KR101397341B1 - 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법 - Google Patents

다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

제1 사용자의 제어채널을 통하여 상기 제1 사용자의 PMI를 전송하는 단계 및 상기 제1 사용자의 데이터 채널을 통하여 상기 제1 사용자의 PMI와 제2 사용자의 PMI를 다중화(multiplexing)하여 전송하는 단계를 포함한다. 다중 사용자에 할당되는 무선자원이 사용자 간에 일부 또는 전부 겹쳐서 할당되는 경우에도 사용자의 데이터를 효과적으로 디코딩할 수 있으므로, 사용자에 대한 무선자원 할당을 보다 유동적으로 할 수 있다.

Description

다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법{Method for transmitting data multiple antenna system}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중안테나 시스템에서 다중사용자 데이터를 효율적으로 전송하고 디코딩할 수 있는 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
최근에는 무선통신 시스템의 성능과 통신용량을 극대화하기 위하여 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 시스템이 주목받고 있다. MIMO 기술은 지금까지 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 채택해 송수신 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방법이다. MIMO 시스템을 다중안테나(Multiple antenna) 시스템이라고도 한다. MIMO 기술은 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 그 결과, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.
MIMO 기술에는 송신 다이버시티(transmit diversity), 공간 다중화(spatial multiplexing) 및 빔형성(Beamforming) 등이 있다. 송신 다이버시티는 다중 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 전송 신뢰도를 높이는 기술이다. 공간 다중화는 다중 송신 안테나에서 서로 다른 데이터를 동시에 전송하여 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 빔 형성은 다중 안테나에서 채널 상태에 따른 가중치를 가하여 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 증가시키기 위해 사용된다. 이때, 가중치는 가중치 행렬(weight matrix)로 표시할 수 있고, 이를 프리코딩 행렬(precoding matrix)이라 한다. 프리코딩 행렬은 기지국과 사용자 간에 직접 전송될 수 있고, 또한 프리코딩 행렬 인덱스(precoding matrix index; PMI)가 전송될 수 있다.
공간 다중화는 단일 사용자에 대한 공간 다중화와 다중 사용자에 대한 공간 다중화가 있다. 단일 사용자에 대한 공간 다중화는 SU-MIMO(Single User MIMO)라고도 하며, 다중 사용자에 대한 공간 다중화는 SDMA(Spatial Division Multiple Access) 혹은 MU-MIMO(Multi User MIMO)로 불린다. MIMO 채널의 용량은 안테나 수에 비례하여 증가한다. MIMO 채널은 독립 채널로 분해될 수 있다. 송신 안테나의 수를 Nt, 수신 안테나의 수를 Nr 이라 할 때, 독립 채널의 수 Ni 는 Ni ≤ min{Nt, Nr}이 된다. 각각의 독립 채널은 공간 계층(spatial layer)이라 할 수 있다. 랭크(rank)는 MIMO 채널 행렬의 영이 아닌 고유값(non-zero eigenvalue)의 수로, 다중화될 수 있는 공간 스트림(spatial stream)의 수로 정의될 수 있다. 프리코딩 행 렬은 랭크가 1인 경우에 프리코딩 벡터(precoding vector)가 될 수 있다.
MU-MIMO 시스템에서 다중 사용자에 대한 무선자원은 페어링(Pairing)될 수 있다. 페어링은 다중 사용자에게 주파수 영역(frequency domain) 또는 시간 영역(time domain)에서 전체 또는 일부분을 겹쳐서 무선자원을 할당하는 것이다. 다중 사용자는 겹쳐진 무선자원을 주파수 영역 또는 시간 영역으로 나누어 사용할 수 있다. MU-MIMO 시스템에서 송신 안테나의 수만큼 사용자의 데이터를 페어링할 수 있다. 예를 들어, 4개의 송신 안테나를 가지는 기지국은 2 내지 4명의 다중 사용자를 페어링할 수 있다.
하나의 사용자는 페이링된 무선자원 영역에서 자신의 데이터 이외에 다른 사용자의 데이터는 간섭(interference)으로 작용하게 된다. 자신의 데이터에서 다른 사용자의 데이터에 의한 간섭을 효과적으로 처리할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중안테나 시스템에서 페어링되는 타 사용자에 의한 간섭을 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 데이터 전송 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법은 제1 사용자의 제어채널을 통하여 상기 제1 사용자의 PMI를 전송하는 단계 및 상기 제1 사용자의 데이터 채널을 통하여 상기 제1 사용자의 PMI와 제2 사용자의 PMI를 다중화(multiplexing)하여 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법은 복수의 사용자에 대하여 할당되는 무선자원이 사용자 간에 일부 또는 전부 겹쳐지도록 페어링(pairing)하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법은 상기 복수의 사용자 중 하나의 사용자의 PMI를 제1 채널을 통하여 전송하는 단계 및 상기 복수의 사용자의 PMI를 다중화하여 제2 채널을 통하여 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법은 제어채널을 통하여 PMI를 수신하는 단계 및 데이터 채널을 통하여 상기 PMI와 타 사용자의 PMI가 다중화된 다중화 파일럿을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 데이터 채널로 할당되는 무선자원은 상기 타 사용자와 일부 또는 전부 공유된다.
다중 사용자에 할당되는 무선자원이 사용자 간에 일부 또는 전부 겹쳐서 할당되는 경우에도 사용자의 데이터를 효과적으로 디코딩할 수 있으므로, 사용자에 대한 무선자원 할당을 보다 유동적으로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)으로부터 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)로부터 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 설명을 명확히 하기 위해, 이하에서는 OFDMA 기반의 무선통신 시스템에 대하여 설명한다.
무선통신 시스템은 다중안테나(multiple antenna) 시스템일 수 있다. 다중안테나 시스템은 다중입출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템일 수 있다. 또는 다중안테나 시스템은 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템 또는 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수도 있다. MIMO 시스템은 다수의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.
무선통신 시스템에서 기지국과 단말은 제어정보 및 사용자 데이터를 전송한다. 제어정보는 제어채널(Control channel)에 실려서 전송될 수 있다. 사용자 데이터는 데이터 채널(Data channel)에 실려서 전송될 수 있다. 제어정보는 사용자 데이터가 아닌 사용자 ID(User ID), 데이터 할당(Data Allocation) 정보, 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS), 복합 자동 재전송(Hybrid Automatic Repeat Request; HARQ), MIMO 정보 등 여러 가지 종류가 있을 수 있다. MIMO 정보에는 PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Information), SU-MIMO 또는 MU-MIMO의 MIMO 모드 정보 등이 있다.
제어채널에는 제어정보만이 실릴 수 있다. 데이터 채널에는 사용자 데이터와 제어정보가 함께 실릴 수 있다. 즉, 단말이 제어정보만을 전송하는 경우에는 제어채널을 통해 제어정보를 전송할 수 있고, 단말이 사용자 데이터와 제어정보를 전송하는 경우에는 제어정보를 제어채널을 통해 전송하거나 사용자 데이터와 제어정보를 다중화하여 데이터 채널을 통해 전송할 수 있다.
데이터 채널에 포함되는 다중 사용자의 데이터는 페어링(Pairing)될 수 있다. 페어링은 다중 사용자에게 주파수 영역(frequency domain) 또는 시간 영역(time domain)에서 전체 또는 일부분을 겹쳐서 무선자원을 할당하는 것이다. 다중 사용자에 대한 페어링이 주파수 영역과 시간 영역에서 동일한 무선자원을 할당하는 경우를 싱글 밴드 페어링(Single Band Pairing)이라 하고, 다중 사용자에 대한 페어링이 주파수 영역 또는 시간 영역에서 서로 다른 범위로 무선자원을 할당하는 경우를 멀티 밴드 페어링(Multi Band Pairing)이라 한다.
이하에서는 다중 사용자에 대한 페어링과 페어링된 데이터의 처리 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 싱글 밴드 페어링(Single Band Pairing)의 일 예를 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 싱글 밴드 페어링은 다중 사용자에게 할당하는 무선자원의 전체가 겹치도록 주파수 영역과 시간 영역이 동일한 무선자원을 할당하는 것이다. 동일한 무선자원을 할당받은 각 사용자는 무선자원을 서로 나누어 사용할 수 있다. 여기서는 사용자1(UE #1), 사용자2(UE #2) 및 사용자3(UE #3)의 데이터(Data of UE #1 and UE #2 and UE #3)가 동일한 주파수 영역과 시간 영역의 무선자원을 할당받았다. 이는 예시에 불과하며 페어링되는 무선자원의 주파수 영역 및 시간 영역의 범위에 제한은 없으며, 페어링되는 사용자의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
다음 표 1은 싱글 밴드 페어링에서 제어채널 및 데이터 채널에 실릴 수 있는 정보들의 유형을 나타내는 예이다.
유형 제어채널 데이터 채널
A 사용자 ID
데이터 할당 정보
MCS
HARQ
MIMO 정보
사용자 PMI 및 간섭 사용자 PMI		 각 사용자 데이터 또는 다중 사용자 데이터
B 사용자 ID
데이터 할당 정보
MCS
HARQ
MIMO 정보
사용자 PMI		 각 사용자 데이터 또는 다중 사용자 데이터
간섭 사용자 PMI에 대한 전용채널
싱글 밴드 페어링에서 제어채널과 데이터 채널에 실리는 정보는 유형 'A'와 같이 실릴 수 있다. 제어채널에는 사용자 ID(User ID), 데이터 할당(Data Allocation) 정보, MCS(Modulation and Coding Scheme), HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request), MIMO 정보, 각 사용자의 PMI 및 간섭 사용자 PMI가 실릴 수 있다. PMI는 랭크가 1인 경우에 각 사용자에게 프리코딩 벡터(precoding vector)가 되고, 이를 PVI(Precoding Vector Index)라 할 수 있다. 사용자 PMI는 자신에게 주어지는 프리코딩 벡터를 나타내고, 간섭(interference) 사용자 PMI는 페어링된 다른 사용자의 프리코딩 벡터를 나타낸다. 데이터 채널에는 각 사용자 데이터 또는 다중 사용자 데이터(Data for Each User or Multi User)가 실린다.
싱글 밴드 페어링에서 제어채널과 데이터 채널에 실리는 정보는 유형 'B'와 같이 실릴 수 있다. 간섭 사용자 PMI가 데이터 채널에 포함되는 전용채널(dedicated channel)에 실린다. 여기서, 전용채널은 각 사용자의 PMI가 실리는 채널이다. 전용채널은 데이터 채널 내에 임의의 영역에 위치할 수 있다. 즉, 유형 'A'에서 제어채널에 실리는 간섭 사용자 PMI가 유형 'B'에서는 데이터 채널에 포함되는 전용채널에 실린다. 이는 예시에 불과하며 제한이 아니다. 예를 들어, 제어채널에 간섭 사용자 PMI에 대한 전용채널이 포함될 수도 있으며, 각 사용자 PMI가 데이터 채널에 실릴 수도 있다. 또한 전용채널은 제어채널 및 데이터 채널과 별도의 영역에 포함될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 밴드 페어링에서 제어채널과 데이터 채널을 도시한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 2명의 사용자(UE #1, UE #2)에게 할당된 데이터 채널이 싱글 밴드 페어링된 것으로 가정한다. 각 사용자의 제어채널에는 자신의 PMI와 간섭 사용자의 PMI가 포함된다. 즉, 사용자1(UE #1)의 제어채널에는 사용자1의 PMI(PMI for UE #1)와 사용자2의 PMI(PMI for UE #2)가 실리는데, 'PMI for UE #1'은 사용자1에게 데이터에 대한 제어신호(signal)가 되지만, 'PMI for UE #2'는 간섭 사용자의 PMI가 된다. 사용자2(UE #2)의 제어채널에는 사용자2의 PMI(PMI for UE #2)와 사용자1의 PMI(PMI for UE #1)가 실리는데, 'PMI for UE #2'는 사용자2에게 데이터에 대한 제어신호(signal)가 되지만, 'PMI for UE #1'은 간섭 사용자의 PMI가 된다.
데이터 채널에는 사용자1 및 사용자2의 데이터(Data of UE #1 and UE #2)가 동일한 주파수 영역과 시간 영역으로 페어링된다. 이때, 데이터 채널에는 사용자1 및 사용자2의 PMI를 위한 제어채널(control channel for PMI)이 포함될 수 있다. PMI를 위한 제어채널은 각 사용자의 데이터에 적용되는 PMI를 가리킨다.
각 사용자는 자신의 제어채널에서 포함되는 자신의 PMI와 간섭 사용자의 PMI를 이용하여 데이터 채널에 포함되는 사용자1의 데이터와 사용자2의 데이터(Data of UE #1 and UE #2)를 구분하고(demultiplexing) 디코딩할 수 있다.
도 4는 멀티 밴드 페어링(Multi Band Pairing)의 일 예를 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 멀티 밴드 페어링은 다중 사용자에게 할당하는 무선자원의 일부분이 겹치도록 주파수 영역 또는 시간 영역에서 서로 다른 범위로 무선자원을 할당하는 것이다. 각 사용자는 겹쳐진 무선자원을 서로 나누어 사용할 수 있다. 여기서는 사용자1의 데이터(Data of UE #1), 사용자2의 데이터(Data of UE #2) 및 사용자3의 데이터(Data of UE #3)가 서로 다른 주파수 영역과 시간 영역의 무선자원을 할당받았다. 이는 예시에 불과하며 겹쳐지는 무선자원의 주파수 영역 및 시간 영역의 범위에 제한은 없으며, 페어링되는 사용자의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
멀티 밴드 페어링인 경우, 제어채널과 데이터 채널에 실리는 정보는 다음 표 2와 같이 실릴 수 있다.
제어채널 데이터 채널
사용자 ID
데이터 할당 정보
MCS
HARQ
MIMO 정보
사용자 PMI		 각 사용자 데이터 또는 다중 사용자 데이터
간섭 사용자 PMI에 대한 전용채널
싱글 밴드 페어링의 경우에는 간섭 사용자의 PMI의 수가 안테나의 수에 제한될 수 있으므로 각 사용자의 제어채널에 간섭 사용자의 PMI를 포함시켜 전송할 수 있다. 또한 전체 시스템 대역에 대하여 랭크과 PMI를 적용할 때 PMI의 크기는 고정된(fixable) 크기를 가질 수 있다. 그러나 멀티 밴드 페어링의 경우에는 일부분이 겹치는 간섭 사용자의 수에 제한없이 다양하게 변경될 수 있으므로 각 사용자의 제어채널에 간섭 사용자의 PMI를 포함시키기에는 무리가 있다. 따라서 멀티 밴드 페어링의 경우에는 간섭 사용자의 PMI를 데이터 채널에 포함되는 전용채널에 실어서 전송하는 것이 이점을 가지게 된다.
이는 예시에 불과하며 제한이 아니다. 예를 들어, 제어채널에 간섭 사용자 PMI에 대한 전용채널이 포함될 수도 있으며, 각 사용자 PMI가 데이터 채널에 실릴 수도 있다. 또한 전용채널은 제어채널 및 데이터 채널과 별도의 영역에 포함될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 제어 채널과 데이터 채널을 도시한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 3명의 사용자(UE #1, UE #2, UE #3)에게 할당된 데이터 채널이 멀티 밴드 페어링된 것으로 가정한다. 각 사용자의 제어채널에는 자신의 PMI가 포함된다. 즉, 사용자1(UE #1)의 제어채널에는 사용자1의 PMI(PMI for UE #1)가 실리고, 사용자2(UE #2)의 제어채널에는 사용자2의 PMI(PMI for UE #2)가 실리며, 사용자3(UE #3)의 제어채널에는 사용자3의 PMI(PMI for UE #3)가 실린다.
데이터 채널에는 사용자1의 데이터와 사용자2의 데이터(Data of UE #1 and UE #2)가 겹치는 부분(A1)과 사용자1의 데이터와 사용자3의 데이터(Data of UE #1 and UE #3)가 겹치는 부분(A2)이 포함된다. A1에는 사용자1과 사용자2의 PMI(PMI of UE #1 and UE #2)에 대한 전용채널(dedicated channel; D1)이 포함된다. D1에는 사용자1의 PMI와 사용자2의 PMI가 다중화(multiplexing)되어 실릴 수 있다. PMI의 다중화에 대해서는 후술한다. A1에서 사용자1에게는 사용자2가 간섭 사용자가 되고, 사용자2에게는 사용자1이 간섭 사용자가 된다. A2에는 사용자1과 사용자3의 PMI(PMI of UE #1 and UE #3)에 대한 전용채널(dedicated channel; D2)이 포함된다. D2에는 사용자1의 PMI와 사용자3의 PMI가 다중화되어 실릴 수 있다. A2에서 사용자1에게는 사용자3이 간섭 사용자가 되고, 사용자3에게는 사용자1이 간섭 사용자가 된다. 그리고 A1에는 사용자1과 사용자2의 PMI를 위한 제어채널(control channel for PMI)이 포함되고, A2에는 사용자1과 사용자3의 PMI를 위한 제어채널이 포함될 수 있다. 다시 말해, 사용자1의 PMI는 A1, A2, D1, D2에 포함될 수 있다. 사용자2의 PMI는 A1, D1에 포함될 수 있다. 사용자3의 PMI는 A2, D2에 포함될 수 있다.
제어채널을 제1 채널이라 하고 데이터 채널을 제2 채널이라고 할 때, 제1 채널에는 단일 사용자의 PMI가 포함되고 제2 채널에는 다중 사용자의 복수의 PMI가 다중화(multiplexing)되어 포함되는 것이다. 그리고 제2 채널에는 다중 사용자의 데이터가 포함되는데, 제1 채널의 PMI와 제2 채널의 PMI를 이용하여 다중 사용자의 데이터에 단일 사용자의 데이터를 검출해낼 수 있게 된다.
즉, 각 사용자는 제어채널에 포함된 PMI를 바탕으로 전용채널에서 간섭 사용자의 PMI를 알아낼 수 있고, 간섭 사용자의 PMI를 이용하여 데이터 채널에서 페어링된 다른 사용자의 데이터를 제외시키고(demultipexing) 자신의 데이터를 디코딩할 수 있다. 이와 같은 검출 방법에 대하여는 후술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 전용채널(Dedicated Channel)의 구성을 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 4명의 사용자(UE #1, UE #2, UE #3, UE #4)에게 할당된 데이터 채널이 6개의 서브밴드(subband)를 포함할 때, 사용자1(UE #1)은 6개의 서브밴드를 모두 할당받고, 사용자2, 3, 4(UE #2, UE #3, UE #4)는 각각 서로 겹치지 않는 2개의 서브밴드를 할당받아 멀티 밴드 페어링된 것으로 가정한다. 여기서, 서브밴드는 적어도 하나의 사용자 데이터 또는 제어신호가 실릴 수 있는 자원영역으로 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. 서브밴드는 자원블록(resource block), 자원타일(resource tile), 빈(bin) 등에 대응될 수 있다.
각 서브밴드에는 사용자의 PMI에 대한 전용채널(Dedicated Channel for PMI of UE)이 포함될 수 있다. 사용자1과 사용자2가 겹쳐서 할당받은 각 서브밴드에는 사용자1과 사용자2의 PMI에 대한 전용채널(Dedicated Channel for PMI of UE #1 and UE #2)이 포함된다. 사용자1과 사용자3이 겹쳐서 할당받은 각 서브밴드에는 사용자1과 사용자3의 PMI에 대한 전용채널(Dedicated Channel for PMI of UE #1 and UE #3)이 포함된다. 사용자1과 사용자4가 겹쳐서 할당받은 각 서브밴드에는 사용자1과 사용자4의 PMI에 대한 전용채널(Dedicated Channel for PMI of UE #1 and UE #4)이 포함된다.
서브밴드에 포함되는 복수의 부반송파는 데이터 부반송파(Data subcarrier) 또는 파일럿 부반송파(pilot subcarrier)가 될 수 있다. 데이터 부반송파는 사용자 데이터를 실을 수 있고, 파일럿 부반송파는 파일럿을 실을 수 있다. 이때 파일럿은 페어링된 사용자의 PMI를 다중화한 다중화 파일럿(Multiplex Pilot)이 될 수 있다. 예를 들어, 사용자1과 사용자2가 겹쳐서 할당받은 서브밴드에 포함되는 다중화 파일럿은 사용자1의 PMI와 사용자2의 PMI를 나타낸다. 서브밴드에 포함되는 복수의 다중화 파일럿이 PMI에 대한 전용채널(Dedicated Channel for PMI)이 된다. 예를 들어, 4개의 다중화 파일럿이 하나의 PMI를 나타낸다고 할 때, 4개의 다중화 파일럿이 하나의 전용채널을 이루게 된다.
전용채널의 위치 및 크기는 도시한 바에 한정되지 않으며, 전용채널은 데이터 채널의 어디에도 위치할 수 있고 전용채널을 구성하는 다중화 파일럿의 위치와 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 전용채널의 구성을 도시한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 전용채널이 모든 서브밴드에 포함되지 않고 겹쳐서 할당받은 서브밴드 중 일부에만 포함될 수 있다. 예를 들어, 사용자1과 사용자2가 겹쳐서 할당받은 2개의 서브밴드 중 1개의 서브밴드에만 전용채널이 포함될 수 있다.
이는 예시에 불과하며, 2 이상의 사용자가 겹쳐서 할당받은 복수의 서브밴드에 포함되는 전용채널의 배치 및 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 복수의 사용자가 겹쳐서 할당받은 복수의 서브밴드 중 홀수 번째 서브밴드 또는 짝수 번째 서브밴드에만 전용채널을 포함시키거나, 첫 번째 서브밴드 또는 마지막 서브밴드에만 전용채널을 포함시키는 등 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 또한, 복수의 다중화 파일럿으로 구성되는 하나의 전용채널을 하나의 서브밴드에 포함시키지 않고 복수의 서브밴드에 다중화 파일럿을 분산하여 배치할 수도 있을 것이다.
이제, 멀티 밴드 페어링된 데이터에서 다른 사용자의 데이터를 제외시키고 자신의 데이터를 디코딩하는 방법에 대하여 설명한다. 하향링크에서 멀티 밴드 페어링된 데이터를 단말이 검출하는 경우에 대하여 설명하겠으나, 상향링크에서도 동일한 방법으로 멀티 밴드 페어링된 데이터를 검출할 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 도시한 블록도이다. 도 5에서와 같이 멀티 밴드 페어링되었을 때, 사용자1(UE #1)이 자신의 데이터를 검출하는 것으로 가정한다.
도 8을 참조하면, 기지국은 다중 사용자에 대하여 멀티 밴드 페어링을 이용하여 무선자원을 할당할 수 있다. 이때, 전용채널에서 다중 사용자의 다중화 파일럿(Multiplex Pilot)은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007060331699-pat00001
이때, W = [ W1 W2 ... WN ], Wn = [W1n W2n ... WKn]T, Wn ∈ CK × 1 이며, S = [ S1 S2 ... SN ], Wn = [Sn(1) Sn(2) ... Sn(M)]T, Sn ∈ CM × 1 이다. X는 다중화 파일럿, W는 사용자의 PMI이며, S는 사용자마다 특정되는 시퀀스(sequence)로 PMI와 연관된다. (.)signal 은 자신의 시그널, (.)interference 은 간섭 사용자의 시그널을 의미한다. N은 PMI를 나타내는 가중치 벡터(Weight Vector)의 수, K는 송신 안테나의 수, M은 시퀀스의 길이이다. PMI는 N개의 가중치 벡터를 가질 수 있고, PMI 중 임의의 가중치 벡터 Wn은 송신 안테나의 수(K)에 해당하는 심벌로 이루어진다. S는 가중치 벡터의 수(N)에 해당하는 시퀀스를 가질 수 있으며, 시퀀스의 길이 M은 부반송파의 수에 해당하는 길이가 될 수 있다. 즉, 다중화 파일럿은 사용자의 가중치 벡터에 간섭 사용자의 시퀀스가 곱해지고, 여기에 간섭 사용자의 가중치 벡터와 사용자의 시퀀스의 곱이 더해져서 다중화된다. 예를 들어, 전용채널 D1의 다중화 파일럿은 사용자1의 가중치 벡터에 사용자2의 시퀀스가 곱해지고, 여기에 사용자2의 가중치 벡터와 사용자1의 시퀀스의 곱이 더해져서 다중화된다. 전용채널 D2의 다중화 파일럿은 사용자1의 가중치 벡터에 사용자3의 시퀀스가 곱해지고, 여기에 사용자3의 가중치 벡터와 사용자1의 시퀀스의 곱이 더해져서 다중화된다.
기지국이 전송한 다중화 파일럿은 채널환경을 통하여 수학식 2와 같이 수신 될 수 있다.
Figure 112007060331699-pat00002
Y는 수신 신호, Hsignal은 사용자 자신의 채널환경, N은 잡음을 의미한다.
이와 같은 신호를 수신한 사용자1은 제어채널 및 전용채널에서 PMI를 처리한다(PMI processing). 사용자1은 자신의 제어채널(Control Channel for UE #1)로부터 사용자1에 대한 PMI(PMI for UE #1)를 알 수 있다. 즉, 사용자1은 Wsignal 과 Ssignal을 알 수 있다. 그리고 사용자1은 채널추정을 통하여 Hsignal을 구할 수 있다.
사용자1은 자신의 PMI를 이용하여 전용채널 D1에서 사용자2의 PMI(PMI for UE #2)를 검출할 수 있으며, 전용채널 D2에서 사용자3의 PMI(PMI for UE #3)를 검출해 낼 수 있다. 간섭 사용자의 PMI를 검출하는 방법으로 최대치 결합(Maximum Ratio Combining; MRC) 방식 또는 최대 우도(Maximum Likelihood; ML) 방식을 사용할 수 있다.
일실시예로 MRC 방식을 이용하여 간섭 사용자의 PMI를 검출하는 경우, 간섭 사용자의 시퀀스는 수학식 3과 같이 추정될 수 있다.
Figure 112007060331699-pat00003
여기서, Sest,interference는 간섭 사용자의 추정 시퀀스를 나타내고, (.)H는 허미션(Hermitian) 행렬을 의미한다. 수학식 2에서 가중치 벡터들 간에는 직교성(orthogonality)을 가지므로 사용자의 채널환경과 간섭 사용자의 가중치 벡터의 곱 Hsignal Winterference는 무시(nulling)될 수 있다.
예를 들어, 사용자1의 PMI와 사용자2의 PMI는 다음 표 3과 같이 4개의 다중화 파일럿에 실릴 수 있다.
부반송파 #1 부반송파 #2 부반송파 #3 부반송파 #4
W1S2(1)+W2S1(1) W1S2(2)+W2S1(2) W1S2(3)+W2S1(3) W1S2(4)+W2S1(4)
이때, 사용자1의 시퀀스 S1과 사용자2의 시퀀스 S2는 다음과 같다.
S1 = {S1(1), S1(2), S1(3), S1(4)}
S2 = {S2(1), S2(2), S2(3), S2(4)}
사용자1이 수신하는 수신신호는 Y1(k)= H1(k){W1S2(k)+W2S1(k)}+N, (k = 1, 2, 3, 4)이 된다. 사용자1은 MRC 방식을 이용하여 사용자2의 시퀀스를 다음과 같이 검출할 수 있다.
Sest,2(k) = (H1(k) W1)HY1(k)
Sest,2 = {Sest,2(1), Sest,2(2), Sest,2(3), Sest,2(4)}
한편, 사용자2가 수신하는 수신신호는 Y2(k)= H2(k){W1S2(k)+W2S1(k)}+N, (k = 1, 2, 3, 4)이 된다. 사용자2는 MRC 방식을 이용하여 사용자1의 PMI를 다음과 같이 검출할 수 있다.
Sest,1(k) = (H2(k) W2)HY2(k)
Sest,1 = {Sest,1(1), Sest,1(2), Sest,1(3), Sest,1(4)}
다른 실시예로 ML 방식을 이용하여 간섭 사용자의 PMI를 검출하는 경우, 간섭 사용자의 시퀀스는 수학식 4와 같이 검출될 수 있다.
Figure 112007060331699-pat00004
이때,
Figure 112007060331699-pat00005
이다. 즉, 가중치 벡터의 수(N) 만큼 임의의 가중치 벡터를 반복(interation)하여 수신 신호 Y에 가장 근접하는 가중치 벡터를 찾아서 간섭 사용자의 PMI를 검출할 수 있다.
검출된 간섭 사용자의 PMI를 이용하여 데이터 채널에서 데이터를 역다중화한다(demultiplexing). 사용자1의 제어채널에서 알 수 있는 사용자1의 PMI와 전용채널 D1에서 검출한 사용자2의 PMI를 이용하여 사용자1과 사용자2의 데이터가 페어링된 영역 A1에서 역다중화하여 사용자1의 데이터의 일부를 구할 수 있다. 그리고 사용자1의 PMI와 전용채널 D2에서 검출한 사용자3의 PMI를 이용하여 사용자1과 사용자3의 데이터가 페어링된 영역 A2에서 역다중화하여 사용자1의 데이터의 다른 일부 를 구할 수 있다.
역다중화된 데이터를 디코딩한다(Decoding). A1과 A2에서 역다중화된 사용자1의 데이터는 디코딩 블록(Decoding Block)으로 만들어져서 디코딩될 수 있다.
이상에서 멀티 밴드 페어링인 경우에 다중화 파일럿으로 복수의 사용자에 대한 PMI를 다중화하고 이를 검출하는 방법에 대하여 설명하였으나, 이는 싱글 밴드 페어링에서도 그대로 적용될 수 있다. 또한, 페어링뿐만 아니라 인접하는 서브밴드를 사용하는 복수의 사용자에 대한 PMI를 다중화하고 검출하는 경우에도 적용될 수 있을 것이다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 싱글 밴드 페어링(Single Band Pairing)의 일 예를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 밴드 페어링에서 제어 채널과 데이터 채널을 도시한 예시도이다.
도 4는 멀티 밴드 페어링(Multi Band Pairing)의 일 예를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 제어 채널과 데이터 채널을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 전용채널(Dedicated Channel)의 구성을 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 페어링에서 전용채널의 구성을 도시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 도시한 블록도이다.

Claims (10)

  1. 제1 사용자의 제어채널을 통하여 상기 제1 사용자의 프리코딩 행렬 인덱스(precoding matrix index: PMI)를 전송하는 단계;
    상기 제1 사용자의 데이터 채널을 통하여 상기 제1 사용자의 PMI와 제2 사용자의 PMI를 다중화 파일럿에 다중화하여 전송하는 단계; 및
    상기 제1 사용자의 데이터 채널을 통하여 상기 제1 사용자의 데이터 및 상기 제2 사용자의 데이터를 다중화하여 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 다중화 파일럿은 상기 제2 사용자의 시퀀스가 곱해진 상기 제1 사용자의 PMI의 가중치 벡터 및 상기 제1 사용자의 시퀀스가 곱해진 상기 제2 사용자의 PMI의 가중치 벡터를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 사용자의 데이터 채널로 할당된 무선자원과 상기 제2 사용자의 데이터 채널로 할당된 무선자원이 일부 겹치는 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 사용자의 데이터 채널로 할당된 무선자원과 상기 제2 사용자의 데이터 채널로 할당된 무선자원이 전부 겹치는 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 사용자의 PMI와 상기 제2 사용자의 PMI는 다중화 파일럿으로 다중화되어 상기 데이터 채널로 전송되되, 상기 다중화 파일럿은
    Figure 112012065086259-pat00006
    이며, 이때 Wsignal은 상기 제1 사용자의 PMI의 가중치 벡터, Sinterference는 상기 제2 사용자의 시퀀스, Winterference는 제2 사용자의 PMI의 가중치 벡터, Ssignal은 상기 제1 사용자의 시퀀스인 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 다중안테나 시스템에서의 데이터 처리 방법에 있어서,
    제어채널을 통하여 제1 사용자의 프리코딩 행렬 인덱스(precoding matrix index: PMI)를 수신하고;
    다중화된 PMI를 데이터 채널을 통해 수신하되, 상기 다중화된 PMI는 상기 제1 사용자의 PMI 및 제2 사용자의 PMI가 다중화된 것이고, 상기 데이터 채널을 위한 무선 자원은 일부 또는 전부가 상기 제2 사용자를 위해 사용되고;
    상기 제어 채널에서의 상기 제1 사용자의 PMI를 이용하여, 상기 데이터 채널에서의 상기 다중화된 PMI로부터 상기 제1 사용자의 PMI 및 상기 제2 사용자의 PMI를 역다중화(demultiplexing)하고; 및
    상기 데이터 채널에서 상기 역다중화된 PMI를 이용하여 데이터를 재생하되,
    상기 다중화된 PMI는 다중화된 파일럿을 통해 수신되고, 상기 다중화된 파일럿은 상기 제2 사용자의 시퀀스가 곱해진 상기 제1 사용자의 PMI의 가중치 벡터 및 상기 제1 사용자의 시퀀스가 곱해진 상기 제2 사용자의 PMI의 가중치 벡터를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 처리 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 다중화 파일럿은
    Figure 112012065086259-pat00015
    이며, 이때 Wsignal은 상기 제1 사용자의 PMI의 가중치 벡터, Sinterference는 상기 제2 사용자의 시퀀스, Winterference는 제2 사용자의 PMI의 가중치 벡터, Ssignal은 상기 제1 사용자의 시퀀스인 것을 특징으로 하는 다중안테나 시스템에서의 데이터 처리 방법.
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