KR101366323B1 - 효율적인 안테나 스위칭 방법, 파일럿 신호 할당 방법 및이를 위한 피드백 신호 송신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효율적인 안테나 스위칭 방법, 파일럿 신호 할당 방법 및 이를 위한 피드백 신호 송신 방법에 대한 것이다. 본 발명에 따르면, 안테나 선택 주기마다 안테나 스위칭을 통해 파일럿 신호를 각 송신 안테나로 송신함으로써, 효율적인 안테나 인덱스 정보를 피드백 받을 수 있으며, 파일럿 신호 송신을 위한 안테나 스위칭 주기를 안테나 선택 주기의 소정 배수로 설정함으로써 전력 손실 및 데이터 디코딩 성능 열화를 방지할 수 있다.

안테나 스위칭

Description

효율적인 안테나 스위칭 방법, 파일럿 신호 할당 방법 및 이를 위한 피드백 신호 송신 방법{Efficient Antenna Switching Method, Method For Allocating Pilot Signal, And Method For Transmitting Feedback Signal For The Same}

도 1은 개루프(open-loop) 안테나 스위칭 시스템의 구성을 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 개루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례를 예시한 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프(closed-loop) 안테나 스위칭 시스템의 구성을 도시한 도면.

도 4는 도 3의 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례로서 2개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 보다 일반적인 예로서, 복수 개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례로서 2개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 보다 일반적인 예로서, 복수 개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 방법을 3GPP LTE 시스템에 적용하는 일례를 도시한 도면.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 방법을 3GPP LTE 시스템에 적용하는 예를 각각 도시한 도면.

도 11 내지 도 14는 다양한 안테나 스위칭 주기, 변조 방법 및 UE의 속도에 따른, 종래 안테나 스위칭 방법과 본 발명의 각 실시형태에 따른 스위칭 방법에 따를 경우의 FER 성능을 비교하여 나타낸 그래프.

본 발명은 다중 송수신 안테나(MIMO) 통신 시스템에서의 안테나 스위칭에 대한 것으로, 특히 MIMO 통신 시스템에서 피드백 신호를 이용하여 효율적으로 안테나 스위칭을 수행하는 폐루프 안테나 스위칭 방법, 파일럿 신호 할당 방법 및 이를 위한 피드백 신호 송신 방법에 대한 것이다.

MIMO 통신 시스템에 있어서 공간 다이버시티(Spatial diversity)를 확보하는 방법으로서 송신 안테나 스위칭 방식이 이용되고 있다. 이와 같은 송신 안테나 스위칭 방식으로는 크게 각 안테나별 채널 상황을 알려주는 피드백 정보를 이용하는 지 여부에 따라 개루프(open-loop) 안테나 스위칭 방식과 폐루프(closed-loop) 안테나 스위칭 방식으로 구분될 수 있다.

도 1은 개루프(open-loop) 안테나 스위칭 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 개루프 안테나 스위칭 시스템에서는 송신단에서 임의적으로 데이터를 송신할 안테나를 선택하여 데이터 및 파일럿을 송신한다. 이는, 다수의 송수신 안테나를 사용하여 송신 및 수신을 하는 전체 시스템에서 송신 안테나를 스위칭하여 전송할 때, 적은 수의 RF 채인(RF chain) 만을 사용하는 구조이다.

구체적으로, 자원 할당 모듈(Resource allocation module; 101)은 데이터 및 파일럿 신호를 송신할 주파수나 시간, 공간(안테나)을 결정하여 내보내는 역할을 한다. 또한, 스위칭 모듈(Switching module; 102)에서는 매 전송 시 자원 할당 모듈(101)로부터 받은 데이터 및 파일럿을 임의적으로 선택된 안테나를 통해 송신하게 한다. 이때, 송신 안테나의 개수는 여러 개가 될 수 있으며, RF 채인은 한 개부터 최대 송신 안테나의 개수만큼 존재할 수 있다.

이와 같은 안테나 스위칭 시스템은 송신 RF 채인을 많이 가지기 어려운 환경에서(예를 들면, 상향 링크 시스템 같은 경우, 사용자 기기(User Equipment: UE)가 다수의 RF 채인을 가지기 어려움), 송신 안테나를 교차로 사용하여 데이터를 전송하면서 공간 다이버시티를 얻기 위한 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 개루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례를 예시한 도면이다.

구체적으로, 도 2에서는 송신 안테나가 두 개이면서 RF 채인은 1 개인 시스템의 예를 들어, 송신 시 데이터 및 파일럿 신호(데이터 신호 사이에 실리게 됨) 가 패킷으로 전송되는 방법을 도식화하였다(여기서, 패킷은 단일 서브캐리어 구조일 수도 있고, OFDM 시스템 같은 다수의 서브캐리어를 활용하는 구조일 수도 있다). 도 2에서의 화살표는 안테나가 스위칭되는 것을 표현한 것이다.

이와 같은 개루프 안테나 스위칭 시스템에서는 같은 시간에 하나(혹은 적은 수)의 안테나만을 데이터 및 파일럿 신호의 전송에 사용할 수 있기 때문에, 2개의 (혹은, 많은 수의) 안테나에서 데이터 및 파일럿 신호를 동시에 보낼 수가 없다. 따라서, 이와 같은 시스템에서는 임의적으로 데이터 및 파일럿 송신에 사용할 안테나(들)를 선택하여 송신을 하게 되는데, 이때 각 안테나가 겪을 채널이 어느 쪽이 더 좋은가는 피드백 정보가 없으면 알 수가 없으므로, 임의적으로 안테나를 선택하여 송신하는 이러한 개루프 시스템은 피드백 정보를 활용하는 안테나 스위칭 시스템보다 성능의 열화가 생기게 된다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 안테나 스위칭에 있어 각 송신 안테나에 따른 채널 품질에 기초한 피드백 정보를 이용하는 폐루프 안테나 스위칭 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.

특히, 상술한 피드백 정보 획득을 위해 파일럿 신호를 송신하는 방법을 조절하여, 안테나 스위칭에 있어 발생하는 전력 손실을 저감할 수 있는 안테나 스위칭 방법, 파일럿 신호 할당 방법 및 이를 위한 피드백 정보 송신 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 안테나 스위칭 방법은, 2 이상의 송신 안테나를 이용하는 통신 시스템에 있어서 안테나 스위칭을 수행하는 방법으로서, 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기마다 상기 2 이상의 송신 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신하는 단계; 및 송신된 상기 파일럿 신호에 응답하여 수신된 피드백 신호를 통해, 상기 안테나 선택 주기마다 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신할 안테나를 선택하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 2 이상의 송신 안테나 중 동시에 데이터를 송신할 수 있는 송신 안테나의 수는 소정 개수 이하일 수 있다.

또한, 상기 파일럿 신호 송신 단계는, 상기 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기에 해당하는 송신 단위에서 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신하는 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 단계; 및 안테나 스위칭을 통해 상기 2 이상의 송신 안테나 중 상기 데이터를 송신하는 송신 안테나 이외의 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 송신 단위에 송신 가능한 파일럿 신호의 개수는 상기 2 이상의 송신 안테나의 개수 이상일 수 있으며, 상기 송신 단위는 하나 이상의 전송 시간 간격(TTI), 및 하나 이상의 서브 슬롯(sub slot) 중 어느 하나일 수 있다.

아울러, 상기 소정 배수는 2 이상의 정수 배이며, 상기 소정 배수는 사용자의 이동성, 및 상기 안테나 선택 주기의 길이 중 어느 하나 이상에 따라 결정될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 파일럿 신호 할당 방법은, 2 이상의 송신 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 상기 2 이상의 송신 안테나에 파일럿 신호를 할당하는 방법으로서, 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기에 해당하는 송신 단위에서 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신하는 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 단계; 및 안테나 스위칭을 통해 상기 2 이상의 송신 안테나 중 상기 데이터를 송신하는 송신 안테나 이외의 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 안테나 스위칭용 피드백 신호 송신 방법은, 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기로 2 이상의 송신 안테나를 통해 송신된 파일럿 신호를 수신하는 단계; 및 수신된 상기 파일럿 신호에 응답하여, 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신할 안테나를 선택하는 피드백 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 피드백 신호 송신 단계는, 상기 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기에 해당하는 제 1 타입 송신 단위에서 상기 2 이상의 송신 안테나 각각을 통해 송신된 파일럿 신호들을 수신하는 경우, 상기 제 1 타입 송신 단위에 송신된 상기 파일럿 신호들을 통해 데이터를 송신할 안테나를 선택하는 피드백 신호를 송신할 수 있다.

또한, 상기 제 1 타입 송신 단위에서 상기 2 이상의 송신 안테나 각각을 통해 송신된 파일럿 신호들을 수신하는 경우, 상기 수신된 파일럿 신호들을 통한 채 널 정보들을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 피드백 신호 송신 단계는, 상기 안테나 선택 주기에는 해당하나, 상기 안테나 선택 주기의 소정 배수 주기에는 해당하지 않는 제 2 타입 송신 단위에서 데이터를 송신하는 송신 안테나를 통해 송신된 파일럿 신호를 수신하는 경우, 상기 제 2 타입 송신 단위에 송신된 상기 파일럿 신호, 및 미리 저장된 상기 2 이상의 송신 안테나 중 상기 데이터를 송신하는 송신 안테나 이외의 송신 안테나의 채널 정보들을 통해 데이터를 송신할 안테나를 선택하는 피드백 신호를 송신할 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.

한편, 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.

본 발명의 일 실시형태에서는 개루프 안테나 스위칭 시스템이 공간 다이버시티를 충분히 확보하지 못하는 문제를 해결하기 위해, 각 송신 안테나에 대한 피드 백 정보를 이용하여 송신 안테나를 선택하는 폐루프 안테나 스위칭 시스템에 따르도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

즉, 도 3은 다수의 송수신 안테나를 사용하여 송신 및 수신을 하는 전체 시스템에서, 수신단(303)으로부터의 피드백 안테나 인덱스 정보를 활용하여 스위칭 모듈(302)이 송신 안테나를 스위칭하여, 데이터 및 파일럿을 송신할 때 적은 수의 RF 채인 만을 사용하는 구조를 도시한 것이다.

구체적으로, 송신단에서는 수신단(303)으로부터 피드백 받은 안테나 인덱스 정보를 활용하여 선택된 안테나로 데이터를 송신한다. 수신단(303)에서는 송신단에서 사용할 안테나 인덱스를 결정하여 송신단으로 귀환시켜주는데, 이때 피드백할 안테나 인덱스를 결정하는 기준은 각 안테나가 겪는 채널의 품질을 측정하여 제일 좋은 채널 품질을 가지는 안테나를 선별하는 방법부터 시스템 용량을 극대화하는 안테나를 선별하는 방법 등 다양하게 존재할 수 있다.

한편, 자원 할당 모듈(301)은 데이터 및 파일럿 신호를 송신할 주파수나 시간, 공간(안테나)을 결정하여 내보내는 역할을 한다. 또한, 스위칭 모듈(302)에서는 수신단(303)으로부터 피드백 받은 안테나 인덱스 정보를 활용하여, 자원 할당 모듈(301)로부터 받은 데이터 및 파일럿을 선택된 안테나를 활용하여 송신하게 한다. 이때, 송신 안테나의 개수는 여러 개가 될 수 있으며, RF 채인은 1 개부터 최대 송신 안테나의 개수만큼 존재할 수 있다.

본 시스템의 목적은 송신 RF 채인을 많이 가지기 어려운 환경에서(예를 들면, 상향 링크 시스템 같은 경우), 송신 안테나를 피드백 정보를 활용하여 좀더 정확하게 안테나를 선별하여 데이터를 전송하면서 공간 다이버시티를 효과적으로 얻는데 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 시스템을 활용하면 데이터를 송신 시 사용하는 RF 채인은 줄여주면서 피드백 정보의 정확도를 높여 다수의 안테나를 사용하는 것과 같은 공간 다이버시티를 효과적으로 얻을 수 있다.

한편, 상술한 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대해 보다 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도 3의 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례로서 2개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면이다.

즉, 도 4는 송신 안테나가 2개(Tx1, Tx2)이고, RF 채인이 1개인 시스템(즉, 동시에 데이터 및/또는 파일럿을 송신할 수 있는 안테나가 1개인 시스템)에서 본 발명의 일 실시형태에 따른 파일럿 신호 할당 방법에 따라 송신 시 데이터 및 파일럿이 어느 안테나를 통해 전송되는지를 도시한 도면이다. 한편, 수신단으로부터 안테나 인덱스가 피드백되는 지연 시간은 한 패킷이 전송되는 시간으로 가정하였다. 또한, 여기서의 패킷은 단일 서브캐리어 구조일 수도, OFDM 시스템과 같은 다수의 서브 캐리어를 활용하는 구조일 수도 있다.

또한, 도 4에 도시된 화살표는 안테나가 스위칭되는 것을 표시한 것이고, 흐리게 색깔이 도식된 부분은 데이터를 송신하는 부분, 진하게 도식된 부분은 파일럿 신호를 송신하는 부분, 패킷 안의 색깔이 도식되지 않은 부분은 데이터 및 파일럿 신호를 보내지 않는 부분을 나타낸다.

한편, 데이터를 전송하는 한 패킷(예를 들어, TTI(Transmission Time Interval)) 안에 파일럿 신호는 한 개부터 다수까지 존재할 수 있다. 또한, 한 패킷은 다수개의 서브 슬롯(sub slot)으로 구성될 수 있으며, 각 서브 슬롯마다 파일럿 신호가 한 개부터 다수 개까지 존재할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서는 한 패킷에 포함되는 파일럿 신호의 수가 안테나의 개수 이상인 것이 바람직하며, 이에 대해서는 이하 도 5와 관련하여 후술하기로 한다.

구체적으로, 도 4에 따른 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다. 송신단의 스위칭 모듈은, 수신단에서 안테나 인덱스를 결정하여 송신단으로 피드백시키는 주기(Feedback Period)마다 데이터 송신시 데이터를 송신하는 안테나에서는 파일럿 신호의 일부를 송신하지 않고, 그 시간에 데이터가 송신되지 않는 다른 안테나에 그 만큼의 파일럿 신호를 송신하도록 스위칭을 수행한다. 물론, 피드백 수신 주기에 해당하는 패킷 내에는 데이터 송신을 수행하는 안테나를 통해 송신되는 파일럿이 존재하며, 이에 따라 피드백 수신 주기마다 각 안테나를 통해 파일럿이 송신될 수 있다.

본 실시형태에 있어서 피드백 정보를 수신하는 주기는 하나의 TTI부터 복수개의 TTI가 될 수 있다. 다만, 도 4는 일례로서 피드백 정보 수신 주기가 2 TTI인 경우를 도시하고 있다.

한편, 수신단에서는, 이 주기마다 각 안테나를 통해 송신된 파일럿 신호를 수신하여, 각 안테나에 따른 채널의 질 정보 등을 통해, 다음 데이터 송신에 이용할 안테나 인덱스(예를 들어, 가정 좋은 채널 품질을 가지는 안테나 인덱스)를 선택하여 송신단으로 피드백시켜준다. 이에 따라 일정 지연 시간 후에 송신단은 이 피드백 정보를 받아서 데이터를 송신할 안테나를 선택할 수 있다.

도 4에서는 송신단이 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기와, 스위칭을 통해 각 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 주기가 2 TTI로 동일한 예를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 4에서는 TTI 인덱스가 0, 2, 4, 6, 8, ...에서 스위칭을 통해 각 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신함과 동시에 수신단으로부터 안테나 인덱스를 피드백 받아 데이터를 송신할 안테나의 스위칭을 수행하는 것을 도시하고 있다. 즉, TTI 0에서 각 안테나를 통해 송신된 파일럿을 이용하여 수신단으로부터 피드백 받은 안테나 인덱스는 Tx2에 해당하는 인덱스이며, 이에 따라 TTI 2에서 데이터를 Tx2를 통해 송신한다. 또한, 이와 동일한 방식으로 TTI 4에서는 Tx1로, TTI 6에서는 Tx2로, TTI 8에서 역시 Tx2로 데이터를 송신할 안테나가 선택되는 것을 도시하였다.

도 4에 대한 상술한 설명에서 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기마다, 송신단에서는 피드백 받은 정보를 이용하여 데이터 송신에 이용할 안테나를 선택하는 것을 알 수 있다. 이하의 설명에서 "안테나 인덱스 피드백 주기"로 설명되는 주기는 "데이터 송신 안테나를 선택하는 주기"와 동일한 의미를 가지는 것으로 가정한다.

이와 같은 폐루프 방식 안테나 스위칭에 따르면 임의적으로 송신 안테나를 스위칭하는 개루프 스위칭에 비해 보다 효율적으로 공간 다이버시티를 획득할 수 있다. 또한, 데이터 송신에 이용되지 않는 송신 안테나의 채널 정보를 획득하기 위해 매 송신 단위별로 추가적 스위칭을 수행함으로써, 주기적으로 데이터 송신 안테나를 인위적으로 스위칭함으로써 각 송신 안테나의 채널 정보를 획득하는 방식(후술할 도 11의 "AS-1"의 경우)에 비해 보다 정확한 채널 정보를 획득할 수 있다.

아울러, 도 4에서는 안테나가 2개이고, RF 채인이 1개인 시스템의 예를 들어 표현하였으나, 보다 많은 수의 송신 안테나를 가지는 시스템에도 동일한 원리를 통해 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 보다 일반적인 예로서, 복수 개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면이다.

즉, 도 5에서는 Tx1, Tx2, Tx3,... 등 복수의 송신안테나를 이용하는 시스템에서 본 발명의 일 실시형태에 따라 추가적인 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하고, 이에 따라 수신되는 피드백 안테나 인덱스 정보에 따라 안테나 스위칭이 이루어지는 예를 도시하고 있다. 또한, 도 5 역시 피드백 정보를 수신하는 주기가 2 TTI인 경우를 가정하고, 한 TTI에 포함될 수 있는 파일럿의 수는 송신 안테나의 개수 이상인 것을 가정한다. 또한, 도 5의 각 피드백 정보에 병기된 표시는 피드백 정보에 포함된 안테나 인덱스를 나타낸다.

도 5에서 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8, ..에서 수신된 피드백 정보를 이용하여 데이터를 송신할 안테나의 선택이 이루어지며, 동시에 추가적인 안테나 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신한다. 구체적으로, TTI 0에서 각 안테나를 통해 송신한 파일럿 신호에 따라 수신단으로부터 피드백된 안테나 인덱스는 Tx2에 해당하는 안테나 인덱스이며, 이에 따라 TTI 2에서는 데이터를 Tx2를 통해 송신한다. 또한, TTI 2에서는 추가적인 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿 신호가 송신되도록 하며, 이와 같은 방식으로 TTI 4에서는 Tx1로, TTI 6에서는 Tx3으로, TTI 8에서는 Tx2로 안테나 스위칭이 이루어지는 것을 도시하고 있다. 아울러, 도 5에서는 TTI 0에서 파일럿 신호 송신을 위한 추가적 스위칭 순서로서 Tx1에서부터 Tx3로, 그 후 Tx1에서부터 Tx2로 스위칭이 이루어지고 있는 것을 도시하고 있으며, TTI2, 4,.. 등에서도 특정 스위칭 순서를 도시하고 있다. 다만, 이와 같은 추가적 스위칭의 순서는 어느 특정 순서에 한정될 필요는 없으며, 도 5에 도시된 순서와 다른 순서에 따를 수 있다.

도 4 및 도 5와 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따르면 데이터 송신 안테나 선택을 위한 스위칭뿐만 아니라, 안테나 인덱스에 대한 피드백 정보를 획득하기 위해 파일럿 신호 송신 안테나를 변경하기 위한 스위칭이 추가적으로 일어난다.

구체적으로, RF 채인이 하나일 경우(동시에 데이터 및/또는 파일럿 신호를 송신할 수 있는 안테나의 수가 하나인 경우), 안테나를 교차적으로 사용하여 파일럿 신호를 송신함으로 인해 생기는 추가적인 스위칭 횟수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 1에서

는 수신단에서 안테나 인덱스를 결정하여 피드백하는 주기를,

는 송신 안테나의 수를 나타낸다. 한편, TTI의 인덱스는 0부터 시작하는 것을 가정한다.

이와 같은 추가적인 안테나 스위칭은 그 횟수에 비례하여 전력 손실을 낳을 수 있다. 또한, 일반적으로 데이터와 함께 송신되는 파일럿 신호는 데이터 디코딩을 위한 참조 신호로서 이용되는 참조 신호(Data Modulation-Reference Signal: DM-RS)를 포함하며, 데이터를 송신하는 해당 안테나를 통해 송신되는 파일럿이 감소하는 상술한 실시형태에 의할 경우, 데이터 디코딩에 있어 성능 열화가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 추가적인 스위칭을 통해 각 송신안테나로 파일럿을 송신하는 주기를 피드백 정보를 수신하는 주기의 소정 배수로 설정하여, 이를 UE의 이동 속도 등에 따라 조절함으로써 보다 탄력적으로 안테나 스위칭을 수행하는 방법을 제안하며, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 구체적으로 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 일례로서 2개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면이다.

본 실시형태와 관련된 전체적인 시스템 구조는 도 6에 도시된 바와 같은 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작을 제외하고는 도 3의 폐루프 안테나 스위칭 시스템과 동일하다.

또한, 도 6은 상술한 바와 같이 송신 안테나가 2개이고(Tx1, Tx2)이고, RF 채인이 1개인 시스템의 예를 들어, 데이터 및 파일럿 신호가 각 안테나를 통해 송신되는 구조를 도시하고 있다. 여기서, 안테나 인덱스가 수신단으로부터 송신단으로 피드백되는 지연은 한 패킷이 전송되는 시간(도 6의 예에서는 1 TTI)으로 가정한다. 또한, 여기서의 패킷은 단일 서브캐리어 구조일 수도, OFDM 시스템과 같이 다수의 서브캐리어를 활용하는 구조일 수도 있다.

다만, 도 6에서는, 상술한 도 4 및 도 5와 관련하여 상술한 실시형태와 달리 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기(즉, 안테나 선택 주기)와 추가적인 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿을 송신하는 주기가 다른 것을 알 수 있다. 구체적으로, 도 6에서는 추가적인 안테나 스위칭을 통해 각 안테나로 파일럿을 송신하는 주기를 4 TTI로 하여, 피드백 정보를 수신하는 주기인 2 TTI의 2배에 해당하는 예를 도시하고 있다.

즉, 도 4 및 도 5와 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에서는 각 안테나가 겪는 채널의 품질을 측정해서 결정된 안테나 인덱스를 피드백시키는 주기마다 파일럿 신호가 안테나를 번갈아가며 패킷에 실려서 송신되었던 반면, 도 6에 도시된 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 매 안테나 인덱스 피드백 주기마다 파일럿 신호를 번갈아가며 송신 시 실어주지 않고, 일정 시간(안테나 인덱스 피드백 주기 의 소정 배수) 뒤에 파일럿 신호를 번갈아가며 송신시켜 주어, 안테나가 스위칭되는 횟수가 줄어들게 된다. 결과적으로, 안테나 스위칭으로 인한 전력 손실을 효과적으로 줄여줄 수 있게 된다. 구체적으로, 도 6에서는 수신단으로부터 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기에 해당하는 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8, ...에서 모두 각 송신 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적인 스위칭이 일어나는 것이 아니라, 이 주기의 2배에 해당하는, 즉 TTI 인덱스가 0, 4, 8, ..에서만 파일럿 신호를 데이터가 송신되지 않는 안테나를 통해 송신되도록 추가적인 스위칭이 수행된다.

본 실시형태에 있어서 한 TTI내에 포함되는 파일럿 신호의 개수는 1개부터 복수개까지 존재할 수 있으나, 송신 안테나의 개수 이상이 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 한 TTI는 복수 개의 서브 슬롯(sub slot)으로 구성될 수 있으며, 각 서브 슬롯마다 파일럿 신호가 1개 또는 복수 개 존재할 수 있다.

구체적으로, 도 6과 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적인 스위칭을 수행하는 주기를

라 할 경우, 이는 수신단으로부터 안테나 인덱스를 피드백받는 주기

와 다음과 같은 관계를 가진다.

상기 수학식 2에서 F는 1 이상의 정수일 수 있으며, 만일 F가 1인 경우는 도 4 및 도 5와 관련하여 상술한 본 발명의 실시형태와 동일하게 된다.

상기 수학식 2에서 F가 증가하는 경우 각 송신 안테나를 통한 파일럿 신호 송신을 위해 추가적으로 수행하는 안테나 스위칭 횟수를 감소시켜 전력 손실을 감소시키고, 해당 안테나의 데이터 디코딩 성능을 향상시킬 수 있다. 반면, F가 소정 배수 이상으로 커지게 되면, 각 송신 안테나의 채널 상황을 정확하게 피드백할 수 없게 되어 시스템의 링크 성능에 열화가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 시스템의 링크 성능이 소정 레벨 이상으로 유지되는 선에서, F값을 증가시킴으로써 각 송신 안테나를 통한 파일럿 송신을 위한 추가적인 스위칭 횟수를 감소시키는 것이 바람직하다.

예를 들어, 복수의 안테나를 이용한 송신단이 UE인 경우, 해당 UE의 속도가 고속인 경우, 각 안테나에 따른 채널 상황의 변화가 빠르게 되며, 이에 따라 각 안테나별 채널 상황을 고려하여 피드백하는 주기가 길어질 경우, 시스템의 링크 성능 열화가 더 커지게 된다. 따라서, 본 발명의 보다 구체적인 일 실시형태에서는 상기 F값을 UE의 이동 속도를 고려하여, 고속 UE의 경우 F값을 작은 값으로 설정하고, 저속 UE의 경우 F값을 큰 값으로 설정하는 것을 제안한다.

또한, 기본적으로 안테나 인덱스를 피드백하는 주기(

)가 긴 경우, 이에 따라 각 송신 안테나의 채널 상태를 판정하는 주기 역시 길어지게 되어 시스템 성능이 나빠질 수 있다. 따라서, 안테나 인덱스 피드백 주기 자체가 긴 경우에는 F값을 작게 설정하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 각 송신 안테나를 통한 파일럿 송신을 위해 안테나를 교차적으로 사용하는 패킷이 송신되는 시간 외에, 패킷 내에서 추가적인 스위칭 없이 데이터가 송신되는 패킷은 데이터를 전송하지 않는 다른 안테나에 파일럿을 실어줄 필요 없이 데이터를 송신하는 패킷에 모든 파일럿 신호를 실어준다. 이에 따라, 해당 패킷 내의 데이터 디코딩 시, 더 많은 파일럿 신호를 이용할 수 있음에 따라 디코딩 성능이 향상될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시형태에서 RF 채인이 1개인 경우, 각 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신하기 위한 추가적인 스위칭 횟수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 3에서 역시 TTI의 인덱스는 0부터 시작하는 것을 가정한다.

도 6과 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 예에서는 송신 안테나의 개수가 2개인 경우를 설명하였으나, 이는 다음과 같이 일반적으로 복수개의 안테나를 가지는 시스템에 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 시스템에서 자원 할당 모듈 및 스위칭 모듈의 동작에 대한 보다 일반적인 예로서, 복수 개의 송신 안테나를 이용하는 경우를 예시한 도면이다.

도 7에서는 Tx1, Tx2, Tx3,... 등 복수의 송신 안테나를 이용하는 시스템에서 본 발명의 일 실시형태에 따라 안테나 인덱스 피드백 정보를 수신하는 주기의 2배에 해당하는 주기로, 추가적인 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 예를 도시하고 있다. 즉, 도 7에서는 피드백 정보를 수신하는 주기가 2 TTI이고, 각 송신 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적인 스위칭을 수행하는 주기가 4 TTI인 경우를 가정하고, 한 TTI에 포함될 수 있는 파일럿의 수는 송신 안테나의 개수 이상인 것을 가정하였다.

도 7에서 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8, ..에서 수신된 피드백 정보를 이용하여 데이터를 송신할 안테나의 선택이 이루어진다. 다만, 파일럿 신호 송신을 위한 추가적 스위칭은 피드백 정보 수신 주기의 2배에 해당하는 TTI 인덱스 0, 4, 8, ..에서만 수행된다. 도 7은 파일럿 신호 송신을 위한 추가적 스위칭에 대해 특정 순서에 따라 진행되는 것을 예를 들어 도시하였으나, 추가적 스위칭에 있어서 스위칭되는 안테나의 순서는 도 7과 달리 임의의 순서에 의할 수 있음은 도 5와 관련하여 상술한 바와 같다.

한편, 도 6 및 도 7과 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 수신단에서 피드백 정보를 생성하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

수신단에서는 송신단의 매 피드백 정보 수신 주기에 맞추어 송신에 이용될 안테나 인덱스를 선택한 피드백 정보를 송신한다. 만일, 송신단이 피드백 정보를 수신하는 주기(

)에 해당하는 TTI가 동시에 송신단이 추가적인 안테나 스위 칭을 통해 각 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 주기(

)에도 해당하는 경우, 수신단은 해당 인덱스의 TTI에서 수신한 각 안테나별 송신 파일럿 신호를 모두 수신하여, 이를 통해 가장 좋은 채널 환경을 가지는 안테나 인덱스를 피드백 정보로서 생성한다.

반면, 송신단이 피드백 정보를 수신하는 주기(

)에는 해당하나, 송신단이 추가적인 안테나 스위칭을 통해 각 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 주기(

)에는 해당하지 않는 TTI의 경우, 수신단은 해당 인덱스의 TTI에서 수신한 데이터 송신 안테나의 파일럿 신호에 의한 채널 정보와 이전

에 해당하는 TTI에서 송신단에 의해 송신되어 수신단에 저장되어 있는 다른 송신 안테나를 통한 파일럿 신호에 의한 채널 정보를 비교하여 가장 좋은 채널 환경을 가지는 안테나 인덱스를 피드백 정보로서 생성하게 된다. 이를 위해 수신단은

에 해당하는 TTI에서 송신된 각 안테나의 파일럿 신호를 통한 채널 정보를 저장하는 것이 바람직할 수 있다.

구체적으로, 도 7과 관련하여 상세히 설명하면, 송신단의 피드백 인덱스 수신 주기(

)에 해당하며, 동시에 각 송신 안테나를 통해 파일럿 신호 송신을 위해 추가적인 안테나 스위칭이 수행되는 주기(

)에 해당하는 TTI 0, 4, 8, ..에서는 수신단에서 해당 TTI내의 모든 송신 안테나의 채널 정보를 획득할 수 있으므로, 차후의 피드백 정보 수신 주기에 맞추어 가장 좋은 채널 환경을 가지는 안테나 인덱스를 선택하여 피드백 정보로서 송신할 수 있다.

반면, 송신단의 피드백 인덱스 수신 주기(

)에는 해당하나, 파일럿 신호 송신을 위한 추가적 안테나 스위칭 주기(

)에는 해당하지 않는 TTI 2, 6, ...에서는, 수신단에서 해당 TTI에서 데이터를 송신하는 안테나의 채널 정보를 획득할 수 있으나 다른 송신 안테나의 채널 정보는 획득할 수 없으며, 이에 따라 미리 저장되어 있는 다른 안테나의 채널 정보를 해당 TTI의 데이터 송신 안테나의 채널 환경과 비교하여, 가장 좋은 채널 환경을 가지는 안테나 인덱스를 차후의 피드백 정보 수신 주기에 맞추어 송신할 수 있다.

한편, 이하에서는 상술한 본 발명의 실시형태들의 보다 구체적인 예로서 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템에 적용하는 예에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 방법을 3GPP LTE 시스템에 적용하는 일례를 도시한 도면이다.

3GPP LTE 상향링크 시스템, 구체적인 예로서 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 시스템의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 2개의 서브 슬롯이 하나의 TTI를 구성하고, 각각의 서브슬롯은 가운데에 파일럿 신호를 위한 하나의 OFDM 심볼을 가지고 있다. 따라서, 하나의 TTI 안에 총 2개의 파일럿 신호용 OFDM 심볼을 지니고 송신을 하게 된다.

도 8에서는 송신 안테나의 개수가 2개이고, 한번에 사용할 수 있는 RF 채인 이 하나이며, 안테나 인덱스 피드백 주기는 2 TTI이고, 피드백 지연은 1 TTI로 가정한 예를 도시하고 있다. 물론, 보다 일반적인 경우로서 복수의 송신 안테나와 복수의 RF 채인을 사용할 경우에도 도 8에 도시된 예와 동일한 원리로 적용될 수 있다. 또한, 파일럿 심볼이 한 패킷에 실리는 방법은 다양하게 존재할 수 있으며, 파일럿 신호를 안테나를 교차하여 송신할 시 일부는 데이터 송신용 안테나에 실리고, 일부는 다른 안테나로 실려서 송신되는 모든 송신 기법에 적용될 수 있다.

구체적으로, 도 8에서 안테나 인덱스가 피드백되는 주기인 2 TTI마다, 즉 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8,.. 에서 데이터를 송신하는 패킷은 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼을 송신하고, 두 번째 파일럿 OFDM 심볼은 안테나 스위칭을 통해 다른 안테나로 송신하게 된다. 한편, 안테나 인덱스가 피드백되는 주기가 아닌 TTI, 즉 TTI 인덱스가 1, 3, 5, 7, ..인 TTI에서는 데이터를 송신하는 패킷에만 모든 파일럿 OFDM 심볼을 실어 전송한다. 물론, 도 8에 도시된 바와 달리 각 패킷에서 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼은 서로 바꾸어서 송신될 수 있다. 즉, 안테나 인덱스 피드백 주기마다 데이터를 전송하는 패킷은 두 번째 파일럿 OFDM 심볼을 송신하고, 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼은 안테나 스위칭을 통해 다른 안테나로 송신될 수 있다. 아울러, 도 8의 예에서는 매 피드백 정보 수신 주기마다 안테나 스위칭을 통해 파일럿 신호가 각 송신 안테나를 통해 송신될 수 있도록 한다.

또한, 수신단에서 각 안테나의 채널의 품질을 추정하여 안테나 인덱스를 결정하는 과정은 다음과 같다. 수신단은 도 8의 안테나 인덱스 피드백 주기에 송신된 각 안테나의 파일럿 OFDM 심볼을 사용하여 채널 정보를 비교 계산한 뒤, 더 좋은 채널 품질을 가지는 안테나의 인덱스를 다음 프레임부터 사용할 안테나 인덱스로 결정할 수 있다. 도 8의 예에서는 매 안테나 인덱스 피드백 주기마다 모든 송신 안테나를 통해 파일럿이 송신되므로, 해당 TTI에서 모든 안테나의 채널 정보를 획득할 수 있다.

도 8과 관련하여 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태에 따를 경우, 데이터 송신 안테나 이외의 송신 안테나에 대해서도 채널 정보를 획득할 수 있음에 따라 보다 효율적으로 공간 다이버시티를 획득할 수 있다. 다만, 이를 위해 매 안테나 인덱스 피드백 주기마다 추가적인 스위칭을 통해 파일럿 신호를 데이터 송신 안테나 이외의 안테나로 송신함으로써, 추가적인 전력 손실이 있을 수 있으며, 해당 주기의 데이터 디코딩 성능이 열화를 겪을 수 있다.

한편, 도 8의 경우와 달리 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 안테나 인덱스 피드백 주기와 추가적인 안테나 스위칭을 이용하여 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 주기를 다르게 설정하는 예에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 폐루프 안테나 스위칭 방법을 3GPP LTE 시스템에 적용하는 예를 각각 도시한 도면이다.

도 9 및 도 10에서 역시 3GPP LTE 상향링크 시스템에 따라 2개의 서브 슬롯이 하나의 TTI를 구성하고, 각각의 서브슬롯은 가운데에 파일럿 신호를 위한 하나의 OFDM 심볼을 가지고 있다. 따라서, 하나의 TTI 안에 총 2개의 파일럿 신호용 OFDM 심볼을 지니고 송신을 하게 된다.

또한, 도 9 및 도 10 역시 송신 안테나의 개수가 2개이고, 한번에 사용할 수 있는 RF 채인이 하나이며, 안테나 인덱스 피드백 주기는 2 TTI이고, 피드백 지연은 1 TTI로 가정한 예를 도시하고 있다. 다만, 도 9 및 도 10의 예에서는 도 8의 예와 달리 추가적인 안테나 스위칭을 통해 파일럿 신호가 각 송신 안테나를 통해 송신되도록 하는 주기가 안테나 인덱스 피드백 주기와 동일하지 않고, 도 9의 경우에는 2배(즉, 4 TTI), 도 10의 경우에는 3배(즉, 6 TTI)인 경우를 각각 도시하고 있다.

구체적으로, 도 9 및 도 10에서 매 파일럿 OFDM 심볼을 안테나에 교차적으로 송신하는 주기(안테나 인덱스 피드백 주기의 정수 배(F)) 마다 데이터를 전송하는 패킷은 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼을 송신하고, 두 번째 파일럿 OFDM 심볼은 다른 안테나를 통해 송신하게 된다. 물론, 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼과 두 번째 OFDM 심볼은 서로 바꾸어서 전송될 수 있다. 즉, 안테나 인덱스 피드백 주기마다 데이터를 송신하는 패킷은 두 번째 파일럿 OFDM 심볼을 송신하고, 첫 번째 파일럿 OFDM 심볼은 다른 안테나를 통해 송신하게 할 수 있다.

한편, 파일럿 OFDM 심볼을 안테나에 스위칭을 통해 교차적으로 송신하는 주기가 아닌 TTI에서는 데이터를 송신하는 패킷에만 모든 파일럿 OFDM 심볼을 실어 송신한다. 도 9 및 도 10의 경우 이러한 TTI는 안테나 인덱스 피드백 주기에는 해당하나 데이터 송신 안테나 이외의 안테나에 파일럿 신호를 송신하기 위해 스위칭을 수행하는 주기에는 해당하지 않는 TTI 및 안테나 인덱스 피드백 주기에 해당하지 않는 TTI를 포함한다.

구체적으로, 도 9의 경우 안테나 인덱스의 피드백 주기는 2 TTI에 해당하며, 이에 따라 송신단에서는 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8, ..에서 수신단으로부터 안테나 인덱스를 피드백 받는다. 또한, 데이터 송신 안테나 이외의 송신 안테나를 통해서도 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적인 스위칭이 일어나는 주기는 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기의 2배인 4 TTI에 해당하며, 이에 따라 TTI 인덱스 0, 4, 8, ..에서 하나의 패킷 내의 2개의 파일럿 신호 중 어느 하나를 데이터 송신 안테나가 아닌 다른 안테나를 통해 송신한다.

또한, 도 10의 경우 역시 안테나 인덱스의 피드백 주기는 2 TTI에 해당하며, 이에 따라 송신단에서는 TTI 인덱스 0, 2, 4, 6, 8, ..에서 수신단으로부터 안테나 인덱스를 피드백 받는다. 또한, 데이터 송신 안테나 이외의 송신 안테나를 통해서도 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적인 스위칭이 일어나는 주기는 안테나 인덱스를 피드백 받는 주기의 3배인 6 TTI에 해당하며, 이에 따라 TTI 인덱스 0, 6, ...에서 하나의 패킷 내의 2개의 파일럿 신호 중 어느 하나를 데이터 송신 안테나가 아닌 다른 안테나를 통해 송신한다.

한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 각 안테나의 채널의 품질을 추정하여 안테나 인덱스를 결정하는 과정은 다음과 같다. 안테나 인덱스 피드백 주기에 해당함과 동시에 데이터 송신 안테나 이외의 안테나를 통해서도 파일럿 신호를 송신하기 위해 스위칭이 수행되는 주기에 해당하는 TTI에서는 모든 안테나에 대한 채널 정보를 획득할 수 있으므로, 수신단에서는 해당 TTI를 통해 획득된 각 안테나의 채널 정보를 통해 가장 양호한 채널 품질을 나타내는 안테나를 차후 데이터 송신에 이용할 안테나로서 선택하여 피드백 정보를 생성한다.

또한, 안테나 인덱스 피드백 주기에는 해당하나, 데이터 송신 안테나 이외의 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신하기 위해 스위칭이 수행되는 주기에는 해당하지 않는 TTI에서는 데이터 송신 안테나 이외의 안테나에 대한 채널 정보를 획득할 수 없으므로, 해당 TTI 내에서 데이터 송신 안테나를 통해 수신한 파일럿에 따른 채널 정보와 미리 저장된 다른 안테나의 채널 정보를 비교하여, 양호한 채널 품질을 나타내는 안테나를 선택하여 차후 데이터 송신에 이용할 안테나로 선택할 수 있다.

도 9 및 도 10과 관련하여 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따를 경우, 도 8과 관련하여 상술한 실시형태와 달리 데이터 송신 안테나 이외의 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하기 위한 추가적 안테나 스위칭 횟수를 감소시킬 수 있으며, 이와 같은 추가적 스위칭 횟수를 해당 시스템의 링크 성능이 일정 레벨로 유지되는 선에서 스위칭 횟수를 조절함으로써 성능 열화를 방지할 수 있다.

상술한 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 추가적 스위칭 주기가 각각 안테나 인덱스 피드백 주기의 2배 및 3배인 경우, 즉 상기 수학식 2에서 F가 2, 3인 경우의 예를 들어 설명한 것이다. 한편, 도 8과 관련하여 상술한 바와 같이 안테나 인덱스 피드백 주기와 데이터 송신 안테나 이외의 안테나로 파일럿 신호를 송신하기 위해 추가적 안테나 스위칭이 수행되는 주기가 동일한 본 발명의 일 실시형태(이하, 설명의 편의를 위해 '제 1 실시형태'라 함)에 따른 경우와, 데이터 송신 안테나 이외의 송신 안테나에 파일럿 신호를 송신하기 위한 주기가 안테나 인덱스 피드백 주기의 소정 배수(F)로 설정되는 본 발명의 다른 일 실시형태(이하, '제 2 실시형태'라 함)에 따른 경우 중 상기 F를 다양하게 설정하는 조건 하에서, 송신하는 TTI의 수에 따라 추가적 스위칭이 발생하는 횟수를 표현하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

즉, 본 발명의 제 2 실시형태에 따를 경우 제 1 실시형태에 비해 추가적 안테나 스위칭 횟수를 감소시킬 수 있으며, 특히 각 안테나의 채널 변동이 크지 않은 경우 등에 F를 크게 설정하는 경우 더욱 추가적인 안테나 스위칭 횟수를 감소시킬 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따를 경우 다양한 조건 하에서 링크 성능 개선 여부를 확인하기 위한 시뮬레이션 결과들에 대해 살펴본다.

도 11 내지 도 14는 다양한 안테나 스위칭 주기, 변조 방법 및 UE의 속도에 따른, 종래 안테나 스위칭 방법과 본 발명의 각 실시형태에 따른 스위칭 방법에 따를 경우의 FER 성능을 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 11 내지 도 14에서 "Single Antenna"는 송신 안테나로서 단일 안테나를 이용하는 경우를, "OpenLoop AS"은 복수의 송신 안테나를 이용하나 안테나 스위칭을 개루프 방식 스위칭을 통해 이용하는 경우를 나타낸다. 또한, "AS-1"은 데이터 송신에 이용되지 않는 안테나의 채널 정보를 획득하기 위해 주기적으로 데이터 송신 안테나를 스위칭하는 방식에 의할 경우를 나타낸다(인덱스 우측의 TTI의 수는 이와 같은 데이터 송신 안테나 스위칭 주기를 나타냄).

아울러, "제 1 실시형태"는 본 발명의 일 실시형태에 따라 데이터 송신에 이용되지 않는 안테나의 채널 정보 획득을 위해 파일럿 신호 송신을 위한 추가적인 스위칭을 수행하며, 이 추가적 스위칭 주기와 안테나 인덱스 피드백 주기가 동일한 경우를 나타내며, "제 2 실시형태"는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 상기 제 1 실시형태에서 파일럿 신호 송신을 위한 추가적 스위칭 주기가 안테나 인덱스 피드백 주기의 정수(F) 배인 경우를 나타낸다.

한편, 도 11은 송신단이 UE이고, UE의 속도가 3km/h이며, 변조 및 코딩 방식으로서 QPSK 1/2 코딩율이 적용되고, "제 1 실시형태" 및 "제 2 실시형태"에 있어서 안테나 인덱스 피드백 주기가 3TTI인 조건하에서 각 경우의 FER(Frame Error Rate)성능을 비교하여 도시한 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이 개루프 안테나 스위칭에 의한 경우(OpenLoop AS)는 단일 안테나(Single Antenna)를 이용하는 경우와 거의 유사한 성능을 가짐을 알 수 있으며, AS-1의 경우 이들에 비해 근소하게 성능 개선을 가짐을 알 수 있다.

반면에, 본 발명의 "제 1 실시형태"에 의한 경우는 보다 정확하게 각 송신 안테나의 채널 정보를 활용함으로써 상술한 방식들에 비해 월등한 성능 개선을 보여 주며, 본 발명의 "제 2 실시형태"에 의해 추가적 스위칭 횟수를 F값에 따라 다양하게 감소시킨 경우들은 제 1 실시형태에 비해 추가적 스위칭 횟수를 감소시켰음에도 불구하고, 거의 유사한 성능을 나타냄을 알 수 있으며, F=10으로 설정된 경우도 FER이 10^-2에서 0.2 dB만큼의 성능 차이만을 나타냄을 알 수 있다.

도 12는 도 11과 "제 1 실시형태" 및 "제 2 실시형태"에 있어 안테나 인덱스 피드백 주기를 6 TTI로 증가시킨 점을 제외하고는 동일한 조건 하에서 각 경우의 링크 성능을 비교하여 도시한 도면이다.

이 경우, 도 11과 유사한 성능 차이를 나타내나, 도 11에 비해 제 1 실시형태와 제 2 실시형태 사이의 성능 차이가 조금 더 커진 것을 알 수 있으며, 이는 F값이 커질수록 그 성능 차이가 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서 파일럿 송신을 위한 추가적 스위칭 주기와 안테나 인덱스 피드백 주기 사이의 비(F)는 안테나 인덱스 피드백 주기가 긴 경우 작은 수로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 13은 도 11과 동일한 안테나 인덱스 피드백 주기를 적용하고, 변조 방식으로서 QPSK가 아닌 16QAM을 이용하는 경우를 도시한 것이다. 도 13의 결과를 도 11의 결과와 비교할 경우, 변조율이 증가한다 하더라도 본 발명의 제 1 실시형태와 제 2 실시형태 사이의 성능 차이를 포함한 각 경우들 사이의 성능 차이에 큰 변화가 없는 것을 알 수 있다.

한편, 도 14는 도 11의 경우와 달리 UE의 속도가 30km/h인 경우를 예시하고 있다. 구체적으로 변조 및 코딩 방식으로는 QPSK, 1/2 코딩율을 적용하고, 안테나 인덱스 피드백 주기는 2 TTI인 경우와 6 TTI인 경우를 구분하여 도시하고 있다.

도 14를 통해 알 수 있는 바와 같이 UE의 속도가 고속인 경우, 안테나 인덱스 피드백 주기를 길게 설정한다면(6 TTI), 본 발명의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 의하는 경우와 단일 안테나 방식(또는 개루프 안테나 스위칭 방식)과의 성능 차이는 감소함을 알 수 있다. 또한, 안테나 인덱스 피드백 주기를 짧게 설정하는 경우, 제 2 실시형태에서 F값을 작게 설정한다면(F=2), 제 1 실시형태와 제 2 실시형태 사이의 성능 차이는 크게 나타나지 않음을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 각 실시형태에 대한 설명에서는 송신단이 주로 UE인 경우를 상정하여 설명하였다. 다만, 본 발명의 각 실시형태에 대란 상술한 설명의 원리는 구성의 복잡성 등으로 인하여 RF 채인을 복수개 구비하기 어려운, 이에 따라 동시에 복수의 안테나를 통해 데이터를 송신하기 어려운 임의의 송신단에 모두 적용할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

또한, 상술한 설명에서 데이터를 송신하는 하나의 송신 단위가 하나의 TTI인 경우를 중점적으로 예를 들어 설명하였으나, 데이터를 송신하는 송신 단위는 복수의 TTI 단위일 수도, 이 TTI를 구성하는 서브 슬롯 단위일 수도, 또는 복수의 서브 슬롯을 단위로 설정될 수도 있다.

아울러, 본 발명의 각 실시형태에 대한 상술한 설명에서는 하나의 데이터 송신 단위에 송신 가능한 파일럿 신호의 개수가 송신 안테나의 개수 이상을 포함하는 경우를 중점적으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 제한된 파일럿 신호를 활용하여 각 송신 안테나의 채널 환경을 파악해야 할 수도 있다. 예를 들어, 3GPP LTE 시스템에서 1 TTI내에 포함된 파일럿의 개수가 2개로 제한된다면, 4개의 송신 안테나를 사용하는 송신단이 해당 TTI 내에서 모든 송신 안테나를 통해 파일럿 신호를 송신할 수 없게 된다. 이 경우, 각 송신 단위에서 2개의 파일럿을 4개의 송신 안테나에 교대로 할당하거나, 필요에 따라 송신단의 RF 채인을 2개를 구비하여 4개의 송신 안테나 모두를 통해 파일럿이 송신되도록 할 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 일 실시형태에 따라 안테나 인덱스 피드백 주기마다 추가적 안테나 스위칭을 통해 각 송신 안테나를 통해 파일럿을 송신하는 경우, 개루프 시스템과는 달리 송신단에서 사용할 안테나 인덱스를 신속하게 피드백 정보로 받아서 송신 시 활용함으로써 더 좋은 채널을 겪는 안테나(들)를 통해 데이터를 송신할 수 있게 되어 시스템 성능이 향상되게 된다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 안테나 인덱스 피드백 주기의 소정 배수마다 추가적 스위칭을 통해 각 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 경 우, 추가적 안테나 스위칭으로 인한 전력 손실을 감소시킬 수 있으며, 각 송신 단위에서 데이터 디코딩에 더 많은 파일럿 신호를 이용할 수 있게 됨에 따라 시스템 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 추가적 안테나 스위칭 주기를 사용자의 속도 및/또는 안테나 인덱스 피드백 주기의 길이에 따라 효율적으로 선택함으로써 링크 성능 감소를 최소화할 수 있다.

Claims (11)

1. 2 이상의 송신 안테나를 이용하는 통신 시스템에 있어서 전송단이 안테나 스위칭을 수행하는 방법에 있어서,

   안테나 선택 주기의 소정 배수 주기에 해당하는 송신 단위에서 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신하는 송신 안테나로 파일럿 신호를 송신하는 단계; 및

   상기 송신된 상기 파일럿 신호에 응답하여 수신된 피드백 신호를 통해, 상기 안테나 선택 주기마다 상기 2 이상의 송신 안테나 중 데이터를 송신할 안테나를 선택하는 단계를 포함하며,

   상기 파일럿 신호는, 상기 안테나 선택 주기의 F 배(F는 정수)에 해당하는 송신 단위에서, 안테나 스위칭을 통해, 상기 데이터를 송신하는 송신 안테나 이외의 송신 안테나로 전송되며

   상기 전송단의 이동성이 작은 경우, 안테나 선택 주기가 커질수록 F는 작게 설정되는, 안테나 스위칭 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 2 이상의 송신 안테나 중 동시에 데이터를 송신할 수 있는 송신 안테나의 수는 소정 개수 이하인, 안테나 스위칭 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전송단의 이동성이 큰 경우, 안테나 선택 주기가 작아질수록 F는 작게 설정되는, 안테나 스위칭 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 송신 단위에 송신 가능한 파일럿 신호의 개수는 상기 2 이상의 송신 안테나의 개수 이상인, 안테나 스위칭 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 송신 단위는 하나 이상의 전송 시간 간격(TTI), 및 하나 이상의 서브 슬롯(sub slot) 중 어느 하나인, 안테나 스위칭 방법.
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