KR100761818B1 - Transmitting Method and System for Performance of Closed Loop MIMO using Predefined Precoding Matrix with Two Unitary Matrix - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이용한 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법 및 이를 위한 송신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to two uni-closed-loop MIMO scheme, the data transmission method using a precoding matrix that is composed of a unitary matrix, and a transmitter therefor.
이를 위하여 본 발명은 두 개의 유니터리 행렬의 조합으로 정의되는 프리코딩 행렬에 포함된 다수의 프리코딩 벡터 중 이동 단말기에 의해 선택된 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 이동 단말기로부터 수신하고, 수신된 두 개 이상의 프리코딩 벡터 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선정하여, 두 개 이상의 송신 안테나에 각각 설정하여 순방향 데이터를 전송하고, 순방향 데이터를 수신한 이동 단말기로부터, 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값이 포함된 피드백 신호를 수신하여, 부호화 레벨 값에 따라 변조 방식과 코딩율을 변경하여, 순방향 데이터를 전송하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법을 제공한다. To this end, the present invention comprises two unitary receives a matrix of two or more precoding vectors selected by in combination a plurality of precoding with a precoding matrix that is defined as a vector the mobile terminal from the mobile terminal, at least two received pieces free to select the two pre-coding vector from the code vector, to each set of two or more transmit antennas and sends the downlink data, from the mobile terminal receives the downlink data, the pre-coding vector and a feedback signal containing the coded level value received, change the modulation scheme and coding rate according to the coding level value, and provides a data transmission method in a closed-loop MIMO scheme for transmitting a downlink data.
본 발명에 의하면, 폐루프 MIMO 방식에서 피드백 데이터의 양을 증가시키지 않고, 신호대 간섭비 이득을 얻을 수 있는 등의 성능 향상 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention, without increasing the amount of feedback data from a closed-loop MIMO scheme, and can expect performance improvement effect such as to obtain a signal-to-interference ratio gain.
폐루프 MIMO, 프리코딩, 유니터리 행렬, 프리코딩 벡터, 피드백 A closed-loop MIMO, precoding, the unitary matrix, a precoding vector, a feedback

Description

두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이용한 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법 및 송신 장치{Transmitting Method and System for Performance of Closed Loop MIMO using Predefined Precoding Matrix with Two Unitary Matrix} Two unitary matrix-free closed-loop MIMO data transmission system using a precoding matrix that is composed of a method and transmission apparatus {Transmitting Method and System for Performance of Closed Loop MIMO using Predefined Precoding Matrix with Two Unitary Matrix}

도 1은 이동통신 시스템의 기지국 전송기와 이동 단말기 사이의 폐루프 MIMO 방식을 개략적으로 설명하기 위한 도면, 1 is a view for schematically illustrating a closed-loop MIMO system between the base station transmitter and a mobile terminal in a mobile communication system,

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 프리코딩 행렬을 이용하는 폐루프 MIMO를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 기지국 송신기의 구조도, 2 is a structure of a base station transmitter for transmitting forward data using the closed-loop MIMO using precoding matrix in accordance with an embodiment of the invention,

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 프리코딩 행렬을 이용하는 폐루프 MIMO를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도, 3 is a flowchart illustrating a method for transmitting forward data using the closed-loop MIMO using precoding matrix in accordance with an embodiment of the invention,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 폐루프 MIMO 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서 프리코딩 행렬이 적용된 경우, 기지국 전송기에서의 빔 형성 가중치를 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram showing the beamforming weights at the base station transmitter if the precoding matrix is ​​applied in a mobile communication system using a closed loop MIMO system according to an embodiment of the invention.

본 발명은 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이용한 폐루 프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법 및 이를 위한 송신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a two unitary transfer of data pyeru loop MIMO system method using a precoding matrix configured in a matrix, and a transmitter therefor. 더욱 상세하게는, 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이동 단말기로부터 피드백 받아 변조 방식과 코드율을 변화시킴으로써, 순방향 데이터를 전송하는 기지국에서의 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법 및 이를 위한 송신 장치에 관한 것이다. More specifically, the two unitary receive feedback precoding matrix consisting of a matrix from the MS the modulation method and by changing the code rate, the closed loop of the base station transmitting a forward data MIMO method of the data transmission method and for this purpose It relates to a transmission apparatus.

무선 랜(WLAN)이나 무선 방송, DMB 등의 대용량의 데이터 전송을 필요로 하는 4세대의 이동통신 시스템에서는, 광대역의 고속 데이터를 전송하기 위하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 방식을 사용하고 있다. In a wireless local area network (WLAN), wireless broadcast, a fourth generation in which large amounts of data required to transmit a mobile communication system such as a DMB, and using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) method for transmitting the high speed data of the broadband. OFDM 방식은 사용 대역폭을 여러 개의 캐리어(Subcarrier)로 나누어 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 데이터 열을 N개의 병렬 데이터 열로 변환하여 각각 분리된 부반송파에 실어 전송함으로써 데이터율을 높이는 방법이다. OFDM method is a method of increasing the data rate by transmitting the bandwidth put a scheme for transmitting by dividing the number of carriers (Subcarrier), converts a data sequence input to the series of N parallel data rows in each separate sub-carrier.

이와 같은 OFDM 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서는 순방향 데이터 전송의 효율성 향상을 위하여, 다수의 안테나를 포함하는 기지국 전송기에서 각각의 안테나를 이용하여 상이한 데이터를 전송하는 MIMO(Multi-Input Multi-Out) 방식이 사용되고 있다. In the mobile communication system using the same OFDM scheme in order to improve the efficiency of the forward data transfer, a number of antennas of the MIMO (Multi-Input Multi-Out) scheme for transmitting different data by using the antenna in a base station transmitter including a It is used. MIMO 방식의 사용에 따라 OFDM 시스템에서는 다이버서티 이득을 얻을 수 있게 되었으며, 데이터 전송률을 증가시키는 효과도 있다. In the OFDM system in accordance with the use of the MIMO scheme it has been possible to obtain a diversity gain, has an effect of increasing a data rate.

MIMO 방식은 기지국 전송기에서의 채널 정보 필요성 여부에 따라, 개루프 MIMO 방식과 폐루프 MIMO 방식으로 나누어진다. MIMO scheme is divided into an open-loop MIMO scheme and a closed-loop MIMO scheme, according to whether the need channel information in a base station transmitter. 이 중 폐루프 MIMO 방식은 전송된 순방향 데이터에 대하여 이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하고, 다음 순방향 데이터 송신시 수신된 피드백 정보를 이용하여 프리코딩(Precoding)하는 방식이다. Of the closed-loop MIMO scheme is a scheme for receiving the feedback information from the mobile terminal with respect to the transmitted forward data, and the pre-coded using the following feedback information received during downlink data transmission (Precoding).

프리코딩이 적용된 폐루프 MIMO 방식에서는 무선 채널 정보나, 코드북 인덱스와 같은 피드백(Feedback) 정보 등을 이용하여 기지국 전송기가 각 안테나별 송신 가중치를 계산한다. In the closed-loop MIMO scheme, precoding applied by using a feedback (Feedback) information, such as the wireless channel information and the codebook index calculates a base station transmitter for each antenna by transmission weight.

기존에 사용되고 있는 프리코딩이 적용된 폐루프 MIMO 방식으로는 특이 값 분해(SVD: Singular Value Decomposition) 방식이 있다. A closed-loop MIMO precoding scheme which is used in conventional singular value decomposition is applied: there is a method (SVD Singular Value Decomposition). 특이 값 분해 방식은 이동 단말기가 추정한 채널 행렬을 특이 값으로 분해한 다음, 산출되는 단일 행렬을 기지국으로 피드백하는 기법이다. Singular value decomposition method is a technique for feeding back a single matrix to the base station which is a decomposition of the channel matrix a mobile terminal is estimated by singular value then calculated.

이 방식은 신호대 간섭비(SNR: Signal to Noise Ratio) 이득을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 송신 안테나의 개수가 증가할수록 이동 단말기로부터 피드백되는 데이터 양이 급격하게 증가하므로, 실제 시스템에 적용하기에는 어려운 문제점이 있다. This method is signal-to-interference ratio (SNR: Signal to Noise Ratio), but the advantage to benefit, with increasing number of transmission antennas because the amount of data suddenly increases to be fed back from the mobile terminal, to apply to an actual system difficult there is.

다른 폐루프 MIMO 방식으로는, 이동 단말기가 채널 정보를 이용하여 평균 비트 오류율을 최소화하는 각 전송 안테나의 송신 전력을 계산하고, 계산된 각 전송 안테나의 송신 전력 값을 기지국에 피드백하는 방법이 있다. On the other closed-loop MIMO scheme, there is a method for the mobile terminal calculates the transmission power of each transmit antenna to minimize the average bit error rate using the channel information and feeds back the transmission power value of the computed each transmit antenna at the base station. 이와 같은 방법은 채널에 대한 모든 정보를 피드백할 필요 없이, 데이터별 송신 전력 정보만을 피드백 정보로써 할당하므로, 기지국으로 전송하는 피드백 정보의 양이 감소한다는 장점이 있다. Such a method has the advantage that only the assigned as feedback information data by the transmission power information without the need to feedback any information about the channel, so the amount of feedback information to be transmitted to the base station decreases. 그러나, 신호대 간섭비 이득을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. However, it is impossible to obtain a signal-to-interference ratio gain.

이와 같은 종래의 폐루프 MIMO 전송 방법은 기지국 전송기에서 각각의 안테나 별로 데이터 멀티플렉싱을 수행하므로, 각각의 안테나에서의 데이터 전송률은 향상될 수 있다. Such a conventional closed-loop MIMO transmission method can be performed, so the data multiplexed for each antenna at the base station transmitters, is enhanced data rates at each antenna. 그러나, 피드백 정보를 전송하는 이동 단말기에서는 전송된 각 송 신 심볼에 대한 페이딩으로 인하여 상관성이 커지게 되므로, 심볼 간 간섭으로 인하여 성능이 크게 떨어지는 문제점이 있다. However, since the mobile terminal transmits the feedback information, the correlation due to fading for each new transmission symbols transmitted becomes large, there is a problem due to interference between symbols is significantly less performance.

이와 같이 피드백 데이터 양이 증가하는 문제점, 신호대 간섭비 이득을 얻을 수 없는 문제점 및 심볼 간 간섭으로 인하여 성능이 저하되는 문제점 등을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이동 단말기로부터 피드백 받아 변조 방식과 코드율을 변화시킴으로써, 순방향 데이터를 전송하는 기지국에서의 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법 및 이를 위한 송신 장치를 제공한다. To due to this way the feedback problem in that the amount of data increases, the problem can not be obtained a signal to interference ratio gain and inter-symbol interference to solve such a problem in that performance degradation, the precoding matrix in the present invention, which is composed of two unitary matrices for by changing the modulation scheme and the code rate of the feedback received from the mobile terminal, there is provided a transmission apparatus for closed-loop MIMO scheme and the data transfer method of this, at the base station for transmitting downlink data.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법은, 폐루프 MIMO를 이용하는 이동통신 시스템의 기지국이 순방향 데이터를 전송하는 방법에 있어서, (a) 이동 단말기로부터 수신되는 두 개 이상의 프리코딩 벡터―여기서, 이동 단말기로부터 수신되는 프리코딩 벡터는, 이동 단말기와의 사이에서 정의된 프리코딩 행렬에 포함되어 있는 다수의 프리코딩 벡터 중 채널 특성이 뛰어난 프리코딩 벡터임― 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선정하여, 두 개 이상의 송신 안테나에 각각 설정하는 단계; The method of claim closed-loop MIMO scheme, the data transmission method according to the first embodiment of the present invention, a method for the mobile communication system using a closed loop MIMO base station transmits the forward data to accomplish this aspect, (a) move free more than one received from the terminal coding vector - where the precoding vector which is received from the mobile terminal, the channel characteristics of a plurality of precoding vectors contained in a precoding matrix is ​​defined between the mobile terminal and excellent precoding vector Im-selected two pre-coding vector from the step of setting each of the two or more transmission antennas; (b) 프리코딩 벡터가 설정된 두 개 이상의 송신 안테나를 통하여 순방향 데이터를 전송하는 단계; (B) two or more of the precoding vector is set and transmitting the downlink data via the transmitting antenna; (c) 순방향 데이터를 수신한 이동 단말기로부터, 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값이 포함된 피드백 신호를 수신하는 단계; (C) receiving a feedback signal from a mobile terminal includes a receiving forward data, the precoding vector and the coding level value; 및 (d) 부호화 레벨 값에 따라 변조 방식 과 코딩율을 변경하여, 순방향 데이터를 전송하는 단계를 포함한다. And (d) by changing the modulation scheme and coding rate according to the coding level value, and transmitting the downlink data.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치는, 폐루프 MIMO를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 기지국 송신 장치에 있어서, 순방향 데이터를 수신한 이동 단말기로부터 두 개 이상의 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값이 포함된 피드백 신호를 수신하여, 두 개 이상의 프리코딩 벡터 중에서 순방향 데이터의 전송을 위하여 사용될 프리코딩 벡터를 선택하고, 부호화 레벨 값에 따라 순방향 데이터의 변조 방식과 코딩율을 변화시키는 가변 변조 및 코딩기; In addition, the closed-loop MIMO scheme, the base station transmission device in accordance with a second embodiment of the present invention, in the base station transmitting device for transmitting the downlink data by using a closed loop MIMO, pre more than one from a mobile terminal receives the forward data It receives the coding vector and a feedback signal containing the coded level value, a modulation scheme and a coding rate of a forward data according to the selected pre-coding vector to be used for transmission of downlink data from the two or more precoding vectors, and coding level value changing the variable modulation and coding group; 가변 변조 및 코딩기에 의해 변조된 데이터 신호, 공통 파일럿 신호 및 제어 신호를 합하여 순방향 데이터를 생성하는 합산기; A summer for generating a forward data by adding the data signal, the pilot signal and the control signal modulated by a variable modulation and coding; 및 합산기로부터 전달되는 순방향 데이터를 사전에 설정된 송신 각도를 이용하여 송출하는 다수의 안테나를 포함한다. Using the transmission angle is set to forward data in advance and transferred from the summing amplifier includes a plurality of antennas for transmission.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동 단말기의 피드백 신호 전송 방법으로서, 폐루프 MIMO를 이용하는 이동통신 시스템의 이동 단말기가 전송된 순방향 데이터에 대한 피드백 신호를 전송하는 방법에 있어서, (a) 순방향 데이터의 전송을 위하여 기지국과 정의된 프리코딩 행렬에서, 채널 특성이 뛰어난 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 선정하는 단계; Further, in the method for a transmitting feedback signal in the mobile station the method according to the third embodiment of the present invention, transmitting a feedback signal for the forward data in which the closed-loop MIMO moving mobile terminal in a communication system using the transmission, (a) the method comprising for transmission of downlink data from the base station and the precoding matrix defined, the selected excellent channel characteristic of two or more precoding vectors; (b) 선정된 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 기지국으로 전송하는 단계; (B) the two or more selected pre-coding vector to the BS; (c) 기지국으로부터 전송되는 순방향 데이터를 수신하는 단계; (C) receiving the downlink data transmitted from a base station; 및 (d) 순방향 데이터 내의 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값을 확인하여 피드백 정보로써 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다. And (d) transmitting to the base station as feedback information to determine a precoding vector and the coded level value in the forward data.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. In the following detailed description that the present invention can be easily implemented by those of ordinary skill, in which with respect to the embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. However, the invention is not to be implemented in many different forms and limited to the embodiments set forth herein. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. And the part not related to the description in order to clearly describe the present invention in the figures was in nature and not restrictive. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, it is assuming that any part "includes" a certain component, which is not to exclude other components not specifically described against which means that it is possible to further include other components.

도 1은 이동통신 시스템의 기지국 전송기와 이동 단말기 사이의 폐루프 MIMO 방식을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically illustrating a closed-loop MIMO system between the base station transmitter and a mobile terminal of a mobile communication system.

본 발명에 따라 폐루프 MIMO 방식을 이용하는 이동통신 시스템의 기지국 전송기(110)는 다수의 송신 안테나를 이용하여, 다수의 상이한 순방향 데이터를 이동 단말기(120)로 각각 전송한다. According to the invention the base station transmitter 110 of the mobile communication system using a closed loop MIMO system using multiple transmit antennas, each transmitting a plurality of different downlink data to the mobile terminal 120. The 여기서는, 2 개의 송신 안테나(112, 114)를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 기지국 전송기를 기준으로 설명하기로 한다. Here, it will be described based on the base station transmitter for transmitting forward data using two transmission antennas (112, 114).

기지국 전송기(110)와 이동 단말기(120)는 두 개의 유니터리 행렬(Unitary Matrix)로 구성되는 프리코딩 행렬을 사전에 정의하고, 정의된 프리코딩 행렬을 저장한다. The base station transmitter 110 and mobile station 120 defines the two unitary matrices the precoding matrix consisting of (Unitary Matrix) in advance, and stores the defined precoding matrices. 여기서, 유니터리 행렬(U)은, 해당 행렬(U)과 전치 행렬(U * )의 곱이 단위 행렬(Identity Matrix)이 되는 n×n 형태의 복소 행렬을 의미한다. Here, the unitary matrix (U) is meant the matrix (U) and the multiplication unit matrix of n × n complex matrix form as the (Matrix Identity) of the transposed matrix (U *).

이동 단말기(120)도 기지국 전송기(110)와 사전에 정의된 프리코딩 행렬을 저장하고 있으며, 프리코딩 행렬 내의 프리코딩 벡터에 대한 채널 특성을 파악하여, 채널 특성이 뛰어난 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 선택한다. The mobile terminal 120 is also a base station transmitter 110 and has been stored for a precoding matrix previously defined, to determine the channel characteristics for the pre-coding vector in the precoding matrix, an excellent channel characteristic of two or more precoding vector select. 그리고 선택된 두 개 이상의 프리코딩 벡터와 그의 부호화 레벨(MCS: Modulation and Coding Scheme) 값을 피드백 정보로써 기지국 전송기(110)로 전송한다. And two or more selected precoding vector and its coding level: transmits (MCS Modulation and Coding Scheme) value to the base station transmitter 110, as the feedback information.

기지국 전송기(110)는 이동 단말기(120)로부터 수신되는 피드백 정보에 포함된 다수의 프리코딩 벡터 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선택하고, 선택된 두 개의 프리코딩 벡터를 각각의 안테나에 적용하여 순방향 데이터를 전송한다. The base station transmitter 110 to forward data by applying the selected two pre-coding vector from among a plurality of precoding vector included in the feedback information received from the mobile terminal 120, the selected two precoding vectors to each antenna send. 즉, 제1 안테나(112)에는 제1 프리코딩 벡터를 적용하여 순방향 데이터를 전송하고, 제2 안테나(114)에는 제2 프리코딩 벡터를 적용하여 순방향 데이터를 전송한다. That is, the first antenna 112 by applying the first applied a precoding vector to transfer the downlink data, and second, the second precoding vector antenna 114 transmits the downlink data. 이 때, 제1 안테나(112)와 제2 안테나(114)를 통하여 전송되는 순방향 데이터는 서로 상이한 데이터이다. At this time, forward data transmitted via the first antenna 112 and second antenna 114 is a data different from each other.

이 때, 기지국 전송기(110)는 이동 단말기(120)로부터 전송되는 부호화 레벨 값에 따라, 변조 방식과 코딩율을 변화시켜 순방향 데이터를 전송한다. At this time, the base station transmitter 110 changes the modulation method and coding rate according to the coding level value transmitted from the mobile terminal 120 transmits forward data.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 프리코딩 행렬을 이용하는 폐루프 MIMO를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 기지국 송신기의 구조도이다. 2 is a structural diagram of a base station transmitter for transmitting forward data using the closed-loop MIMO using precoding matrix according to an embodiment of the invention.

본 발명에 따른 기지국 송신기는 MIMO 인코더(210), 가변 변조 및 코딩기(220) 및 다수의 빔 형성기(230, 232), 합산기(240, 242), OFDM 변조기(250, 252) 및 송신 안테나(112, 114)를 포함한다. A base station transmitter according to the present invention, MIMO encoder 210, and variable modulation and coding group 220 and the plurality of beam formers 230 and 232, a summer (240, 242), OFDM modulators 250 and 252 and transmit antennas and a 112,114.

MIMO 인코더(210)는 데이터 생성부 등을 통하여 생성된 데이터 신호를 각각의 안테나를 이용하여 이동 단말기(120)로 전송하기 위한 인코딩 작업을 수행하여, 안테나 전송 모드에 적합하도록 가공하는 부분이다. MIMO encoder 210 is a part for processing by performing an encoding operation for transmitting the data signal produced by a data generator including a mobile terminal 120 using the respective antennas, to be suitable for antenna transmission mode. MIMO 인코더(210)에 의해 출력된 MIMO 인코더 출력 데이터 스트림은 가변 변조 및 코딩기(220)로 전달된다. The MIMO encoder output data stream output by the MIMO encoder 210 is transmitted at a variable modulation and coding group 220.

가변 변조 및 코딩기(220)는 이동 단말기(120)로부터 전달되는 피드백 신호에 포함된 프리코딩 행렬로부터 두 개의 프리코딩 벡터를 선택하고, 선택된 프리코딩 벡터와, MIMO 인코더(210)로부터 전달되는 MIMO 인코더 출력 데이터 스트림을 곱하는 역할을 수행한다. Variable modulation and coding-based unit 220 and select the two pre-coding vector from the pre-coding matrix included in the feedback signal transmitted from the mobile terminal 120, the selected precoding vector, MIMO is transmitted from the MIMO encoder 210 It serves to multiply the encoder output data stream. 또한, 피드백 신호의 부호화 레벨 값에 따라, 이동 단말기로 전송될 데이터 신호의 변조 방식과 코딩율을 변화시키는 역할을 수행한다. Also performs the role of the encoding according to the level value of the feedback signal, changes a modulation scheme and a coding rate of the data signal to be transmitted to the mobile terminal. 이를 위하여, 가변 변조 및 코딩기(220)는 사전에 이동 단말기(120)와 설정되는 프리코딩 행렬을 저장한다. To this end, a variable modulation and coding group 220 stores a precoding matrix is ​​set with the mobile terminal 120 in advance.

빔 형성기(230, 232)는 다수의 곱셈기로 구성되며, 가변 변조 및 코딩기(220)로부터 전달되는 데이터 변조 신호와 유니터리 행렬 값(w 1 , w 2 )을 곱하여 빔 형성을 수행하는 부분이다. Beam formers 230 and 232 is composed of a plurality of multipliers, by multiplying the data modulated signal with a unitary matrix values (w 1, w 2) delivered from a variable modulation and coding exchanger 220 is a part that performs beamforming . 그리고, 빔 형성된 데이터 신호를 전송하고자 하는 송신 안테나 방향으로 전달하는 부분이다. And, a part for transmitting the transmission antenna direction to transmit a beam formed data signal.

합산기(240, 242)는 빔 형성된 데이터 신호와, 공통 채널의 입력을 합하는 부분이다. A summer (240, 242) is a portion joined to the input of the beam formed data signal and a common channel. 여기서, 합산기(240, 242)로 입력되는 공통 채널의 입력은 각 안테나별로 송신하는 공통 파일럿과 기타 제어 신호들을 의미하는 것으로, 공통 채널은 빔 형성을 하지 않고 전 지향성 빔으로 전송된다. Here, the input of the common channel which is input to a summer (240, 242) is to mean the common pilot and other control signals transmitted by the respective antennas, the common channel is transmitted to the omni-directional beam without beamforming. 특히, 공통 파일럿은 안테나별로 시간 또는 주파수를 다르게 하여 전송함으로써, 이동 단말기가 안테나별 채널 값을 산출할 수 있도록 한다. In particular, the pilot allows the transmission by using a different time or frequency for each antenna, the mobile terminal can calculate the antenna-specific channel value.

합산기(240, 242)에 의해 빔 형성된 데이터 신호, 파일럿 신호 및 기타 제어 신호가 합해진 순방향 데이터는 OFDM 변조기(250, 252)를 통하여 변조된 후, 각 송신 안테나(112, 114)를 통하여 사전에 설정된 송신 각도로 송출된다. Summing the forward data a beam formed data signals, pilot signals and other control signals by the 240 and 242 combined is in advance through the then modulated by the OFDM modulators 250 and 252, each transmit antenna (112, 114) set is sent out to a transmission angle.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 프리코딩 행렬을 이용하는 폐루프 MIMO를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for transmitting forward data using the closed-loop MIMO using precoding matrix according to an embodiment of the invention.

폐루프 MIMO를 이용한 순방향 데이터 전송에 앞서, 기지국 전송기(110)와 이동 단말기(120) 사이에는 두 개의 유니터리 행렬의 조합으로 이루어지는 프리코딩 행렬이 사전에 정의된다. Prior to the forward data transmission using closed loop MIMO, between the base station transmitter 110 and mobile station 120 are defined in the precoding matrix is ​​pre-formed of a combination of two unitary matrices.

여기서, 기지국 전송기(110)와 이동 단말기(120) 사이에서 정의되는 하나의 유니터리 행렬(W 1 )은 수학식 1과 같다. Here, the base station transmitter 110 and a unitary matrix, which is defined between the mobile terminal (120) (W 1) is the same as equation (1).

Figure 112006050832514-pat00001

여기서, N은 송신 안테나의 개수이다. Here, N is the number of transmit antennas. 하나의 유니터리 행렬(W 1 )이 수학식 1과 같이 정의됨에 따라, 다른 유니터리 행렬(W 2 )는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. As a unitary matrix (W 1) is defined as equation (1), other unitary matrix (W 2) can be defined as shown in equation (2).

Figure 112006050832514-pat00002
Figure 112006050832514-pat00003

이와 같이 정의되는 두 개의 유니터리 행렬(W 1 , W 2 )은 여러 가지 방법으로 조합될 수 있으며, 이와 같은 조합에 의해 정의되는 프리코딩 행렬은 수학식 3과 같다. Two unitary matrices, defined as described above (W 1, W 2) is a precoding matrix that may be combined in a number of ways, as defined by the combination of this is shown in equation (3).

Figure 112006050832514-pat00004
Figure 112006050832514-pat00005
, ,

이와 같이 정의된 프리코딩 행렬은 기지국 전송기(110)의 가변 변조 및 코딩기(220)와 이동 단말기(120)의 내부에 저장된다(S310). In the precoding matrix defined it is stored in the interior of the varying modulation and coding group 220 and the mobile terminal 120 of the base station transmitter (110) (S310).

기지국 전송기(110)는 데이터 생성부 등을 통하여, 이동 단말기(120)로 전송할 데이터 신호를 생성하고, MIMO 인코더(210)의 인코딩 작업을 통하여, 안테나 전송 모드에 적합하도록 데이터 신호를 가공한다(S320), The base station transmitter 110 generates a data signal sent to the mobile terminal 120 through a like data generation unit and processing the data signal through the encoding operation of the MIMO encoder 210, to be suitable for antenna transmission mode (S320 )

이동 단말기(120)에서는 프리코딩 행렬 내의 프리코딩 벡터에 대한 채널 특성을 파악하고, 채널 특성이 뛰어난 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 선택하여, 부호화 레벨 값과 함께 기지국 전송기(110)로 전송한다. And it transmits to the MS 120 in identifying the channel characteristic for the pre-coding vector in the precoding matrix, and select the superior channel characteristics of two or more precoding vectors by the base station transmitter (110) with the coding level value.

이 때, 이동 단말기는 수학식 3에서 사전에 설정한 2N 개의 프리코딩 벡터 중에서 일부를 선정하는 것이므로, 선정된 프리코딩 벡터들은 항상 서로 직교하지 않는다(S330). At this time, the mobile terminal because of selecting a portion from a vector of 2N precoding settings in advance from equation (3), selecting the precoding vectors are not always perpendicular to each other (S330).

이동 단말기(120)로부터 채널 특성이 뛰어난 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 수신한 기지국 전송기(110)는, 수신된 다수의 프리코딩 벡터 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선택하고, 선택한 두 개의 프리코딩 벡터를 각각의 송신 안테나에 설정한다(S340). A base station transmitter 110 receives the mobile station over two channels, characteristics excellent from 120, more precoding vectors, select the two pre-coding vector from the received plurality of pre-coding vectors, and the two pre-coding vectors selected It sets each transmit antenna (S340).

프리코딩 벡터가 송신 안테나에 각각 설정되면, 각 안테나를 통하여 순방향 데이터를 이동 단말기로 전송한다. If the precoding vector is set to each transmission antenna, and transmits the downlink data to the mobile terminal through the respective antennas. 이 때, 각 안테나로부터 전송되는 순방향 데이터는 서로 상이한 데이터이다(S350). At this time, the forward data that is transmitted from each antenna is different data from each other (S350).

이동 단말기(120)는 기지국 전송기(110)로부터 전송되는 순방향 데이터를 수신하고, 순방향 데이터 내에서 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값을 확인한다. The mobile terminal 120 receives the downlink data transmitted from the base station transmitter 110, and determine the precoding vector and the coded level value in the forward data. 그리고, 확인된 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값을 피드백 정보로써 기지국 전송기(110)로 재전송한다(S360). Then, the precoding vector and the identified coding level value sent back to the base station transmitter 110, as the feedback information (S360).

피드백 정보를 수신한 기지국 전송기(110)는 부호화 레벨 값에 따라 변조 방식과 코딩율을 변경하여, 순방향 데이터 전송 방식을 설정한다(S370). A base station transmitter 110 receives feedback information by changing a modulation scheme and a coding rate according to the coding level value, and sets the downlink data transmission scheme (S370).

이와 같이 설정된 순방향 데이터 전송 방식에 따라, 기지국 전송기(110)의 데이터 생성부에서 생성된 순방향 데이터가 이동 단말기(120)로 전송된다. According to the thus set forward data transmission method, a forward data generated by the data generation unit of the base station transmitter 110 is transmitted to the mobile terminal 120.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 폐루프 MIMO 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서 프리코딩 행렬이 적용된 경우, 기지국 전송기에서의 빔 형성 가중치를 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram showing the beamforming weights at the base station transmitter if the precoding matrix is ​​applied in a mobile communication system using a closed loop MIMO system according to an embodiment of the invention.

여기서는 2 개의 송신 안테나(112, 114)를 이용하여 4개의 빔(#1, #2, #3, #4)을 형성하는 경우의 빔 형성 가중치가 도시되어 있다. Here, the beamforming weights are shown in the case of forming the two transmission antennas (112, 114) by four beams (# 1, # 2, # 3, # 4) use.

이상의 설명에 있어서, 기지국 전송기(120)가 이동 단말기(110)로부터 전송 되는 다수의 프리코딩 벡터 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선택하고, 두 개의 송신 안테나에 각각 설정하는 것을 기준으로 설명하였으나, 본 발명을 구현함에 있어서, 사전에 설정된 특정 수의 프리코딩 벡터를 선택하고, 특정 수의 송신 안테나를 이용하여 순방향 데이터를 전송하도록 설정하는 것도 가능하다. In the above description, the selection of two pre-coding vector from among a plurality of pre-coding vector the base station transmitter 120 is transmitted from the mobile terminal 110, and has been described on the basis that each set of two transmit antennas, the present invention in implementing a, select a certain number of the precoding vector is set in advance, it is possible to set to send forward data using transmit antenna of a particular number.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. Embodiments of the invention described above may also be implemented through a program or a program recording medium to realize the functions corresponding to the configuration of the embodiments and are therefore not to be implemented through the above, these implementation from the described device, if expert in the art to which the invention pertains will easily implemented.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although detailed description will be given of an embodiment of the present invention in the above scope of the present invention it is not limited to this number of variations and modifications in the form of one of ordinary skill in the art using the basic concept of the invention as defined in the following claims In addition, according to the present invention It will belong to the scope.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 사전에 설정된 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 기지국 전송기로 피드백하여 변조 방식과 코드율을 변화시킴으로써, 폐루프 MIMO 방식에서 피드백 데이터의 양을 증가시키지 않고, 신호대 간섭비 이득을 얻을 수 있는 등의 성능 향상 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention as described above, increasing the amount of feedback data by the feedback precoding matrix that is composed of two unitary matrix set in advance in the base station transmitter changes the modulation scheme and the code rate, the closed-loop MIMO scheme does not, it can be expected an effect to improve performance, such as to obtain a signal-to-interference ratio gain.

Claims (14)

  1. 폐루프 MIMO(Multi-Input Multi-Out)를 이용하는 이동통신 시스템의 기지국이 순방향 데이터를 전송하는 방법에 있어서, It is of the closed-loop MIMO mobile communication system using the (Multi-Input Multi-Out) base station in the method for transmitting forward data,
    (a) 이동 단말기로부터 수신되는 두 개 이상의 프리코딩 벡터―여기서, 이동 단말기로부터 수신되는 프리코딩 벡터는, 상기 이동 단말기와의 사이에서 정의된 프리코딩 행렬에 포함되어 있는 다수의 프리코딩 벡터 중 채널 특성이 뛰어난 프리코딩 벡터임― 중에서 두 개의 프리코딩 벡터를 선정하여, 두 개 이상의 송신 안테나에 각각 설정하는 단계; (A) Vector Two or more pre-coding that is received from the mobile terminal, where the precoding vector which is received from the mobile terminal, a plurality of pre-coding vectors of the channels included in the precoding matrix is ​​defined between itself and the mobile terminal this characteristic vector being excellent precoding-selected two pre-coding vector from the step of setting each of the two or more transmission antennas;
    (b) 상기 프리코딩 벡터가 설정된 두 개 이상의 송신 안테나를 통하여 상기 순방향 데이터를 전송하는 단계; (B) transmitting the downlink data through the transmission pre-coding vector is set to two or more antennas;
    (c) 상기 순방향 데이터를 수신한 이동 단말기로부터, 프리코딩 벡터와 부호화 레벨(MCS: Modulation and Coding Scheme) 값이 포함된 피드백 신호를 수신하는 단계; The method comprising: receiving: (Modulation and Coding Scheme MCS) feedback signals containing a value; (c) from a mobile terminal receiving the downlink data, pre-coding vector and a coding level And
    (d) 상기 부호화 레벨 값에 따라 변조 방식과 코딩율을 변경하여, 상기 순방향 데이터를 전송하는 단계 (D) a step of changing a modulation scheme and a coding rate according to the coding level value, and transmitting the forward data
    를 포함하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. The data transmission method of the closed-loop MIMO system including a.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 단계 (a)에 앞서, Prior to said step (a),
    상기 이동 단말기 사이에 상기 순방향 데이터의 전송을 위하여 사용되는 다수의 프리코딩 벡터를 포함하는 프리코딩 행렬을 정의하는 단계 Defining a pre-coding matrix comprises a plurality of pre-coding vector to be used for transmission of the forward data between the mobile terminal
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. Additional waste data transmission method of the loop MIMO scheme, comprising a step of including in the.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 프리코딩 행렬은, The precoding matrix,
    두 개의 유니터리(Unitary) 행렬의 조합으로 정의되는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. Two unitary (Unitary) lungs The data transmission method of the loop MIMO scheme, characterized in that which is defined by the combination of the matrix.
  4. 제3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 유니터리 행렬을 이루는 제1 유니터리 행렬(W 1 )은, A first unitary matrix (W 1) forming the unitary matrix,
    Figure 112006050832514-pat00006
    (여기서, N은 상기 기지국의 송신 안테나 개수) (Where, N is the number of transmit antennas of the base station)
    로 정의되고, 제2 유니터리 행렬(W 2 )은, Defined by a second unitary matrix (W 2) is,
    Figure 112006050832514-pat00007
    Figure 112006050832514-pat00008
    로 정의되는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. The data transmission method of the closed-loop MIMO scheme, characterized in that which is defined as.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 프리코딩 행렬은, The precoding matrix,
    Figure 112006050832514-pat00009
    , ,
    Figure 112006050832514-pat00010
    로 정의되는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. The data transmission method of the closed-loop MIMO scheme, characterized in that which is defined as.
  6. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 단계 (b)는, Wherein step (b),
    상기 두 개 이상의 송신 안테나를 이용하여, 서로 상이한 순방향 데이터를 각각 전송하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 데이터 전송 방법. Wherein using the two or more transmission antennas, closed-loop MIMO scheme, the data transmission method characterized in that each transmitting a different forward data to each other.
  7. 폐루프 MIMO(Multi-Input Multi-Out)를 이용하여 순방향 데이터를 전송하는 기지국 송신 장치에 있어서, The base station transmitting device for transmitting the downlink data by using a closed loop MIMO (Multi-Input Multi-Out),
    상기 순방향 데이터를 수신한 이동 단말기로부터 두 개 이상의 프리코딩 벡터와 부호화 레벨(MCS: Modulation and Coding Scheme) 값이 포함된 피드백 신호를 수신하여, 상기 두 개 이상의 프리코딩 벡터 중에서 상기 순방향 데이터의 전송을 위하여 사용될 프리코딩 벡터를 선택하고, 상기 부호화 레벨 값에 따라 상기 순방향 데이터의 변조 방식과 코딩율을 변화시키는 가변 변조 및 코딩기; More than one pre-coding vector and a coding level from the mobile station receiving the forward data: receiving a feedback signal comprising a (MCS Modulation and Coding Scheme) value, transmission of the downlink data from the two or more pre-coding vector selecting a precoding vector, and variable modulation and coding to change the modulation scheme and coding rate of the downlink data according to the coding level value group to be used;
    상기 가변 변조 및 코딩기에 의해 변조된 데이터 신호, 공통 파일럿 신호 및 제어 신호를 합하여 상기 순방향 데이터를 생성하는 합산기; The modulated and combined for a data signal, the pilot signal and the control signal modulated by a coded summer for generating the forward data; And
    상기 합산기로부터 전달되는 순방향 데이터를 사전에 설정된 송신 각도를 이용하여 송출하는 다수의 안테나 A plurality of antennas for transmitting using a transmission angle is set to forward data transmitted from the summing amplifier in advance
    를 포함하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. A closed-loop MIMO scheme transmitted from the base station apparatus including a.
  8. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 가변 변조 및 코딩기는, Group the variable modulation and coding,
    상기 순방향 데이터의 전송을 위하여 상기 다수의 안테나에 설정되는 다수의 프리코딩 벡터를 포함하는 프리코딩 행렬을 저장하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. A plurality of pre-coding vector pre-closed loop MIMO transmission system of the base station apparatus, characterized in that for storing the coding matrix containing for transmission of the downlink data to be set to the plurality of antennas.
  9. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 데이터 신호의 인코딩 작업을 수행하여, 상기 가변 변조 및 코딩기로 전달하는 MIMO 인코더; MIMO encoder that performs the encoding operation of the data signal, the transmission group variable modulation and coding;
    상기 가변 변조 및 코딩기에 의해 변조된 데이터 신호와 상기 프리코딩 벡터의 유니터리 행렬 값을 곱하여 빔 형성을 수행하는 빔 형성기; Beamformer for multiplying the unitary matrix, the value of said variable modulation and coding groups the data signal and the precoded modulation vector by performing beamforming; And
    상기 순방향 데이터를 변조하여 상기 안테나로 전달하는 OFDM 변조기 OFDM modulator for modulating the downlink data transmitted to the antenna
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. More closed-loop MIMO scheme, the base station transmitting apparatus comprising: a a.
  10. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 가변 변조 및 코딩기는, Group the variable modulation and coding,
    상기 MIMO 인코더로부터 전달되는 인코딩된 데이터 신호와, 상기 선택된 프리코딩 벡터를 곱하여 상기 빔 형성기로 전달하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. A closed-loop MIMO scheme transmitted from the base station apparatus is characterized in that the multiplying and the encoded data signal to be transmitted by the MIMO encoder, the selected precoding vector transmitted to the beam former.
  11. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 다수의 안테나는, The plurality of antennas,
    상기 가변 변조 및 코딩기로부터 전송되는 2 개 이상의 프리코딩 벡터를 각각의 안테나에 설정하고, 상기 각각의 안테나는 자신에게 설정된 프리코딩 벡터를 이용하여 상기 순방향 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. Setting two or more pre-coding vector to be transmitted from the variable modulation and coding based on each of the antennas, wherein each antenna is characterized in that for transmitting the downlink data using the precoding vector is set to their closed-loop MIMO the base station transmitter of the system.
  12. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11,
    상기 각각의 안테나에서 송신하는 순방향 데이터는, 다른 안테나를 통하여 송신되는 순방향 데이터와 상이한 것을 특징으로 하는 폐루프 MIMO 방식의 기지국 송신 장치. Forward data, the closed-loop MIMO scheme of a base station transmission apparatus according to claim different and that the forward data transmitted via another antenna for transmitting from each of said antenna.
  13. 폐루프 MIMO(Multi-Input Multi-Out)를 이용하는 이동통신 시스템의 이동 단말기가 전송된 순방향 데이터에 대한 피드백 신호를 전송하는 방법에 있어서, A method for transmitting a feedback signal for closed-loop MIMO (Multi-Input Multi-Out) of the forward data a mobile terminal is transmitted in a mobile communication system using,
    (a) 상기 순방향 데이터의 전송을 위하여 기지국과 정의된 프리코딩 행렬에서, 채널 특성이 뛰어난 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 선정하는 단계; Comprising the steps of: (a) from the base station and the precoding matrix defined for transmission of the downlink data, the channel selected for the superior properties of two or more precoding vectors;
    (b) 상기 선정된 두 개 이상의 프리코딩 벡터를 상기 기지국으로 전송하는 단계; (B) transmitting the more than one pre-coding vector of the selection to the base station;
    (c) 상기 기지국으로부터 전송되는 순방향 데이터를 수신하는 단계; (C) receiving the downlink data transmitted from the base station; And
    (d) 상기 순방향 데이터 내의 프리코딩 벡터와 부호화 레벨 값(MCS: Modulation and Coding Scheme)을 확인하여 피드백 정보로써 기지국으로 전송하는 단계 Transmitting to the base station as feedback information to determine the: (Modulation and Coding Scheme MCS) (d) pre-coding vector and a coded level value in the forward data
    를 포함하는 이동 단말기의 피드백 신호 전송 방법. Method of transmitting the feedback signal of the mobile terminal including a.
  14. 제13항에 있어서, 14. The method of claim 13,
    상기 단계 (a)에 앞서, Prior to said step (a),
    상기 기지국 사이에 상기 순방향 데이터의 전송을 위하여 사용되는 다수의 프리코딩 벡터를 포함하는 프리코딩 행렬을 정의하는 단계 Defining a pre-coding matrix comprises a plurality of pre-coding vector to be used for transmission of the forward data between the base station
    를 추가로 포함하는 이동 단말기의 피드백 신호 전송 방법. Adding the feedback signal transmitting method of a mobile terminal comprising a.
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