KR101348394B1 - 다중 안테나 통신 시스템에서의 송수신 장치 및 피드백 신호 전송 방법 - Google Patents

다중 안테나 통신 시스템에서의 송수신 장치 및 피드백 신호 전송 방법 Download PDF

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Abstract

다중 안테나 통신 시스템의 송수신 장치를 통해 코드북을 생성 시, 송신 장치와의 채널 상태를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성하고, 채널 정보에 기초하여 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하고, 기저장되어 있던 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에 기초하여 결정된 코드워드에 대응되는 피드백 신호를 결정하고, 피드백 신호를 송신 장치로 전송한다.

Description

다중 안테나 통신 시스템에서의 송수신 장치 및 피드백 신호 전송 방법{TRASCEIVER AND METHOD FOR GENERATING CODEBOOK IN MULTI―ANTENNA COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 다중 안테나 통신 시스템의 송수신 장치 및 피드백 신호 전송 방법에 관한 것이다.
높은 데이터 속도 및 고품질을 요구하는 멀티 미디어 서비스를 제공하기 위하여, 송신기와 수신기의 안테나 배열을 이용한 다중 입출력(MIMO, Multiple-input multiple-output) 기술이 사용되고 있다.
이와 같은 다중 안테나 통신 시스템에서는, 송신기와 수신기 모두에 미리 정의된 레퍼런스 신호를 기반으로 채널 상태를 추정하고, 수신기가 송신기 측으로 예상 채널 정보를 피드백 전송하면, 송신기가 채널 상태에 적응적인 순방향 링크 전송을 수행한다. 그런데, 채널 정보의 피드백 자체는 주파수 자원을 점유하고 시스템의 스펙트럼 효율을 감소시키므로, 제한된 대역폭의 피드백 채널을 통해 제한된 피드백 신호를 전송하는 것이 효율적이다. 즉, 채널 정보를 전부 피드백 하는 것은 오버헤드가 크므로, 채널 정보를 양자화하여 코드북으로 구성하고 각 코드북 성분에 할당되는 인덱스를 전송하는 프리코딩 기법이 다중 안테나 통신 시스템에 적용되고 있다.
종래에는, 제한된 피드백을 위하여 송신기와 수신기 양측에 미리 정의된 코드북을 기반으로 제한된 피드백을 생성하는 방식이 제안되었다. 이와 같은 방식에서는 수신기가 채널 추정에 의해 채널 상태 정보를 취득하면, 채널 정보를 나타내는 코드북을 확인하여 해당하는 코드워드(codeword)를 찾은 후, 해당 코드북 인덱스를 송신기 측으로 피드백 전송하였다. 그러면, 송신기는 수신기에서 전송한 피드백 정보를 토대로 동일 코드북에서 해당하는 코드워드를 선택하여 신호 전송에 적용한다.
그러나 이와 같은, 종래의 수신기의 코드북 정보 피드백 방식에서는, 채널 상태 중 위상 성분을 벡터 양자화하여 빔형성 이득만을 얻는 코드북을 사용해 왔으며, 송신기로 피드백되는 피드백 신호의 비트 효율을 높이기 위한 방법은 제안되지 않은 실정이다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제 10-2011-0127281호(MIMO 시스템들 내에서 코드북- 기반 프리코딩을 위한 방법 및 장치)는, 복수의 안테나들로부터 전송을 제어하기 위한 프리코딩 코드북을 이용하는 단계를 포함하는 방법을 제안하고 있으며, 구체적으로 코드 북은 복수의 엔트리들을 포함하고, 엔트리들은 단일 계층이 각각 선택된 안테나에 맵핑되도록 하기 위한 것이며, 코드 북 엔트리들은 상이한 안테나 쌍 조합들을 포함하며, 이에 따라 적어도 한 개의 안테나 쌍들이 전송을 위해 선택되는 구성이 개시되어 있다.
본 발명은 다중 안테나 통신 환경에서 채널 상태에 따른 코드북을 선택하여 통신하는 송수신 장치 및 피드백 신호를 전송하는 방법을 제안하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 수신 장치는, 복수의 코드워드로 구성된 코드북을 저장하는 코드북 저장부; 송신 장치와의 채널 상태를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성하는 채널 정보 생성부; 상기 채널 정보에 기초하여 상기 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하는 코드워드 결정부; 상기 저장된 코드북에 기초하여, 상기 결정된 코드워드에 대응되는 피드백 신호를 결정하는 피드백 결정부; 및 상기 결정된 피드백 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 피드백 전송부를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 수신 장치를 통해 피드백 신호를 전송하는 방법은, 송신 장치와의 채널 상태를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성하는 단계; 상기 채널 정보에 기초하여 상기 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하는 단계; 기저장되어 있던 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에 기초하여, 상기 결정된 코드워드에 대응되는 피드백 신호를 결정하는 단계; 및 상기 피드백 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 다중 안테나 시스템 채널의 상태 정보 중 위상 및 진폭을 양자화함으로써, 빔포밍 이득이 높을 뿐만 아니라 간섭 제거에도 효과적인 코드북을 사용할 수 있다는 효과가 있다. 이때, 채널 정보 중 위상 및 진폭에 대해 스칼라 양자화를 처리함으로써, 벡터 양자화 전략에 비해 낮은 계산 복잡도를 갖는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 송신 장치로 피드백하는 피드백 신호의 비트를 동적으로 변경하여 적용함으로써, 피드백 신호로 인한 채널 로드(load)를 효율적으로 감소시켜 스펙트럼 효율 및 시스템 수율을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 다중 안테나 통신 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 비트의 개수를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 신호 전송 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 다중 안테나 통신 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
본 발명이 적용되는 다중 안테나 통신 시스템(10)은, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)가 각각 적어도 하나의 안테나를 통해 신호를 송수신하는 시스템이다.
예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 송신 장치(100)가 다중 출력 안테나를 통해 신호를 송출하고 각 수신 장치(200)가 적어도 하나의 안테나를 통해 신호를 수신하는 다중 입출력(MIMO, Multiple-input multiple-output) 또는 다중 출력 단일 입력(MISO, Multiple-input single-output) 등의 통신 시스템일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)는 서로 동일한 코드북(codebook)을 각각 저장하고 있으며, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)와의 채널 상태에 따른 코드북을 선택하여 선택한 코드북의 정보(즉, 코드북의 인덱스(Codebook Index))를 송신 장치(100)로 피드백한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치(200)의 구성 및 동작과, 수신 장치(200)가 송신 장치(100)로 코드북의 정보를 피드백하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치(200)는 코드북 저장부(210), 채널 정보 생성부(220), 코드워드 결정부(230), 피드백 결정부(240), 및 피드백 전송부(250)를 포함하여 구성된다.
코드북 저장부(210)는 복수의 코드워드(codeword)를 포함하는 코드북을 저장하되, 사전에 송신 장치(100)와 서로 약속된 코드북(즉, 송신 장치(100)에 저장되어 있거나 또는 송신 장치(100)에서 사용하는 코드북과 동일한 것)을 저장한다. 참고로, 코드워드는 채널 행렬 또는 채널 벡터를 의미하며, 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 코드워드가 적어도 하나의 채널 행렬을 포함하는 것을 설명하도록 한다. 코드북에 저장된 코드워드는 아래 코드워드 결정부(230) 에서 사용하는 채널 정보에 기초하여 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하는 방법과 동일한 방법을 사용하여 미리 생성되어 저장된다.
채널 정보 생성부(220)는 송신 장치(100)로부터 수신된 신호(예를 들어, 기준 신호)에 기초하여 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널 상태(예를 들어, 채널 상태 정보(CSI, Channel State Information))를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성한다.
구체적으로, MIMO 채널은 복수의 채널 요소(element)로 구성된 채널 행렬(matrix)로 나타낼 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서 채널 상태에 따른 채널 요소는 하기 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112012052437020-pat00001
상기 수학식 1에서, m은 채널 행렬의 m번째 열(row)이고, n은 채널 행렬의 n번째 행(column)이며,
Figure 112012052437020-pat00002
은 채널 진폭(amplitude)이고,
Figure 112012052437020-pat00003
는 위상 회전(phase rotation)이고,
Figure 112012052437020-pat00004
는 허수 단위(즉,
Figure 112012052437020-pat00005
)를 나타낸다.
코드워드 결정부(230)는 상기 채널 정보에 기초하여 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정한다.
이때, 코드워드 결정부(230)는 채널 정보에서 진폭을 양자화하여 코드워드(이하, '제 1 부분 코드워드'라고 지칭함)를 결정하는 진폭 양자화부(미도시), 채널 정보에서 위상을 양자화하여 코드워드(이하, '제 2 부분 코드워드'라고 지칭함)를 결정하는 위상 양자화부(미도시), 및 결정된 제 1 및 제 2 부분 코드워드에 기초하여 송신 장치(100) 측으로 피드백할 코드워드를 결정하는 결정부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
일례로, 진폭 양자화부는, 채널 이득(gain)의 진폭을 선형적으로 양자화하는 선형 진폭 스칼라 양자화기(LASQ, linear amplitude scalar quantizer), 또는 채널 진폭을 누적 분포 함수(CDF, cumulative distribution function) 관점에서 선형적으로 양자화하는 비선형 진폭 스칼라 양자화기(NLASQ, non-linear amplitude scalar quantizer) 중 어느 하나를 통해 양자화 처리를 할 수 있다. 즉, 비선형 진폭 스칼라 양자화기는 채널 진폭 차원(channel amplitude dimension)에서 비선형 양자화 처리를 한다.
구체적으로, 진폭 양자화부(미도시)는 하기의 수학식 2 내지 9를 통해 채널 정보의 진폭을 양자화할 수 있다. 이때, 채널 모델은 MIMO 채널이되, 협대역 평면 레일리 분포(narrow band flat Rayleigh distributed)된 채널인 것을 가정한다.
이러한 채널 모델은, 하기 수학식 2에서와 같은, 분산(variance) σ2이 1일때의 표준 가우시안 분포(standard Gaussian distribution)에 의해 생성될 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112012052437020-pat00006
다음으로, 레일리 분포된 변수 x에 대해서, 확률 밀도 함수(PDF, probability density function)는 하기 수학식 3과 같다.
<수학식 3>
Figure 112012052437020-pat00007
그리고, 누적 분포 함수(CDF)는 하기 수학식 4와 같다.
<수학식 4>
Figure 112012052437020-pat00008
이때, 진폭에 대해 필요한 코드북 크기(codebook size)가
Figure 112012052437020-pat00009
이면, 스칼라 양자화 처리 후
Figure 112012052437020-pat00010
파티션(partition)과
Figure 112012052437020-pat00011
코드워드(codeword)가 된다. 참고로, 진폭에 대한 양자화 인덱스를 위한 피드백 신호의 비트 개수
Figure 112012052437020-pat00012
이다.
이와 관련된 일반적인 공식을 얻기 위하여, 각 양자화 파티션을 영역 [a, b)로 나타낼 수 있다. 이러한 영역에 위치하는 변수 x의 기대 값은 하기 수학식 5와 같다.
<수학식 5>
Figure 112012052437020-pat00013
상기 수학식 5에서 erfc()는 상호오차함수(complementary error function)이다.
한편, 선형 진폭 스칼라 양자화기(LASQ)와 비선형 진폭 스칼라 양자화기(NLSQ) 간의 차이는 양자화 파티션을 파악하는 방법에 따른다.
이때, 선형 진폭 스칼라 양자화기는 전체 사용 영역 [0, ∞)을 균일하게 분할하여 양자화 파티션을 계산한다. 그러나, 상기 변수 x에 대한 제한된 크기의 코드북을 생성하는 것은 불가능하다. 따라서, 양자화의 높은 정확성을 확보하기 위하여 한정된(잘라낸) 레일리 분포에 근거하여 코드북을 생성한다. 이때, 한정된 레일리 분포는 하기 수학식 6에서와 같이, 정상 레일리 분포의 99.9999%의 근사치이다.
<수학식 6>
Figure 112012052437020-pat00014
이 경우, 상기 변수 x의 사용 영역은
Figure 112012052437020-pat00015
이다.
이때, n 번째 파티션을 위한 선형 진폭 스칼라 양자화기에서 파티션 경계의 일반 해(general solution)는 다음 수학식 7과 같다.
<수학식 7>
Figure 112012052437020-pat00016
상기 수학식 7에서 n은 코드워드 인덱스 또는 파티션 인덱스이다.
반면, 비선형 진폭 스칼라 양자화기(NLSQ)에서는, 분포 확률(distribution probability)의 균일한 분할을 통해 파티션을 계산한다.
이때, n 번째 파티션은 하기 수학식 8을 통해 계산된다.
<수학식 8>
Figure 112012052437020-pat00017
상기 수학식 8은, 상기 변수 x가 상이한 파티션에 위치할 확률이 동일한 것을 나타낸다.
그리고, n 번째 파티션을 위한 비선형 진폭 스칼라 양자화기에서 파티션 경계의 일반해(solution)는 다음 수학식 9와 같다.
<수학식 9>
Figure 112012052437020-pat00018
한편, 위상 양자화부(미도시)는 레일리 분포된 채널 요소의 위상 회전을 영역
Figure 112012052437020-pat00019
에서 균일하게 분산 처리하여 상기 채널 정보의 위상을 양자화한다. 참고로, 위상 양자화를 위한 코드북 크기가
Figure 112012052437020-pat00020
이면, 위상에 대한 코드북 인덱스를 위한 피드백 신호의 비트 개수는
Figure 112012052437020-pat00021
이다.
이에 따라, 결정부(미도시)는 상기 채널 정보의 진폭 및 위상을 각각 양자화 처리한 결과에 따른 코드워드를 결정한다.
다시 도 2로 돌아가서, 피드백 결정부(240)는 코드워드 결정부(230)가 결정한 코드워드에 대응하는 피드백 신호를 생성한다. 이때, 피드백 결정부(240)는 코드북 저장부(210)에 저장된 코드북에 기초하여 상기 결정된 코드워드의 인덱스를 확인하고, 확인된 코드워드 인덱스를 피드백 신호로 생성한다.
이때, 피드백 결정부(240)는 인덱스 결정부(미도시), 비트 개수 결정부(미도시) 및 피드백 신호 생성부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
인덱스 결정부(미도시)는 상기 저장된 코드북에 기초하여 상기 코드북 중 상기 결정된 코드워드를 식별하고, 상기 식별된 코드워드의 인덱스(즉, 코드워드 인덱스)를 결정한다.
그리고, 비트 개수 결정부(미도시)는 결정된 코드워드 인덱스에 기초하여 피드백 신호를 전송하기 위해 필요한 비트 개수(이하, '피드백 비트 개수'라고 함)를 결정한다.
그리고, 피드백 신호 생성부(미도시)는 결정된 개수의 비트(즉, 피드백 비트 개수)를 적용하여 상기 코드북 인덱스를 피드백 신호로 생성한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 결정부(240)가 피드백 신호를 전송하는데 필요한 피드백 비트 개수를 결정하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
구체적으로, 비트 개수 결정부(미도시)는 현재 채널 정보에 기초하여 결정된 코드워드 인덱스와 이전 채널 정보에 기초하여 결정된 코드워드 인덱스 간의 차이에 기초하여 현재 코드워드 인덱스에 대한 피드백 비트 개수를 동적으로 결정할 수 있다. 즉, 이전 채널 정보와 현재 채널 정보 간에 큰 차이가 없는 경우(즉, 채널 상태가 비슷한 정도로 유지되는 경우) 이전 채널 상태에 따른 코드워드의 정보를 이용하여 현재 채널 상태에 따른 코드워드 정보를 피드백할 수 있어 효율적이다.
이때, 비트 개수 결정부(미도시)는 코드북에 포함된 복수의 코드워드의 인덱스들에 대해 상이한 비트 개수를 결정할 수 있다. 이를 위하여, 피드백 비트 개수를 둘 이상의 상이한 정수(양의 정수)로 설정한다. 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 코드워드 인덱스에 대해 제 1 개수 또는 제 2 개수를 적용하는 것을 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비트 개수 결정부(미도시)는, 먼저, 복수의 코드워드 중 적어도 하나의 코드워드를 기준 코드워드로 설정하고, 코드북 내에서의 순서 또는 위치에 따라 기준 코드워드의 전/후 코드워드들을 이웃 코드워드로 설정한다. 즉, 기준 코드워드들의 사이에는 적어도 하나의 이웃 코드워드들이 존재한다.
그리고, 기준 코드워드들의 인덱스에 대해 각각 제 1 개수의 비트 개수를 결정하고, 이웃 코드워드들의 인덱스에 대해 각각 제 2 개수의 비트 개수를 결정한다. 참고로, 제 1 개수는 제 2 개수보다 작은 비트 개수로 설정될 수 있으며, 제 2 개수는 코드북 내의 코드워드 인덱스들에 대해 각각 동일한 비트 개수를 결정할 경우 필요한 비트 개수의 이하의 개수로 설정될 수 있다. 즉, 본원 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 코드워드 인덱스에 대해 모두 동일한 비트 개수를 결정할 때보다 피드백 비트 개수의 비트 효율을 높일 수 있다.
예를 들어, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 비트의 개수를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)에서는 8개의 코드워드 인덱스에 대응하는 피드백 신호를 전송하기 위해서 8개의 코드워드 인덱스 각각에 3비트(bit)의 피드백 비트 개수가 필요한 것을 나타내었다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 개수 결정부(미도시)는 도 3의 (b)에서와 같이, 12개의 코드워드 인덱스 각각에 2비트 또는 3비트의 피드백 비트 개수 중 어느 하나를 결정할 수 있다.
구체적으로, 기준 코드워드의 인덱스에 대해 각각 2 비트의 피드백 비트 개수를 적용하고, 각 기준 코드워드 인덱스들의 사이에 위치한 이웃 코드워드의 인덱스들에 대해서는 인접한 기준 코드워드의 인덱스에 적용된 2비트와 기준 코드워드 인덱스로부터 이웃 코드워드 인덱스의 상대적 위치를 식별하기 위한 1비트를 포함하는 3 비트의 피드백 비트 개수를 적용한다.
도 3의 (b)에 따르면, 12개의 코드워드 중 4개의 코드워드(사각형 포인트로 나타냄)가 기준 코드워드로 설정되고, 기준 코드워드 각각에 2 비트의 비트 개수를 적용하여 기준 코드워드 인덱스가 넘버링된다(즉, '00, 01, 10, 11').
그리고, 각 기준 코드워드에 대해 시계 방향에 위치한 이웃 코드워드(별형 포인트로 나타냄)의 인덱스에는 상기 적용된 3비트 중 2비트에 인접한 기준 코드워드 인덱스의 넘버(즉, '00, 01, 10, 11' 중 어느 하나)가 포함되고, 나머지 1비트는 해당 이웃 코드워드의 위치(즉, 코드북 상의 순서 또는 위치)를 식별하기 위한 '1'이 포함된다. 또한, 기준 코드워드에 대해 반시계 방향에 위치한 이웃 코드워드의 인덱스는 상기 2비트에 인접 기준 코드워드 인덱스의 넘버가 포함되고, 상기 나머지 1비트에 식별 정보로서 '0'이 포함된다.
이처럼, 전체 코드워드 인덱스 중 적어도 하나의 기준 코드워드 인덱스에 적용되는 피드백 비트 개수와 이웃 코드워드 인덱스에 적용되는 피드백 비트 개수를 상이하게 설정할 수 있다. 또한, 전체 코드워드의 인덱스는 각각 인접한 코드워드 인덱스의 넘버(즉, 식별 정보)를 이용하여 표현될 수 있다.
참고로, 도 3의 (a)에서와 같이, 전체 코드워드 인덱스에 대해 동일한 피드백 비트 개수를 적용할 경우, 즉, 8개의 코드워드 인덱스에 대해 각각 3 비트의 피드백 비트 개수가 결정될 경우 피드백 비트 개수의 효율은 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 10>
Figure 112012052437020-pat00022
반면, 도 3의 (b)에서와 같이, 전체 코드워드 인덱스에 대해 차등적인 피드백 비트 개수를 적용할 경우, 즉, 12개의 코드워드 인덱스 중 4 개의 기준 비트 개수와 8개의 섭동(Perturbation) 비트 개수가 결정될 경우 피드백 비트 개수의 효율은 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 11>
Figure 112012052437020-pat00023
즉, 도 3의 (a)에서와 같은 전체 코드워드 인덱스에 대해 동일한 피드백 비트 개수를 적용할 경우의 피드백 비트 개수의 효율(즉, 3 비트 당 8개의 코드워드 인덱스)보다, 도 3의 (b)에서와 같은 전체 코드워드 인덱스에 대해 섭동 비트 개수를 적용한 경우의 피드백 비트 개수의 효율(즉, 2 비트 당 9개의 코드워드 인덱스)이 매우 높다는 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 결정부(240)는 코드북 크기(즉, 전체 코드워드 인덱스의 개수)와 섭동 비트 개수 간에 트레이드 오프(Tradeoff)를 통해 피드백 비트 개수를 최소화하는 최적화를 수행한다.
다시 도 2로 돌아가서, 피드백 전송부(250)는 결정된 피드백 비트 개수를 적용한
상기 피드백 신호를 송신 장치(100)로 피드백 전송한다. 참고로, 이와 같은 피드백 신호에 기초하여 송신 장치(100)는 수신 장치(200)의 코드북과 대응되는 코드북을 사용하여 신호를 전송한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 신호 전송 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 신호 전송 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서, 송신 장치와 수신 장치 간에는 서로 약속된 코드북을 사용하여 신호를 송수신함으로써 전송 품질 및 효율을 높일 수 있다. 이를 위한 피드백 신호 전송 방법으로서, 수신 장치가 송신 장치와의 채널 상태에 따라 위상 및 진폭 차원에서의 코드북(즉, 코드워드)을 결정하고, 결정된 코드북의 정보(즉, 피드백 신호)를 송신 장치로 피드백한다.
먼저, 수신 장치는 송신 장치와의 채널 상태를 추정하여, 채널 상태에 따른 진폭 및 위상을 양자화한다(S410).
그리고, 양자화된 진폭 및 위상에 따라 코드워드를 결정한다(S420).
이때, 수신 장치는 사전에 송신 장치와 약속되어 있던 코드북을 저장해둔 상태이며, 저장되어 있던 코드북에 기초하여 상기 진폭 및 위상에 따른 코드워드를 결정한다.
다음으로, 결정된 코드워드에 기초하여 피드백 신호를 결정한다(S430).
즉, 수신 장치는 결정된 코드워드에 대한 정보를 송신 장치로 피드백하기 위한 신호를 생성한다. 이때, 피드백 신호에는 결정된 코드워드의 인덱스의 정보가 포함될 수 있다.
그런 후, 결정된 피드백 신호에 대해 비트 효율 측면에서 최적화된 피드백 비트 개수를 결정한다(S440).
이때, 수신 장치는 코드북에 포함된 복수의 코드워드들에 대해서 둘 이상의 정수로 설정된 피드백 비트 개수를 적용하되, 상기 결정된 피드백 신호의 피드백 비트 개수는 상기 결정된 코드워드 인덱스와 인접 코드워드 인덱스와의 코드북 내 순서 또는 위치 차이에 근거하여 결정된다.
참고로, 상기 단계 (S430) 및 (S440)는 하나의 단계로 수행될 수 있다. 즉, 상기 결정된 코드워드의 인덱스를 포함하는 피드백 신호 생성 시 상기 결정된 피드백 비트 개수를 적용할 수 있다.
다음으로, 상기 생성된 피드백 신호를 송신 장치로 전송한다(S450).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 다중 안테나 통신 시스템
100: 송신 장치
200: 수신 장치
210: 코드북 저장부
220: 채널 정보 생성부
230: 코드워드 결정부
240: 피드백 결정부
250: 피드백 전송부

Claims (16)

  1. 다중 안테나 통신 시스템의 수신 장치에 있어서,
    복수의 코드워드로 구성된 코드북을 저장하는 코드북 저장부;
    송신 장치와의 채널 상태를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성하는 채널 정보 생성부;
    상기 채널 정보에 기초하여 상기 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하는 코드워드 결정부;
    상기 저장된 코드북에 기초하여 상기 결정된 코드워드를 식별하여 코드워드 인덱스를 결정하고, 상기 결정된 코드워드 인덱스에 따른 피드백 비트 개수를 결정하고, 상기 결정된 코드워드 인덱스를 상기 결정된 피드백 비트 개수를 갖는 피드백 신호로 생성하는 피드백 결정부; 및
    상기 생성된 피드백 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 피드백 전송부를 포함하고,
    상기 피드백 결정부는,
    상기 복수의 코드워드 중 적어도 하나의 코드워드를 기준 코드워드로 설정하여 제 1 비트 개수를 갖는 인덱스를 넘버링하고,
    상기 코드북에서의 순서 또는 위치상 상기 기준 코드워드에 이웃한 이웃 코드워드를 설정하여 상기 제 1 비트 개수보다 큰 제 2 비트 개수를 갖는 인덱스를 넘버링하고,
    상기 피드백 비트 개수를 상기 결정된 코드워드 인덱스의 넘버에 따른 상기 제 1 비트 개수 또는 제 2 비트 개수 중 어느 하나로 결정하되,
    상기 이웃 코드워드의 인덱스는 상기 기준 코드워드의 인덱스 넘버 및 상기 기준 코드워드와의 상대적 순서 또는 위치 식별 정보를 포함하는 넘버로 넘버링되며,
    상기 제 2 비트 개수는 상기 코드북에 포함된 코드워드의 전체 개수에 대응된 비트 개수의 이하로 설정되는 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코드워드 결정부는,
    상기 진폭에 대한 양자화에 기초하여 상기 진폭에 대응하는 제 1 부분 코드워드를 결정하는 진폭 양자화부;
    상기 위상에 대한 양자화에 기초하여 상기 위상에 대응하는 제 2 부분 코드워드를 결정하는 위상 양자화부; 및
    상기 결정된 제 1 및 제 2 부분 코드워드에 기초하여 상기 코드워드를 결정하는 결정부를 포함하는 수신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진폭 양자화부는 상기 채널 정보에 대해 확률 밀도 함수(PDF, probability density function) 및 누적 분포 함수(CDF, cumulative distribution function)를 계산하여 상기 제 1 부분 코드워드를 결정하고,
    상기 위상 양자화부는 상기 채널 정보에 대해 소정 기간에서 동일 간격으로 균일 분포 처리를 하여 상기 제 2 부분 코드워드를 결정하는, 수신 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 결정부는,
    상기 결정된 코드워드 인덱스와 이전에 결정된 코드워드 인덱스 간의 차이에 기초하여 상기 피드백 비트 개수를 동적으로 결정하는, 수신 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 다중 안테나 통신 시스템의 수신 장치에서 피드백 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    송신 장치와의 채널 상태를 진폭 및 위상으로 나타낸 채널 정보를 생성하는 단계;
    상기 채널 정보에 기초하여 상기 진폭 및 위상에 대응하는 코드워드를 결정하는 단계;
    기저장되어 있던 복수의 코드워드를 포함하는 코드북에 기초하여, 상기 결정된 코드워드를 식별하여 코드워드 인덱스를 결정하여 상기 결정된 코드워드 인덱스에 따른 피드백 비트 개수를 결정하는 단계;
    상기 결정된 코드워드 인덱스를 상기 결정된 피드백 비트 개수를 갖는 피드백 신호로 생성하는 단계; 및
    상기 피드백 신호를 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 피드백 비트 개수를 결정하는 단계 이전에,
    상기 복수의 코드워드 중 적어도 하나의 코드워드를 기준 코드워드로 설정하여 제 1 비트 개수를 갖는 인덱스를 넘버링하고, 상기 코드북에서의 순서 또는 위치상 상기 기준 코드워드에 이웃한 이웃 코드워드를 설정하여 상기 제 1 비트 개수보다 큰 제 2 비트 개수를 갖는 인덱스를 넘버링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이웃 코드워드의 인덱스는 상기 기준 코드워드의 인덱스 넘버 및 상기 기준 코드워드와의 상대적 순서 또는 위치 식별 정보를 포함하는 넘버로 넘버링되며,
    상기 피드백 비트 개수를 결정하는 단계는,
    상기 피드백 비트 개수를 상기 결정된 코드워드 인덱스의 넘버에 따른 상기 제 1 비트 개수 또는 제 2 비트 개수 중 어느 하나로 결정하되,
    상기 제 2 비트 개수는 상기 코드북에 포함된 코드워드의 전체 개수에 대응된 비트 개수의 이하로 설정되는 피드백 신호 전송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코드워드를 결정하는 단계는,
    상기 진폭 및 위상에 대한 각각의 양자화를 통해 상기 진폭에 대응하는 제 1 부분 코드워드 및 상기 위상에 대응하는 제 2 부분 코드워드를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제 1 및 제 2 부분 코드워드에 기초하여 상기 코드워드를 결정하는 단계를 포함하는, 피드백 신호 전송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코드워드를 결정하는 단계는,
    상기 채널 정보에 대해 확률 밀도 함수(PDF, probability density function) 및 누적 분포 함수(CDF, cumulative distribution function)를 계산하여 상기 제 1 부분 코드워드를 결정하고, 상기 채널 정보에 대해 소정 기간에서 동일 간격으로 균일 분포 처리를 하여 상기 제 2 부분 코드워드를 결정하는, 피드백 신호 전송 방법.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 피드백 비트 개수를 결정하는 단계는,
    상기 결정된 코드워드 인덱스와 이전에 결정된 코드워드 인덱스 간의 차이에 기초하여 상기 피드백 비트 개수를 동적으로 결정하는, 피드백 신호 전송 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100091518A (ko) * 2009-02-10 2010-08-19 연세대학교 산학협력단 중계기를 사용하는 다중 사용자 ｏｆｄｍａ 시스템에서 채널 양자화 방법 및 장치
JP2011035912A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Ntt Docomo Inc チャネル品質指示情報を取得する方法およびその基地局
WO2011146606A1 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for compressing channel state information based on path location information
KR20120024718A (ko) * 2009-06-23 2012-03-14 가부시키가이샤 엔티티 도코모 기지국장치 및 정보 피드백 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100091518A (ko) * 2009-02-10 2010-08-19 연세대학교 산학협력단 중계기를 사용하는 다중 사용자 ｏｆｄｍａ 시스템에서 채널 양자화 방법 및 장치
KR20120024718A (ko) * 2009-06-23 2012-03-14 가부시키가이샤 엔티티 도코모 기지국장치 및 정보 피드백 방법
JP2011035912A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Ntt Docomo Inc チャネル品質指示情報を取得する方法およびその基地局
WO2011146606A1 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for compressing channel state information based on path location information

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