KR101030670B1 - 공간 프리-코딩을 통한 ｍｉｍｏ 전송 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 MIMO 전송을 송신하기 위한 기법들이 설명된다. 일 설계에서, 전송기는 제 1 레퍼런스 신호를 수신기로 송신한다. 수신기는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택한다. 수신기는 수신기에서의 잡음 및 간섭을 추정하고 프리코딩 행렬 및 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 결정한다. 수신기는 CQI 또는 MCS 정보 및 제 2 레퍼런스 신호를 전송기로 송신한다. 전송기는 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 수신기에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 프로코딩 행렬을 선택한다. 그 다음에 전송기는 수신기로부터 획득된 CQI 또는 MCS 정보 및 전송기에 의해 선택된 프리코딩 행렬에 기반하여 MIMO 전송을 수신기로 송신한다.

Description

공간 프리-코딩을 통한 ＭＩＭＯ 전송{MIMO TRANSMISSION WITH SPATIAL PRE-CODING}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하고 수신하기 위한 기법들에 관한 것이다.
본 출원은 출원번호가 60/955,622이고, 출원일이 2007년 8월 13일이고, 발명의 명칭이 "METHODS AND APPARATUSES FOR FEEDBACK MECHANISM AND RATE ADAPTATION FOR TIME DIVISION DUPLEX (TDD) MIMO SYSTEMS"이며, 본 출원의 양수인에 의해 양수되고 여기에 참조로서 통합되는 미국 가출원에 대한 우선권을 주장한다.
무선 통신 시스템에서, 전송기는 다수(R)의 수신 안테나들을 구비한 수신기로 데이터를 전송하기 위해 다수(T)의 전송 안테나들을 사용할 수 있다. 다수의 전송 및 수신 안테나들은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 채널을 형성하며, 상기 MIMO 채널은 스루풋을 증가시키고 그리고/또는 신뢰성(reliability)을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전송기는 스루풋을 향상시키기 위해 T개의 전송 안테나들로부터 동시에 T개까지의 심볼 스트림들을 전송할 수 있다. 대안적으로, 전송기는 수신기에 의한 수신을 향상시키기 위해 모든 T개의 전송 안테나들로부터 하나의 심볼 스트림을 전송할 수 있다.
양호한 성능을 달성하기 위해, 수신기는 MIMO 채널 응답을 추정하고 MIMO 전송을 위해 사용하기 위한 프리코딩(precoding) 행렬을 결정할 수 있다. 수신기는 또한 MIMO 전송으로 송신되는 각각의 심볼 스트림에 대한 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS)을 결정할 수 있다. 수신기는 전송기로 피드백 정보를 송신할 수 있다. 이러한 피드백 정보는 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI 또는 MCS뿐만 아니라 프리코딩 행렬을 포함할 수 있다. 상기 피드백 정보는 전송기에 대하여 유용하지만 오버헤드를 의미한다. MIMO 전송을 위해 송신할 피드백 정보의 양을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
무선 통신 시스템에서 적은 피드백 오버헤드를 가지는 MIMO 전송을 송신하기 위한 기법들이 여기에서 설명된다. 일 양상에서, 피드백 오버헤드는 전송기 및 수신기 모두가 MIMO 전송을 위해 사용할 프리코딩 행렬을 결정하도록 함으로써 감소될 수 있다. 이것은 상기 시스템에서의 시분할 듀플렉싱에 기인한 채널 상호성(reciprocity)을 이용함으로써 달성될 수 있다.
일 설계에서, 전송기는 수신기로 제 1 레퍼런스(reference) 신호 또는 파일럿을 전송할 수 있다. 수신기는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 선택 기준(criterion)에 따라 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 일 설계에서, 수신기는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득할 수 있고 MIMO 채널 행렬에 기반하여 (예를 들어, MIMO 채널 행렬의 특이값(singular value) 분해(decomposition)를 수행함으로써) 빔포밍(beamforming) 행렬을 획득할 수 있다. 그 다음에 수신기는 빔포밍 행렬에 기반하여 그리고, 예컨대 빔포밍 행렬 및 프리코딩 행렬 사이의 가장 가까운 거리와 같은, 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬들의 코드북(codebook)으로부터 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 수신기는 수신기에서의 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다. 수신기는 프리코딩 행렬, 추정된 잡음 및 간섭, 및 가능한 다른 정보에 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수(S) 및 S개의 심볼 스트림들에 대한 CQI 또는 MCS 정보를 결정할 수 있다. 수신기는 CQI 또는 MCS 정보 및 제 2 레퍼런스 신호 또는 파일럿을 전송기로 송신할 수 있다.
전송기는 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 수신기에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 그 다음에 전송기는 수신기로부터 획득된 CQI 또는 MCS 정보 및 자신에 의해 선택된 프리코딩 행렬에 기반하여 수신기로 MIMO 전송을 송신할 수 있다. 전송기는 CQI 또는 MCS 정보에 따라 S개의 심볼 스트림들을 인코딩 및 변조할 수 있고 프리코딩 행렬에 기반하여 이러한 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행할 수 있다.
여기에서 설명된 기법들은 다운링크뿐만 아니라 업링크를 통한 MIMO 전송을 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 다양한 양상들 및 특징들은 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 예시적인 프레임 구조를 도시한다.
도 3은 MIMO 전송을 위한 전송기 및 수신기를 도시한다.
도 4는 MIMO 전송을 송신하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 5는 MIMO 전송을 송신하기 위한 장치를 도시한다.
도 6은 MIMO 전송을 수신하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 7은 MIMO 전송을 수신하기 위한 장치를 도시한다.
도 8은 노드 B 및 UE의 블록 다이어그램을 도시한다.
여기에서 설명되는 기법들은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템들, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템들, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템들, 직교 FDMA(OFDMA) 시스템들, 단일-캐리어 FDMA(SC-FDMA) 시스템들 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들에 대하여 이용될 수 있다. 용어들 "시스템" 및 "네트워크"는 종종 상호변경가능하게 사용된다. CDMA 시스템은 범용 지상 무선 액세스(UTRA), CDMA2000 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. UTRA는 광대역-CDMA(W-CDMA) 및 CDMA의 다른 변형들을 포함한다. 또한, CDMA2000은 IS-2000, IS-95 및 IS-856 표준들을 커버한다. TDMA 시스템은 모바일 통신을 위한 글로벌 시스템(GSM)과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. OFDMA는 진화된(Evolved) UTRA(E-UTRA), 초광대역 모바일(UMB), IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM® 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. UTRA 및 E-UTRA는 범용 모바일 통신 시스템(UMTS)의 일부이다. 3GPP 롱 텀 에볼루션(LTE)은 다운링크를 통해 OFDMA를 이용하고 업링크를 통해 SC-FDMA를 이용하는 E-UTRA를 사용하는 UMTS의 공개될 릴리스(release)이다. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE 및 GSM은 "3세대 파트너쉽 프로젝트" (3GPP)로 명명된 단체로부터의 문서들에 설명되어 있다. CDMA2000 및 UMB는 "3세대 파트너쉽 프로젝트 2" (3GPP2)로 명명된 단체로부터의 문서들에 설명되어 있다. 명확화를 위해, 상기 기법들의 특정 양상들은 LTE에 대하여 아래에서 설명되며, LTE 기술이 아래의 설명 중 많은 부분에서 사용된다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)을 도시하며, 무선 통신 시스템(100)은 LTE 시스템일 수 있다. 시스템(100)은 다수의 노드 B들(110) 및 다른 네트워크 엔티티들을 포함할 수 있다. 노드 B는 UE들과 통신하는 고정된 스테이션일 수 있으며, 또한 진화된 노드 B(eNB), 기지국, 액세스 포인트 등으로 지칭될 수 있다. 각각의 노드 B(110)는 특정한 지리적 영역에 대한 통신 커버리지를 제공한다. 노드 B의 전체 커버리지 영역은 다수(예를 들어, 3개)의 더 작은 영역들로 나누어질 수 있다. 각각의 더 작은 영역은 각각의 노드 B 서브시스템에 의해 서비스될 수 있다. 3GPP에서, "셀(cell)"이라는 용어는 노드 B의 가장 작은 커버리지 영역 및/또는 이러한 커버리지 영역을 서비스하는 노드 B 서브시스템을 지칭할 수 있다.
UE들(120)은 시스템에 걸쳐 분포될 수 있으며, 각각의 UE는 고정형 또는 이동형이다. UE는 또한 모바일 스테이션, 터미널, 액세스 터미널, 가입자 유닛, 스테이션 등으로 지칭될 수 있다. UE는 셀룰러 폰, 개인 정보 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 장치, 핸드헬드 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 코드리스 폰 등일 수 있다. UE는 다운링크 및 업링크를 통해 노드 B와 통신할 수 있다. 다운링크(또는 순방향 링크)는 노드 B로부터 UE로의 통신 링크를 지칭하며, 업링크(또는 역방향 링크)는 UE로부터 노드 B로의 통신 링크를 지칭한다.
상기 시스템은 시분할 듀플렉싱(TDD)을 이용할 수 있다. TDD에서, 다운링크 및 업링크는 동일한 주파수 채널을 공유할 수 있으며, 다운링크 채널 응답은 업링크 채널 응답과 상관될 수 있다.
도 2는 LTE에서 TDD를 위해 사용될 수 있는 예시적인 프레임 구조(200)를 도시한다. 전송 타임라인은 무선 프레임들의 유닛들로 나누어질 수 있다. 각각의 무선 프레임은 미리 결정된 듀레이션(duration)(예를 들어, 10 밀리세컨드(ms))을 가질 수 있으며 인덱스들 0 내지 9를 가지는 10개의 서브프레임들로 나누어질 수 있다. LTE는 다수의 다운링크-업링크 구성들을 지원한다. 모든 다운링크-업링크 구성들에 대하여, 서브프레임들 0 및 5는 다운링크(DL)를 위해 사용될 수 있고 서브프레임 2는 업링크(UL)를 위해 사용될 수 있다. 서브프레임들 3, 4, 7, 8 및 9 각각은 다운링크-업링크 구성에 따라 다운링크 또는 업링크를 위해 사용될 수 있다. 서브프레임 1은 데이터 전송들뿐만 아니라 다운링크 제어 채널들을 위해 사용되는 다운링크 파일럿 시간 슬롯(DwPTS), 전송이 존재하지 않는 보호 기간(GP: Guard Period), 및 랜덤 액세스 채널(RACH) 또는 사운딩 레퍼런스 신호(SRS: sounding reference signal)들을 위해 사용되는 업링크 파일럿 시간 슬롯(UpPTS)으로 구성된 3개의 특수한 필드들을 포함할 수 있다. 서브프레임 6은 다운링크-업링크 구성에 따라 DwPTS만을, 또는 모든 3개의 특수한 필드들을, 또는 다운링크 서브프레임을 포함할 수 있다. DwPTS, GP 및 UpPTS는 상이한 서브프레임 구성들에 대하여 상이한 듀레이션들을 가질 수 있다.
상기 특수한 필드들을 위해 사용되지 않는 각각의 서브프레임은 2개의 슬롯들로 나누어질 수 있다. 각각의 슬롯은 L개의 심볼 기간들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 연장된(extended) 사이클릭 프리픽스를 위한 L=6개의 심볼 기간들, 또는 통상적인 사이클릭 프리픽스를 위한 L=7개의 심볼 기간들을 포함할 수 있다. 프레임 구조(200)는 "진화된 범용 지상 무선 액세스(E-UTRA); 물리 채널들 및 변조"로 명명된 3GPP TS 36.211에 설명되어 있으며, 상기 문서는 공중이 이용가능하다.
LTE는 다운링크를 통해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 이용하고 업링크를 통해 단일-캐리어 주파수 분할 다중화(SC-FDM)를 이용한다. OFDM 및 SC-FDM은 시스템 대역폭을 다수(K)의 직교 서브캐리어들로 분할하며, 상기 서브캐리어들은 또한 일반적으로 톤(tone)들, 빈(bin)들 등으로 지칭된다. 각각의 서브캐리어는 데이터와 함께 변조될 수 있다. 일반적으로, 변조 심볼들은 OFDM을 통해 주파수 도메인에서 그리고 SC-FDM을 통해 시간 도메인에서 전송된다. 인접한 서브캐리어들 간의 간격은 고정될 수 있으며, 서브캐리어들의 총 개수(K)는 시스템 대역폭에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들어, K는 1.25, 2.5, 5, 10 또는 20 MHz의 시스템 대역폭에 대하여 각각 128, 256, 512, 1024 또는 2048과 동일할 수 있다.
K개의 전체 서브캐리어들은 자원 블록들로 그룹핑(grouped)될 수 있다. 각각의 자원 블록은 하나의 슬롯에 N개의 서브캐리어들(예를 들어, N=12개의 서브캐리어들)을 포함할 수 있다. 사용가능한 자원 블록들은 데이터 및 제어 정보의 전송을 위해 UE들로 할당될 수 있다. 또한, K개의 전체 서브캐리어들은 서브밴드들로 나누어질 수 있다. 각각의 서브밴드는 1.08 MHz를 커버하는 6개의 자원 블록들의 72개의 서브캐리어들을 포함할 수 있다.
노드 B는 주기적으로 다운링크 레퍼런스 신호를 전송할 수 있으며, 상기 다운링크 레퍼런스 신호는 노드 B의 셀 내에 있는 모든 UE들에 대한 셀-특정(cell-specific) 레퍼런스 신호이거나 또는 특정한 UE에 대한 UE-특정 레퍼런스 신호일 수 있다. UE는 주기적으로 사운딩 레퍼런스 신호를 노드 B로 전송하도록 구성될 수 있다. 레퍼런스 신호는 전송기 및 수신기 모두에 의해 선험적으로(a priori) 알려져 있는 신호이다. 레퍼런스 신호는 또한 파일럿, 프리앰블, 사운딩, 트레이닝 등으로 지칭될 수 있다. 노드 B는 시스템 대역폭의 전부 또는 일부를 통해 다운링크 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다. UE는 노드 B에 대한 다운링크 채널 응답 및 다운링크 채널 품질을 추정하기 위해 채널 추정을 위한 다운링크 레퍼런스 신호를 사용할 수 있다. UE는 서브프레임의 서브밴드를 통해 사운딩 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다. UE는 모든 서브밴드들에 걸쳐 순환할 수 있으며 상이한 서브프레임들의 상이한 서브밴드들을 통해 사운딩 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다. 노드 B는 UE에 대한 업링크 채널 응답 및 업링크 채널 품질을 추정하기 위해 채널 추정을 위한 사운딩 레퍼런스 신호를 사용할 수 있다. 다운링크 레퍼런스 신호 및 사운딩 레퍼런스 신호는 전술한 3GPP TS 36.211에서 설명되는 바와 같이 생성되고 전송될 수 있다. 다른 레퍼런스 신호들 및 파일럿들 또한 채널 추정을 지원하기 위해 다운링크 및 업링크를 통해 전송될 수 있다.
전송기는 수신기로 MIMO 전송을 송신할 수 있다. 수신기는 MIMO 채널 응답을 추정하고 MIMO 전송을 위해 사용할 프리코딩 행렬을 결정할 수 있다. 수신기는 또한 랭크(rank) 선택을 수행할 수 있고 MIMO 전송을 위해 송신할 심볼 스트림들(S)의 랭크 또는 개수를 결정할 수 있으며, 여기서 1≤S≤min{T,R}이고, T는 전송기에서의 안테나들의 개수이고, R은 수신기에서의 안테나들의 개수이다. 수신기는 또한 레이트 선택을 수행할 수 있고 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI 또는 MCS를 결정할 수 있다. CQI 및 MCS는 동등한(equivalent) 정보를 제공할 수 있으며 원하는 신뢰성, 예를 들어, 타겟 패킷 에러 레이트(PER)를 달성하기 위해 심볼 스트림에 대한 변조 방식뿐만 아니라 코딩 방식 또는 코드 레이트를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 수신기는 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값 및 프리코딩 행렬을 포함하는 피드백 정보를 전송할 수 있다. 랭크는 프리코딩 행렬의 차원(dimension) 또는 수신기에 의해 전송되는 CQI/MCS 값들의 수에 의해 암시적으로(implicitly) 제공될 수 있다. 전송기는 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값에 따라 각각의 심볼 스트림을 처리(예를 들어, 인코딩 및 변조)할 수 있다. 전송기는 추가적으로 프리코딩 행렬에 기반하여 모든 S개의 심볼 스트림들에 대하여 프리코딩을 수행할 수 있으며 그 다음에 S개의 프리코딩된 심볼 스트림들을 포함하는 MIMO 전송을 수신기로 송신할 수 있다. 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값 및 프리코딩 행렬 모두를 전송하기 위해 피드백 오버헤드는 높을(high) 수 있다.
일 양상에서, TDD 시스템에서 MIMO 전송을 위한 피드백 오버헤드는 전송기 및 수신기 모두가 MIMO 전송을 위해 사용할 프리코딩 행렬을 결정하게 함으로써 감소될 수 있다. 이것은 아래에서 설명되는 바와 같이 TDD 시스템에서의 MIMO 채널의 상호성을 이용함으로써 달성될 수 있다. 수신기는 선택된 프리코딩 행렬 및 수신기에 의해 추정되는 잡음 및 간섭에 기반하여 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값을 결정할 수 있다. 수신기는 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값만을 포함하는 피드백 정보를 전송할 수 있다. 피드백 오버헤드는 프리코딩 행렬을 전송하지 않음으로써 감소될 수 있다.
도 3은 감소된 피드백 오버헤드를 가지는 전송기(310)로부터 수신기(320)로의 MIMO 전송을 위한 프로세싱의 일 설계를 도시한다. 다운링크를 통한 MIMO 전송을 위해, 전송기(310)는 노드 B일 수 있고 수신기(320)는 UE일 수 있다. 업링크를 통한 MIMO 전송을 위해, 전송기(310)는 UE일 수 있고 수신기(320)는 노드 B일 수 있다. MIMO 전송은 다수의 서브캐리어들을 통해 전송될 수 있으며, 전송기(310) 및 수신기(320)에서의 프로세싱은 각각의 서브캐리어에 대하여 반복될 수 있다. 단순화를 위해, 아래의 설명 중 많은 부분은 하나의 서브캐리어에 대하여 이루어진다.
전송기(310)는 전송기에서의 모든 T개의 안테나들을 통해 제 1 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다(단계 1). 제 1 레퍼런스 신호는 전송기(310)가 노드 B라면 다운링크 레퍼런스 신호일 수 있거나 또는 전송기(310)가 UE라면 사운딩 레퍼런스 신호일 수 있다. 수신기(320)는 수신기에서의 모든 R개의 안테나들을 통해 제 1 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다. 수신기(320)는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 전송기(310)로부터 수신기(320)로의 MIMO 채널의 응답을 추정할 수 있다(단계 2). 수신기(320)는 R×T MIMO 채널 행렬 H를 획득할 수 있으며, 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00001
여기서, 엔트리 hi,j는 전송기(310)의 안테나 j 및 수신기(320)의 안테나 i 간의 복소(complex) 이득이며, i=1,...,R이고 j=1,...,T이다.
전송기(310)는 하나 이상의 자원 블록들에서 다수의 서브캐리어들을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 수신기(320)는 관심있는 각각의 서브캐리어, 예를 들어, 데이터 전송을 위해 사용가능한 각각의 서브캐리어에 대한 MIMO 채널 행렬을 획득할 수 있다. 수신기(320)는 또한 제 1 레퍼런스 신호 및/또는 다른 수신된 심볼들에 기반하여 (예를 들어, 데이터 전송을 위해 사용가능한 각각의 자원 블록에 대하여) 수신기에서의 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다(단계 3).
수신기(320)는 MIMO 채널 행렬 H 및 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 4). 일 설계에서, 수신기(320)는 다음과 같이 특이값 분해를 통해 MIMO 채널 행렬을 대각화(diagonalize)할 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00002
여기서, U는 H의 좌측 고유벡터(eigenvector)들의 R×R 유니터리(unitary) 행렬이고, V는 H의 우측 고유벡터의 T×T 유니터리 행렬이고, Σ는 H의 특이값들의 R×T 대각 행렬이며, "H"는 에르미트(Hermitian) 또는 켤레 전치(conjugate transpose)를 표시한다.
유니터리 행렬은 서로에 대하여 직교적인 열(column)들을 가지며, 각각의 열은 단위(unit) 전력을 가진다. 대각 행렬은 대각선을 따라서 가능한 0이 아닌(non-zero) 값들을 가지며 그 외의 위치에서는 0들을 가진다. 행렬 V는 또한 빔포밍 행렬로 지칭될 수 있다. 수신기(320)는 또한 H의 공분산 행렬의 고유값(eigenvalue) 분해를 수행함으로써 빔포밍 행렬 V를 획득할 수 있다. 고유값 분해는 H H H = VΛ V H로서 표현될 수 있으며, Λ = Σ H Σ이고 Λ는 H의 고유값들의 대각 행렬이다.
전송기(310)는 H의 고유 모드(eigenmode)들을 통해 데이터를 전송하기 위해 빔포밍 행렬 V를 사용하여 프리코딩을 수행할 수 있다. 고유 모드들은 직교 공간 채널들로서 간주될 수 있다. Σ에 있는 특이값들은 H의 고유 모드들의 채널 이득들을 표시한다. 고유 모드들의 개수(M)는 M≤min{T,R}로서 주어질 수 있다. 전송기(310)는 빔포밍 행렬 V의 M개까지의 열들을 사용하여 M개까지의 고유 모드들을 통해 M개까지의 심볼 스트림들을 전송할 수 있다. H의 고유 모드들을 통해 데이터를 전송함으로써 양호한 성능이 달성될 수 있다.
프리코딩 행렬들의 세트가 지원될 수 있으며 코드북으로서 지칭될 수 있다. 일 설계에서, 빔포밍 행렬 V에 가장 가까운 코드북의 프리코딩 행렬이 선택될 수 있다. 거리 메트릭은 코드북에 있는 각각의 프리코딩 행렬에 대하여 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00003
여기서, Vi ,j는 빔포밍 행렬 V의 (i,j)번째 엘리먼트, 즉, 행렬 V의 i번째 행 및 j번째 열에 있는 엘리먼트이고, Wl ,i,j는 코드북에 있는 l번째 프리코딩 행렬의 (i,j)번째 엘리먼트이고, Dl은 l번째 프리코딩 행렬에 대한 거리 메트릭이다.
수학식 3에서의 설계는 수신기(320)가 하나의 MIMO 채널 행렬을 획득하였다고 가정한 것이다. 수신기(320)가 다수의 서브캐리어들에 대하여 다수의 MIMO 채널 행렬들을 획득하였다면, 상기 거리 메트릭은
Figure 112010016276973-pct00004
으로 주어질 수 있으며, 여기서 Vi ,j(k)는 서브캐리어 k에 대한 빔포밍 행렬의 (i,j)번째 엘리먼트이다.
수학식 3에서의 거리 메트릭은 빔포밍 행렬 V와 코드북의 프리코딩 행렬 사이의 거리를 표시할 수 있다. 거리 메트릭은 코드북에 있는 각각의 프리코딩 행렬에 대하여 계산될 수 있다. 코드북에 있는 모든 프리코딩 행렬들 중에서 가장 작은 거리를 가지는 프리코딩 행렬이 선택될 수 있다. 선택된 프리코딩 행렬 W는 빔포밍 행렬 V의 가장 가까운 근사화(approximation)일 수 있다.
위에서 설명된 설계에서, 수신기(320)는 코드북에 있는 모든 프리코딩 행렬들 중에서 빔포밍 행렬에 가장 가까운 선택된 프리코딩 행렬의 선택 기준에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 다른 설계에서, 수신기(320)는 일반적으로 출원번호가 11/317,413이고 출원일이 2005년 12월 22일이며 발명의 명칭이 "PSEUDO EIGEN-BEAMFORMING WITH DYNAMIC BEAM SELECTION"인 양수된 미국 특허 출원에서 설명되는 의사 고유-빔포밍(pseudo eigen-beamforming) 기법에 따라 MIMO 채널 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 수신기(320)는 또한 몇몇 다른 선택 기준에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다.
수신기(320)는 위에서 설명된 바와 같이 MIMO 채널 행렬 H에만 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 수신기(320)는 또한 잡음 공분산 행렬과 같은 다른 정보에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다.
수신기(320)는 선택된 프리코딩 행렬 W, MIMO 채널 행렬 H, 추정된 잡음 및 간섭 및 사용가능한 전송 전력에 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수 및 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값을 결정할 수 있다(단계 5). 각각의 심볼 스트림은 하나의 계층(layer)을 통해 전송될 수 있다. 선택된 프리코딩 행렬 W가 빔포밍 행렬 V와 유사(resemble)하다면, 각각의 계층은 H의 고유 모드에 대응할 수 있다. 수신기(320)는 선택된 프리코딩 행렬 W를 사용하여 전송기(310)가 데이터를 전송할 것이라고 가정할 수 있다. 그 다음에 수신기에서의 수신된 심볼들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00005
여기서, d는 데이터 심볼들의 T×1 벡터이고, G는 데이터 심볼들에 대한 이득들의 T×T 벡터 대각 행렬이고, H eff = HWG는 데이터 심볼들에 의해 관측되는 R×T 유효(effective) MIMO 채널이고, r은 수신된 심볼들의 R×1 벡터이며, n은 잡음 및 간섭의 R×1 벡터이다.
상기 잡음 및 간섭은 R nn = E{nn H}의 공분산 행렬을 가질 수 있으며, 여기서 E{}는 기대값(expectation)을 표시한다. 상기 잡음 및 간섭은 제로 평균 벡터 및 R nn = σ 2 n I의 공분산 행렬을 가지는 부가적 백색 가우시안 잡음(AWGN)인 것으로 가정될 수 있으며, 여기서 σ 2 n은 상기 잡음 및 간섭의 분산이다. 수신기(320)는 제 1 레퍼런스 신호 및/또는 다른 수신된 심볼들에 기반하여 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다. 수신기(320)는 잡음 분산 또는 잡음 공분산 행렬을 획득하기 위해 적절한 시간 기간에 걸쳐 잡음 및 간섭 측정들을 평균(average)할 수 있다.
수신기(320)는 최소 평균 제곱 에러(MMSE), 제로-포싱(zero-forcing), 연속적인 간섭 소거를 이용하는 MMSE, 또는 몇몇 다른 MIMO 검출 기법에 기반하여 MIMO 검출을 수행할 수 있다. MMSE에 대하여, 수신기(320)는 다음과 같이 T×R 검출 행렬 M을 유도할 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00006
여기서, Z = [ H H eff H eff + R nn ] -1 H H eff H eff이고, Q = [diag Z]-1은 정규화된(normalized) 심볼 추정들을 획득하기 위한 스케일링(scaling) 값들의 대각 행렬이다.
수신기(320)는 다음과 같이 MIMO 검출을 수행할 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00007
여기서,
Figure 112010016276973-pct00008
는 심볼 추정들의 T×1 벡터이고 전송기(310)에 의해 송신된 데이터 벡터 d의 추정이다. 데이터가 다수의 서브캐리어들을 통해 전송되면, 그 다음에 수신기(320)는 각각의 서브캐리어 k에 대한 MIMO 채널 행렬 H(k) 및 선택된 프리코딩 행렬 W에 기반하여 각각의 서브캐리어 k에 대한 검출 행렬 M(k)를 유도할 수 있다. 그 다음에 수신기(320)는 각각의 서브캐리어 k에 대한 검출 행렬 M(k)에 기반하여 각각의 서브캐리어 k에 대한 MIMO 검출을 수행할 수 있다.
수신기(320)는 각각의 계층에 대하여 다음과 같이 신호-대-잡음-및-간섭비(SINR)를 결정할 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00009
여기서, zs는 행렬 Z의 s번째 대각 엘리먼트이고 SINRs는 계층 s의 SINR이다.
각각의 계층의 SINR은 수신기(320)에 의해 사용되는 MIMO 검출 기법에 종속적일 수 있다. 상이한 MIMO 검출 기법들은 SINR을 계산하기 위한 상이한 수식들과 관련될 수 있다. 데이터가 다수의 서브캐리어들을 통해 전송된다면, 그 다음에 수신기(320)는 각각의 서브캐리어 k에 대한 행렬 Z(k)에 기반하여 각각의 서브캐리어 k에 대한 각각의 계층 s의 SINR을 결정할 수 있다.
수신기(320)는 데이터 전송을 위해 사용할 하나 이상의 계층들을 선택하기 위해 랭크 선택을 수행할 수 있다. 수신기(320)는 데이터 전송을 위해 사용될 수 있는 계층들의 각각의 가능한 조합을 평가할 수 있다. 주어진 계층 조합 또는 가정에 대하여, 수신기(320)는 Ps = Pavail/S가 각각의 계층으로 할당될 수 있도록, 균일한 전력 할당에 기반하여 Pavail의 사용가능한 전송 전력을 상기 조합의 S개의 계층들로 할당할 수 있다. 상기 전력 할당은 또한 워터-필링(water-filling) 또는 몇몇 다른 기법에 기반할 수 있다. 상기 사용가능한 전송 전력은 다운링크를 위한 전송 전력 및 업링크를 위한 전송 전력 간의 차이에 종속적일 수 있다. 이러한 전력 차이는 전송기(310) 및 수신기(320) 모두에 의해 알려져 있을 수 있거나 또는 확인될 수 있다. 상기 사용가능한 전송 전력은 (이득 행렬 G에 반영될 수 있는) 데이터를 위한 전송 전력 및 (MIMO 채널 행렬 H에 반영될 수 있는) 제 1 레퍼런스 신호를 위한 전송 전력 간의 차이에 의해 주어질 수 있다. 어떤 경우이든, 수신기(320)는 S개의 계층들로 할당되는 전송 전력에 기반하여 이득 행렬 G를 결정할 수 있다. 이득 행렬 G는 각각의 선택된 계층을 위한 0이 아닌 이득 및 각각의 선택되지 않은 계층에 대한 0 이득을 포함할 수 있다. 그 다음에 수신기(320)는 MIMO 채널 행렬 H, 프리코딩 행렬 W 및 이득 행렬 G에 기반하여 유효 MIMO 채널 행렬 H eff를 결정할 수 있다. 수신기(320)는 아래에서 설명되는 바와 같이 유효 MIMO 채널 행렬 H eff 및 잡음 공분산 행렬 R nn에 기반하여 S개의 계층들의 SINR들을 결정할 수 있다. 수신기(320)는 현재의 가정에 대한 S개의 계층들의 SINR들에 기반하여 전체 스루풋과 같은 메트릭을 계산할 수 있다.
수신기(320)는 계층들의 각각의 가능한 조합에 대하여 위에서 설명된 계산을 반복할 수 있으며 각각의 조합에 대한 전체 스루풋을 획득할 수 있다. 수신기(320)는 가장 높은 전체 스룻풋을 가지는 계층들의 조합을 선택할 수 있다. 수신기(320)는 미리 결정된 매핑에 기반하여 선택된 조합의 각각의 계층의 SINR을 CQI 값으로 변환할 수 있다. 대안적으로, 수신기(320)는 미리 결정된 매핑을 이용하여 각각의 계층의 SINR에 기반하여 각각의 계층에 대한 MCS 값을 선택할 수 있다. 수신기(320)는 선택된 조합에 있는 S개의 계층들에 대한 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들을 획득할 수 있다. 이러한 S개의 CQI/MCS 값들은 선택된 프리코딩 행렬 W 및 수신기(320)에서의 추정된 잡음 및 간섭 모두를 반영할 수 있다. 수신기(320)는 S개의 계층들에 대한 S개의 CQI/MCS 값들을 포함하는 CQI/MCS 정보를 전송기(310)로 송신할 수 있다(단계 6).
수신기(320)는 또한 자신의 모든 R개의 안테나들을 통해 제 2 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다(단계 7). 제 2 레퍼런스 신호는 수신기(320)가 UE라면 사운딩 레퍼런스 신호일 수 있거나 또는 수신기(320)가 노드 B라면 다운링크 레퍼런스 신호일 수 있다.
전송기(310)는 자신의 모든 T개의 안테나들을 통해 제 2 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다. 전송기(310)는 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 수신기(320)로부터 전송기(310)로의 MIMO 채널의 응답을 추정할 수 있다(단계 8). TDD 시스템에 대하여, 수신기(320)로부터 전송기(310)로의 MIMO 채널은 전송기(310)로부터 수신기(320)로의 MIMO 채널과 상호적이라고 가정될 수 있다. 전송기(310)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬은 H T로서 주어질 수 있으며, "T"는 전치를 표시한다.
전송기(310)로부터 수신기(320)로의 전체 MIMO 채널은 전송기(310)의 T개의 안테나들에 대한 전송 체인들, MIMO 채널 및 수신기(320)의 R개의 안테나들에 대한 수신 체인들로 구성될 수 있다. 수신기(320)로부터 전송기(310)로의 전체 MIMO 채널은 수신기(320)의 R개의 안테나들에 대한 전송 체인들, MIMO 채널 및 전송기(310)의 T개의 안테나들에 대한 수신 체인들로 구성될 수 있다. 전송기(310)에서의 전송 및 수신 체인들의 응답들은 수신기(320)에서의 전송 및 수신 체인들의 응답들과 매칭하지 않을 수 있다. 전송기(310) 및 수신기(320)에서의 전송 및 수신 체인들의 응답들 간의 차이들을 해결(account for)하기 위해 (예를 들어, 전송기(310)에서) 적용될 수 있는 조정(calibration) 행렬을 결정하기 위해 조정이 수행될 수 있다. 조정은 일반적으로 출원번호가 10/693,169이고 출원일이 2003년 10월 23일이며 발명의 명칭이 "CHANNEL CALIBRATION FOR A TIME DIVISION DUPLEXED COMMUNICATION SYSTEM"인 양수된 미국 특허 출원에서 설명되는 바와 같이 수행될 수 있다. 조정 행렬의 적용을 통해, 전송기(310)로부터 수신기(320)로의 전체 MIMO 채널은 수신기(320)로부터 전송기(310)로의 전체 MIMO 채널과 상호적이라고 간주될 수 있다. 단순화를 위해, 다음의 설명은 전송 및 수신 체인들이 평평한(flat) 응답들을 가지며 조정 행렬은 단위 행렬(identity matrix)이라고 가정한다. 전송기(310)는 수신기(320)에 의해 획득된 MIMO 채널 행렬 H의 추정으로서 전송기(310)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬 H T의 전치를 사용할 수 있다.
전송기(310)는 자신에 의해 획득된 MIMO 채널 행렬 H에 기반하여 그리고 수신기(320)에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라서 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 9). 위에서 설명되는 설계에 있어서, 전송기(310)는 수학식 2에서 도시되는 바와 같이 빔포밍 행렬 V를 획득하기 위해 MIMO 채널 행렬 H의 특이값 분해를 수행할 수 있다. 그 다음에 전송기(310)는 위에서 설명된 바와 같이 코드북에 있는 모든 프리코딩 행렬들 중에서 빔포밍 행렬 V에 가장 가까운 선택된 프리코딩 행렬 W의 선택 기준에 기반하여 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다. 전송기(310) 및 수신기(320)는 (i) 채널 상호성에 기인하여 수신기(320)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬과 유사한 전송기(310)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬 및 (ii) 전송기(310) 및 수신기(320) 모두에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 기인하여 동일한 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다.
다운링크 및 업링크를 통한 MIMO 전송에 대한 수신된 심볼들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00010
Figure 112010016276973-pct00011
여기서, H DL 및 H UL은 각각 다운링크 및 업링크에 대한 MIMO 채널 행렬들이고, x DL 및 x UL은 다운링크 및 업링크에 대한 전송된 심볼들의 벡터들이고, r DL 및 r UL은 다운링크 및 업링크에 대한 수신된 심볼들의 벡터들이고, n DL 및 n UL은 다운링크 및 업링크에 대한 잡음 및 간섭의 벡터들이다.
TDD 시스템에서, 전송기(310)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬은 수신기(320)에 의해 획득되는 MIMO 채널 행렬과 상호적일 수 있다. 이러한 상호성은 수학식 세트 8에서 H T DL = H UL인 결과가 되도록 할 수 있다. 그러나, 수신기(320)에 의해 관측되는 잡음 및 간섭은 전송기(310)에 의해 관측되는 잡음 및 간섭과 매칭하지 않을 수 있다. 이것은 수학식 세트 8에서 n DL이 n UL과 상이하도록 야기할 수 있다. 일 설계에서, 잡음 및 간섭에서의 차이는 수신기(320)에 의해 관측된 잡음 및 간섭에 기반하여 수신기(320)가 각각의 계층에 대한 CQI/MCS 값을 결정하도록 함으로써 해결될 수 있다. 또한, 수신기(320)는, 전송기(310)에 알려져 있지 않을 수 있는, 수신기(320)에 의해 이용되는 MIMO 검출 기법에 기반하여 각각의 계층에 대한 CQI/MCS 값을 결정할 수 있다. 이러한 설계에서, 전송기(310)는 각각의 계층에 대하여 수신기(320)에 의해 제공되는 CQI/MCS 값을 사용할 수 있다. 다른 설계에서, 수신기(320)는 전송기(310)로 수신기(320)에 의해 관측된 잡음 및 간섭을 표시하는 정보를 전송할 수 있다. 이러한 정보는 잡음 분산 σ 2 n, 잡음 공분산 행렬 R nn, 또는 몇몇 다른 정보를 포함할 수 있다. 그 다음에 전송기(310)는 수신기(320)로부터 수신된 상기 정보에 기반하여 각각의 계층에 대한 CQI/MCS 값을 결정할 수 있다. 다른 설계에서, 수신기(320)는 전송기(310)로 수신기(320)에 의해 관측된 잡음 및 간섭과 전송기(310)에 의해 관측된 잡음 및 간섭 간의 차이를 표시하는 정보를 전송할 수 있다. 이러한 정보는 전송기(310)에 의해 획득되는 대응하는 CQI, MCS, 잡음 분산 등과 비교하기 위해 전송기(310)에 의해 사용될 수 있는 CQI, MCS, 잡음 분산 또는 몇몇 다른 정보를 포함할 수 있다. 그 다음에 전송기(310)는 자신에 의해 관측된 잡음 및 간섭과 수신기(320)로부터 수신된 상기 정보에 기반하여 각각의 계층에 대한 CQI/MCS 값을 결정할 수 있다. 명확화를 위해, 다음의 설명은 수신기(320)가 CQI/MCS 정보를 전송기(310)로 전송하는 설계를 가정한다.
전송기(310)는 S개의 계층들을 통해 S개의 심볼 스트림들을 전송할 수 있으며 각각의 심볼 스트림에 대한 CQI/MCS 값에 기반하여 각각의 심볼 스트림을 처리(예를 들어, 인코딩 및 변조)할 수 있다(단계 10). 일 설계에서, 전송기(310)는 수신기(320)로부터 획득되는 CQI/MCS 값들에 직접적으로 기반하여 S개의 심볼 스트림들을 처리할 수 있다. 다른 설계에서, 전송기(310)는, 예를 들어, CQI/MCS 값들을 결정하는데 있어 수신기(320)에 의해 가정되는 전송 전력 및 전송기(310)에 의해 실제적으로 사용되는 전송 전력 간의 임의의 차이를 해결하기 위해, CQI/MCS 값들을 조절할 수 있다. 그 다음에 전송기(310)는 조절된 CQI/MCS 값들에 기반하여 S개의 심볼 스트림들을 처리할 수 있다.
전송기(310)는 S개의 심볼 스트림들을 위해 사용되는 전송 전력에 기반하여 S개의 심볼 스트림들을 스케일링할 수 있다. 전송기(310)는 또한 전송기(310)에 의해 선택되는 프리코딩 행렬 W에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행할 수 있다(또한 단계 10). 심볼 스케일링 및 프리코딩은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112010016276973-pct00012
여기서, x는 전송된 심볼들의 T×1 벡터이다. 그 다음에 전송기(310)는 S개의 심볼 스트림들을 포함하는 MIMO 전송을 수신기(320)로 전송할 수 있다(또한 단계 10).
위에서 설명된 기법들은 다운링크뿐만 아니라 업링크를 통한 MIMO 전송들을 위해 이용될 수 있다. 다운링크를 통한 MIMO 전송의 일 설계에서, 노드 B는 노드 B에서의 T개의 안테나들을 통해 다운링크 레퍼런스 신호 또는 공통 파일럿을 전송할 수 있다(단계 1). UE는 다운링크 레퍼런스 신호 또는 공통 파일럿에 기반하여 다운링크 MIMO 채널 응답을 추정할 수 있고 다운링크 MIMO 채널 행렬 H DL을 획득할 수 있다(단계 2). UE는 또한 UE에 의해 관측되는 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다(단계 3). UE는 다운링크 MIMO 채널 행렬에 기반하여 그리고, 예컨대 다운링크 MIMO 채널 행렬로부터 획득되는 빔포밍 행렬 V DL에 대한 가장 가까운 거리와 같은, 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 4). UE는 선택된 프리코딩 행렬 W 및 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 그리고 다운링크 및 업링크에 대한 전송 전력 차이를 고려하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 CQI 값들을 결정할 수 있다(단계 5). UE는 S개의 CQI 값들을 노드 B로 전송할 수 있다(단계 6).
UE는 또한 UE에서의 R개의 안테나들을 통해 사운딩 레퍼런스 신호 또는 파일럿을 전송할 수 있다(단계 7). 노드 B는 사운딩 레퍼런스 신호 또는 파일럿에 기반하여 업링크 MIMO 채널 응답을 추정할 수 있고 업링크 MIMO 채널 행렬 H UL을 획득할 수 있다(단계 8). 노드 B는 채널 상호성을 가정함으로써 업링크 MIMO 채널 행렬 H UL로부터 다운링크 MIMO 채널 행렬 H DL을 획득할 수 있다. 그 다음에 노드 B는 다운링크 MIMO 채널 행렬에 기반하여 그리고 UE에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 9). 노드 B는 UE로부터 수신된 S개의 CQI 값들에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 MCS 값들을 결정할 수 있다. 그 다음에 노드 B는 S개의 MCS 값들에 기반하여 S개의 심볼 스트림들을 처리할 수 있으며 선택된 프리코딩 행렬 W에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행할 수 있다(단계 10). 노드 B는 UE로 S개의 심볼 스트림들을 포함하는 MIMO 전송을 송신할 수 있다.
업링크를 통한 MIMO 전송의 일 설계에서, UE는 UE에서의 R개의 안테나들을 통해 사운딩 레퍼런스 신호 또는 파일럿을 전송할 수 있다(단계 1). 노드 B는 사운딩 레퍼런스 신호 또는 파일럿에 기반하여 업링크 MIMO 채널 응답을 추정할 수 있고 업링크 MIMO 채널 행렬 H UL을 획득할 수 있다(단계 2). 노드 B는 또한 노드 B에 의해 관측되는 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다(단계 3). 노드 B는 업링크 MIMO 채널 행렬에 기반하여 그리고, 예컨대 업링크 MIMO 채널 행렬로부터 획득되는 빔포밍 행렬 V UL에 대한 가장 가까운 거리와 같은, 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 4). 노드 B는 선택된 프리코딩 행렬 W 및 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 그리고 다운링크 및 업링크에 대한 전송 전력 차이를 고려하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 MCS 값들을 결정할 수 있다(단계 5). 노드 B는 S개의 MCS 값들을 UE로 전송할 수 있다(단계 6).
노드 B는 또한 노드 B에서의 T개의 안테나들을 통해 다운링크 레퍼런스 신호 또는 공통 파일럿을 전송할 수 있다(단계 7). UE는 다운링크 레퍼런스 신호 또는 공통 파일럿에 기반하여 다운링크 MIMO 채널 응답을 추정할 수 있고 다운링크 MIMO 채널 행렬 H DL을 획득할 수 있다(단계 8). UE는 채널 상호성을 가정함으로써 다운링크 MIMO 채널 행렬 H DL로부터 업링크 MIMO 채널 행렬 H UL을 획득할 수 있다. 그 다음에 UE는 업링크 MIMO 채널 행렬에 기반하여 그리고 노드 B에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬 W를 선택할 수 있다(단계 9). UE는 노드 B로부터 수신된 S개의 MCS 값들에 기반하여 S개의 심볼 스트림들을 처리할 수 있으며 선택된 프리코딩 행렬 W에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행할 수 있다(단계 10). 그 다음에 UE는 노드 B로 S개의 심볼 스트림들을 포함하는 MIMO 전송을 송신할 수 있다.
여기에서 설명되는 기법들은 특정한 장점들을 제공할 수 있다. 상기 기법들은 단지 CQI/MCS 값들에 대한 피드백을 줄이기 위해 채널 상호성을 이용한다. 노드 B 및 UE 모두는 자신들의 추정된 MIMO 채널 응답들에 기반하여 그리고 동일한 선택 기준을 사용하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 그리하여, 프리코딩 행렬의 선택에서의 모호성(ambiguity) 및 프리코딩 행렬의 피드백 모두가 회피될 수 있다. CQI/MCS 값들은 선택된 프리코딩 행렬뿐만 아니라 수신기에서의 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 결정될 수 있다. 그리하여 CQI/MCS 값들은 노드 B 및 UE에서의 잡음 및 간섭 간의 임의의 차이들을 해결할 수 있다. 다운링크 전송 전력 및 업링크 전송 전력 간의 임의의 차이들은 수신기에서의 CQI/MCS 값들의 결정에서 해결될 수 있거나 또는 전송기에서 조절될 수 있다. 노드 B로부터의 다운링크 레퍼런스 신호 및 UE로부터의 사운딩 레퍼런스 신호는 다운링크 및 업링크 모두를 통한 MIMO 전송들을 지원하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 MIMO 전송을 송신하기 위한 프로세스(400)의 일 설계를 도시한다. 프로세스(400)는 다운링크를 통한 MIMO 전송을 위해 노드 B일 수 있거나 또는 업링크를 통한 MIMO 전송을 위해 UE일 수 있는 전송기에 의해 수행될 수 있다. 전송기는 제 1 레퍼런스 신호를 수신기로 전송할 수 있다(블록 412). 전송기는 수신기로부터 CQI 또는 MCS 정보를 수신할 수 있으며(블록 414) 또한 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다(블록 416). 전송기는 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다(블록 418). 수신기는 또한 전송기에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 그리고 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 수신기는 프리코딩 행렬 및 수신기에서의 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 CQI 또는 MCS 정보를 결정할 수 있다.
블록 418의 일 설계에서, 전송기는 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득할 수 있다. 전송기는, 예컨대 특이값 또는 고유값 분해를 이용하여, MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득할 수 있다. 그 다음에 전송기는 빔포밍 행렬에 기반하여 그리고 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택할 수 있으며, 상기 선택 기준은 빔포밍 행렬 및 프리코딩 행렬 간의 가장 가까운 거리일 수 있다. 프리코딩 행렬은 전송기에 의해 결정될 수 있고 그리하여 수신기에 의해 전송되지 않으며, 이는 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다.
전송기는 CQI 또는 MCS 정보 및 프리코딩 행렬에 기반하여 수신기로 MIMO 전송을 송신할 수 있다(블록 420). 일 설계에서, 전송기는 CQI 또는 MCS 정보로부터 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들을 획득할 수 있으며, S는 1 이상일 수 있다. 전송기는, 예컨대 CQI 또는 MCS 정보를 결정하기 위해 수신기에 의해 사용되는 전송 전력 및 MIMO 전송을 위해 전송기에 의해 사용되는 전송 전력에서의 차이를 해결하기 위해, S개의 CQI 또는 MCS 값들을 조절할 수 있다. 전송기는 S개의 CQI 또는 MCS 값들에 따라 S개의 심볼 스트림들을 인코딩 및 변조할 수 있다. 전송기는 또한 프리코딩 행렬의 S개의 열들에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행할 수 있다. 일반적으로, 프리코딩 행렬은 프리코딩을 위해 사용되는 하나 이상의 열들을 가질 수 있다. 프리코딩 행렬은 오직 하나의 벡터만이 프리코딩을 위해 사용되는 경우에 프리코딩 벡터로서 지칭될 수 있다.
도 5는 무선 통신 시스템에서 MIMO 전송을 송신하기 위한 장치(500)의 일 설계를 도시한다. 상기 장치(500)는 전송기로부터 수신기로 제 1 레퍼런스 신호를 송신하기 위한 모듈(512), 수신기로부터 CQI 또는 MCS 정보를 수신하기 위한 모듈(514), 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신하기 위한 모듈(516), 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 수신기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 모듈(518), 및 CQI 또는 MCS 정보 및 프리코딩 행렬에 기반하여 MIMO 전송을 수신기로 송신하기 위한 모듈(520)을 포함한다.
도 6은 무선 통신 시스템에서 MIMO 전송을 수신하기 위한 프로세스(600)의 일 설계를 도시한다. 프로세스(600)는 다운링크를 통한 MIMO 전송을 위한 UE일 수 있거나 또는 업링크를 통한 MIMO 전송을 위한 노드 B일 수 있는 수신기에 의해 수행될 수 있다. 수신기는 전송기로부터 제 1 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다(블록 612). 수신기는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 전송기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다(블록 614). 블록 614의 일 설계에서, 수신기는 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득할 수 있다. 수신기는, 예컨대 특이값 또는 고유값 분해를 이용하여, MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득할 수 있다. 그 다음에 수신기는 빔포밍 행렬에 기반하여 그리고 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택할 수 있으며, 상기 선택 기준은 빔포밍 행렬 및 프리코딩 행렬 간의 가장 가까운 거리일 수 있다.
수신기는 수신기에서의 잡음 및 간섭을 추정할 수 있다(블록 616). 수신기는 프리코딩 행렬, 추정된 잡음 및 간섭, 및 다운링크 전송 전력 및 업링크 전송 전력 간의 차이와 같은 가능한 다른 정보에 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수 및 심볼 스트림들에 대한 CQI 또는 MCS 정보를 결정할 수 있다(블록 618). 수신기는 CQI 또는 MCS 정보를 전송기로 전송할 수 있으며(블록 620) 또한 제 2 레퍼런스 신호를 전송기로 전송할 수 있다(블록 622). 수신기는 CQI 또는 MCS 정보 및 프리코딩 행렬에 기반하여 전송기에 의해 송신되는 MIMO 전송을 수신할 수 있다(블록 624). 프리코딩 행렬은 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 수신기에 의해 사용되는 동일한 선택 기준에 따라 전송기에 의해 선택될 수 있다.
수신기는 MIMO 채널 행렬 및 프리코딩 행렬에 기반하여 검출 행렬을 유도할 수 있다(블록 626). 수신기는 검출 행렬에 기반하여 수신된 MIMO 전송에 대한 MIMO 검출을 수행할 수 있다(블록 628). 수신기는 추가적으로 CQI 또는 MCS 정보로부터의 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들에 따라 수신된 MIMO 전송의 S개의 심볼 스트림들을 복조 및 디코딩할 수 있다(블록 630).
도 4 및 6에서, MIMO 전송은 다운링크를 통해 전송될 수 있다. 이러한 경우에, 전송기는 노드 B의 일부일 수 있고, 수신기는 UE의 일부일 수 있고, 제 1 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함할 수 있으며, 제 2 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호를 포함할 수 있다. MIMO 전송은 또한 업링크를 통해 전송될 수 있다. 이러한 경우에, 전송기는 UE의 일부일 수 있고, 수신기는 노드 B의 일부일 수 있고, 제 1 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호를 포함할 수 있으며, 제 2 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함할 수 있다.
도 7은 무선 통신 시스템에서 MIMO 전송을 수신하기 위한 장치(700)의 일 설계를 도시한다. 상기 장치(700)는 수신기에서 전송기로부터의 제 1 레퍼런스 신호를 수신하기 위한 모듈(712), 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 그리고 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 전송기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 모듈(714), 수신기에서 잡음 및 간섭을 추정하기 위한 모듈(716), 프리코딩 행렬, 추정된 잡음 및 간섭 및 가능한 다른 정보에 기반하여 CQI 또는 MCS 정보를 결정하기 위한 모듈(718), CQI 또는 MCS 정보를 전송기로 송신하기 위한 모듈(720), 제 2 레퍼런스 신호를 전송기로 송신하기 위한 모듈(722), CQI 또는 MCS 정보 및 프리코딩 행렬에 기반하여 전송기에 의해 송신되는 MIMO 전송을 수신하기 위한 모듈(724), MIMO 채널 행렬 및 프리코딩 행렬에 기반하여 검출 행렬을 획득하기 위한 모듈(726), 검출 행렬에 기반하여 수신된 MIMO 전송에 대한 MIMO 검출을 수행하기 위한 모듈(728), 및 CQI 또는 MCS 정보에 따라 수신된 MIMO 전송을 복조하고 디코딩하기 위한 모듈(730)을 포함한다.
도 5 및 7의 모듈들은 프로세서들, 전자 디바이스들, 하드웨어 디바이스들, 전자 컴포넌트들, 논리 회로들, 메모리들 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
도 8은 도 1의 노드 B들 중 하나 그리고 UE들 중 하나일 수 있는 노드 B(110) 및 UE(120)의 일 설계에 대한 블록 다이어그램을 도시한다. 노드 B(110)는 다수(NT)의 안테나들(834a 내지 834t)을 구비한다. UE(120)는 다수(NR)의 안테나들(852a 내지 852r)을 구비한다.
노드 B(110)에서, 전송 프로세서(820)는 데이터 소스(812)로부터 하나 이상의 UE들에 대한 데이터를 수신하고, 각각의 UE에 대한 하나 이상의 변조 및 코딩 방식들에 기반하여 각각의 UE에 대한 데이터를 처리(예를 들어, 인코딩 및 변조)하고, 모든 UE들에 대한 데이터 심볼들을 제공할 수 있다. 전송 프로세서(820)는 또한 제어 정보 및 시그널링을 위한 제어 심볼들을 생성할 수 있다. 전송 프로세서(820)는 추가적으로 하나 이상의 레퍼런스 신호들, 예를 들어, 다운링크 레퍼런스 신호를 위한 레퍼런스 심볼들을 생성할 수 있다. MIMO 프로세서(830)는 위에서 설명된 바와 같이 각각의 UE에 대하여 선택된 프리코딩 행렬에 기반하여 각각의 UE에 대한 데이터 심볼들에 대하여 프리코딩을 수행할 수 있다. MIMO 프로세서(830)는 또한 프리코딩된 데이터 심볼들, 제어 심볼들 및 레퍼런스 심볼들을 다중화할 수 있으며, NT개의 출력 심볼 스트림들을 NT개의 변조기들(MOD)(832a 내지 832t)로 제공할 수 있다. 각각의 변조기(832)는 출력 샘플 스트림을 획득하기 위해 (예를 들어, OFDM에 대하여) 자신의 출력 심볼 스트림을 처리할 수 있다. 각각의 변조기(832)는 또한 자신의 출력 샘플 스트림을 조절(예를 들어, 아날로그로 변환, 필터링, 증폭 및 업컨버팅)하고 다운링크 신호를 생성할 수 있다. 변조기들(832a 내지 832t)로부터의 NT개의 다운링크 신호들은 각각 안테나들(834a 내지 834t)을 통해 전송될 수 있다.
UE(120)에서, NR개의 안테나들(852a 내지 852r)은 노드 B(110)로부터 NT개의 다운링크 신호들을 수신할 수 있으며, 각각의 안테나(852)는 수신된 신호를 관련된 복조기(DEMOD)(854)로 제공할 수 있다. 각각의 복조기(854)는 샘플들을 획득하기 위해 자신의 수신된 신호를 조절(예를 들어, 필터링, 증폭, 다운컨버팅 및 디지털화)할 수 있고 또한 수신된 심볼들을 획득하기 위해 (예를 들어, OFDM에 대하여) 상기 샘플들을 처리할 수 있다. 각각의 복조기(854)는 수신된 데이터 심볼들을 MIMO 검출기(860)로 제공하고 수신된 레퍼런스 심볼들을 채널 프로세서(894)로 제공할 수 있다. 채널 프로세서(894)는 수신된 레퍼런스 심볼들에 기반하여 노드 B(110)로부터 UE(120)로의 다운링크 MIMO 채널을 추정할 수 있으며 MIMO 채널 추정을 MIMO 검출기(860)로 제공할 수 있다. MIMO 검출기(860)는 MIMO 채널 추정에 기반하여 수신된 데이터 심볼들에 대한 MIMO 검출을 수행하고 심볼 추정들을 제공할 수 있으며, 상기 심볼 추정들은 전송된 심볼들의 추정들이다. 수신 프로세서(870)는 UE(120)에 대한 하나 이상의 변조 및 코딩 방식들에 기반하여 심볼 추정들을 처리(예를 들어, 복조 및 디코딩)하고, 디코딩된 데이터를 데이터 싱크(872)로 제공하고, 디코딩된 제어 정보를 제어기/프로세서(890)로 제공할 수 있다.
UE(120)는 다운링크 채널 품질을 추정할 수 있으며, CQI 또는 MCS 정보를 포함할 수 있는 피드백 정보를 생성할 수 있다. 피드백 정보, 데이터 소스(878)로부터의 데이터, 및 하나 이상의 레퍼런스 신호들(예를 들어, 사운딩 레퍼런스 신호)은 NR개의 업링크 신호들을 생성하기 위해 전송 프로세서(880)에 의해 처리(예를 들어, 인코딩 및 변조)되고, MIMO 프로세서(882)에 의해 프리코딩되고, 또한 변조기들(854a 내지 854r)에 의해 처리될 수 있으며, 상기 NR개의 업링크 신호들은 안테나들(852a 내지 852r)을 통해 전송될 수 있다. 노드 B(110)에서, UE(120)로부터의 NR개의 업링크 신호들은 NT개의 안테나들(834a 내지 834t)에 의해 수신되고 복조기들(832a 내지 832t)에 의해 처리될 수 있다. 채널 프로세서(844)는 UE(120)로부터 노드 B(110)로의 업링크 MIMO 채널을 추정하고 MIMO 채널 추정을 MIMO 검출기(836)로 제공할 수 있다. MIMO 검출기(836)는 MIMO 채널 추정에 기반하여 MIMO 검출을 수행하고 심볼 추정들을 제공할 수 있다. 수신 프로세서(838)는 심볼 추정들을 처리하고, 디코딩된 데이터를 데이터 싱크(839)로 제공하고, 디코딩된 피드백 정보를 제어기/프로세서(840)로 제공할 수 있다. 제어기/프로세서(840)는 피드백 정보에 기반하여 UE(120)에 대한 데이터 전송을 제어할 수 있다.
제어기들/프로세서들(840 및 890)은 각각 노드 B(110) 및 UE(120)에서의 동작을 지시할 수 있다. 메모리들(842 및 892)은 각각 노드 B(100) 및 UE(120)에 대한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장할 수 있다. 스케줄러(846)는 UE들로부터 수신되는 피드백 정보에 기반하여 다운링크 및/또는 업링크를 통한 데이터 전송을 위해 UE(120) 및/또는 다른 UE들을 선택할 수 있다.
프로세서들(820, 830, 840 및/또는 844)은 다운링크를 통해 MIMO 전송을 송신하기 위한 도 4의 프로세스(400)의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다. 프로세서들(860, 870, 890 및/또는 894)은 다운링크를 통해 MIMO 전송을 수신하기 위한 도 6의 프로세스(600)의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다. 프로세서들(880, 882, 890 및/또는 894)은 업링크를 통해 MIMO 전송을 송신하기 위한 도 4의 프로세스(400)의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다. 프로세서들(836, 838, 840 및/또는 844)은 업링크를 통해 MIMO 전송을 수신하기 위한 도 6의 프로세스(600)의 전부 또는 일부를 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보들, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 추가적으로 여기에서 본 발명과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들 모두의 결합들로서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 하드웨어 및 소프트웨어의 상호변경가능성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 일반적으로 위에서 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안된다.
여기에서 본 발명과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능한 로직 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들 또는 여기에서 설명되는 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합을 통해 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있으며, 대안적으로 범용 프로세서는 임의의 기존의 프로세서, 제어기, 마이크로콘트롤러 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치들의 조합, 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연결된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
여기에서 본 발명과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM, 또는 기술적으로 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 연결될 수 있으며, 그 결과 프로세서는 저장 매체로부터의 정보를 판독하고 저장 매체로 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서로 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 포함될 수 있다. ASIC은 사용자 터미널 내에 포함될 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 터미널 내의 개별적인 컴포넌트들로서 포함될 수 있다.
하나 이상의 예시적인 설계들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우에, 상기 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 전송될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이동을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 범용 또는 특정한 목적의 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 사용가능한 매체일 수 있다. 예시적으로, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 요구되는 프로그램 코드 수단을 전달하거나 또는 저장하기 위해 사용될 수 있으며 범용 또는 특정한 목적의 컴퓨터, 또는 범용 또는 특정한 목적의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 임의의 접속이 적절하게 컴퓨터-판독가능 매체로 명명된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 전송되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 매체의 범위 내에 포함된다. 여기에서 사용되는 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 콤팩트 디스크(CD: compact disc), 레이저 디스크(laser disc), 광학 디스크(optical disc), 디지털 다기능 디스크(DVD: digital versatile disc), 플로피 디스크(floppy disk) 및 블루-레이 디스크(blu-ray disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 통상적으로 자기적으로 데이터를 재생성하는 반면에 디스크(disc)들은 레이저들을 통해 데이터를 광학적으로 재생성한다. 위의 것들의 결합은 또한 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 할 것이다.
본 발명의 제시된 설명은 임의의 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 본 발명에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 변형들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (33)

  1. 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법으로서,
    전송기로부터 수신기로 제 1 레퍼런스 신호를 송신하는 단계;
    상기 수신기로부터 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩(precoding) 행렬을 선택하는 단계; 및
    상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 수신기로 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은 상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 상기 수신기에 의해 선택되며, 상기 CQI 또는 MCS 정보는 상기 프리코딩 행렬 및 상기 수신기에서의 추정된 잡음 및 간섭에 기반하여 상기 수신기에 의해 결정되는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 상기 수신기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는,
    상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하는 단계;
    상기 MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍(beamforming) 행렬을 획득하는 단계; 및
    상기 빔포밍 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 빔포밍 행렬을 획득하는 단계는 상기 빔포밍 행렬을 획득하기 위해 상기 MIMO 채널 행렬의 특이값(singular value) 분해 또는 고유값(eigenvalue) 분해를 수행하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는 상기 빔포밍 행렬에 기반하여 그리고 상기 빔포밍 행렬 및 상기 프리코딩 행렬 사이의 가장 가까운 거리의 선택 기준에 따라 상기 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송을 송신하는 단계는,
    상기 CQI 또는 MCS 정보로부터 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들을 획득하는 단계 ― S는 1 이상임 ―; 및
    상기 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들에 따라 상기 S개의 심볼 스트림들을 인코딩 및 변조하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송을 송신하는 단계는 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행하는 단계를 포함하며, S는 1 이상인, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송은 다운링크를 통해 송신되며, 상기 전송기는 노드 B의 일부이고 상기 수신기는 사용자 장치(UE)의 일부이며, 상기 제 1 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함하고 상기 제 2 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호(sounding reference signal)를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송은 업링크를 통해 송신되며, 상기 전송기는 사용자 장치(UE)의 일부이고 상기 수신기는 노드 B의 일부이며, 상기 제 1 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호를 포함하고 상기 제 2 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법.
  11. 무선 통신을 위한 장치로서,
    전송기로부터 수신기로 제 1 레퍼런스 신호를 송신하고, 상기 수신기로부터 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 수신하고, 상기 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신하고, 상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택하고, 상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 수신기로 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 상기 수신기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 상기 프리코딩 행렬을 선택하도록 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하고, 상기 MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득하고, 상기 빔포밍 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하도록 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 CQI 또는 MCS 정보로부터 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들을 획득하고 ― S는 1 이상임 ―, 상기 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들에 따라 상기 S개의 심볼 스트림들을 인코딩 및 변조하고, 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행하도록 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  15. 무선 통신을 위한 장치로서,
    전송기로부터 수신기로 제 1 레퍼런스 신호를 송신하기 위한 수단;
    상기 수신기로부터 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 수신하기 위한 수단;
    상기 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신하기 위한 수단;
    상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단; 및
    상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 수신기로 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 송신하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단은 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 상기 수신기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단은,
    상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하기 위한 수단;
    상기 MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득하기 위한 수단; 및
    상기 빔포밍 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송을 송신하기 위한 수단은,
    상기 CQI 또는 MCS 정보로부터 S개의 심볼 스트림들에 대한 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들을 획득하기 위한 수단 ― S는 1 이상임 ―;
    상기 S개의 CQI 값들 또는 S개의 MCS 값들에 따라 상기 S개의 심볼 스트림들을 인코딩 및 변조하기 위한 수단; 및
    상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 S개의 심볼 스트림들에 대한 프리코딩을 수행하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  19. 컴퓨터-판독가능 매체로서,
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 전송기로부터 수신기로 제 1 레퍼런스 신호를 송신하게 하기 위한 코드;
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 수신기로부터 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 수신하게 하기 위한 코드;
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 수신기로부터 제 2 레퍼런스 신호를 수신하게 하기 위한 코드;
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택하게 하기 위한 코드; 및
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 수신기로 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 송신하게 하기 위한 코드를 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
  20. 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법으로서,
    수신기에서 전송기로부터 제 1 레퍼런스 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택하는 단계;
    상기 프리코딩 행렬에 기반하여 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 결정하는 단계;
    상기 CQI 또는 MCS 정보를 상기 전송기로 송신하는 단계;
    제 2 레퍼런스 신호를 상기 전송기로 송신하는 단계; 및
    상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 전송기에 의해 송신되는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 프리코딩 행렬은 상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 상기 전송기에 의해 선택되는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 상기 전송기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는,
    상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하는 단계;
    상기 MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득하는 단계; 및
    상기 빔포밍 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계는 상기 빔포밍 행렬에 기반하여 그리고 상기 빔포밍 행렬 및 상기 프리코딩 행렬 사이의 가장 가까운 거리의 선택 기준에 따라 상기 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하는 단계는,
    상기 수신기에서 잡음 및 간섭을 추정하는 단계; 및
    상기 프리코딩 행렬 및 추정된 상기 잡음 및 간섭에 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수 및 상기 심볼 스트림들에 대한 상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하는 단계는 다운링크를 위한 전송 전력 및 업링크를 위한 전송 전력 간의 차이에 추가적으로 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수 및 상기 심볼 스트림들에 대한 상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하는 단계;
    상기 MIMO 채널 행렬 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 검출 행렬을 유도하는 단계; 및
    상기 검출 행렬에 기반하여 수신된 MIMO 전송에 대한 MIMO 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 CQI 또는 MCS 정보로부터의 S개의 CQI 값들 및 S개의 MCS 값들에 따라 수신된 MIMO 전송에서 송신된 S개의 심볼 스트림들을 복조 및 디코딩하는 단계를 더 포함하며, S는 1 이상인, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송은 다운링크를 통해 수신되며, 상기 전송기는 노드 B의 일부이고 상기 수신기는 사용자 장치(UE)의 일부이며, 상기 제 1 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함하고 상기 제 2 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 MIMO 전송은 업링크를 통해 수신되며, 상기 전송기는 사용자 장치(UE)의 일부이고 상기 수신기는 노드 B의 일부이며, 상기 제 1 레퍼런스 신호는 사운딩 레퍼런스 신호를 포함하고 상기 제 2 레퍼런스 신호는 다운링크 레퍼런스 신호를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법.
  30. 무선 통신을 위한 장치로서,
    수신기에서 전송기로부터 제 1 레퍼런스 신호를 수신하기 위한 수단;
    상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단;
    상기 프리코딩 행렬에 기반하여 채널 품질 표시자(CQI) 또는 변조 및 코딩 방식(MCS) 정보를 결정하기 위한 수단;
    상기 CQI 또는 MCS 정보를 상기 전송기로 송신하기 위한 수단;
    제 2 레퍼런스 신호를 상기 전송기로 송신하기 위한 수단; 및
    상기 CQI 또는 MCS 정보 및 상기 프리코딩 행렬에 기반하여 상기 전송기에 의해 송신되는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 전송을 수신하기 위한 수단을 포함하며, 상기 프리코딩 행렬은 상기 제 2 레퍼런스 신호에 기반하여 상기 전송기에 의해 선택되는, 무선 통신을 위한 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단은 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위해 상기 전송기에 의해 또한 사용되는 선택 기준에 따라 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단은,
    상기 제 1 레퍼런스 신호에 기반하여 MIMO 채널 행렬을 획득하기 위한 수단;
    상기 MIMO 채널 행렬에 기반하여 빔포밍 행렬을 획득하기 위한 수단; 및
    상기 빔포밍 행렬에 기반하여 프리코딩 행렬들의 코드북으로부터 상기 프리코딩 행렬을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하기 위한 수단은,
    상기 수신기에서 잡음 및 간섭을 추정하기 위한 수단; 및
    상기 프리코딩 행렬 및 추정된 상기 잡음 및 간섭에 기반하여 전송할 심볼 스트림들의 수 및 상기 심볼 스트림들에 대한 상기 CQI 또는 MCS 정보를 결정하기 위한 수단을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
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