the
상기 부호기(415)는 입력정보 데이터를 해당 부호율에 따라 부호화 데이터로 출력한다. 상기 변조기(413)는 상기 부호기(413)로부터 출력되는 부호화 데이터를 해당 변조방식으로 변조하여 복소심벌로 출력한다. The
상기 다중화기(411)는 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 기법을 통해 고속의 데이터 전송을 할 수 있도록 하거나 다중의 송신 안테나에서 같은 데이터를 전송하여 공간 다이버시티 이득을 얻도록 인코딩한다.The
상기 참조데이터 생성부(417)는 중계국이나 기지국이 채널 추정을 할 수 있도록 파일럿 데이터 또는 프리앰블 데이터를 생성하여 상기 다중화기(409)로 출력한다.The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 수신 데이터를 수신하는 기지국 장치 블록도를 도시하고 있다.5 is a block diagram of a base station apparatus for receiving received data using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 5를 참조하면, 상기 기지국은 RF 처리부(501), 복조기(503), 복호화기(505), 제어부(507), 부호기(511), 변조기(513), RF 처리부(515)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the base station includes an
상기 RF 처리부(501)는 중계기 또는 단말로부터 데이터 신호를 수신하여 기저대역으로 변환하여 복조기(503)로 출력한다.The
상기 복조기(503)는 심벌들을 송신기의 변조방식에 따라 복조하여 부호화 데이터를 출력하다. 상기 복호화기(505)는 상기 복조기(503)로부터의 부호화 데이터를 송신기의 부호방식에 따라 복호하여 원래의 정보데이터로 복원한다.The
상기 제어부(500)는 기지국의 전반적인 제어를 담당하고, 본 발명에 따라 전력제한부(509)와 카운터기(511)를 더 포함한다.The controller 500 is responsible for the overall control of the base station, and further includes a
상기 전력 제한부(509)는 상기 중계기로부터의 채널이득 값을 이용하여 전력제한 상수 값을 계산하여 상기 중계기로 전송한다. 상기 전력제한 상수 값은 하기 <수학식 4>로 구해진다.The
여기서, 상기 는 중계기의 전력제한 상수 값이고 은 중계기와 단말의 수신안테나 사이의 채널 추정 값이고 상기 은 단말의 수신안테나 개수이고 상기 는 중계기의 전체 채널 추정 값이다.Where Is The power limit constant of the repeater silver Of repeater and terminal The channel estimate between the receiving antennas Is the number of reception antennas of the terminal and Is The total channel estimate of the repeater.
상기 카운터기(511)는 전력제한 시나리오 4에 따라 중계기들로부터 단말과의 협력통신에 대한 정보를 참조하여 카운트하여 협력통신을 수행하는 총 중계기 수를 계산한다.The
상기 부호기(511)는 상기 제어부(507)로부터 데이터를 제공받아 해당 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded bits 또는 symbols)를 상기 변조기(513)로 출력한다.The
상기 변조기(515)는 상기 부호기(513)로부터 부호화된 데이터 심벌들을 해당 변조방식으로 변조하여 복소심벌(complex symbol)들을 상기 RF 처리부(517)로 출력한다. The
상기 RF 처리부(517)는 필터와 전처리기등의 구성들을 포함하며, 변조기로부터 출력되는 신호를 실제 전송 가능하도록 RF 처리한후 송신 안테나를 통해 무선채널로 전송한다.The
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송 을 이용한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.6 is a flowchart illustrating a repeater operation using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to the first embodiment of the present invention.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 중계기는 600 단계에서 상기 중계기와 단말 의 다중안테나들 사이의 채널추정을 위해 상기 단말로부터 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신한다. 구현에 따라, 상기 중계기는 상기 단말로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 요청함으로써 수신할 수 있다.Referring to FIG. 6, first, a repeater periodically receives a sounding signal or a pilot signal from the terminal for channel estimation between the repeater and multiple antennas of the terminal in
이후, 상기 중계기는 602 단계에서 상기 채널추정 값()으로부터 채널상태정보(Channel State Information:이하 "CSI"라 칭함)를 계산한다. 여기서, 상기 CSI는 채널이득을 의미한다.In
이후, 상기 중계기는 604 단계에서 계산된 상기 채널이득과 채널이득 임계값을 비교하여 상기 채널이득이 상기 임계값보다 클 시, 상기 중계기는 606 단계로 이동하여 기지국으로 상기 채널이득 값()을 보고한다. 여기서, 상기 채널이득이 상기 임계값을 비교하는 것은 상기 중계기가 상기 기지국과 상기 단말 사이에서 협력통신을 할지 안할지 여부를 결정하기 위함이다. 다시 말해, 만일 계산된 채널이득이 상기 임계값보다 더 크면, 상기 중계기는 상기 기지국과 상기 단말 사이에서 상기 협력통신을 수행한다. 만약 계산된 채널이득이 상기 임계값보다 작으면, 상기 중계기는 상기 협력통신에서 빠진다.Thereafter, the repeater compares the channel gain calculated in
이후, 상기 중계기는 608 단계에서 최대비 전송으로 데이터를 중계하기 위해서 상기 기지국으로부터 전력제한 상수 값()을 수신한다.Subsequently, the repeater repeats the power limit constant value from the base station in order to relay the data at the maximum ratio transmission in
이후, 상기 중계기는 610 단계에서 상기 기지국으로부터 상기 단말로 중계할 데이터를 수신한 후 디코딩한다.In
이후, 상기 중계기는 612 단계에서 상기 단말이 상기 중계 데이터를 디코딩할 수 있도록 하기 위해 하향링크를 통해 파일럿 데이터를 상기 단말로 주기적으로 전송한다. 시스템 구현에 따라, 상기 중계기는 단말의 요청에 따라 상기 파일럿 데이터를 전송할 수 있다.Thereafter, the repeater periodically transmits pilot data to the terminal through downlink in order to enable the terminal to decode the relay data in
이후, 상기 중계기는 614 상기 기지국으로부터 수신한 전력제한 상수() 값과 상기 채널추정 값()을 이용하여 상기 단말로 중계할 데이터를 생성한 후, 상기 중계기는 생성한 데이터를 상기 단말로 중계한다. 여기서, 상기 생성된 데이터는 상기 <수학식 4>로 표현된다.Thereafter, the repeater receives the power limit constant 614 received from the base station. ) And the channel estimate ( After generating the data to be relayed to the terminal using), the repeater relays the generated data to the terminal. Here, the generated data is represented by Equation 4.
이후, 중계기는 중계 절차를 종료한다.The repeater then terminates the relay procedure.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용하는 단말 동작 흐름도를 도시하고 있다.7 is a flowchart illustrating a terminal operation using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to the first embodiment of the present invention.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 단말은 700 단말은 상기 중계기가 채널추정을 할 수 있도록 하기 위해서 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 상기 중계기로 전송한다. 경우에 따라서, 상기 사운딩 신호 또는 상기 파일럿 신호는 기지국 또는 중계기의 요청으로 전송될 수 있다.Referring to FIG. 7, first of all, the terminal 700 periodically transmits a sounding signal or a pilot signal to the repeater so that the repeater can perform channel estimation. In some cases, the sounding signal or the pilot signal may be transmitted at the request of a base station or a repeater.
이후, 상기 단말은 702 단계에서 디코딩에 필요한 부분 채널상태정보를 계산하기 위해 중계기로부터 파일럿 데이터를 수신한다.In
이후, 상기 단말은 704 단계에서 수신한 파일럿 데이터를 이용하여 디코딩을 위한 상기 부분 채널상태정보 값을 계산한다. 상기 부분 채널상태정보 값은 상기 <수학식 7>로 표현된다.Thereafter, the terminal calculates the partial channel state information value for decoding using the pilot data received in
이후, 상기 단말은 706 단계에서 계산된 상기 부분 채널상태정보 값을 이용하여 중계기로부터 수신한 데이터를 디코딩한다. 상기 디코딩은 상기 <수학식 6>으로 수행된다.Thereafter, the terminal decodes the data received from the repeater using the partial channel state information calculated in
이후, 상기 단말은 중계 절차를 종료한다.Thereafter, the terminal terminates the relay procedure.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.8 is a flowchart illustrating an operation of a base station using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to the first embodiment of the present invention.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 기지국은 800 단계에서 중계기들로부터 보고되는 중계기와 단말의 다중안테나들 사이의 채널추정 값을 수신한다.Referring to FIG. 8, first, the base station estimates a channel between the repeaters reported from the repeaters and the multiple antennas of the terminal in
이후, 상기 기지국은 802 단계에서 상기 중계기들로부터 각각 보고되는 상기 을 이용하여 전력제한 상수 값을 계산한다. 여기서 상기 전력제한 상수 값은 상기 <수학식 1>로 표현된다.Then, the base station is reported in each of the repeaters in
이후, 상기 기지국은 804 단계에서 계산한 상기 전력제한 상수 값()을 상기 중계기들로 전송한다.Thereafter, the base station determines the power limit constant value calculated in step 804. ) To the repeaters.
이후, 상기 기지국은 중계 절차를 종료한다.Thereafter, the base station terminates the relay procedure.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.9 is a flowchart illustrating a repeater operation using the maximum ratio transmission in the multi-antenna system according to the second embodiment of the present invention.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 중계기는 900 단계에서 상기 중계기와 단말 의 다중안테나들 사이의 채널추정을 위해 상기 단말로부터 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신한다. 구현에 따라, 상기 중계기는 상기 단말에 요청하여 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 9, in
이후, 상기 중계기는 902 단계에서 상기 채널추정 값()으로부터 CSI를 계산한다. 여기서, 상기 CSI는 채널이득을 의미한다.Subsequently, the repeater repeats the channel estimation value ( Calculate the CSI. Here, the CSI means channel gain.
이후, 상기 중계기는 904 단계에서 계산된 상기 채널이득과 채널이득 임계값을 비교하여 상기 채널이득이 상기 임계값보다 클 시, 상기 중계기는 906 단계로 이동하여 상기 기지국으로부터 상기 단말로 중계할 데이터를 수신한 후 디코딩한다.Thereafter, the repeater compares the channel gain calculated in
이후, 상기 중계기는 908 단계에서 최대비 전송으로 데이터를 중계하기 위해서 상기 채널이득을 이용하여 전력제한 상수 값()을 계산한다. 상기 전력제한 상수 값은 상기 <수학식 2>로 계산된다.Subsequently, in
이후, 상기 중계기는 910 단계에서 상기 단말이 상기 중계 데이터를 디코딩할 수 있도록 하향 링크를 통해 파일럿 데이터를 상기 단말로 주기적으로 전송한다. 시스템 구현에 따라, 상기 중계기는 단말의 요청에 따라 상기 파일럿 데이터를 전송할 수 있다.In
이후, 상기 중계기는 912 상기 기지국으로부터 수신한 전력제한 상수() 값과 상기 채널추정 값을 이용하여 상기 단말로 중계할 데이터를 생성한 후, 상기 중계기는 생성한 데이터를 상기 단말로 중계한다. 여기서, 생성된 데이터는 상기 <수학식 4>로 표현된다.Thereafter, the repeater receives a power limit constant 912 received from the base station. After generating the data to be relayed to the terminal using the value and the channel estimation value, the repeater relays the generated data to the terminal. Here, the generated data is represented by Equation 4 above.
이후, 중계기는 중계 절차를 종료한다.The repeater then terminates the relay procedure.
여기서, 상기 제 2 실시 예에 따른 기지국 동작은 추가되는 기능이 없으므로 생략하기로 한다. 그리고, 상기 제 2 실시 예에 따른 단말 동작은 상기 도 7과 유사하므로 참조하기로 한다.Here, the operation of the base station according to the second embodiment is omitted since there is no additional function. Since the operation of the terminal according to the second embodiment is similar to that of FIG. 7, it will be referred to.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.10 is a flowchart illustrating a repeater operation using the maximum ratio transmission in the multi-antenna system according to the third embodiment of the present invention.
상기 도 10을 참조하면, 먼저 중계기는 1000 단계에서 상기 중계기와 단말 의 다중안테나들 사이의 채널추정을 위해 상기 단말로부터 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신한다. 구현에 따라, 상기 중계기는 상기 단말에 요청하여 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 10, first, a repeater periodically receives a sounding signal or a pilot signal from the terminal for channel estimation between the repeater and multiple antennas of the terminal. According to an implementation, the repeater may request the terminal to receive a sounding signal or a pilot signal.
이후, 상기 중계기는 1002 단계에서 상기 채널추정 값()으로부터 CSI를 계산한다. 여기서, 상기 CSI는 채널이득을 의미한다.Subsequently, the repeater repeats the channel estimation value ( Calculate the CSI. Here, the CSI means channel gain.
이후, 상기 중계기는 1004 단계에서 계산된 상기 채널이득과 채널이득 임계값을 비교하여 상기 채널이득이 상기 임계값보다 클 시, 상기 중계기는 906 단계로 이동하여 상기 기지국으로부터 상기 단말로 중계할 데이터를 수신한 후 디코딩한다.Thereafter, the repeater compares the channel gain calculated in
이후, 상기 중계기는 1008 단계에서 최대비 전송으로 데이터를 중계하기 위해서 상기 채널이득을 이용하여 전력제한 상수 값() 을 계산한다. 상기 전력제한 상수 값은 상기 <수학식 2> 로 계산된다.Subsequently, the repeater uses a power gain constant value using the channel gain to relay data at maximum ratio transmission in step 1008. ) Is calculated. The power limit constant value is calculated by Equation 2 above.
이후, 상기 중계기는 1010 단계에서 다른 중계기들과 함께 협력통신을 수행할 것을 상기 단말로 알린다. 상기 중계기가 상기 단말로 협력통신을 할지 여부를 알려주는 것은 단말이 상기 중계 데이터를 디코딩할 수 있도록 하기 위함이다.이후, 상기 중계기는 1012 상기 기지국으로부터 수신한 전력제한 상수 값() 과 상기 채널추정 값 을 이용하여 상기 단말로 중계할 데이터를 생성한 후, 상기 중계기는 생성한 데이터를 상기 단말로 중계한다. 여기서, 생성된 데이터는 상기 <수학식 4>로 표현된다.Then, the repeater informs the terminal to perform cooperative communication with other repeaters in
이후, 중계기는 중계 절차를 종료한다.The repeater then terminates the relay procedure.
도 11은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용하는 단말 동작 흐름도를 도시하고 있다.11 is a flowchart illustrating an operation of a terminal using maximum ratio transmission in a multi-antenna system according to a third embodiment of the present invention.
상기 도 11을 참조하면, 먼저 단말은 1100 단말은 상기 중계기들이 채널추정을 할 수 있도록 하기 위해서 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 상기 중계기로 전송한다. 경우에 따라서, 상기 단말은 상기 사운딩 신호 또는 상기 파일럿 신호를 기지국 또는 중계기의 요청에 따라 전송할 수 있다.Referring to FIG. 11, first, a terminal 1100 periodically transmits a sounding signal or a pilot signal to the repeater so that the repeaters can perform channel estimation. In some cases, the terminal may transmit the sounding signal or the pilot signal at the request of a base station or a repeater.
이후, 상기 단말은 1102 단계에서 상기 중계기들로부터 협력통신 여부를 카운트하여 협력통신을 수행하는 총 중계기 개수()를 계산한다.After that, the terminal counts whether the cooperative communication is performed from the repeaters in
이후, 상기 단말은 1104 단계에서 를 이용하여 중계기로부터 수신한 데이터를 디코딩한다. 상기 디코딩은 상기 <수학식 6>으로 수행된다.Thereafter, the terminal in
이후, 상기 단말은 중계 절차를 종료한다.Thereafter, the terminal terminates the relay procedure.
여기서, 상기 제 3 실시 예에 따른 기지국 동작에 대한 설명은 종래 기술에서 추가되는 기능이 없기 때문에 생략하기로 한다.Here, the description of the operation of the base station according to the third embodiment will be omitted because there is no additional function in the prior art.
도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 중계기 동작 흐름도를 도시하고 있다.12 is a flowchart illustrating a repeater operation using the maximum ratio transmission in the multi-antenna system according to the fourth embodiment of the present invention.
상기 도 12를 참조하면, 먼저 중계기는 1200 단계에서 상기 중계기와 단말 의 다중안테나들 사이의 채널추정을 위해 상기 단말로부터 주기적으로 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신한다. 구현에 따라, 상기 중계기는 상기 단말에 요청하여 사운딩 신호 또는 파일럿 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 12, first, a repeater periodically receives a sounding signal or a pilot signal from the terminal for channel estimation between the repeater and multiple antennas of the terminal in
이후, 상기 중계기는 1202 단계에서 상기 채널추정 값()으로부터 CSI를 계산한다. 여기서, 상기 CSI는 채널이득을 의미한다.In
이후, 상기 중계기는 1204 단계에서 계산된 상기 채널이득과 채널이득 임계값을 비교하여 상기 채널이득이 상기 임계값보다 클 시, 상기 중계기는 1206 단계 로 이동하여 상기 기지국으로 협력통신을 수행할지 여부를 알려준다.Thereafter, the repeater compares the channel gain calculated in
이후, 상기 중계기는 1208 단계에서 상기 기지국으로부터 협력통신을 수행하는 총 중계기 개수()에 대한 정보를 수신한다.Subsequently, the repeater is the total number of repeaters performing cooperative communication from the base station in step 1208 ( Receive information about).
이후, 상기 중계기는 1210 단계에서 최대비 전송으로 데이터를 중계하기 위해서 상기 채널이득()과 상기 값을 이용하여 전력제한 상수() 값을 계산한다. 상기 전력제한 상수 값은 상기 <수학식 4> 으로 계산된다.Subsequently, the repeater repeats the channel gains in order to relay data at maximum ratio transmission in step 1210. ) And above Power limit constant using ) Value is calculated. The power limit constant value is calculated by Equation 4 above.
이후, 상기 중계기는 1212 단계에서 상기 기지국으로부터 상기 단말로 중계할 데이터를 수신한 후 디코딩한다.In
이후, 상기 중계기는 1214 상기 기지국으로부터 수신한 전력제한 상수() 값과 상기 채널추정 값을 이용하여 상기 단말로 중계할 데이터를 생성한 후, 상기 중계기는 생성한 데이터를 상기 단말로 중계한다. 여기서, 생성된 데이터는 상기 <수학식 4>로 표현된다.Subsequently, the repeater receives a power limit constant (1214) received from the base station. After generating the data to be relayed to the terminal using the value and the channel estimation value, the repeater relays the generated data to the terminal. Here, the generated data is represented by Equation 4 above.
이후, 중계기는 중계 절차를 종료한다.The repeater then terminates the relay procedure.
도 13은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용하는 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.13 is a flowchart illustrating an operation of a base station using maximum ratio transmission in a multiple antenna system according to a fourth embodiment of the present invention.
상기 도 13을 참조하면, 먼저 기지국은 1300 단계에서 중계기로부터 협력통신의 수행 여부에 대한 정보를 수신한다.Referring to FIG. 13, the base station first receives information on whether to perform cooperative communication from a repeater in
이후, 상기 기지국은 1302 단계에서 협력통신을 수행하는 중계기를 카운트하 여 협력통신을 수행하는 총 중계기 개수()를 계산한다.Afterwards, the base station counts the repeaters performing the cooperative communication in
이후, 상기 기지국은 1304 단계에서 상기 중계기의 전력제한 상수 값() 계산에 필요한 값을 상기 중계기로 전송한다.(상기 수학식 3 참조)In
이후, 상기 기지국은 중계 절차를 종료한다.Thereafter, the base station terminates the relay procedure.
상기 제 4 실시 예에 따른 단말 동작에 대한 설명은 종래 기술에 추가되는 기능이 없기 때문에 생략하기로 한다.The description of the terminal operation according to the fourth embodiment will be omitted since there is no function added to the prior art.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이, 다중안테나 시스템에서 최대비 전송을 이용한 협력전송을 수행함으로써, 단말은 복호화를 위해 정확한 하향 링크 채널상태정보(CSI)를 알 필요가 없고. 상기 단말의 수신기 구조는 간단해 진다. 또한, 상기 단말의 수신기 구조는 중계기의 수와 관계없다. 즉, 상기 단말은 얼마나 많은 중계기가 전송하는지 알 필요가 없다. 그리고, 종래 SBC MRC 방법과 비교하여 본 발명이 BER 성능이 우수하다.As described above, by performing the cooperative transmission using the maximum ratio transmission in the multi-antenna system, the terminal does not need to know the accurate downlink channel state information (CSI) for decoding. The receiver structure of the terminal is simplified. In addition, the receiver structure of the terminal is independent of the number of repeaters. That is, the terminal does not need to know how many repeaters transmit. In addition, the present invention is superior in BER performance to the conventional SBC MRC method.
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