KR101349831B1 - 피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한피드백 정보 전송 방법 - Google Patents

피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한피드백 정보 전송 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101349831B1
KR101349831B1 KR1020080080462A KR20080080462A KR101349831B1 KR 101349831 B1 KR101349831 B1 KR 101349831B1 KR 1020080080462 A KR1020080080462 A KR 1020080080462A KR 20080080462 A KR20080080462 A KR 20080080462A KR 101349831 B1 KR101349831 B1 KR 101349831B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmitting
precoding matrix
codebook
rank
precoding
Prior art date
Application number
KR1020080080462A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090101405A (ko
Inventor
이문일
임빈철
고현수
정재훈
이욱봉
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41359223&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101349831(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to JP2011500689A priority Critical patent/JP5179647B2/ja
Priority to ES09724682.1T priority patent/ES2644993T3/es
Priority to PCT/KR2009/000336 priority patent/WO2009119973A1/en
Priority to EP09724682.1A priority patent/EP2260583B1/en
Priority to CN2009801105243A priority patent/CN101981827B/zh
Priority to US12/382,631 priority patent/US8325841B2/en
Publication of KR20090101405A publication Critical patent/KR20090101405A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101349831B1 publication Critical patent/KR101349831B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0658—Feedback reduction
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09C—CIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
    • G09C5/00—Ciphering apparatus or methods not provided for in the preceding groups, e.g. involving the concealment or deformation of graphic data such as designs, written or printed messages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0636—Feedback format
    • H04B7/0639—Using selective indices, e.g. of a codebook, e.g. pre-distortion matrix index [PMI] or for beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0819—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s)
    • H04L9/083—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP]
    • H04L9/0833—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP] involving conference or group key
    • H04L9/0836—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP] involving conference or group key using tree structure or hierarchical structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/60—Digital content management, e.g. content distribution
    • H04L2209/606—Traitor tracing

Abstract

피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 피드백 정보 전송 방법이 개시된다. 구체적으로, 프리코딩을 통해 신호를 전송함에 있어서 개루프 전송 모드 또는 폐루프 전송 모드가 적용되는지 여부에 따라 서로 다르게 규정된 코드북 서브세트를 이용함으로써 피드백 오버헤드를 감소시키는 방법을 제공한다. 이때 각 전송 모드별 코드북 서브세트는 각 전송 모드별로 최적화되는 것을 가정한다.
Figure R1020080080462
Closed-Loop, precoding

Description

피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 피드백 정보 전송 방법{Method For Transmitting Signals For Reducing Feedback Overhead and Method For Transmitting Feedback Information For The Same}
이하의 설명은 다중 안테나 방식 무선통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 프리코딩을 위한 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 효율적으로 코드북 서브세트를 구성하고, 이를 이용하여 신호를 송수신하는 방법에 대한 것이다.
최근 정보통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 그리고 고품질 서비스의 출현 등으로 인해 빠른 무선통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 능동적으로 대처하기 위해서는 무엇보다도 통신 시스템의 용량이 증대되어야 하는데, 무선통신 환경에서 통신 용량을 늘리기 위한 방안으로는 가용 주파수 대역을 새롭게 찾아내는 방법과, 한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법을 생각해 볼 수 있다. 이 중 후자(後者)의 방법으로 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 다이버시티 이득을 취하거나, 각각의 안테나를 통해 데이터를 병렬로 전송함으로써 전송 용량을 높이는 이른바 MIMO 송수신 기술이 최근 큰 주목을 받으며 활발하게 개발되고 있다.
간단히 말해, MIMO는 "Multi-Input Multi-Output"의 줄임 말로 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 무선통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 다중안테나를 사용하여 용량증대 혹은 성능개선을 꾀하는 기술이다. 이하에서는 "MIMO"를 "다중안테나"라 칭하기로 한다.
요약하면, 다중안테나 기술이란, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 이를 통해, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.
차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하므로 효율적인 다중안테나 기술이 반드시 필요할 것으로 예상된다. 이와 같은 상황에서 MIMO 통신 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 따라 다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로서 관심을 모으고 있다.
한편, 현재 연구되고 있는 다양한 전송효율 향상 기술 중 송/수신단 모두에 다수의 안테나를 사용하는 다중안테나(MIMO) 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로 서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다.
도 1은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 NT개로, 수신 안테나의 수를 NR개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이트를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(Ro)에 다음과 같은 레이트 증가율(Ri)이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다.
Figure 112008058642939-pat00001
즉, 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다.
이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다 중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
이와 같은 다중안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼 들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 방식에 대한 연구도 최근 많이 연구되고 있는 분야이다.
각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째로, 공간 다이버시티 방식의 경우에는 시공간 블록 부호 계열과, 다이버시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스(Trellis) 부호 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능과 부호 생성 자유도는 트렐리스 부호 방식이 우수하지만, 연산 복잡도는 시공간 블록 부호가 간단하다. 이와 같은 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수(NT)와 수신 안테나 수(NR)의 곱(NT×NR)에 해당되는 양을 얻을 수 있다.
둘째로, 공간 멀티플렉싱 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 열을 송신하는 방법인데, 이때 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 적절한 신호처리 기법을 이용하여 제거한 후 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식은 최대 우도(maximum likelihood) 수신기, ZF 수신기, MMSE 수신기, D-BLAST, V-BLAST 등이 있으며, 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD (singular value decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.
셋째로, 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 결합된 기법을 들 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이득이 점차 포화되며, 공간 멀티플렉싱 이득만을 취하면 무선 채널에서 전송 신뢰도가 떨어진다. 이를 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식들이 연구되어 왔으며, 이 중 시공간 블록 부호 (Double-STTD), 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식이 있다.
상술한 다중 안테나 시스템에서 송신단은 송신 데이터에 프리코딩(Precoding)을 수행하여 전송하게 되며, 수신단에서는 송신단에서 이용한 프리코딩 벡터를 이용하여 신호를 수신하게 된다.
한편, 상술한 프리코딩을 수행하기 위한 프리코딩 벡터는 송수신단 양측에서 코드북(Codebook)의 형태로 미리 규정되어 있는 프리코딩 벡터들 중 어느 한 프리코딩 벡터를 이용하게 된다. 이때 송신측이 이용하는 프리코딩 벡터가 수신측으로부터의 피드백 정보를 요구하는지 여부에 따라 송신측의 전송 방식은 개루프(Open-Loop) 전송 방식과, 폐루프(Closed-Loop) 전송 방식으로 구분될 수 있다.
개루프 전송 방식의 경우 송신측은 수신측의 피드백 정보 없이 프리코딩 벡 터를 선택하여 신호를 전송한다. 이와 달리 폐루프 전송 방식의 경우 수신측에서는 수신 신호에 따라 미리 규정된 코드북 중 특정 프리코딩 벡터를 지시하여, 이에 따른 채널 정보 등을 피드백하게 되며, 송신측에서는 이와 같은 피드백 신호를 이용하여 신호를 송신하게 된다.
상술한 개루프 전송 방식과 폐루프 전송 방식은 각각에 따라 요구되는 성능이 다를 수 있다. 그러나, 현재까지는 개루프 전송 방식과 폐루프 전송 방식에 따라 별도의 코드북 서브 세트를 규정하고 있지 않다. 이에 따라 폐루프 방식에서 수신측의 피드백 정보는 코드북 포함된 전체 프리코딩 행렬 중 이용되는 프리코딩 행렬을 나타내기 위해 큰 정보 크기를 이용하여야 하며, 이에 따라 오버헤드가 발생하게 된다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에서는 개루프 전송 방식과 폐루프 전송 방식에 대해 별도의 코드북 서브세트를 규정하여 상술한 피드백 오버헤드를 감소시키는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 각 전송 모드에 대한 코드북 서브 세트는 각 전송 모드의 특성에 따라 결정되어야 하며, 본 발명의 일 측면에서는 기존 코드북 규정으로부터 각 전송 모드별로 이용될 서브 세트를 효율적으로 선택하는 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는 송수신측간에 미리 결정된 코드북으로부터 소정 프리코딩 행렬을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 송신 신호에 프리코딩을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 프리코딩 행렬은 개루프(Open-Loop) 전송 방식 또는 폐루프(Closed-Loop) 전송 방식 중 상기 송신측이 어느 방식을 이용하는지에 따라 상기 코드북의 서로 다른 서브 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법을 제공한다.
이때, 상기 송신측이 2개 전송 안테나를 이용하여 신호를 전송하는 경우, 상기 코드북은,
Figure 112008058642939-pat00002
가 이용될 수 있다.
또한, 상기 송신측이 폐루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 송신측은 상기 코드북 중 랭크 2일 경우의 인덱스 0에 대응하는 프리코딩 행렬을 이용하지 않을 수 있으며, 상기 송신측이 상기 개루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 프리코딩 단계에는 고정된 어느 한 프리코딩 행렬, 바람직하게는
Figure 112008058642939-pat00003
가 이용될 수 있다.
즉, 본 실시형태에 따르면, 상기 송신측가 2개 전송 안테나를 이용하여 신호를 전송하고, 상기 송신측이 상기 폐루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 프리코딩 단계에는 이용되는 프리코딩 행렬은,
Figure 112008058642939-pat00004
와 같은 서브세트로부터 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 송신측이 상기 폐루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 신호 전송 방법은, 상기 수신측으로부터 프리코딩 행렬 선택을 위한 피드벡 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 피드백 정보는 랭크 2인 경우에 대해 2비트, 랭크 1 인 경우에 대해 1비트 길이를 가질 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에서는 수신 신호에 따라 송수신측 간에 미리 결정된 코드북으로부터 상기 송신측이 이용할 소정 프리코딩 행렬에 대한 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 프리코딩 행렬 정보를 상기 송신측에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 코드북은 폐루트 전송 방식이 이용되는 경우와 개루프 전송 방식이 이용되는 경우에 서로 다른 서브 세트가 이용되도록 설정되며, 상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 상기 코드북 중 상기 폐루프 전송 방식이 이용되는 경우에 이용될 수 있는 서브 세트 내의 특정 프리코딩 행렬을 나타내도록 설정되는 것을 특징으로 하는 피드백 정보 전송 방법을 제공한다.
이때, 상기 송신측이 2개 전송 안테나를 이용하여 신호를 전송하는 경우, 상기 코드북은,
Figure 112008058642939-pat00005
가 이용될 수 있으며, 상기 폐루프 전송 방식이 이용되는 경우에 이용될 수 있는 서브 세트는 상기 코드북 중 랭크 2일 경우의 인덱스 0에 대응하는 프리코딩 행렬을 제외한 것일 수 있다.
아울러, 상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 랭크 2인 경우에 대해 2비트, 랭크 1인 경우에 대해 1비트 길이를 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따르면, 송신측이 개루프 전송 방식 또는 폐루프 전송 방식을 이용하는지 여부에 따라 서로 다른 코드북 서브세트를 이용함으로써, 피드백 오버헤드를 감소시킬 수 있으며, 각 전송 모드별로 최적화된 코드북 서브세트를 이용함으로써 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에서는 개루프 전송 방식과 폐루프 전송 방식에 대해 상이한 요구 조건이 존재함을 인식하여, 각 전송 모드별로 별도의 코드북 서브 세트를 규정하여 피드백 오버헤드를 감소시키는 방법을 제공하고자 한다. 이를 위해 이하에서는 현재 3GPP LTE 시스템에서 규정된 코드북의 예를 들어, 각 전송 모드별로 별도의 코드북 서브세트를 이용하는 방법을 설명한다. 다만, 이하에서 설명할 방법은 3GPP LTE 시스템뿐만 아니라 프리코딩을 통해 신호를 송신측 이 전송하며, 개루프 방식 또는 폐루프 방식을 선택적으로 적용할 수 있는 임의의 시스템에 적용될 수 있다.
현재 3GPP LTE 시스템에서, 2 전송 안테나 (2 Tx) 코드북은 다음과 같이 규정되어 있다.
Figure 112008058642939-pat00006
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 2 Tx 코드북은 랭크 1 전송에 대해 6개의 벡터를, 그리고 랭크 2 전송에 대해 3개의 행렬을 포함하고 있다. 랭크 적용이 반 정적(Semistatic)인 방식으로 이루어지는 것을 가정할 경우, 랭크 1에 대해 3비트의, 그리고 랭크 2에 대해 2 비트의 피드백 오버헤드가 필요하게 된다. 여기서 "프리코딩 벡터"는 "프리코딩 행렬" 중 열의 개수가 1개인 특정 경우에 해당하는바, 이하에서는 혼동이 없는 한 프리코딩 행렬로서 통칭하기로 한다.
다만, 상기 표 1과 같은 코드북 중 특정 행렬은 시스템 운영측면에서 폐루프 전송에 적절하지 않은 것이 있다. 예를 들어, 랭크 1에 대한 안테나 선택 행렬, 즉 상기 표 1의 랭크 1에 대한 인덱스 0 및 인덱스 1의 행렬과 같은 안테나 선택 행렬은 구현되기 부적절하다. 또한, 랭크 2에 대해 인덱스 1에 대응하는 행렬, 즉 단위 행렬(identity matrix)는 폐루프 시스템에서 어떠한 프리코딩 이득도 주지 않기 때문에 적절치 않을 수 있다. 그러나, 상술한 단위 행렬은 상관 환경(correlated environment)하에서 빔을 형성하지 않기 때문에 개루프 상황에서 공간 다중화 이득을 제공할 수 있다.
본 발명의 발명자는 상술한 바와 같이 각 전송 모드별로 적절하지 않은 프리코딩 행렬이 존재함을 인식하고, 각 전송 모드별로 별도의 코드북 서브세트를 이용함으로써 피드백 오버헤드를 감소시키는 방법을 제안한다. 특히, 피드백 정보는 폐루프 전송 방식에서만 필요하므로 이에 대해 중점적으로 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같은 설명을 바탕으로 본 발명의 일 실시형태에 따라 제안된 코드북은 다음과 같다.
Figure 112008058642939-pat00007
즉, 상기 표 1의 코드북과 대비하여, 상기 표 2의 코드북은 개루프 전송 방식 및 폐루프 전송 방식 중 어느 전송 모드에서도 이용되는 것이 적절치 않은, 랭크 1에 대한 인덱스 0 및 1에 대응하는 안테나 선택 행렬을 제거한 것에 해당한다. 다만, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 상기 표 2의 코드북 중 랭크 2에 대한 인덱스 0의 단위 행렬은 개루프 전송 방식에만 이용되도록 설정한다. 즉, 개루프 전송 모드에서는 수신측으로부터의 피드백 없이 송신측은 상기 표 2의 랭크 2에 대한 인덱스 0의 행렬을 프리코딩 행렬로서 고정적으로 이용할 수 있다. 따라서, 폐루프 시스템에서 이용되는 코드북 서브세트는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008058642939-pat00008
상기 표 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 폐루프 시스템에서 이용되는 코드북 서브세트는 랭크 1에 대해 4개의 프리코딩 행렬을, 랭크 2에 대해 2개의 프리코딩 행렬을 포함하게 된다. 따라서, 수신측은 랭크 1에 대해 2비트의 피드백 정보를 필요로 하게 되며, 랭크2에 대해 1비트의 피드백 정보를 필요로 하게 된다. 또한, 행렬
Figure 112008058642939-pat00009
는 프리코딩 인덱스 피드백 없이 고정된 프리코딩 행렬로서 개루프 전송 모드에서 이용되게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태를 정리하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 전송 모드별로 코드북 서브세트를 설정하여 이용하는 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 좌측에서 도시된 바와 같이 현재 이용되는 코드북 중 어느 전송 모드에도 이용되기에 적절치 못한 프리코딩 행렬은 코드북 자체에서 제거할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 랭크 1의 인덱스 0 및 1에 대응하는 안테나 선택 행렬을 제거하는 것을 예로 들었다. 이와 같이 불필요한 프리코딩 행렬을 제거한 코드북은 도 2의 우측에 나타낸 바와 같다.
다만, 본 실시형태에서는 이와 같이 불필요한 프리코딩 행렬을 제거한 코드북 중에서도 각 전송 모드별로 적절치 못한 프리코딩 행렬이 존재함에 따라 각 전송 모드별로 별도의 코드북 서브세트를 규정하여 이용하는 것을 제안하였다. 도 2에서는 랭크 2에 대한 인덱스 0에 대응하는 단위 행렬을 개루프 전송 모드에 고정된 프리코딩 행렬로서 이용하고, 폐루프 전송 방식에 대해서는 이를 제거하고 이용하는 것을 도시하고 있다. 이를 통해 폐루프 전송 방식에서 수신단은 랭크 1에 대해 2비트, 랭크 2에 대해 1비트의 피드백을 통해 이용될 프리코딩 행열을 나타낼 수 있다.
한편, 일반적으로 다중 안테나 시스템에서 레이어(Layer)는 다중 안테나를 통해 동시에 전송되는 서로 다른 정보 각각을 지칭하며, 랭크는 서로 독립적인 채널의 개수를 의미하게 된다. 엄밀하게, NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나를 이용하여 채널(H)을 통해 신호를 전송하는 다중 안테나 시스템에서는 "# of Layer ≤Rank(H) ≤ min (NT, NR)"와 같은 관계를 만족하게 되나, 본 설명에서의 상기 표 2, 표 3, 그리고 도 2에서 랭크 개수(number of rank)는 레이어(layer) 개수에 대응하는 것으로 가정한다. 이에 따라 상기 표 2 및 표 3의 랭크 개수(number of rank)를 레이어(layer) 개수로 각각 바꾸어 표현하면 다음과 같다.
Figure 112008058642939-pat00010
Figure 112008058642939-pat00011
상기 표 4 및 표 5는 각각 상기 표 2 및 표 3에 대응한다.
상술한 실시형태에서는 랭크 2에 대한 피드백 정보의 양을 2비트에서 1비트로 감소시키는 방향으로 설명하였으나, 시스템에 따라 각 랭크당 피드백 정보의 수가 동일한 것이 바람직한 경우가 존재할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 랭크 2에 대한 피드백 정보의 비트 수를 2비트로 유지하면서, 나머지 경우의 수를 이용하여 부가 정보를 전송하는 방법을 제안한다. 이때, 전송될 수 있는 부가 정보로는 인덱스 0과 인덱스 1의 열 스와핑 버전 (column swapping version) 정보, 강한 스트림 지시자(strong stream indicator) 등이 될 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따른 신호 전송 방법 및 피드백 정보 전송 방법에 따르면, 각 전송 모드별로 별도로 규정된 코드북 서브세트를 이용함으로써 피드백 정보 오버헤드를 감소시킬 수 있으며, 각 전송 모드별로 최적화된 프리코딩을 수행할 수 있다. 이와 같은 방식은 상술한 3GPP LTE 시스템뿐만 아니라 프리코딩을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 개루프 전송 모드와 폐루프 전송 모드가 선택적으로 적용될 수 있는 임의의 통신 시스템에 동일한 원리에 의해 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 전송 모드별로 코드북 서브세트를 설정하여 이용하는 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (11)

  1. 송신측에서 2 개의 전송 안테나를 이용하여 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 송신측 및 수신측 간에 미리 결정된 코드북으로부터 소정 프리코딩 행렬을 선택하는 단계;
    상기 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 송신 신호에 프리코딩을 수행하는 단계; 및
    상기 2 개의 전송 안테나를 이용하여 상기 수신측으로 상기 송신 신호를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 프리코딩 행렬은 개루프(Open-Loop) 전송 방식 또는 폐루프(Closed-Loop) 전송 방식 중 상기 송신측이 어느 방식을 이용하는지에 따라 상기 코드북의 서로 다른 서브 세트로부터 선택되며,
    상기 코드북은,
    Figure 112013105006347-pat00018
    가 이용되고,
    상기 송신측이 상기 폐루프 전송 방식을 이용하는 경우,상기 송신측은 상기 코드북 중 랭크 2일 경우의 인덱스 0에 대응하는 프리코딩 행렬을 이용하지 않으며,
    상기 송신측이 상기 폐루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 수신측으로부터 프리코딩 행렬 선택을 위한 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 피드백 정보는 랭크 2인 경우에 대해 2비트, 랭크 1인 경우에 대해 1비트 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신측이 상기 개루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 코드북의 프리코딩 행렬들 중 고정된 하나의 프리코딩 행렬만이 이용되는, 신호 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정된 하나의 프리코딩 행렬은,
    Figure 112012083329035-pat00019
    인, 신호 전송 방법.
  4. 삭제
  5. 수신측에서 피드백 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    송신측으로부터 2 개의 전송 안테나를 통하여 전송된 수신 신호에 따라, 상기 송신측 및 상기 수신측 간에 미리 결정된 코드북으로부터 상기 송신측이 이용할 소정 프리코딩 행렬에 대한 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 프리코딩 행렬 정보를 상기 송신측에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 코드북은 폐루프 전송 방식이 이용되는 경우와 개루프 전송 방식이 이용되는 경우에 서로 다른 서브 세트가 이용되도록 설정되며,
    상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 상기 코드북 중 상기 폐루프 전송 방식이 이용되는 경우에 이용될 수 있는 서브 세트 내의 특정 프리코딩 행렬을 나타내도록 설정되고,
    상기 코드북은,
    Figure 112013105006347-pat00020
    가 이용되며,
    상기 폐루프 전송 방식이 이용되는 경우에 이용될 수 있는 서브 세트는 상기 코드북 중 랭크 2일 경우의 인덱스 0에 대응하는 프리코딩 행렬을 제외한 것이고,
    상기 프리코딩 행렬에 대한 정보는 랭크 2인 경우에 대하여 2비트, 랭크 1인 경우에 대하여 1 비트의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는, 피드백 정보 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신측이 상기 개루프 전송 방식을 이용하는 경우, 상기 코드북의 프리코딩 행렬들 중 고정된 하나의 프리코딩 행렬만이 이용되는, 피드백 정보 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정된 하나의 프리코딩 행렬은,
    Figure 112012083329035-pat00021
    인, 피드백 정보 전송 방법
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020080080462A 2008-03-23 2008-08-18 피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한피드백 정보 전송 방법 KR101349831B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011500689A JP5179647B2 (ja) 2008-03-23 2009-01-22 フィードバックオーバーヘッド減少のための信号伝送方法及びこのためのフィードバック情報伝送方法
ES09724682.1T ES2644993T3 (es) 2008-03-23 2009-01-22 Método para transmitir señales para reducir sobrecarga de retroalimentación y método para transmitir información de retroalimentación para el mismo
PCT/KR2009/000336 WO2009119973A1 (en) 2008-03-23 2009-01-22 Method for transmitting signals for reducing feedback overhead and method for transmitting feedback information for the same
EP09724682.1A EP2260583B1 (en) 2008-03-23 2009-01-22 Method for transmitting signals for reducing feedback overhead and method for transmitting feedback information for the same
CN2009801105243A CN101981827B (zh) 2008-03-23 2009-01-22 用于发送用于减少反馈开销的信号的方法和用于为此发送反馈信息的方法
US12/382,631 US8325841B2 (en) 2008-03-23 2009-03-19 Method for transmitting signals for reducing feedback overhead and method for transmitting feedback information for the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US3877308P 2008-03-23 2008-03-23
US61/038,773 2008-03-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090101405A KR20090101405A (ko) 2009-09-28
KR101349831B1 true KR101349831B1 (ko) 2014-01-09

Family

ID=41359223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080080462A KR101349831B1 (ko) 2008-03-23 2008-08-18 피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한피드백 정보 전송 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8325841B2 (ko)
EP (1) EP2260583B1 (ko)
JP (1) JP5179647B2 (ko)
KR (1) KR101349831B1 (ko)
CN (1) CN101981827B (ko)
ES (1) ES2644993T3 (ko)
WO (1) WO2009119973A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2307894A4 (en) * 2008-06-24 2017-05-31 Apple Inc. System and method for supporting multi-user antenna beamforming in a cellular network
US8555145B2 (en) * 2008-09-04 2013-10-08 Apple Inc. Systems and methods of encoding using a reduced codebook with adaptive resetting
US9412234B2 (en) * 2009-04-08 2016-08-09 Video B Holdings Limited Chain reaction
MY152716A (en) * 2009-04-27 2014-11-28 Samsung Electronics Co Ltd Transmitting/receiving apparatus and method thereof in codebook based multiple antenna system
JP5325672B2 (ja) * 2009-06-23 2013-10-23 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 基地局装置及び情報フィードバック方法
KR101718405B1 (ko) * 2009-09-02 2017-04-04 애플 인크. 적응적 재설정을 갖는 축소된 코드북을 이용하여 인코딩하는 시스템들 및 방법들
US8761086B2 (en) * 2009-11-02 2014-06-24 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for hierarchical codebook design in wireless communication
JP2013516120A (ja) * 2009-12-28 2013-05-09 富士通株式会社 プリコーディング行列コードブックを生成する方法及び装置
CN102742237B (zh) * 2010-02-09 2015-01-28 富士通株式会社 生成预编码矩阵码书的方法和装置及预编码矩阵指定方法
CN101917365B (zh) * 2010-08-16 2015-06-03 中兴通讯股份有限公司 一种码本的配置方法、装置和系统
KR101875609B1 (ko) * 2010-09-26 2018-08-02 엘지전자 주식회사 다중 안테나 지원 무선 통신 시스템에서 효율적인 피드백 방법 및 장치
EP2671332B1 (en) 2011-02-01 2019-10-23 BlackBerry Limited Mixed rank downlink multi-user interference alignment scheme
JP6026082B2 (ja) * 2011-04-05 2016-11-16 シャープ株式会社 端末、基地局、通信方法および集積回路
JP5606618B2 (ja) * 2011-04-19 2014-10-15 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 中継方法、中継装置
CN102291167B (zh) * 2011-08-05 2018-06-15 中兴通讯股份有限公司 一种性能测试方法和系统
US8964871B2 (en) * 2012-05-14 2015-02-24 Blackberry Limited Codebook based downlink multi-user interference alignment scheme
JP6466483B2 (ja) * 2014-06-26 2019-02-06 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 無線通信システムにおいて高周波帯域通信のためのプリコーディング行列インデックス報告方法及びそのための装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060029157A1 (en) * 2004-08-09 2006-02-09 Texas Instruments Incorporated Wireless precoding methods

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20031079A0 (fi) * 2003-07-16 2003-07-16 Nokia Corp Menetelmä tiedonsiirtoresurssien kontrolloimiseksi, sekä kontrolleri
FR2863422A1 (fr) * 2003-12-04 2005-06-10 France Telecom Procede d'emission multi-antennes d'un signal precode lineairement,procede de reception, signal et dispositifs correspondants
KR101124932B1 (ko) * 2005-05-30 2012-03-28 삼성전자주식회사 어레이 안테나를 이용하는 이동 통신 시스템에서의 데이터송/수신 장치 및 방법
KR100761818B1 (ko) * 2005-11-07 2007-09-28 한국전자통신연구원 두 개의 유니터리 행렬로 구성되는 프리코딩 행렬을 이용한폐루프 ｍｉｍｏ 방식의 데이터 전송 방법 및 송신 장치
GB2433518A (en) 2005-12-21 2007-06-27 Danisco Process for the recovery of sucrose and non-sucrose materials
TWI343200B (en) * 2006-05-26 2011-06-01 Lg Electronics Inc Method and apparatus for signal generation using phase-shift based pre-coding
US20080283118A1 (en) 2007-05-17 2008-11-20 Larankelo, Inc. Photovoltaic ac inverter mount and interconnect
CN101682387B (zh) * 2007-06-19 2013-06-12 株式会社Ntt都科摩 发送装置以及发送方法
US8160177B2 (en) * 2007-06-25 2012-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmit methods with delay diversity and space-frequency diversity
US8948093B2 (en) * 2007-10-02 2015-02-03 Apple Inc. Rank adaptation for an open loop multi-antenna mode of wireless communication
KR101728834B1 (ko) * 2008-04-29 2017-04-20 애플 인크. 다중 안테나 빔 형성 셀룰러 네트워크의 성능 향상

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060029157A1 (en) * 2004-08-09 2006-02-09 Texas Instruments Incorporated Wireless precoding methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3GPP TS 36.211, Physical Channels and Modulation, Release 8, V1.1.0 (2007.06.21. 공개) *
3GPP TS 36.211, Physical Channels and Modulation, Release 8, V1.1.0 (2007.06.21. 공개)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090101405A (ko) 2009-09-28
EP2260583B1 (en) 2017-09-27
EP2260583A1 (en) 2010-12-15
CN101981827B (zh) 2013-10-30
US8325841B2 (en) 2012-12-04
ES2644993T3 (es) 2017-12-01
CN101981827A (zh) 2011-02-23
WO2009119973A1 (en) 2009-10-01
EP2260583A4 (en) 2014-06-11
JP2011518466A (ja) 2011-06-23
US20090245410A1 (en) 2009-10-01
JP5179647B2 (ja) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101349831B1 (ko) 피드백 오버헤드 감소를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한피드백 정보 전송 방법
US10771142B2 (en) System and method for hierarchal beamforming and rank adaptation for hybrid antenna architecture
JP6132883B2 (ja) 複数アンテナ・ビーム形成セルラ・ネットワークに関する改善された性能
KR101320915B1 (ko) 다중 입력 통신 시스템에서 송신될 데이터의 전처리 방법 및 장치
US9065503B2 (en) Precoding processing method, base station, and communications system
US8194760B2 (en) Method and apparatus for distributed space-time coding in wireless radio networks
US8594161B2 (en) Method and system for beamforming in a multiple user multiple input multiple output (MIMO) communication system using a codebook
JP5129346B2 (ja) コラボラティブ多入力多出力通信システムにおけるプリコーディングされた信号を送信する方法
JP5127394B2 (ja) Ｍｉｍｏシステムのプリコーディング方法及び該方法を用いた装置
JP5438829B2 (ja) プリコーディング方法、チャンネル情報フィードバック方法、発信部、受信部、及びプリコーディングコードブックの構造方法
EP2248279B1 (en) Method and apparatus for allocating feedback channel in multiple antenna communication system
US20060098754A1 (en) Beam and power allocation method for MIMO communication system
JP2019525637A (ja) プリコーディング行列決定方法およびプリコーディング行列決定装置
KR20100005649A (ko) 멀티 코드북을 이용한 프리코딩 방법
US20110216840A1 (en) Signal transmission method and signal receiving method in a multi-input multi-output system
CN107302390A (zh) 用于增强型4tx码本的码本子采样的用户设备和方法
KR20080022033A (ko) 프리코딩 정보 피드백 방법 및 프리코딩 방법
KR20090101759A (ko) 다중 안테나 시스템에서, 프리코딩된 신호를 송수신하는방법
KR20090042936A (ko) 변수의 빔을 가지고 있는 ｍｉｍｏ 시스템에서의 효율적 ｃｑｉ 신호 발신
US8514961B2 (en) Method and apparatus for distributed space-time coding in wireless radio networks
Alouzi et al. Performance of millimeter wave massive MIMO with the Alamouti code
KR101969018B1 (ko) 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 사전부호화 방법 및 장치
Liu et al. Power minimization of multiaccess MIMO systems with rate constraint and finite-rate feedback
Hottinen Channel reciprocity for fdd systems using duplex hopping
Hafeez Bridging the Gap Between S-PARC and Optimum Closed-Loop MIMO

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
J202 Request for trial for correction [limitation]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161214

Year of fee payment: 4

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2016105000096; TRIAL DECISION FOR CORRECTION REQUESTED 20160826

Effective date: 20170103

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171214

Year of fee payment: 5