KR101322643B1 - Multi-input multi-output communication method and multi-input multi-output communication system of enabling the method - Google Patents

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Abstract

다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법이 개시된다. 다중 입출력 통신 시스템은 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정하는 안테나 수 결정부 및 유저(user) 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 상기 전송 신호를 생성하는 빔 형성부를 포함한다.Disclosed are a multiple input / output communication system and a multiple input / output communication method. The multiple input / output communication system uses an antenna number determination unit that determines the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal and channel information fed back from the user terminals. It includes a beam forming unit for generating the transmission signal corresponding to the number of the active antenna.

다중 입출력, MIMO, 빔포밍, 제로포싱, 액티브 안테나, 피드백 Multiple I / O, MIMO, Beamforming, Zero Forcing, Active Antenna, Feedback

Description

다중 입출력 통신 방법 및 이를 이용한 다중 입출력 통신 시스템{MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION METHOD AND MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM OF ENABLING THE METHOD}MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION METHOD AND MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM OF ENABLING THE METHOD}

본 발명은 멀티 유저(multi user) 다중 입출력 통신에 관한 것으로, 특히 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나를 컨트롤하는 다중 입출력 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to multi-user multi-input / output communication, and more particularly, to a multi-input / output communication system and method for controlling a transmission antenna in consideration of power of a transmission signal.

최근 무선 통신 환경에서 음성 서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multi input multi output) 시스템에 대한 기술이 급속도로 발전하고 있다. Recently, researches are being actively conducted to provide various multimedia services including voice services in a wireless communication environment and to support high quality and high speed data transmission. As a part of this research, a technology for a multi-input multi-output (MIMO) system using a plurality of channels in a spatial domain is rapidly developing.

MIMO 기술은 다중 안테나를 사용함으로써 한정된 주파수 자원 내에서 채널 비트 수를 증대하여 높은 데이터 전송률을 제공하는 기술이다. MIMO 기술은 산란체가 풍부한 채널 환경에서 다중 송수신 안테나들을 사용함으로써 이론적으로는 송신 및 수신 안테나들 중 적은 수의 안테나 수에 비례하는 채널 용량(channel capacity)을 제공한다.MIMO technology is a technique for providing a high data rate by increasing the number of channel bits within a limited frequency resource by using multiple antennas. The MIMO technique provides the channel capacity that is theoretically proportional to the small number of antennas of the transmission and reception antennas by using the multiple transmission / reception antennas in a scattering-rich channel environment.

하나의 기지국이 여러 개의 단말기를 지원하는 멀티 유저 환경에서, 멀티 유저를 고려한 MIMO 시스템의 전체 채널 용량(channel capacity) 증대시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. In a multi-user environment in which one base station supports multiple terminals, studies are being actively conducted to increase the overall channel capacity of a MIMO system considering a multi-user.

멀티 유저를 고려한 MIMO 시스템의 상향 링크에서는 멀티 유저가 동일한 기지국을 향해 데이터를 전송하고, 하향 링크에서는 기지국이 멀티 유저에 데이터를 전송한다. 게다가, 멀티 유저들간에는 어떠한 협조도 할 수 없다는 점이 단일 사용자 기반의 MIMO 시스템과 다른 점이다. In the uplink of the MIMO system considering the multi-user, the multi-user transmits data toward the same base station, and in the downlink, the base station transmits data to the multi-user. In addition, the lack of coordination between multiple users is different from a single user-based MIMO system.

멀티 유저 기반의 MIMO에서는 일반적으로 사용자 단말기는 양자화(quantization)된 채널에 대한 정보를 기지국으로 피드백한다. 또한, 기지국이 피드백된 채널 정보를 기초로 프리코딩된 신호를 전송하는 경우 실제의 채널 벡터와 채널 정보에 상응하는 채널 벡터는 차이가 존재한다. 따라서, 그 차이로 인해 프리코딩 시 오차가 발생한다. 이러한 오차는, 높은 전력으로 신호가 전송되는 경우, 그 오차에 따른 잡음의 영향으로 데이터 전송률을 감소시키는 원인이 된다. In multi-user based MIMO, the user terminal generally feeds back information about the quantized channel to the base station. In addition, when the base station transmits a precoded signal based on the feedback channel information, there is a difference between the actual channel vector and the channel vector corresponding to the channel information. Therefore, an error occurs during precoding due to the difference. This error is a cause of reducing the data rate when the signal is transmitted at a high power, due to the noise due to the error.

다만, 이러한 오차를 줄이기 위하여는 이상적으로 많은 비트 수의 채널 정보가 피드백되어야 하는데, 피드백되는 채널 정보의 비트 수가 증가할수록 통신 시스템에에 작용하는 오버헤드(over-head)도 증가한다.However, in order to reduce such an error, ideally, a large number of bits of channel information should be fed back. As the number of bits of the channel information to be fed back increases, overhead that affects the communication system also increases.

따라서, 피드백하는 채널 정보의 비트 수를 증가시키지 않으면서도 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 그 방법의 필요성이 요구된다.Therefore, there is a need for a multiple input / output communication system and method capable of achieving a high data rate without increasing the number of bits of feedback channel information.

본 발명은 전송 신호 파워를 고려하여 가변적으로 송신 안테나를 결정함으로써 보다 효과적으로 데이터를 전송할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다. The present invention provides a multi-input / output communication system and a multi-input / output communication method capable of transmitting data more effectively by variably determining a transmit antenna in consideration of transmit signal power.

또한, 본 발명은 전송 신호의 파워가 높은 상황에서도 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다. The present invention also provides a multi-input / output communication system and a multi-input / output communication method capable of achieving a high data rate even under high power of a transmission signal.

또한, 본 발명은 전송 신호의 신호대잡음비가 높아지더라도 보다 적은 수의 송신 안테나를 사용함으로써 보다 효율적으로 데이터를 전송할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다. The present invention also provides a multi-input / output communication system and a multi-input / output communication method capable of transmitting data more efficiently by using a smaller number of transmit antennas even if the signal-to-noise ratio of the transmitted signal is high.

또한, 본 발명은 보다 적은 수의 송신 안테나를 사용하여 높은 데이터 전송률을 달성함으로써 보다 적은 하드웨어 자원을 사용할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다. The present invention also provides a multi-input / output communication system and a multi-input / output communication method capable of using less hardware resources by achieving a high data rate using fewer transmit antennas.

또한, 본 발명은 피드백되는 채널 정보의 비트 수가 제한되더라도 전송 신호의 파워, 유저 단말기의 수를 고려하여 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다. The present invention also provides a multi-input / output communication system and a multi-input / output communication method capable of achieving a high data rate in consideration of the power of a transmission signal and the number of user terminals even if the number of bits of channel information to be fed back is limited.

또한, 본 발명은 제로 포싱(zero-forcing) 알고리즘을 이용하여 전송 신호를 생성함으로써 보다 간섭이 적은 통신 환경을 제공할 수 있는 다중 입출력 통신 시스템 및 다중 입출력 통신 방법을 제공한다.The present invention also provides a multiple input / output communication system and a multiple input / output communication method capable of providing a communication environment with less interference by generating a transmission signal using a zero-forcing algorithm.

본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템은 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정하는 안테나 수 결정부 및 유저(user) 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 상기 전송 신호를 생성하는 빔 형성부를 포함한다.In the multiple input / output communication system according to an embodiment of the present invention, an antenna number determination unit and user terminals for determining the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal. And a beam forming unit generating the transmission signal corresponding to the number of the active antennas using the channel information fed back from the channel information.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템은 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 전송 신호를 생성하는 빔 형성부 및 상기 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나를 선택하는 안테나 선택부를 포함한다. In addition, the multiple input and output communication system according to an embodiment of the present invention is a beam forming unit for generating a transmission signal using the channel information fed back from the user terminal and the transmission signal of the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal And an antenna selector for selecting one or more active antennas for transmitting the data.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계 및 유저(user) 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 상기 전송 신호를 생성하는 단계를 포함한다. In addition, in the multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention, determining the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal and from user terminals Generating the transmission signal corresponding to the number of the active antennas using the feedback channel information.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 전송 신호를 생성하는 단계 및 상기 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나를 선택하는 단계를 포함한다.In addition, in the multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention, generating a transmission signal using channel information fed back from user terminals and transmitting the transmission signal among transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal. Selecting one or more active antennas.

본 발명은 전송 신호 파워를 고려하여 가변적으로 송신 안테나를 선택함으로써 보다 효과적으로 데이터를 전송할 수 있다. According to the present invention, data can be transmitted more effectively by selecting a transmit antenna in consideration of transmit signal power.

또한, 본 발명은 전송 신호의 파워가 높은 상황에서도 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있다. In addition, the present invention can achieve a high data rate even in a situation where the power of the transmission signal is high.

또한, 본 발명은 전송 신호의 신호대잡음비가 높아지더라도 보다 적은 수의 송신 안테나를 사용함으로써 보다 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다. In addition, the present invention can transmit data more efficiently by using a smaller number of transmit antennas even if the signal-to-noise ratio of the transmitted signal is high.

또한, 본 발명은 보다 적은 수의 송신 안테나를 사용하여 높은 데이터 전송률을 달성함으로써 보다 적은 하드웨어 자원을 사용할 수 있다. In addition, the present invention can use less hardware resources by achieving higher data rates using fewer transmit antennas.

또한, 본 발명은 피드백되는 채널 정보의 비트 수가 제한되더라도 전송 신호의 파워, 유저 단말기의 수를 고려하여 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있다. In addition, the present invention can achieve a high data rate in consideration of the power of the transmission signal and the number of user terminals even if the number of bits of the channel information to be fed back is limited.

또한, 본 발명은 제로 포싱(zero-forcing) 알고리즘을 이용하여 전송 신호를 생성함으로써 보다 간섭이 적은 통신 환경을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a communication environment with less interference by generating a transmission signal using a zero-forcing algorithm.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다중 입출력 통신 시스템의 일례를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a multiple input / output communication system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 기지국(110)은 M 개의 송신 안테나들을 포함하고 있고, K 개의 유저 단말기들이 존재한다. Referring to FIG. 1, the base station 110 includes M transmit antennas and there are K user terminals.

기지국(110)의 안테나들과 유저 단말기들 사이에는 데이터 통신을 위한 채 널이 형성된다. 일반적으로 형성되는 채널은 채널 매트릭스로 표현될 수 있고, 여기서는 채널 매트릭스를 H라고 가정한다. 이 때, 유저 단말기 측에서 수신되는 신호와 송신 안테나 측에서 전송되는 신호 사이에는 하기 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.A channel for data communication is formed between the antennas of the base station 110 and the user terminals. In general, the formed channel may be represented by a channel matrix, and it is assumed here that the channel matrix is H. At this time, a relationship as shown in Equation 1 is established between the signal received at the user terminal side and the signal transmitted at the transmit antenna side.

Figure 112007092261810-pat00001
Figure 112007092261810-pat00001

여기서, Y는 유저 단말기 측에서 수신되는 신호들에 대한 벡터이며, X는 송신 안테나 측에서 전송하는 신호들에 대한 벡터이고, N은 잡음을 의미한다. Here, Y is a vector for signals received at the user terminal side, X is a vector for signals transmitted at the transmitting antenna side, and N is noise.

이 때, 송신단이 미리 채널 매트릭스에 관한 정보를 알고 있다면, 전송 신호 X가 유저 단말기로 효율적으로 송신될 수 있다. 즉, 하기 수학식 2를 이용하여 데이터 스트림 S 프리코딩된 전송 신호 X가 생성된다면, 유저 단말기들은 서로 간의 간섭 없이 더 효율적으로 데이터 스트림 S를 수신할 수 있다.At this time, if the transmitting end knows the information on the channel matrix in advance, the transmission signal X can be efficiently transmitted to the user terminal. That is, if the data stream S precoded transmission signal X is generated using Equation 2, the user terminals can more efficiently receive the data stream S without interference with each other.

이 때, 상기 수학식 1은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.In this case, Equation 1 may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112007092261810-pat00002
Figure 112007092261810-pat00002

즉, 전송하고자 하는 데이터 스트림을 S라고 한다면, 데이터 스트림 S는

Figure 112007092261810-pat00003
를 이용하여 프리코딩된다. 여기서, D는
Figure 112007092261810-pat00004
의 크기를 정규화(normalize)하기 위한 대각 행렬이다. That is, if the data stream to be transmitted is called S, the data stream S is
Figure 112007092261810-pat00003
Precoded using Where D is
Figure 112007092261810-pat00004
Diagonal matrix for normalizing the size of.

이 때, 기지국(110)과 유저 단말기 사이에 형성되는 채널의 상태는 시간, 공간에 따라 변하므로 기지국(110)은 주기적으로 채널에 관한 정보를 알아내야 한다. At this time, since the state of the channel formed between the base station 110 and the user terminal changes over time and space, the base station 110 should periodically find out information about the channel.

이 때, 유저 단말기들은 파일럿 신호 등을 통하여 주기적으로 채널 정보를 파악한 후, 파악된 채널 정보를 기지국(110)으로 피드백한다. 따라서, 기지국(110)은 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 데이터 스트림 S를 프리코딩한다. 다만, 유저 단말기가 자체적으로 채널 벡터를 계산하여 기지국(110)으로 계산된 채널 벡터 전체를 피드백한다면, 피드백하는 데이터의 비트 수가 너무 커질 수 있다.At this time, the user terminals periodically grasp channel information through a pilot signal, and then feed back the determined channel information to the base station 110. Thus, the base station 110 precodes the data stream S using the channel information fed back from the user terminals. However, if the user terminal calculates a channel vector by itself and feeds back the entire channel vector calculated by the base station 110, the number of bits of data to be fed back may be too large.

이 때, 유저 단말기는 다수의 벡터를 미리 저장해 둘 수 있고, 유저 단말기는 채널 벡터를 계산한 후 미리 저장된 벡터들 중 계산된 채널 벡터의 방향과 가장 근접한 벡터를 선택할 수 있다. 이 때, 유저 단말기는 선택된 벡터에 대한 정보를 피드백할 수 있다. In this case, the user terminal may store a plurality of vectors in advance, and the user terminal may select a vector closest to the direction of the calculated channel vector among the prestored vectors after calculating the channel vector. At this time, the user terminal may feed back information about the selected vector.

이 때, 유저 단말기들은 미리 저장된 벡터들 중 선택된 벡터에 대한 인덱스만을 기지국(110)에 피드백할 수 있다. 따라서, 유저 단말기가 피드백하는 데이터의 비트 수는 크게 감소할 수 있다.In this case, the user terminals may feed back only the index of the selected vector among the pre-stored vectors to the base station 110. Therefore, the number of bits of data fed back by the user terminal can be greatly reduced.

여기서 유저 단말기들이 기지국(110)으로 피드백하는 데이터의 비트 개수를 B라고 가정한다. 이 때, 유저 단말기들은 B 비트의 데이터를 피드백할 수 있으므로

Figure 112007092261810-pat00005
개의 벡터들을 미리 저장해 둘 수 있다. Here, it is assumed that the number of bits of data fed back from the user terminals to the base station 110 is B. At this time, since the user terminals can feed back B bits of data.
Figure 112007092261810-pat00005
Vectors can be stored in advance.

이 때, 유저 단말기가 파일럿 신호 등을 통하여 채널 벡터를 계산한다면, 유저 단말기는 미리 준비된

Figure 112007092261810-pat00006
개의 벡터들 중 계산된 채널 벡터와 가장 근접한 벡터를 선택할 수 있고, 선택된 벡터에 대한 인덱스만을 기지국(110)으로 피드백할 수 있다. 이에 따라, 기지국(110)은 피드백된 상기 인덱스를 이용하여 상기 인덱스에 상응하는 채널 벡터를 미리 준비된 벡터들 중에서 선택하고, 이를 기초로 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다.At this time, if the user terminal calculates a channel vector through a pilot signal or the like, the user terminal is prepared in advance.
Figure 112007092261810-pat00006
It is possible to select a vector closest to the calculated channel vector among the vectors, and to feed back only the index for the selected vector to the base station 110. Accordingly, the base station 110 may select a channel vector corresponding to the index from previously prepared vectors by using the fed back index, and generate a beamforming vector based on this.

상술한 과정을 통하여, 기지국(110)은 데이터 스트림 S를 빔포밍한 전송 신호(X)를 생성할 수 있고, 유저 단말기는 적은 비트 수로도 채널 정보를 효율적으로 피드백할 수 있다.Through the above-described process, the base station 110 can generate the transmission signal X beamforming the data stream S, and the user terminal can efficiently feed back channel information with a small number of bits.

이 때, 채널 매트릭스 H는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the channel matrix H may be represented by Equation 3 below.

Figure 112007092261810-pat00007
Figure 112007092261810-pat00007

여기서, 기지국의 송신 안테나의 개수가 M이고 유저 단말기의 개수가 K인 경우 H는 K x M 사이즈를 갖는 매트릭스일 수 있다. Here, when the number of transmit antennas of the base station is M and the number of user terminals is K, H may be a matrix having a size of K × M.

본 명세서는 유저 단말기가 하나의 안테나를 갖는 경우를 설명하고 있으나, 본 발명은 유저 단말기가 하나의 안테나를 갖는 경우에 한정되지 않는다. 특히, 유저 단말기가 복수의 안테나를 가지고 있고 이들 안테나들이 수신한 벡터와 선형 필터를 내적하여 스칼라를 출력하는 시스템의 경우, 실효 채널은 유저 단말기가 하나의 안테나를 갖는 경우와 동일하므로 본 발명의 내용이 동일하게 적용될 수 있다. Although the present specification describes a case in which the user terminal has one antenna, the present invention is not limited to the case in which the user terminal has one antenna. In particular, in the case of a system in which a user terminal has a plurality of antennas and outputs a scalar by incorporating a linear filter and a vector received by these antennas, the effective channel is the same as the case in which the user terminal has one antenna. This may apply equally.

또한, i 번째 유저 단말기와 형성되는 채널에 대한 벡터

Figure 112007092261810-pat00008
는 M x 1 사이즈를 갖는 채널 벡터일 수 있다. 즉,
Figure 112007092261810-pat00009
는 채널 매트릭스의 전각 매트릭스(transpose matrix)인 HT의 i 번째 열 벡터(column vector)일 수 있다. Also, a vector for a channel formed with the i th user terminal.
Figure 112007092261810-pat00008
May be a channel vector having an M × 1 size. In other words,
Figure 112007092261810-pat00009
May be an i th column vector of H T , which is a transpose matrix of the channel matrix.

이 때, i 번째 유저 단말기가 수신하는 신호를

Figure 112007092261810-pat00010
, 송신 안테나가 송신하는 전송 신호를
Figure 112007092261810-pat00011
라고 가정한다. 이 때,
Figure 112007092261810-pat00012
는 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. At this time, the i-th user terminal receives a signal
Figure 112007092261810-pat00010
The transmit signal transmitted by the transmit antenna
Figure 112007092261810-pat00011
. At this time,
Figure 112007092261810-pat00012
May be expressed as Equation 4 below.

Figure 112007092261810-pat00013
(i=1, 2, 3,..., K)
Figure 112007092261810-pat00013
(i = 1, 2, 3, ..., K)

여기서,

Figure 112007092261810-pat00014
는 i 번째 유저 단말기에서 발생되는 잡음(noise)을 나타낸다. here,
Figure 112007092261810-pat00014
Denotes noise generated in the i-th user terminal.

즉, i 번째 유저 단말기에서 수신되는 신호

Figure 112007092261810-pat00015
는 i 번째 유저 단말기와 형성되는 채널에 대한 채널 벡터와 송신 안테나에서 송신되는 전송 신호(x)를 곱한 값에 잡음(
Figure 112007092261810-pat00016
)을 더한 값과 같게 된다. That is, the signal received at the i th user terminal
Figure 112007092261810-pat00015
Is a value obtained by multiplying a channel vector for a channel formed with an i-th user terminal by a transmission signal (x) transmitted from a transmission antenna.
Figure 112007092261810-pat00016
) Is equal to the sum of

송신 안테나들을 통하여 송신되는 전송 신호

Figure 112007092261810-pat00017
는 기지국(110)의 송신 안테나들과 유저 단말기 사이에 형성되는 채널을 통해 상기 수학식 4의 관계를 가지고 유저 단말기에게 전송된다. Transmission signal transmitted via transmission antennas
Figure 112007092261810-pat00017
Is transmitted to the user terminal with the relation of Equation 4 through a channel formed between the transmitting antennas of the base station 110 and the user terminal.

상기 수학식 4의 전송 신호

Figure 112007092261810-pat00018
는 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다. Transmission signal of Equation 4
Figure 112007092261810-pat00018
May be expressed as Equation 5 below.

Figure 112007092261810-pat00019
Figure 112007092261810-pat00019

즉, 전송 신호

Figure 112007092261810-pat00020
는 데이터 스트림(s)을 프리코딩하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure 112007092261810-pat00021
는 매트릭스
Figure 112007092261810-pat00022
의 j 번째 열(column)벡터로서 빔포밍 벡터이다. That is, the transmission signal
Figure 112007092261810-pat00020
May be generated by precoding the data stream s. here,
Figure 112007092261810-pat00021
The matrix
Figure 112007092261810-pat00022
It is the beamforming vector as the j-th column vector of.

이 때, 상기 수학식 5와 상기 수학식 4를 이용하여

Figure 112007092261810-pat00023
는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. At this time, using the equation (5) and the equation (4)
Figure 112007092261810-pat00023
Can be expressed as in Equation 6 below.

Figure 112007092261810-pat00024
Figure 112007092261810-pat00024

이 때, 상기 수학식 6은 하기 수학식 7로 표현될 수 있다. In this case, Equation 6 may be expressed by Equation 7 below.

Figure 112007092261810-pat00025
Figure 112007092261810-pat00025

여기서,

Figure 112007092261810-pat00026
는 i 번째 유저 단말기의 입장에서는 잡음으로 해석될 수 있다. here,
Figure 112007092261810-pat00026
May be interpreted as noise from the perspective of the i-th user terminal.

만약

Figure 112007092261810-pat00027
를 제로(zero, 0)로 만들 수 있다면, 간섭과 잡음은 ni로 줄어들게 된다. 이 때, i 번째 단말기로 형성되는 채널 매트릭스와 직교하는(orthogonal)는
Figure 112007092261810-pat00028
가 선택될 수 있다. 즉,
Figure 112007092261810-pat00029
Figure 112007092261810-pat00030
가 직교한다면,
Figure 112007092261810-pat00031
는 제로가 되어 간섭이 최소화된다. 즉, 기지국이 i 번째 단말기에게 데이터 스트림을 전송하고자 하는 경우 i 번째 단말기와 형성되는 채널 이외의 모든 채널과 직교하는 빔포밍 벡터
Figure 112007092261810-pat00032
로 데이터 스트림을 프리코딩하는 것을 제로 포싱 빔포밍(zero forcing beam forming)이라고 한다. if
Figure 112007092261810-pat00027
If can be made zero, interference and noise will be reduced to n i . At this time, orthogonal to the channel matrix formed by the i-th terminal is
Figure 112007092261810-pat00028
Can be selected. In other words,
Figure 112007092261810-pat00029
Wow
Figure 112007092261810-pat00030
If is orthogonal,
Figure 112007092261810-pat00031
Is zero to minimize interference. That is, when the base station wants to transmit a data stream to the i th terminal, the beamforming vector orthogonal to all channels other than the channel formed with the i th terminal
Figure 112007092261810-pat00032
Precoding the raw data stream is referred to as zero forcing beam forming.

다만, 이 때, 빔포밍 벡터

Figure 112007092261810-pat00033
도 유저 단말기로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 생성된다. 즉, 유저 단말기들에는 채널 벡터 혹은 채널 방향 벡터가 될 수 있는 다수의 벡터들이 미리 저장될 수 있다. 이상적인 경우로서, 기지국이 모든 유저들의 채널 방향 벡터를 정확히 알고 있다면, 기지국에서 제로 포싱 빔포밍을 통해 계산한 i 번째 빔포밍 벡터는 i 번째 단말기 이외의 모든 단말기들의 채널들과 직교한다. 그러나 유저 단말기들은 미리 저장된 다수의 벡터들 중 자신의 채널 벡터 방향과 가장 근접한 벡터의 인덱스만을 기지국(110)으로 피드백하므로, 이 과정에서 오차가 발생한다. 이 때, 이러한 오차를 양자화 에러(quantization error)라고 한다. 채널 정보를 피드백하는 과정에서 발생하는 양자화 에러는 제로 포싱 빔포밍 과정에도 영향을 주므로 기지국에서 실제로 생성한 i 번째 빔포밍 벡터는 i 번째 단말기 이외의 채널들과 정확히 직교하지 않고 약간의 간섭을 일으킨다. However, at this time, the beamforming vector
Figure 112007092261810-pat00033
It is also generated using the channel information fed back from the user terminal. That is, a plurality of vectors, which may be channel vectors or channel direction vectors, may be stored in the user terminals in advance. Ideally, if the base station knows the channel direction vectors of all users correctly, the i th beamforming vector calculated by the zero forcing beamforming at the base station is orthogonal to the channels of all terminals other than the i th terminal. However, since the user terminals feed back only the index of the vector closest to the direction of their channel vector among the plurality of vectors stored in advance, an error occurs in this process. At this time, such an error is called a quantization error. Since the quantization error generated during the feedback of the channel information also affects the zero forcing beamforming process, the i th beamforming vector actually generated by the base station causes little interference without being orthogonal to the channels other than the i th terminal.

양자화 에러는 낮은 파워로 신호를 전송하는 경우에는 양자화 에러에 따른 영향은 무시될 수 있으나, 높은 파워로 신호를 전송하는 경우에는 그 영향은 무시될 수 없다. 다만, 양자화 에러는 유저 단말기가 피드백하는 데이터의 비트 개수를 증가시키면 감소할 수 있다. 왜냐 하면, 데이터의 비트 개수가 증가할수록 더 많은 벡터들이 기지국 또는 유저 단말기에 저장될 수 있기 때문이다. 또한, 피드백 데이터의 비트 개수가 증가할수록 송신 안테나들로부터 유저 단말기들에게 전송되는 데이터의 총 데이터 전송률도 증가한다. 다만, 유저 단말기가 피드백하는 데이터의 비트 개수가 증가된다는 것은 시스템 전체적으로 나쁜 영향이 있으며, 비트 개수를 가변적으로 변화시키는 것도 프레임 구조의 설계에 큰 부담이 된다. The quantization error can be ignored when the signal is transmitted at low power, but the effect can not be ignored when the signal is transmitted at high power. However, the quantization error may be reduced by increasing the number of bits of data fed back by the user terminal. This is because as the number of bits of data increases, more vectors can be stored in the base station or the user terminal. In addition, as the number of bits of the feedback data increases, the total data rate of data transmitted from the transmitting antennas to the user terminals also increases. However, an increase in the number of bits of data fed back by the user terminal has a bad effect on the system as a whole, and changing the number of bits variably places a heavy burden on the design of the frame structure.

이 때, 유저 단말기가 피드백하는 데이터의 비트 개수(B), 유저 단말기의 수(K)와 송신 안테나들의 개수(M) 및 전송 신호의 파워(P) 사이에는 하기 수학식 8과 같은 등식이 성립할 때, 양자화 에러로 인한 손실은 일정 수준 이하로 유지될 수 있다. 즉, 전송 신호의 파워(P)가 증가할수록 피드백 비트 수 B가 지속적으로 증가되어야 양자화 에러로 인한 손실이 조절될 수 있다. 그리고, 전송 신호의 파워(P)는 전송 신호의 신호대잡음비를 포함하는 개념으로서, 전송 신호의 파워(P)가 증가할수록 전송 신호의 신호대잡음비(SNR)는 증가하고, 전송 신호의 파워(P)가 감소할수록 전송 신호의 신호대잡음비(SNR)는 감소한다.At this time, an equation such as Equation 8 is established between the number of bits B of data fed back by the user terminal, the number K of the user terminals, the number M of transmit antennas, and the power P of the transmission signal. In doing so, the loss due to quantization error can be kept below a certain level. That is, as the power P of the transmission signal increases, the number of feedback bits B must be continuously increased so that the loss due to the quantization error can be controlled. The power P of the transmission signal includes a signal-to-noise ratio of the transmission signal. As the power P of the transmission signal increases, the signal-to-noise ratio SNR of the transmission signal increases, and the power P of the transmission signal increases. As decreases, the signal-to-noise ratio (SNR) of the transmission signal decreases.

보다 구체적으로, 수학식 8과 같이 전송 신호의 파워(P)에 따라 피드백 비트 수 B가 지속적으로 증가되면, 이상적인 경우의 데이터 전송률(즉, 기지국이 양자화 에러 없이 채널 정보를 정확히 아는 경우의 전송률) 대비 전송률 손실이 일정 수준 이내로 유지될 수 있다.More specifically, when the number of feedback bits B is continuously increased according to the power P of the transmission signal as shown in Equation 8, the data rate in the ideal case (that is, the rate in which the base station knows the channel information correctly without quantization error) Contrast rate loss can be maintained within a certain level.

Figure 112007092261810-pat00034
Figure 112007092261810-pat00034

여기서, c는 상수이다. Where c is a constant.

상기 수학식 8을 참조하면, B와 K가 일정한 경우, 즉 피드백 비트 수(B)가 일정하게 유지되는 경우에도, 신호대잡음비(SNR) 또는 전송 신호의 파워(P)의 변화에 따라 송신 안테나의 개수를 조절하여 양자화 에러로 인한 손실이 조절될 수 있음을 알 수 있다.Referring to Equation 8, even when B and K are constant, that is, even when the number of feedback bits B is kept constant, the transmission antenna is changed according to the change in the signal-to-noise ratio (SNR) or the power (P) of the transmission signal. It can be seen that the loss due to quantization error can be controlled by adjusting the number.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a multiple input / output communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템은 안테나 수 결정부(210), 빔 형성부(220) 및 안테나 스위칭부(230)를 포함한다. 2, a multiple input / output communication system according to an embodiment of the present invention includes an antenna number determiner 210, a beam former 220, and an antenna switch 230.

안테나 수 결정부(210)는 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정한다. The antenna number determiner 210 determines the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal.

이 때, 전송 신호의 파워는 송신단 측에서 미리 설정될 수 있다.At this time, the power of the transmission signal may be set in advance at the transmitting end.

다시, 상기 수학식 8을 참조하면, 유저 단말기들로부터 기지국으로 피드백되는 비트의 개수인 B가 고정되어 있다고 가정한다. 이 때, 높은 신호대잡음비(P)가 달성되기 위해서는 송신 안테나의 개수 M이 감소되어야 한다. Again, referring to Equation 8, it is assumed that B, the number of bits fed back from the user terminals to the base station, is fixed. At this time, in order to achieve a high signal-to-noise ratio P, the number M of transmit antennas must be reduced.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 수 결정부(210)는 전송 신호의 파워가 증가함에 따라 액티브 안테나의 수를 감소시킬 수 있다. 전송 신호의 파워가 높을수록 적은 수의 액티브 안테나를 가지고 전송 신호를 전송함으로써 더 높은 데이터 전송률이 달성될 수 있다. 특히, 전송 신호의 파워가 특정 레벨보다 높은 경우, 적은 수의 액티브 안테나들을 사용함으로써 액티브 안테나들 사이에서 발생하는 간섭이 감소할 수 있으므로, 높은 데이터 전송률이 달성될 수 있다.Accordingly, the antenna number determiner 210 according to an embodiment of the present invention may reduce the number of active antennas as the power of the transmission signal increases. The higher the power of the transmitted signal, the higher data rate can be achieved by transmitting the transmitted signal with fewer active antennas. In particular, when the power of the transmission signal is higher than a certain level, by using fewer active antennas, the interference occurring between the active antennas can be reduced, so that a high data rate can be achieved.

이 때, 안테나 수 결정부(210)는 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 유저 단말기의 수 또는 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다. 여기서, 신호대잡음비는 전송 신호의 파워에 포함되는 개념일 수 있다. 왜냐 하면, 잡음이 어느 일정한 값으로 정규화되는 경우에 신호대잡음비는 곧 파워를 의미하기 때문이다. 또한, 안테나 수 결정부(210)는 채널 정보의 비트 수가 작을수록 액티브 안테나의 수를 증가시킬 수 있다. 그리고, 안테나 수 결정부(210)는 유저 단말기의 수가 많을수록 액티브 안테나의 수를 증가시킬 수 있다. In this case, the antenna number determiner 210 may determine the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals, and the number of bits of channel information. Here, the signal-to-noise ratio may be a concept included in the power of the transmission signal. This is because the signal-to-noise ratio means power when noise is normalized to some constant value. In addition, the antenna number determiner 210 may increase the number of active antennas as the number of bits of channel information is small. The antenna number determiner 210 may increase the number of active antennas as the number of user terminals increases.

또한, 빔 형성부(220)는 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 액티브 안테나의 수에 상응하는 전송 신호를 생성한다. In addition, the beam forming unit 220 generates a transmission signal corresponding to the number of active antennas using the channel information fed back from the user terminals.

이 때, 송신 안테나들이 4개 있다고 가정한다. 이 때, 안테나 수 결정부(210)는 전송 신호의 파워를 고려하여 4개의 송신 안테나들 중 액티브 안테나의 수를 2개로 결정할 수 있다. 이 때, 전송 신호가 4개의 송신 안테나를 통하여 전송되는 경우보다 2개의 액티브 안테나를 통하여 전송되는 경우가 더 높은 데이터 전송률이 달성될 수 있다. At this time, it is assumed that there are four transmitting antennas. In this case, the antenna number determiner 210 may determine the number of active antennas from two of the four transmit antennas in consideration of the power of the transmission signal. In this case, a higher data rate may be achieved when a transmission signal is transmitted through two active antennas than when four transmission antennas are transmitted.

또한, 4개의 송신 안테나들 중 액티브 안테나의 수가 3개인 경우 빔 형성부(220)는 마치 송신 안테나들이 3개인 것과 같이 전송 신호를 생성할 수 있다. 더 나아가서, 3 개의 액티브 안테나로부터 전송 신호를 송신 받은 유저 단말기들은 마치 송신 안테나의 수가 3개인 것과 같이 채널 정보를 피드백할 수 있다.In addition, when the number of active antennas among the four transmit antennas is three, the beam forming unit 220 may generate a transmission signal as if the three transmit antennas are present. Furthermore, user terminals receiving transmission signals from three active antennas may feed back channel information as if the number of transmission antennas is three.

이 때, 액티브 안테나의 개수에 따라 빔포밍 벡터의 차원이 달라질 수 있으므로, 유저 단말기들에는 복수의 코드북이 미리 저장될 수 있다. 예를 들어, 액티브 안테나의 개수가 4개, 3개, 2개, 1개인 경우를 대비하여, 유저 단말기들에는 각각의 경우에 대한 A, B, C, D 코드북이 미리 저장될 수 있다. 이 때, A, B, C, D 코드북에 포함되는 벡터들은 각각 차원이 4 x 1, 3 x 1, 2 x 1, 1 x 1일 수 있고, 유저 단말기들은 액티브 안테나의 수에 따라 A, B, C, D 코드북 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 코드북에 포함되는 벡터들 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 그리고, 유저 단말기들은 선택된 벡터의 인덱스 정보를 포함할 수 있는 채널 정보를 기지국으로 피드백할 수 있다.In this case, since the dimension of the beamforming vector may vary according to the number of active antennas, a plurality of codebooks may be stored in advance in the user terminals. For example, in case of 4, 3, 2, or 1 active antennas, A, B, C, and D codebooks for each case may be stored in advance in the user terminals. In this case, the vectors included in the A, B, C, and D codebooks may have dimensions of 4 x 1, 3 x 1, 2 x 1, 1 x 1, respectively, and the user terminals are A, B according to the number of active antennas. One of C, D, and C codebooks may be selected, and at least one of vectors included in the selected codebook may be selected. The user terminals may feed back channel information, which may include index information of the selected vector, to the base station.

즉, 송신 안테나들의 수가 M이고, 채널 정보의 비트 수가 B인 경우, 안테나 수 결정부(210)는 전송 신호의 파워를 고려하여 액티브 안테나의 수를 M보다 작은 M-L로 결정할 수 있다. 이 때, 빔 형성부(220)는 결정된 액티브 안테나의 수(M-L)와 상응하도록 안테나의 차원(dimension)이 M-L인 빔포밍 벡터를 이용하여 차원이 M-L인 전송 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 전송 신호에서 나머지 L 차원에 해당되는 부분은 0(zero)로 설정될 수 있다. That is, when the number of transmit antennas is M and the number of bits of channel information is B, the antenna number determiner 210 may determine the number of active antennas as M-L smaller than M in consideration of the power of the transmission signal. At this time, the beam forming unit 220 may generate a transmission signal having a dimension of M-L by using a beamforming vector having an antenna dimension of M-L so as to correspond to the determined number of active antennas (M-L). In this case, a part corresponding to the remaining L dimension in the transmission signal may be set to zero.

또한, 일반적으로, 송신 안테나들의 수가 M이고, 채널 정보의 비트 수가 B 인 경우, 유저 단말기들은 M x

Figure 112007092261810-pat00035
사이즈를 갖는 코드북을 사용한다. 다만, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유저 단말기들은 액티브 안테나의 수와 상응하는 (M-L) x
Figure 112007092261810-pat00036
사이즈를 갖는 코드북을 사용할 수 있다.Also, in general, when the number of transmit antennas is M and the number of bits of channel information is B, the user terminals are M x.
Figure 112007092261810-pat00035
Use a codebook with a size. However, according to an embodiment of the present invention, the user terminals (ML) x corresponding to the number of active antennas
Figure 112007092261810-pat00036
A codebook having a size can be used.

즉, 유저 단말기는 결정된 액티브 안테나의 수(M-L)에 따라 미리 저장된 복수의 코드북들 중 하나의 액티브 코드북을 선택할 수 있다. 이 때, 액티브 코드북에 포함되는 벡터들은 차원이 M-L이다. 그리고, 유저 단말기는 액티브 코드북에 포함되는 벡터들 중 적어도 하나의 인덱스 정보를 포함할 수 있는 채널 정보를 기지국으로 피드백할 수 있다.That is, the user terminal may select one active codebook from among a plurality of codebooks stored in advance according to the determined number of active antennas (M-L). At this time, the vectors included in the active codebook have a dimension of M-L. The user terminal may feed back channel information, which may include index information of at least one of the vectors included in the active codebook, to the base station.

또한, 안테나 수 결정부(210)는 가상 안테나(virtual antenna) 개념을 이용하여 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다. 이 때, 안테나 수 결정부(210)는 실효 채널의 상태가 유지되도록 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다.In addition, the antenna number determiner 210 may determine the number of active antennas using the concept of a virtual antenna. At this time, the antenna number determiner 210 may determine the number of active antennas so that the effective channel state is maintained.

M 개의 송신 안테나들이 있다고 가정할 때, 가상 안테나 개념을 이용하면, 액티브 안테나의 수가 M 개로 결정되어 M 개의 송신 안테나들 모두가 신호를 송신하더라도 M-L 개의 안테나들이 신호를 송신하는 것과 같은 효과가 발생할 수 있다. 이 때, M-L 개의 안테나들 각각을 가상 안테나라고 한다.Assuming that there are M transmit antennas, using the virtual antenna concept, the number of active antennas is determined to be M, so that even if all M transmit antennas transmit a signal, the same effect as that of ML antennas transmit a signal may occur. have. In this case, each of the M-L antennas is called a virtual antenna.

즉, M 개의 송신 안테나들 모두가 액티브 안테나로 결정된 경우, M개의 송신 안테나들이 송신하는 신호를 Xout이라고 하고, M-L 개의 가상 안테나들이 송신하는 신호를 Xin이라고 가정한다. 여기서, Xout의 차원은 M x 1이고, Xin의 차원은 (M-L) x 1이다. 이 때, Xout과 Xin의 관계는 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.That is, when all M transmit antennas are determined to be active antennas, it is assumed that a signal transmitted by the M transmit antennas is X out , and a signal transmitted by the ML virtual antennas is X in . Here, the dimension of X out is M x 1 and the dimension of X in is (ML) x 1. In this case, the relationship between X out and X in can be expressed by Equation 9 below.

Xout=PXin X out = PX in

상기 수학식 9를 참조하면, P는 사이즈가 M x (M-L)인 매트릭스이다. 이 때, 실효(effective) 채널은 매트릭스 P와 채널 벡터의 곱과 같다. 따라서, M 개의 액티브 안테나가 실제 채널을 통해 신호를 송신하는 경우와 M-L개의 가상 안테나가 실효 채널을 통해 신호를 송신하는 경우, 유저 단말기는 각각 동일한 신호를 수신한다. Referring to Equation 9, P is a matrix having a size of M x (M-L). In this case, the effective channel is equal to the product of the matrix P and the channel vector. Therefore, when the M active antennas transmit a signal through an actual channel and when the M-L virtual antennas transmit a signal through an effective channel, the user terminal receives the same signal.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 기술적 사상은 가상 안테나 기법을 이용하여 실제로 신호를 전송하는 물리적인 액티브 안테나의 개수를 달리하여 유저 단말기에게 동일한 효과를 도출할 수 있는 실시예를 포함한다. 다만, 가상 안테나 기법을 이용하여 물리적인 액티브 안테나의 개수를 달리하더라도, 유저 단말기와 기지국 사이에 형성된 실효 채널은 변하지 않는다.That is, the technical idea according to an embodiment of the present invention includes an embodiment in which the same effect may be derived to a user terminal by varying the number of physically active antennas that actually transmit a signal using a virtual antenna technique. However, even if the number of physical active antennas is changed using the virtual antenna technique, the effective channel formed between the user terminal and the base station does not change.

특히, 가상 안테나 기법을 이용하는 경우, 각각의 액티브 안테나에 할당되는 파워가 용이하게 제어될 수 있으며, 각각의 유저 단말기들은 실효 채널에 대한 정보를 양자화하여 기지국으로 피드백하므로 양자화 에러가 감소되는 효과가 발생할 뿐만 아니라 그에 따라 데이터 전송률이 증가할 수 있다.In particular, when using the virtual antenna technique, the power allocated to each active antenna can be easily controlled, and each user terminal quantizes information about an effective channel and feeds back to the base station, thereby reducing the quantization error. In addition, the data rate may increase accordingly.

이 때, 빔 형성부(220)는 제로 포싱(zero forcing) 알고리즘을 이용하여 전 송 신호를 생성할 수 있다. 즉, 빔 형성부(220)는 결정된 액티브 안테나의 수에 부합할 수 있도록 제로 포싱 알고리즘을 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. 제로 포싱 빔포밍 알고리즘에 관하여는 도 1과 관련하여 설명한 바 있으므로 이하 생략한다. In this case, the beam forming unit 220 may generate a transmission signal using a zero forcing algorithm. That is, the beamformer 220 may generate a transmission signal using a zero forcing algorithm so as to match the determined number of active antennas. Since the zero forcing beamforming algorithm has been described with reference to FIG. 1, a description thereof will be omitted.

이 때, 피드백되는 채널 정보는 채널 상태 정보 또는 채널 방향 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 제로 포싱 빔포밍 방식으로 전송 신호가 생성되는 경우 기지국은 상기 채널 방향 정보를 피드백받음으로써 채널의 방향을 파악할 수 있다. 따라서, 기지국은 채널의 방향을 파악함으로써, 채널 벡터와 직교하는 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다. In this case, the fed back channel information may include channel state information or channel direction information. For example, when a transmission signal is generated by the zero-forcing beamforming method described above, the base station can determine the direction of the channel by receiving the feedback of the channel direction information. Accordingly, the base station can generate a beamforming vector orthogonal to the channel vector by identifying the direction of the channel.

또한, 안테나 수 결정부(210)가 M개의 송신 안테나 중 M-L개를 액티브 안테나로 결정하였다면, 단말기는 M-L개의 액티브 안테나로부터 형성된 채널에 대한 채널 정보를 빔 형성부(220)로 피드백할 수 있다. In addition, if the antenna number determiner 210 determines M-L of the M transmit antennas as the active antenna, the terminal may feed back channel information on the channel formed from the M-L active antennas to the beam forming unit 220.

이 때, 도 2에 도시되지 아니하였으나, 빔 형성부(220)는 채널 정보를 기초로 빔포밍 벡터를 생성하는 빔포밍 벡터 생성부 및 생성된 상기 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부를 포함할 수 있다. In this case, although not shown in FIG. 2, the beam forming unit 220 generates the transmission signal using the beamforming vector generator for generating a beamforming vector based on the channel information and the generated beamforming vector. It may include a transmission signal generator.

예를 들어, 채널 정보에 포함되는 채널 방향 정보를 기초로 빔포밍 벡터 생성부는 제로 포싱 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다. 또한, 전송 신호 생성부는 생성된 빔포밍 벡터와 송신하고자 하는 데이터 스트림을 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. For example, the beamforming vector generator may generate a zero forcing beamforming vector based on the channel direction information included in the channel information. In addition, the transmission signal generator may generate a transmission signal using the generated beamforming vector and the data stream to be transmitted.

이 때, 채널 정보는 유저 단말기들에 미리 저장된 다수의 벡터들 중 선택된 벡터들의 인덱스에 관한 정보를 포함할 수 있다. In this case, the channel information may include information regarding the index of the selected vectors among the plurality of vectors previously stored in the user terminals.

이 때, 채널 정보는 선정된(predetermined) 개수의 비트 정보일 수 있다. 예를 들어, 유저 단말기들은 다수의 벡터들을 미리 저장해 두었다가, 채널 정보를 파악한 후 채널 정보에 상응하는 벡터들에 대한 인덱스를 기지국으로 피드백할 수 있다. 이에 따라, 기지국도 유저 단말기로부터 소정의 비트 정보로 피드백된 채널 정보를 이용하여 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다. In this case, the channel information may be a predetermined number of bit information. For example, the user terminals may store a plurality of vectors in advance, and after identifying channel information, may feed back an index of vectors corresponding to the channel information to the base station. Accordingly, the base station can also generate a beamforming vector using channel information fed back from the user terminal with predetermined bit information.

또한, 안테나 스위칭부(230)는 송신 안테나들 중 하나 이상의 액티브 안테나를 스위칭한다. In addition, the antenna switching unit 230 switches one or more active antennas of the transmitting antennas.

예를 들어, M개의 송신 안테나 중 M-L개가 액티브 안테나의 수로 결정되었다면, 빔 형성부(220)는 차원이 M-L인 전송 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 안테나 스위칭부(230)는 M-L개의 액티브 안테나가 그 전송 신호를 유저 단말기들에게 송신할 수 있도록 송신 안테나들을 스위칭할 수 있다. 이 때, M개의 송신 안테나 중 안테나 스위칭부(230)에 의해 턴 온(turn on)된 M-L개의 액티브 안테나만이 그 전송 신호를 송신할 수 있다. For example, if M-L of the M transmit antennas is determined as the number of active antennas, the beam forming unit 220 may generate a transmission signal having a dimension of M-L. At this time, the antenna switching unit 230 may switch the transmission antennas so that the M-L active antennas can transmit the transmission signals to the user terminals. At this time, only M-L active antennas turned on by the antenna switching unit 230 among the M transmit antennas may transmit the transmission signal.

즉, 본 발명은 전송 신호의 파워를 고려하여 가변적으로 액티브 안테나의 수를 조절함으로써 피드백되는 데이터의 비트 개수를 변경시키지 않고도 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다. That is, the present invention can efficiently transmit data without changing the number of bits of data fed back by variably adjusting the number of active antennas in consideration of the power of the transmission signal.

또한, 도 2에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 다른 다중 입출력 통신 시스템은 채널 정보를 이용하여 복수의 단말기들 중 통신에 참여할 유저 단말기를 선택하는 유저 단말기 선택부를 더 포함할 수 있다. In addition, although not shown in FIG. 2, the multiple input / output communication system according to an embodiment of the present invention may further include a user terminal selecting unit for selecting a user terminal to participate in communication among a plurality of terminals using channel information. .

즉, 복수의 단말기 중에서도 실제 통신에 참여하는 유저 단말기는 일부일 수 있다. 예를 들어, 유저 단말기 선택부는 채널의 상태에 관한 정보인 채널 상태 정보에 따라 채널 상태가 좋은 채널에 대응하는 단말기만을 유저 단말기로 선택할 수 있다. 또한, 유저 단말기 선택부는 SUS(Semi-orthogonal User Selection), GUS(Greedy User Selection) 알고리즘을 이용하여 유저 단말기를 선택할 수 있다. 이 때, 유저 단말기 선택부는 전송 신호의 데이터 전송률을 설정할 수 있다. That is, among the plurality of terminals, the user terminal participating in the actual communication may be a part. For example, the user terminal selector may select only a terminal corresponding to a channel having a good channel state as the user terminal according to channel state information which is information about a channel state. In addition, the user terminal selector may select a user terminal using a semi-orthogonal user selection (SUS) and greedy user selection (GUS) algorithm. In this case, the user terminal selector may set a data rate of the transmission signal.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템이 도시된 도면이다. 3 is a diagram illustrating a multiple input / output communication system according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 유저 단말기 선택부(310), 빔 형성부(320), 안테나 선택부(330), 송신 안테나들(ANT1, ANT2, ANT3, ANT4) 및 유저들(유저 1, 유저 2,..., 유저 4)이 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, the user terminal selecting unit 310, the beam forming unit 320, the antenna selecting unit 330, the transmitting antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and the users (user 1, user 2, ..., user 4) is shown.

유저 단말기 선택부(310)는 다수의 유저들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 통신에 참여하는 유저들(유저 1, 유저 2,...,유저 4)을 선택할 수 있다. 이 때, 유저 단말기 선택부(310)는 기지국과 유저들 사이에 형성된 채널 상태 등을 고려하여 유저들을 선택할 수 있다. The user terminal selector 310 may select users (user 1, user 2, ..., user 4) participating in the communication using the channel information fed back from the plurality of users. In this case, the user terminal selector 310 may select the users in consideration of the channel state formed between the base station and the users.

기지국이 M개의 송신 안테나를 사용하는 경우 한번에 통신에 참여할 유저는 M명까지 선택될 수 있다. 이 때, 전송 신호의 파워가 고려되어 액티브 안테나 수가 M-L개로 감소되었다면, 통신에 참여할 유저는 (M-L) 명까지 될 수 있다.When the base station uses M transmit antennas, up to M users may be selected to participate in communication at one time. At this time, if the number of active antennas is reduced to M-L in consideration of the power of the transmission signal, up to (M-L) users can participate in the communication.

빔 형성부(320)는 유저들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 통신에 참여할 유저들에게 전송할 전송 신호를 생성한다. 이 때, 빔 형성부(320)는 데이터 스트림 및 프리코딩 매트릭스를 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. 또한, 도 2와 관련하여 설명하였지만, 빔 형성부(320)는 액티브 안테나 수에 상응하는 빔포밍 벡터를 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. The beam former 320 generates a transmission signal to be transmitted to the users who will participate in the communication by using the channel information fed back from the users. In this case, the beam former 320 may generate a transmission signal using the data stream and the precoding matrix. In addition, although described with reference to FIG. 2, the beam former 320 may generate a transmission signal using a beamforming vector corresponding to the number of active antennas.

이 때, 빔 형성부(320)는 통신에 참여하는 유저들로부터 채널에 관한 정보인 채널 정보를 피드백 받을 수 있다. 채널 정보에는 기지국과 유저들 사이에 형성된 채널 벡터에 관한 채널 방향 정보 또는 채널 상태 정보가 포함될 수 있다. In this case, the beam forming unit 320 may receive the channel information, which is information about the channel, from the users participating in the communication. The channel information may include channel direction information or channel state information about a channel vector formed between the base station and the users.

이 때, 빔 형성부(320)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. 제로 포싱 알고리즘을 이용하여 전송 신호가 생성되고, 그 전송 신호가 유저들에게 전송되는 경우에 이상적으로는 채널 사이의 간섭으로 인한 잡음은 제거될 수 있다. 다만, 유저들로부터 피드백되는 채널 정보는 양자화된 채널 벡터에 관한 정보이므로, 채널 사이의 간섭으로 인한 잡음은 여전히 존재할 수 있다. 특히, 전송 신호의 파워 혹은 신호대잡음비가 증가할수록 채널 사이의 간섭으로 인한 잡음은 더욱 커질 수 있다. In this case, the beam former 320 may generate a transmission signal using a zero forcing algorithm. When a transmission signal is generated using a zero forcing algorithm, and the transmission signal is transmitted to users, ideally, noise due to interference between channels can be eliminated. However, since channel information fed back from users is information about a quantized channel vector, noise due to interference between channels may still exist. In particular, as power or signal-to-noise ratio of a transmission signal increases, noise due to interference between channels may increase.

또한, 빔 형성부(320)는 피드백된 채널 정보를 기초로 빔포밍 벡터를 생성하는 빔포밍 벡터 생성부 및 빔포밍 벡터를 이용하여 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부를 포함할 수 있다. In addition, the beamformer 320 may include a beamforming vector generator for generating a beamforming vector based on the fed back channel information, and a transmission signal generator for generating a transmission signal using the beamforming vector.

안테나 선택부(330)는 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들(ANT1, ANT2, ANT3, ANT4) 중 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나(ANT1, ANT2, ANT3)를 선택한다. 이 때, 안테나 선택부(330)는 전송 신호의 파워뿐만 아니라 전송 신호의 신호대잡음비를 더 고려할 수 있다. The antenna selector 330 selects one or more active antennas ANT1, ANT2, and ANT3 that transmit a transmission signal among the transmission antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 in consideration of the power of the transmission signal. In this case, the antenna selector 330 may further consider the signal-to-noise ratio of the transmission signal as well as the power of the transmission signal.

즉, 안테나 선택부(330)는 전송 신호의 파워가 기 설정된 레벨 이상인 경우 액티브 안테나의 수를 4 개에서 3 개로 감소시키는 것이다. 이 때, 액티브 안테나의 수가 3 개인 경우가 4 개인 경우보다 더 높은 데이터 전송률이 달성될 수 있다. 즉, 피드백되는 채널 정보의 비트 수가 일정한 경우에는 액티브 안테나 수가 조절됨으로써, 더 높은 데이터 전송률이 달성될 수 있다. 예를 들어, 전송 신호의 파워가 더 증가하는 경우에는 액티브 안테나가 ANT1, ANT2가 되도록 안테나 선택부(330)는 액티브 안테나를 선택할 수 있다. That is, the antenna selector 330 reduces the number of active antennas from four to three when the power of the transmission signal is greater than or equal to a predetermined level. At this time, a higher data rate may be achieved than when the number of active antennas is three. That is, when the number of bits of the channel information to be fed back is constant, a higher data rate may be achieved by adjusting the number of active antennas. For example, when the power of the transmission signal is further increased, the antenna selector 330 may select the active antenna such that the active antennas are ANT1 and ANT2.

또한, 상술한 바와 같이, 안테나 선택부(330)는 가상 안테나 기법을 이용하여 실효 채널의 상태가 유지되도록 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다.In addition, as described above, the antenna selector 330 may determine the number of active antennas to maintain the effective channel state using a virtual antenna technique.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 다중 입출력 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 다른 다중 입출력 통신 방법은 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정한다(S410).Referring to FIG. 4, the multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention determines the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal (S410).

이 때, 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계(S410)는 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 유저 단말기의 수 또는 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다. In this case, the determining of the number of active antennas (S410) may determine the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals, or the number of bits of channel information. Can be.

이 때, 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계(S410)는 전송 신호의 파워가 증가함에 따라 액티브 안테나의 수를 감소시킬 수 있다. In this case, the determining of the number of active antennas (S410) may reduce the number of active antennas as the power of a transmission signal increases.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 유저(user) 단 말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 액티브 안테나의 수에 상응하는 전송 신호를 생성한다(S420).In addition, the multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention generates a transmission signal corresponding to the number of active antennas by using channel information fed back from user terminals (S420).

이 때, 전송 신호를 생성하는 단계(S420)는 제로-포싱(zero forcing) 알고리즘을 이용하여 전송 신호를 생성할 수 있다. In this case, in operation S420, the transmission signal may be generated by using a zero forcing algorithm.

이 때, 전송 신호를 생성하는 단계(S420)는 채널 정보를 기초로 빔포밍 벡터를 생성하는 단계 및 생성된 빔포밍 벡터를 이용하여 전송 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In this case, the generating of the transmission signal (S420) may include generating a beamforming vector based on the channel information and generating a transmission signal using the generated beamforming vector.

또한, 본 발명의 일실시예에 다른 다중 입출력 통신 방법은 송신 안테나들 중 하나 이상의 액티브 안테나를 스위칭(switching)한다(S430).In addition, according to an embodiment of the present invention, a multiple input / output communication method switches at least one active antenna among transmission antennas (S430).

또한, 도 4에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 전송 신호의 파워를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, although not shown in Figure 4, the multiple input and output communication method according to an embodiment of the present invention may further comprise the step of detecting the power of the transmission signal.

또한, 도 4에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 채널 정보를 이용하여 복수의 단말기들 중 통신에 참여하는 유저 단말기를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, although not shown in FIG. 4, the multi-input / output communication method according to an embodiment of the present invention may further include selecting a user terminal participating in communication among a plurality of terminals using channel information.

또한, 도 4에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법은 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나를 선택하는 단계 및 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 전송 신호를 생성하는 단계를 포함한다.In addition, although not shown in FIG. 4, the multi-input / output communication method according to an embodiment of the present invention selects one or more active antennas for transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal and a user. Generating a transmission signal using the channel information fed back from the terminals.

이 때, 액티브 안테나를 선택하는 단계는 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 유저 단말기의 수 또는 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 액티브 안테나의 수를 결정할 수 있다. 이 때, 액티브 안테나를 선택하는 단계는 가상 안테나 기법을 이용하여 상기 액티브 안테나를 선택할 수 있다.In this case, the step of selecting the active antenna may determine the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals or the number of bits of channel information. In this case, the selecting of the active antenna may select the active antenna using a virtual antenna technique.

도 4에 도시된 단계에 관하여 설명되지 아니한 내용은 도 1 내지 도 3을 통하여 이미 설명한 바와 같으므로 이하 생략한다.Content not described with respect to the steps illustrated in FIG. 4 is the same as described above with reference to FIGS.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a terminal device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치(510)는 채널 정보 생성부(511), 채널 정보 전달부(512) 및 전송 신호 수신부(513)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the terminal device 510 according to an embodiment of the present invention includes a channel information generator 511, a channel information transmitter 512, and a transmission signal receiver 513.

채널 정보 생성부(511)는 액티브 안테나의 수를 고려하여 기지국(520)과 형성된 채널에 대한 채널 정보를 생성한다. The channel information generator 511 generates channel information on the channel formed with the base station 520 in consideration of the number of active antennas.

이 때, 채널 정보 생성부(511)는 미리 저장된 하나 이상의 코드북 중 액티브 안테나의 수에 상응하는 액티브 코드북을 선택하고, 선택된 코드북을 이용하여 채널 정보를 생성할 수 있다. In this case, the channel information generator 511 may select an active codebook corresponding to the number of active antennas from one or more codebooks stored in advance, and generate channel information using the selected codebook.

게다가, 채널 정보 생성부(511)는 액티브 코드북에 포함된 복수의 벡터들 중 기지국(520)과 형성된 채널에 상응하는 벡터를 선택하고, 선택된 벡터의 인덱스 정보를 포함하는 채널 정보를 생성할 수 있다.In addition, the channel information generator 511 may select a vector corresponding to a channel formed with the base station 520 among the plurality of vectors included in the active codebook, and generate channel information including index information of the selected vector. .

즉, 상술한 바와 같이, 액티브 안테나의 수가 가변적으로 조절되는 경우, 코드북의 사이즈 또는 코드북에 포함된 벡터들의 사이즈도 액티브 안테나의 수에 따라 변화되어야 한다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 액티브 안테나의 수가 다양하게 조절되는 경우를 대비하여, 단말 장치(510)에는 액티브 안테나의 수에 대응하여 하나 이상의 코드북이 저장될 수 있다.That is, as described above, when the number of active antennas is variably adjusted, the size of the codebook or the size of the vectors included in the codebook should also change according to the number of active antennas. Therefore, according to an embodiment of the present invention, in case the number of active antennas is variously adjusted, one or more codebooks may be stored in the terminal device 510 corresponding to the number of active antennas.

기지국(520)은 단말 장치(510)로 결정된 액티브 안테나의 수와 관련된 정보를 알려준다. 이 때, 단말 장치(510)는 미리 저장된 복수의 코드북들 중 액티브 안테나의 수와 관련된 정보에 상응하는 액티브 코드북을 선택할 수 있다. 그리고, 채널 정보 생성부(511)는 액티브 코드북을 통하여 수신한 파일럿 신호를 이용하여 채널 정보를 생성한다.The base station 520 informs the terminal device 510 of information related to the number of active antennas. In this case, the terminal device 510 may select an active codebook corresponding to information related to the number of active antennas among a plurality of prestored codebooks. The channel information generator 511 generates the channel information using the pilot signal received through the active codebook.

특히, 기지국(520)이 가상 안테나 기법을 이용하는 경우, 채널 정보 생성부(511)는 기지국과 형성된 실제 채널이 아니라 실효 채널을 추정하고, 추정된 실효 채널과 관련된 정보를 채널 정보로 생성할 수 있다.In particular, when the base station 520 uses a virtual antenna technique, the channel information generator 511 may estimate the effective channel, not the actual channel formed with the base station, and generate information related to the estimated effective channel as channel information. .

또한, 채널 정보 전달부(512)는 생성된 채널 정보를 기지국(520)으로 피드백한다. 이 때, 채널 정보는 액티브 코드북에 포함된 복수의 벡터들 중 선택된 벡터의 인덱스 정보를 포함할 수 있다.In addition, the channel information transmitter 512 feeds the generated channel information back to the base station 520. In this case, the channel information may include index information of a selected vector among a plurality of vectors included in the active codebook.

또한, 전송 신호 수신부(513)는 채널 정보에 따라 액티브 안테나로부터 전송된 전송 신호를 수신한다. 즉, 기지국(520)은 피드백 된 채널 정보를 이용하여 빔포밍 벡터를 선택하고, 선택된 빔포밍 벡터를 기초로 전송 신호를 생성한다. 이 때, 전송 신호는 액티브 안테나로부터 전송된다. 이 때, 전송 신호 수신부(513)에 의해 수신된 전송 신호는 간섭 제거 과정, 디코딩 과정 등을 통하여 사용자에게 제공될 수 있다.In addition, the transmission signal receiver 513 receives the transmission signal transmitted from the active antenna according to the channel information. That is, the base station 520 selects a beamforming vector using the fed back channel information, and generates a transmission signal based on the selected beamforming vector. At this time, the transmission signal is transmitted from the active antenna. In this case, the transmission signal received by the transmission signal receiver 513 may be provided to the user through an interference cancellation process, a decoding process, and the like.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전송 신호 수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of receiving a transmission signal according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 신호 수신 방법은 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 고려하여 기지국과 형성된 채널에 대한 채널 정보를 생성한다(S610).Referring to FIG. 6, the method for receiving a transmission signal according to an embodiment of the present invention generates channel information on a channel formed with a base station in consideration of the number of one or more active antennas (S610).

이 때, 액티브 안테나는 기지국이 전송 신호의 파워를 고려하여 복수의 송신 안테나들 중 선택한 것이다.At this time, the active antenna is selected by the base station among a plurality of transmit antennas in consideration of the power of the transmission signal.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 신호 수신 방법은 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 피드백한다(S620).In addition, the transmission signal reception method according to an embodiment of the present invention feeds back the channel information to the base station (S620).

또한, 상기 채널 정보에 따라 상기 액티브 안테나로부터 전송된 전송 신호를 수신한다(S630).In addition, the transmission signal transmitted from the active antenna is received according to the channel information (S630).

도 6에 도시되었으나 설명되지 아니한 내용은 도 1 내지 도 5를 통하여 설명한 바 있으므로 이하 생략한다. Although not shown in FIG. 6, the contents are not described below because they have been described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 최대 비 결합 기법 또는 안테나 선택 기법을 사용하는 단말 장치들을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating terminal devices using a maximum non-coupling scheme or an antenna selection scheme according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 기지국(710), 및 복수의 단말 장치들(720, 730, 740)이 도시되어 있다. 복수의 단말 장치들(720, 730, 740) 각각에는 복수의 수신 안테나들이 설치되어 있으며, 복수의 단말 장치들(720, 730, 740) 각각은 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신 신호들을 수신한다.Referring to FIG. 7, a base station 710 and a plurality of terminal devices 720, 730, and 740 are illustrated. Each of the plurality of terminal devices 720, 730, and 740 is provided with a plurality of receiving antennas, and each of the plurality of terminal devices 720, 730, and 740 receives the received signals from each of the plurality of receiving antennas.

이 때, 복수의 단말 장치들(720, 730, 740) 각각은 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들을 다양한 결합(combining) 기법들을 이용하여 결합할 수 있다.In this case, each of the plurality of terminal devices 720, 730, and 740 may combine the received signals received from each of the plurality of receive antennas using various combining techniques.

이 때, 결합 기법들은 최대 비 결합(Maximal Ratio Combining, MRC) 기법, 복수의 수신 안테나들 중 적어도 하나의 액티브 수신 안테나로 선택하여 수신 신호들 중 적어도 하나의 액티브 수신 안테나로부터 수신된 수신 신호를 결합하는 안테나 선택 결합 기법 또는 상기 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 상기 수신 신호들을 독립적인 신호들로 간주하는 수신 신호 비결합 기법을 포함할 수 있다.In this case, the combining schemes include a maximum ratio combining (MRC) technique, at least one active receiving antenna among a plurality of receiving antennas, and combining received signals received from at least one active receiving antenna among the received signals. An antenna selective combining technique or a received signal non-combining technique that considers the received signals received from each of the plurality of receive antennas as independent signals.

도 7과 관련하여서는 최대 비 결합(Maximal Ratio Combining, MRC) 기법 및 안테나 선택 결합 기법에 대해 설명한다.Referring to FIG. 7, a maximum ratio combining (MRC) technique and an antenna selection combining technique will be described.

k 번째 단말 장치(730)의 l 번째 수신 안테나로부터 수신된 수신 신호

Figure 112007092261810-pat00037
는 하기 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.Received signal received from the l-th receive antenna of k-th terminal device 730
Figure 112007092261810-pat00037
May be expressed as Equation 10 below.

Figure 112007092261810-pat00038
Figure 112007092261810-pat00038

이 때, k 번째 단말 장치(730)의 수신 안테나들의 개수가 N인 경우, N 개의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들이 결합된(combined) 신호

Figure 112007092261810-pat00039
는 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.In this case, when the number of receiving antennas of the k-th terminal device 730 is N, the received signals received from each of the N receiving antennas are combined.
Figure 112007092261810-pat00039
May be expressed as in Equation 11 below.

Figure 112007092261810-pat00040
Figure 112007092261810-pat00040

여기서,

Figure 112007092261810-pat00041
는 k 번째 단말 장치(730)의 수신 가중치 벡터이고,
Figure 112007092261810-pat00042
Figure 112007092261810-pat00043
의 l 번째 원소이다.here,
Figure 112007092261810-pat00041
Is a reception weight vector of the k-th terminal device 730,
Figure 112007092261810-pat00042
The
Figure 112007092261810-pat00043
Is the l th element of.

이 때, 상기 수학식 11에 기재된

Figure 112007092261810-pat00044
는 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the equation (11)
Figure 112007092261810-pat00044
Can be expressed as in Equation 12 below.

Figure 112007092261810-pat00045
Figure 112007092261810-pat00045

상기 수학식 12에서,

Figure 112007092261810-pat00046
는 k 번째 단말 장치(730)의 실효 채널 벡터이며,
Figure 112007092261810-pat00047
는 k 번째 단말 장치(730)의 채널 매트릭스이다.In Equation (12)
Figure 112007092261810-pat00046
Is the effective channel vector of the k-th terminal device 730,
Figure 112007092261810-pat00047
Is the channel matrix of the k-th terminal device 730.

이 때, 다양한 결합 기법들 중 k 번째 단말 장치(730)가 사용하는 기법에 따라 수신 가중치 벡터

Figure 112007092261810-pat00048
및 k 번째 단말 장치(730)가 기지국(710)으로 피드백하는 채널 정보가 달라진다.In this case, the reception weight vector according to the technique used by the k th terminal device 730 among various combination techniques.
Figure 112007092261810-pat00048
And channel information fed back from the k-th terminal device 730 to the base station 710 is changed.

(1) k 번째 단말 장치(730)가 최대 비 결합(Maximal Ratio Combining, MRC) 기법을 사용하는 경우(1) When k th terminal device 730 uses Maximum Ratio Combining (MRC) scheme

k 번째 단말 장치(730)가 최대 비 결합 기법을 사용하는 경우, 수신 가중치 벡터

Figure 112007092261810-pat00049
는 하기 수학식 13과 같이 계산될 수 있다.If the k th terminal device 730 uses the maximum uncoupling scheme, the received weight vector
Figure 112007092261810-pat00049
May be calculated as in Equation 13.

Figure 112007092261810-pat00050
Figure 112007092261810-pat00050

즉, k 번째 단말 장치(730)는 i를 1부터 2B까지 변화시키면서

Figure 112007092261810-pat00051
를 계산하고,
Figure 112007092261810-pat00052
가 최대가 되는 m을 추출할 수 있다. 그리고, k 번째 단말 장치(730)는 추출된 m을 이용하여 수신 가중치 벡터
Figure 112007092261810-pat00053
를 결정하고, 결정된 수신 가중치 벡터
Figure 112007092261810-pat00054
를 이용하여 N 개의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들을 결합할 수 있다.That is, the k-th terminal device 730 changes i from 1 to 2 B
Figure 112007092261810-pat00051
And calculate
Figure 112007092261810-pat00052
We can extract m which is the maximum. The k th terminal device 730 receives the received weight vector using the extracted m.
Figure 112007092261810-pat00053
And determine the received weight vector
Figure 112007092261810-pat00054
The received signals received from each of the N receive antennas can be combined using the R-S sub-stage.

게다가, k 번째 단말 장치(730)는 채널 매트릭스

Figure 112007092261810-pat00055
에 대하여 채널 매트릭스
Figure 112007092261810-pat00056
가 가질 수 있는 특이값(singular value)들 중 최대의 특이값을 가질 수 있도록 코드북에 포함된 벡터들 중 어느 하나의 벡터를 선택할 수 있다. 더 나 아가, k 번째 단말 장치(730)는 양자화(quantization)된 정보인 선택된 벡터의 인덱스 정보를 채널 방향 정보로서 기지국(710)으로 피드백한다.In addition, the k-th terminal device 730 is a channel matrix
Figure 112007092261810-pat00055
About the channel matrix
Figure 112007092261810-pat00056
One of the vectors included in the codebook may be selected to have a maximum singular value among singular values that may be obtained. Furthermore, the k-th terminal device 730 feeds back index information of the selected vector, which is quantized information, to the base station 710 as channel direction information.

(2) k 번째 단말 장치(730)가 안테나 선택 기법을 사용하는 경우(2) When the k-th terminal device 730 uses the antenna selection technique

k 번째 단말 장치(730)가 안테나 선택 기법을 사용하는 경우, k 번째 단말 장치(730)는 복수의 수신 안테나들 중 적어도 하나의 액티브 수신 안테나를 선택한다. 그리고, k 번째 단말 장치(730)는 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들 중 액티브 수신 안테나로부터 수신된 수신 신호를 결합한다.When the k-th terminal device 730 uses an antenna selection scheme, the k-th terminal device 730 selects at least one active receiving antenna from among the plurality of receiving antennas. The k-th terminal device 730 combines the received signal received from the active receive antenna among the received signals received from each of the plurality of receive antennas.

즉, k 번째 단말 장치(730)는 실효 채널 벡터에 대하여 양자화 에러를 계산하고, 양자화 에러를 최소화할 수 있도록 복수의 수신 안테나들 중 액티브 수신 안테나를 선택할 수 있다. 이 때, k 번째 단말 장치(730)는 하기 수학식 14를 이용하여 액티브 안테나를 선택할 수 있다.That is, the k-th terminal device 730 may calculate a quantization error with respect to the effective channel vector, and select an active reception antenna among a plurality of reception antennas so as to minimize the quantization error. In this case, the k-th terminal device 730 may select the active antenna using Equation 14 below.

Figure 112007092261810-pat00057
Figure 112007092261810-pat00057

(e는 액티브 안테나의 인덱스이고, f는 코드북에 포함된 벡터들 중 선택되는 벡터의 인덱스임)(e is the index of the active antenna, f is the index of the selected vector among the vectors included in the codebook)

상기 수학식 14를 참조하면, k 번째 단말 장치(730)는 실효 채널 벡터에 대하여 양자화 에러가 최소화될 수 있도록 액티브 안테나의 인덱스(e) 및 코드북에 포함된 벡터들 중 선택되는 벡터의 인덱스(f)를 파악할 수 있다.Referring to Equation 14, the k-th terminal device 730 is the index (e) of the active antenna and the index (f) of the vector selected from the vectors included in the codebook to minimize the quantization error for the effective channel vector ) Can be identified.

이 때, k 번째 단말 장치(730)는 양자화된 정보인 코드북에 포함된 벡터들 중 선택되는 벡터의 인덱스(f) 정보를 기지국(710)으로 피드백한다.In this case, the k-th terminal device 730 feeds back the index (f) information of the selected vector among the vectors included in the codebook that is quantized information to the base station 710.

또한, k 번째 단말 장치(730)는 액티브 안테나의 인덱스(e)를 이용하여 하기 수학식 15와 같이 수신 가중치 벡터

Figure 112007092261810-pat00058
를 선택할 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해 N은 2라고 가정한다.In addition, the k-th terminal device 730 receives the reception weight vector as shown in Equation 15 using the index e of the active antenna.
Figure 112007092261810-pat00058
Can be selected. Here, for convenience of explanation, it is assumed that N is 2.

Figure 112007092261810-pat00059
Figure 112007092261810-pat00059

즉, k 번째 단말 장치(730)는 액티브 안테나의 인덱스(e)가 1인 경우,

Figure 112007092261810-pat00060
를 수신 가중치 벡터
Figure 112007092261810-pat00061
로 선택하며, 액티브 안테나의 인덱스(e)가 2인 경 우,
Figure 112007092261810-pat00062
를 수신 가중치 벡터
Figure 112007092261810-pat00063
로 선택할 수 있다.That is, when the k th terminal device 730 has an index e of the active antenna of 1,
Figure 112007092261810-pat00060
Receive weight vector
Figure 112007092261810-pat00061
If the index (e) of the active antenna is 2,
Figure 112007092261810-pat00062
Receive weight vector
Figure 112007092261810-pat00063
.

결국, k 번째 단말 장치(730)가 안테나 선택 결합 기법에 따라 채널 정보를 기지국(710)으로 피드백하는 것은, 단일 수신 안테나를 가진 단말 장치가 N x 2B개의 벡터들 중 어느 하나를 선택하는 것과 동일하게 볼 수 있다. 따라서, 실질적으로 코드북의 사이즈가 증가하는 것과 같은 효과가 발생할 수 있다.As a result, the k-th terminal device 730 feeds back channel information to the base station 710 according to the antenna selection combining scheme, that is, the terminal device having a single receiving antenna selects any one of N x 2 B vectors. The same can be seen. Therefore, an effect such as substantially increasing the size of the codebook may occur.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 수신 신호 비결합 기법을 사용하는 단말 장치들을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating terminal devices using a received signal non-coupling scheme according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 기지국(810) 및 단말 장치들(820, 830, 840)이 도시되어 있다.Referring to FIG. 8, a base station 810 and terminal devices 820, 830, and 840 are illustrated.

단말 장치들(820, 830, 840) 각각은 수신 신호 비결합 기법에 따라 채널 정보를 기지국(810)으로 피드백한다. 여기서, 수신 신호 비결합 기법은 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들을 독립적인 신호들로 간주하는 기법이다.Each of the terminal devices 820, 830, and 840 feeds back channel information to the base station 810 according to a received signal non-coupling technique. Here, the received signal decoupling technique is a technique of considering received signals received from each of the plurality of receive antennas as independent signals.

즉, 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들은 독립적인 신호들로 간주되므로, 단말 장치들(820, 830, 840) 각각은 모든 수신 안테나들 각각에 상응하는 채널에 대한 채널 정보를 기지국(810)으로 피드백한다.That is, since the received signals received from each of the plurality of receive antennas are regarded as independent signals, each of the terminal devices 820, 830, and 840 may transmit channel information about a channel corresponding to each of all receive antennas. 810).

예를 들어, k 번째 단말 장치(830)는 l 번째 수신 안테나로부터

Figure 112007092261810-pat00064
를 수신한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 l은 0또는 1이라고 가정한다. 이 때, k 번째 단말 장치(830)는 첫 번째 수신 안테나에 상응하는 채널에 대한 채널 정보 및 두 번째 수신 안테나에 상응하는 채널에 대한 채널 정보를 기지국(810)으로 피드백한다.For example, the k-th terminal device 830 is from the l-th receiving antenna
Figure 112007092261810-pat00064
. Here, for convenience of explanation, it is assumed that l is 0 or 1. At this time, the k-th terminal device 830 feeds back channel information on the channel corresponding to the first receiving antenna and channel information on the channel corresponding to the second receiving antenna to the base station 810.

따라서, 수신 신호 비결합 기법에 따르면, 단말 장치들(820, 830, 840) 각각이 피드백하는 채널 정보의 비트 수는 수신 안테나들의 개수가 증가함에 따라 증가한다. 즉, 단말 장치들(820, 830, 840) 각각의 수신 안테나들의 개수가 N인 경우, 단말 장치들(820, 830, 840) 각각이 피드백하는 채널 정보의 비트 수는 N 배 증가한다. 결국, 단말 장치들 각각의 수신 안테나들의 개수가 N이고, K 개의 단말 장치들로 구성된 통신 시스템의 성능은 단일 수신 안테나를 가진 KxN 개의 단말 장치들로 구성된 통신 시스템의 성능과 동일함을 알 수 있다.Accordingly, according to the received signal non-coupling technique, the number of bits of channel information fed back by each of the terminal devices 820, 830, and 840 increases as the number of receive antennas increases. That is, when the number of receiving antennas of each of the terminal devices 820, 830, and 840 is N, the number of bits of channel information fed back by each of the terminal devices 820, 830, and 840 increases by N times. As a result, it can be seen that the number of receiving antennas of each of the terminal devices is N, and the performance of the communication system composed of K terminal devices is the same as that of the communication system composed of KxN terminal devices having a single receiving antenna. .

본 발명에 따른 다중 입출력 통신 방법 및 전송 신호 수신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The multiple input / output communication method and the transmission signal reception method according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

도 1은 본 발명에 따른 다중 입출력 통신 시스템의 일례를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a multiple input / output communication system according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a multiple input / output communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 입출력 통신 시스템이 도시된 도면이다.3 is a diagram illustrating a multiple input / output communication system according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a multiple input / output communication method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치를 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a terminal device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전송 신호 수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of receiving a transmission signal according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 최대 비 결합 기법 또는 안테나 선택 기법을 사용하는 단말 장치들을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating terminal devices using a maximum non-coupling scheme or an antenna selection scheme according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 수신 신호 비결합 기법을 사용하는 단말 장치들을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating terminal devices using a received signal non-coupling scheme according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

210: 안테나 수 결정부210: antenna number determination unit

220: 빔 형성부220: beam forming unit

230: 안테나 스위칭부230: antenna switching unit

Claims (25)

전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중에서 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정하는 안테나 수 결정부; 및An antenna number determination unit determining the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal; And 유저(user) 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 상기 전송 신호를 생성하는 빔 형성부Beam forming unit for generating the transmission signal corresponding to the number of the active antenna by using the channel information fed back from the user terminal 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.Multiple input and output communication system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다중 입출력 통신 시스템은The multiple input and output communication system 상기 송신 안테나들 중에서 하나 이상의 상기 액티브 안테나를 스위칭(switching)하는 안테나 스위칭부An antenna switching unit for switching one or more of the active antennas among the transmit antennas 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.Multiple input and output communication system characterized in that it further comprises. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나 수 결정부는The antenna number determination unit 상기 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 상기 유저 단말기들의 수 또는 상기 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And determining the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals, and the number of bits of the channel information. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나 수 결정부는The antenna number determination unit 상기 전송 신호의 파워가 증가함에 따라 상기 액티브 안테나의 수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And the number of the active antennas decreases as the power of the transmission signal increases. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안테나 수 결정부는The antenna number determination unit 가상 안테나 기법을 이용하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And determining the number of active antennas using a virtual antenna technique. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 안테나 수 결정부는The antenna number determination unit 가상 안테나 기법을 이용하여 실효(effective) 채널의 상태가 유지되도록 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And determining the number of active antennas so that an effective channel state is maintained using a virtual antenna technique. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 형성부는The beam forming unit 제로 포싱(zero forcing) 알고리즘을 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And generating the transmission signal using a zero forcing algorithm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 형성부는The beam forming unit 상기 채널 정보를 기초로 빔포밍 벡터를 생성하는 빔포밍 벡터 생성부; 및A beamforming vector generator configured to generate a beamforming vector based on the channel information; And 생성된 상기 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부A transmission signal generator for generating the transmission signal using the generated beamforming vector 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.Multiple input and output communication system comprising a. 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나를 선택하는 안테나 선택부; 및An antenna selection unit for selecting one or more active antennas transmitting the transmission signals among the transmission antennas in consideration of power of the transmission signals; And 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 빔 형성부A beam forming unit generating the transmission signal using the channel information fed back from user terminals 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.Multiple input and output communication system comprising a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 안테나 선택부는The antenna selector 상기 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 상기 유저 단말기들의 수 또는 상기 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And determining the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals, and the number of bits of the channel information. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 안테나 선택부는The antenna selector 가상 안테나 기법을 이용하여 상기 액티브 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템.And selecting the active antenna using a virtual antenna technique. 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 고려하여 기지국과 형성된 채널에 대한 채널 정보를 생성하는 채널 정보 생성부 - 상기 액티브 안테나는 기지국의 전송 신호의 파워를 고려하여 상기 기지국의 송신 안테나들 중 선택된 것임. -;Channel information generation unit for generating channel information about the channel formed with the base station in consideration of the number of one or more active antennas-The active antenna is selected from among the transmit antennas of the base station in consideration of the power of the transmission signal of the base station. -; 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 채널 정보 전달부; 및A channel information transfer unit feeding back the channel information to the base station; And 상기 채널 정보에 따라 상기 액티브 안테나로부터 전송된 상기 전송 신호를 수신하는 전송 신호 수신부A transmission signal receiver for receiving the transmission signal transmitted from the active antenna according to the channel information 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.Terminal device comprising a. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 채널 정보 생성부는The channel information generator 복수의 수신 안테나들이 존재하는 경우, 상기 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들에 대한 결합(combining) 기법에 따라 상기 채널 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.And a plurality of receiving antennas, wherein the channel information is generated according to a combining technique for receiving signals received from each of the plurality of receiving antennas. 제13항에 있어서,14. The method of claim 13, 상기 수신 신호들에 대한 결합 기법은 최대 비 결합(Maximal Ratio Combining, MRC) 기법, 상기 복수의 수신 안테나들 중 적어도 하나의 액티브 수신 안테나로 선택하여 상기 수신 신호들 중 상기 적어도 하나의 액티브 수신 안테나로부터 수신된 수신 신호를 결합하는 안테나 선택 결합 기법 또는 상기 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 상기 수신 신호들을 독립적인 신호들로 간주하는 수신 신호 비결합 기법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단말 장치.The combining scheme for the received signals may include a maximum ratio combining (MRC) scheme, an active receiving antenna selected from at least one of the plurality of receiving antennas, and the at least one active receiving antenna of the received signals. And an antenna selection combining technique for combining received received signals or a received signal non-combining technique for considering the received signals received from each of the plurality of receive antennas as independent signals. 제13항에 있어서,14. The method of claim 13, 상기 전송 신호 수신부는The transmission signal receiving unit 상기 수신 신호들에 대한 결합 기법에 대응하는 수신 가중치 벡터를 이용하여 상기 수신 신호들을 결합하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.And combining the received signals using a reception weight vector corresponding to the combining technique for the received signals. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 채널 정보 생성부는The channel information generator 미리 저장된 하나 이상의 코드북 중 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 액티브 코드북을 선택하고, 선택된 상기 액티브 코드북을 이용하여 상기 채널 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.And selecting an active codebook corresponding to the number of the active antennas from one or more codebooks stored in advance, and generating the channel information using the selected active codebook. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 채널 정보 생성부는The channel information generator 상기 액티브 코드북에 포함된 벡터들 중 상기 채널에 상응하는 벡터를 선택하고, 선택된 상기 벡터의 인덱스(index) 정보를 포함하는 상기 채널 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.And selecting a vector corresponding to the channel among the vectors included in the active codebook, and generating the channel information including index information of the selected vector. 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계;Determining the number of one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal; 유저(user) 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 액티브 안테나의 수에 상응하는 상기 전송 신호를 생성하는 단계; 및Generating the transmission signal corresponding to the number of the active antennas using the channel information fed back from user terminals; And 상기 송신 안테나들 중 하나 이상의 상기 액티브 안테나를 스위칭(switching)하는 단계Switching the one or more active antennas of the transmit antennas 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.Multiple input and output communication method comprising a. 제18항에 있어서,19. The method of claim 18, 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계는Determining the number of active antennas 상기 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 상기 유저 단말기들의 수 또는 상기 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.And determining the number of active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, the number of user terminals, and the number of bits of the channel information. 제18항에 있어서, 19. The method of claim 18, 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 단계는Determining the number of active antennas 가상 안테나 기법을 이용하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.And determining the number of active antennas using a virtual antenna technique. 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 상기 전송 신호를 송신하는 하나 이상의 액티브 안테나를 선택하는 단계; 및Selecting one or more active antennas transmitting the transmission signal among the transmission antennas in consideration of the power of the transmission signal; And 유저 단말기들로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 단계Generating the transmission signal using channel information fed back from user terminals; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.Multiple input and output communication method comprising a. 제21항에 있어서,22. The method of claim 21, 상기 액티브 안테나를 선택하는 단계는Selecting the active antenna 상기 전송 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio), 상기 유저 단말기의 수 또는 상기 채널 정보의 비트 수 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 액티브 안테나의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.And determining the number of the active antennas by further considering at least one of a signal to noise ratio of the transmission signal, a number of the user terminals, and a number of bits of the channel information. 제21항에 있어서,22. The method of claim 21, 상기 액티브 안테나를 선택하는 단계는Selecting the active antenna 가상 안테나 기법을 이용하여 상기 액티브 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 방법.And selecting the active antenna using a virtual antenna technique. 하나 이상의 액티브 안테나의 수를 고려하여 기지국과 형성된 채널에 대한 채널 정보를 생성하는 단계 - 상기 액티브 안테나는 상기 기지국이 전송 신호의 파워를 고려하여 송신 안테나들 중 선택한 것임. -;Generating channel information on a channel formed with the base station in consideration of the number of one or more active antennas, wherein the active antenna is selected by the base station among transmission antennas in consideration of power of a transmission signal. -; 상기 채널 정보를 상기 기지국으로 피드백하는 단계; 및Feeding back the channel information to the base station; And 상기 채널 정보에 따라 상기 액티브 안테나로부터 전송된 전송 신호를 수신하는 단계Receiving a transmission signal transmitted from the active antenna according to the channel information 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 신호 수신 방법.Transmission signal receiving method comprising a. 제24항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 채널 정보를 생성하는 단계는Generating the channel information 복수의 수신 안테나들이 존재하는 경우, 상기 복수의 수신 안테나들 각각으로부터 수신된 수신 신호들에 대한 결합(combining) 기법에 따라 상기 채널 정보를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 전송 신호 수신 방법.And when the plurality of receive antennas are present, generating the channel information according to a combining scheme for the received signals received from each of the plurality of receive antennas.
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