KR101422026B1 - A method for transmitting/receiving signal in a Multiple Input Multiple Output system - Google Patents
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Abstract
본 문서는 다중 입출력 시스템에서, 신호를 송수신하는 방법을 개시한다.This document discloses a method for transmitting and receiving signals in a MIMO system.
다중 입출력 시스템에서, 신호를 송수신하는 방법의 일례는 단말에서 기지국으로부터, 제1 MIMO 코딩 및 제2 MIMO 코딩이 수행된 신호를 수신하되, 상기 제1 MIMO 코딩은, 상기 기지국을 포함하는 다수의 기지국을 고려하여 협력적 MIMO 코딩으로 수행되고, 상기 제2 MIMO 코딩은, 상기 다수의 기지국 중 적어도 일부 기지국에서 기지국 별로 수행되는 것을 특징으로 한다.An example of a method for transmitting and receiving a signal in a MIMO system is to receive a signal in which a first MIMO coding and a second MIMO coding are performed from a base station in a mobile station and the first MIMO coding is performed by a plurality of base stations And the second MIMO coding is performed for at least some base stations among the plurality of base stations for each base station.
MIMO, Collaborative MIMO, STC MIMO, Collaborative MIMO, STC
Description
본 문서는 다중 입출력 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로 다중 입출력 시스템에서, 신호를 송수신하는 방법에 관한 것이다.This document relates to a MIMO system, and more particularly to a method for transmitting and receiving signals in a MIMO system.
최근 정보통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 그리고 고품질 서비스의 출현 등으로 인해 무선통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 능동적으로 대처하기 위해서는 통신 시스템의 용량을 증대시키는 한편 데이터의 전송 신뢰도를 높여야 한다. Recently, demands for wireless communication services are rapidly increasing due to the generalization of information communication services, the emergence of various multimedia services, and the emergence of high quality services. To actively cope with this, it is necessary to increase the capacity of the communication system and increase the data transmission reliability.
무선통신 환경에서 통신 용량을 늘리기 위한 방안으로는 이용 가능한 주파수 대역을 새롭게 찾아내는 방법과, 주어진 자원의 효율성을 높이는 방법을 생각해 볼 수 있다. 이 중 후자의 방법으로 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보하여 다이버시티 이득을 취하거나, 각각의 안테나를 통해 데이터를 병렬로 전송함으로써 전송 용량을 늘리는 이른바 다중 안테나 송수신 기술(Multiple Input Multiple Output Antenna; 이하 MIMO)이 최근 큰 주목을 받으며 활발하게 개발되고 있다.As a way to increase the communication capacity in a wireless communication environment, a method of newly finding an available frequency band and a method of increasing the efficiency of a given resource can be considered. In the latter method, a plurality of antennas are installed in the transceiver to obtain a diversity gain by further securing a spatial area for resource utilization, or transmission capacity is increased by transmitting data in parallel through each antenna. An MIMO (Multiple Input Multiple Output Antenna) has recently been actively developed.
상술한 바와 같은 종래기술에 있어서 본 발명은 다중 입출력 시스템에서, 신호를 송수신하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for transmitting and receiving signals in a MIMO system.
본 발명의 일 실시 양태에 따른 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템에서, 신호를 수신하는 방법은, 단말에서 기지국으로부터, 제1 MIMO 코딩 및 제2 MIMO 코딩이 수행된 신호를 수신하되, 상기 제1 MIMO 코딩은, 상기 기지국을 포함하는 다수의 기지국을 고려하여 협력적 MIMO 코딩으로 수행되고, 상기 제2 MIMO 코딩은, 상기 다수의 기지국 중 적어도 일부 기지국에서 기지국 별로 수행되는 것을 특징으로 한다.A method for receiving a signal in a multiple input multiple output (MIMO) system according to an embodiment of the present invention includes receiving a signal from a base station in which a first MIMO coding and a second MIMO coding are performed, The first MIMO coding is performed by cooperative MIMO coding considering a plurality of base stations including the base station, and the second MIMO coding is performed for at least some base stations among the plurality of base stations for each base station .
상기 제1 MIMO 코딩은, 상기 다수의 기지국 또는, 상기 다수의 기지국과 연결되는 스케줄러에서 수행될 수 있다.The first MIMO coding may be performed in the scheduler connected to the plurality of base stations or the plurality of base stations.
상기 제2 MIMO 코딩은, 상기 다수의 기지국 중 적어도 일부 기지국에서 특정 시간에 동일한 신호가 상기 단말로 전송되도록 하는 프리코딩을 포함할 수 있다.The second MIMO coding may include precoding such that at least some of the plurality of base stations transmit the same signal to the terminal at a specific time.
상기 제1 MIMO 코딩 및 제2 MIMO 코딩된 신호는, 상기 제1 MIMO 코딩된 신호 및 상기 제1 MIMO 코딩된 신호에 소정의 순환 지연을 적용하는 상기 제2 MIMO 코딩이 수행된 신호를 포함할 수 있다.The first MIMO coding and the second MIMO coded signal may comprise the second MIMO coded signal applying a predetermined cyclic delay to the first MIMO coded signal and the first MIMO coded signal. have.
상기 다수의 기지국 중 일부는 상기 제1 MIMO 코딩된 신호를 전송하고, 상 기 다수의 기지국 중 다른 일부는 상기 제1 MIMO 코딩된 신호에 소정의 순환 지연이 적용되는 상기 제2 MIMO 코딩된 신호를 전송할 수 있다.Wherein a portion of the plurality of base stations transmits the first MIMO coded signal and the other of the plurality of base stations receives the second MIMO coded signal to which a predetermined cyclic delay is applied to the first MIMO coded signal Lt; / RTI >
상기 방법은, 상기 단말이 수신된 신호에 기초하는 피드백 정보를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include transmitting, by the terminal, feedback information based on a received signal.
이때 상기 피드백 정보는, 상기 제1 MIMO 코딩과 관련된 정보 및 상기 제2 MIMO 코딩과 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The feedback information may include at least one of information related to the first MIMO coding and information related to the second MIMO coding.
상기 피드백 정보는, 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index), 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information), 랭크 정보(RI: Rank Indicator) 및 모드 정보(MI: Mode Indicator) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The feedback information includes at least one of a Precoding Matrix Index (PMI), Channel Quality Information (CQI), Rank Indicator (RI), and Mode Indicator (MI) .
그리고, 상기 제1 MIMO와 관련된 정보는, 스케줄러로 전달될 수 있다.The information related to the first MIMO may be transmitted to the scheduler.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템에서, 신호를 송신하는 방법은, 제1 MIMO 코딩이 수행된 신호를 기지국에서 제2 MIMO 코딩하는 단계 및 상기 제2 MIMO 코딩된 신호를 단말로 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제1 MIMO 코딩은 상기 기지국을 포함하는 다수의 기지국과 상기 단말 사이에 형성되는 채널을 고려하는 협력적 MIMO 코딩이다.In another aspect of the present invention, in a multiple input multiple output (MIMO) system, a method of transmitting a signal includes performing a second MIMO coding on a signal on which a first MIMO coding is performed at a base station, And transmitting the coded signal to the terminal, wherein the first MIMO coding is cooperative MIMO coding considering a channel formed between a plurality of base stations including the base station and the terminal.
상기 제1 MIMO 코딩은, 상기 다수의 기지국 또는 상기 다수의 기지국과 연결되는 스케줄러에서 수행될 수 있다.The first MIMO coding may be performed in the scheduler connected to the plurality of base stations or the plurality of base stations.
상기 제1 MIMO 코딩 및 상기 제2 MIMO 코딩은, 공간-시간 코딩 기법, 공간-시간 트렐리스 코딩 기법, 공간-주파수 코딩 기법, 공간-시간-주파수 코딩 기법, 공간 다중화 기법 및 순환 지연 다이버시티 기법 중에 적어도 하나를 이용할 수 있다.The first MIMO coding and the second MIMO coding may be performed using at least one of a space-time coding scheme, a space-time trellis coding scheme, a space-frequency coding scheme, a space- At least one of the techniques can be used.
상기 제2 MIMO 코딩 단계에서, 상기 다수의 기지국 각각으로부터 특정 시간에 동일한 신호가 상기 단말로 전송되도록 하는 프리코딩 기법이 적용될 수 있다.In the second MIMO coding step, a precoding scheme may be applied in which the same signal is transmitted from the plurality of base stations to the mobile station at a specific time.
상기 제2 MIMO 코딩 단계에서, 상기 제1 MIMO 코딩된 신호 중 적어도 일부에 대해 순환 지연 기법이 적용될 수 있다.In the second MIMO coding step, a cyclic delay technique may be applied to at least some of the first MIMO coded signals.
상기 순환 지연 기법은, 시간 영역에서 일정 비트만큼 순환 지연 적용되거나, 주파수 영역에서 위상 시퀀스의 곱으로 적용될 수 있다.The cyclic delay scheme can be applied as a cyclic delay of a certain bit in the time domain or as a product of a phase sequence in the frequency domain.
본 문서에서 개시하는 다중 입출력 시스템에서, 신호를 송수신하는 방법을 통해 다중 셀 환경에서 보다 효율적인 신호 송수신 방법을 제공할 수 있다.In the MIMO system disclosed in this document, it is possible to provide a more efficient signal transmission / reception method in a multi-cell environment through a method of transmitting and receiving signals.
또한, 다수의 기지국에 대한 협력적 MIMO 코딩과 함께 각 기지국에 구비된 다수의 송신 안테나를 이용하는 MIMO 코딩을 함께 이용함으로써 각 기지국과 단말 사이에 대해서도 MIMO 기법으로 인한 이득을 추가적으로 획득할 수 있을 것이다.In addition, by using cooperative MIMO coding for a plurality of base stations and MIMO coding using a plurality of transmit antennas provided in each base station, a gain due to the MIMO technique can be additionally obtained between each base station and the mobile station.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 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 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details for a better understanding of the present invention. However, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be practiced without these specific details. For example, in the following description, certain terms are mainly described, but they need not be limited to these terms, and they may have the same meaning when they are referred to as arbitrary terms.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및/또는 장치는 생략될 수 있고, 각 구조 및/또는 장치의 핵심기능을 중심으로 도시한 블록도 및/또는 흐름도 형식으로 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.In some instances, well-known structures and / or devices may be omitted to avoid obscuring the concepts of the present invention, and may be represented in block diagrams and / or flowchart diagrams centered on the core functions of each structure and / or device have. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.In this document, embodiments of the present invention have been described mainly on the data transmission / reception relationship between a base station and a mobile station. Here, the BS has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with the MS. The particular operation described herein as performed by the base station may be performed by an upper node of the base station, as the case may be. That is, it is apparent that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station can be performed by a network node other than the base station or the base station. A 'base station' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point, and the like. The term 'terminal' may be replaced with terms such as User Equipment (UE), Mobile Station (MS), and Mobile Subscriber Station (MSS).
도 1은 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a method of performing cooperative MIMO scheme.
도 1에 도시된 바와 같이 협력적 MIMO 기법을 적용할 수 있는 다중 셀 환경의 통신 시스템은, 단말 MS(10)과, 단말 MS(10)이 전송하는 상향링크 데이터를 수신하는 서빙 기지국 BS_1(11)과 인접 셀에 상응하는 인접 기지국 BS_2(12)을 포함하는 다수의 기지국을 포함한다. 그리고, 다수의 기지국에서 협력적으로 MIMO를 수행하고자 할 때 각 기지국으로 전달 데이터를 스케줄링하는 스케줄러(13)를 포함할 수 있다.1, a communication system of a multi-cell environment in which a cooperative MIMO scheme can be applied includes a
동일 셀 기지국의 다중 안테나를 통해 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO에 의해 수신성능을 높인 것과 유사한 방법으로, 인접한 다수의 셀에 위치하는 기지국들로부터 동일 채널에 대한 신호를 수신하여 다이버시티, 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO를 구현할 수 있다. 특히, 인접 셀로부터 간섭을 받기 쉬운 셀 가장자리에 위치하는 단말은 이러한 상황을 역으로 이용하여, 인접 기지국들로부터 동일 채널에 대한 신호를 수신하여, 다이버시티, 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO를 구현할 수 있을 것이다.A method for diversity reception by receiving signals for the same channel from base stations located in adjacent cells in a manner similar to a method of increasing reception performance by a single user MIMO or multiple user MIMO through multiple antennas of the same cell base station, Or multi-user MIMO. In particular, a UE located at an edge of a cell, which is susceptible to interference from a neighbor cell, can reverse the situation and receive signals for the same channel from neighbor BSs to implement diversity, single user MIMO, or multiuser MIMO There will be.
스케줄러(13)는 이러한 인접한 다수의 셀에 위치하는 기지국들이 협력적으로 단말 특히, 셀 가장자리에 위치하는 단말로 신호를 송신하되, 보다 효과적으로 송신할 수 있도록 다양한 MIMO 기법을 적용하여 해당 단말에 대한 데이터를 구성하여 각 기지국으로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 같이 다수의 기지국들이 협력하여 단말로 신호를 송신할 수 있도록 하는 코딩 기법을 이하 협력적 MIMO 코딩이라고 칭한다. 이러한 협력적 MIMO 코딩에는 기존에 알려진 다양한 MIMO 기법들이 동일하거나 유사한 방법으로 적용될 수 있을 것이다.The
한편, 스케줄러(13)는 각 기지국에서 단말로부터 수신된 신호를 통해 획득한 채널 정보를 수신하고, 이를 이용하여 해당 단말로 전송하는 데이터를 각 기지국에 대한 채널 상황에 적합하게 구성할 수 있다. 예를 들어, 채널 정보에는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information) 및 랭크 정보(Rank information) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 채널 정보를 통해 스케줄러(13)에서는 해당 단말의 채널 상태에 최적의 코딩 및 변조 기법을 선택하고 이를 적용하여 데이터를 구성할 수 있을 것이다.Meanwhile, the
협력적 MIMO 기법을 적용하면, 도 1에 도시된 바와 같이 단말(10)에게 신호를 제공하기 위하여, 정보 비트는 스케줄러(13)에서 MIMO 기법에 따라 협력적 MIMO 코딩이 수행된다. 그리고 이렇게 코딩 된 정보 비트는 각 기지국(11, 12)에 분리되어 전달된다. 각 기지국(11, 12)에서는 협력적 MIMO 코딩이 수행된 후 전달된 신호를 변조하여 단말(10)로 전송함으로써 협력적 MIMO를 제공할 수 있다.When the cooperative MIMO scheme is applied, cooperative MIMO coding is performed according to the MIMO scheme in the
이하 상술한 협력적 MIMO 기법을 적용함에 있어서, 각 기지국의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 협력적 MIMO 기법은 단말에서 협력적 MIMO 코딩과 관련된 피드백 정보를 제공하는지 여부에 따라 개-루프(open loop) 방식과 폐-루프(close loop) 방식으로 구분할 수 있다. 이하 이 두 가지 경우를 차례대로 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of each base station will be described in more detail in applying the cooperative MIMO scheme. The cooperative MIMO scheme can be classified into an open loop scheme and a closed loop scheme depending on whether the UE provides feedback information related to cooperative MIMO coding. The following two cases should be explained in order.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 개-루프 방식으로 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 illustrates a cooperative MIMO scheme in an open-loop scheme according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2에 도시된 바와 같이 협력적 MIMO 기법을 적용할 수 있는 다중 셀 환 경의 통신 시스템은, 단말 MS(20)과, 단말 MS(20)로 상향링크 서비스를 제공하는 서빙 기지국 BS_1(21), 인접 셀에 상응하는 인접 기지국 BS_2(22)을 포함하는 다수의 기지국을 포함한다. 그리고, 다수의 기지국에서 협력적으로 MIMO를 수행하고자 할 때 각 기지국에서 단말로 전송되는 데이터를 스케줄링하는 스케줄러(23)를 포함할 수 있다.2, a multi-cell environment communication system to which a cooperative MIMO scheme can be applied includes a MS MS 20, a serving BS BS 21 providing an uplink service to the MS MS 20, And a plurality of base stations including a neighbor
협력적 MIMO 기법을 수행하기 위한 스케줄러(23)의 동작은 위 도 1을 통해 설명한 바와 동일하므로 생략한다. 도 2에서 도시하는 본 실시예에 따르면, 기지국 BS_1(21) 및 기지국 BS_2(22) 각각이 구비하고 있는 다수의 송신 안테나를 대상으로 하여, 각 기지국에서는 협력적 MIMO 코딩이 수행된 신호를 수신하여 이에 대해 추가적으로 별도의 MIMO 코딩을 수행할 수 있다.The operation of the
본 실시예에 따라 협력적 MIMO 기법을 적용하면, 도 2에 도시된 바와 같이 단말(20)에게 신호를 제공하기 위하여, 스케줄러(23)에서는 단말(20)에 전송될 정보 비트에 대해 소정의 MIMO 기법에 따라 협력적 MIMO 코딩이 수행된다. 그리고 이렇게 코딩된 데이터는 스케줄링에 따라 각 기지국(21, 22)에 분리되어 전달될 수 있다. 각 기지국(21, 22)에서는 본 실시예에 따라 협력적 MIMO 코딩된 신호에 대해 다시 MIMO 코딩을 수행한다. 그리고, 다수의 기지국에서 이렇게 2차적 MIMO 코딩이 수행된 신호를 변조하여 단말(20)로 전송함으로써 협력적 MIMO를 제공할 수 있다.2, in order to provide a signal to the
한편, 기지국에서는 전송할 신호에 대해 공간 빔 형성 (spatial beamforming)을 수행 할 수도 있다. 즉, 각 기지국에서는 단말과의 채널 상태를 파악하여 단말을 지향하는 빔을 형성할 수 있도록 가중치를 곱하여 전송할 수 있다. 이때 다른 사용자에게는 공간 널링(spatial nulling)이 수행되도록 하여, 협력적 MIMO 전송에 대해 공간 빔 형성을 응용 할 수도 있을 것이다.Meanwhile, the base station may perform spatial beamforming on a signal to be transmitted. That is, each base station can determine the channel state with the terminal and multiply it by a weight so as to form a beam that directs the terminal. At this time, spatial nulling may be performed for other users, and spatial beamforming may be applied to cooperative MIMO transmission.
또한, 이와 같이 각 기지국의 안테나를 이용하여 공간 빔 형성을 수행하는 경우 기지국에서 빔 형성 가중치 생성을 위해 단말에서는 빔 형성을 위한 피드백 정보를 전송하여 줄 수도 있을 것이다. 만약 코드북 기반의 빔 형성 기법이 적용되는 경우 단말은 피드백 정보로서 코드북의 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Index)를 전송할 수 있다. In addition, when the spatial beamforming is performed using the antenna of each base station, the base station may transmit feedback information for beamforming in order to generate beamforming weights. If a beamforming scheme based on a codebook is applied, the UE can transmit a precoding matrix index (PMI) of a codebook as feedback information.
도 1 및 도 2에서 협력적 MIMO 코딩을 수행하는 스케줄러는, 도시된 바와 같이 기지국 외부에 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에 각 기지국과 스케줄러는 통신 시스템 상의 백본망을 통해 연결될 수 있다. 다른 방법으로 스케줄러는 각 기지국 내부에 구비될 수도 있을 것이다. 이때 스케줄러는 협력적 MIMO 코딩을 위해 추가적으로 구비될 수도 있고, 기존의 스케줄러에서 협력적 MIMO 코딩을 수행할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.The scheduler that performs cooperative MIMO coding in FIGS. 1 and 2 may be separately provided outside the base station as shown in FIG. In this case, each base station and the scheduler can be connected through a backbone network on the communication system. Alternatively, the scheduler may be provided within each base station. In this case, the scheduler may be additionally provided for cooperative MIMO coding, or may be configured to perform cooperative MIMO coding in an existing scheduler.
이와 같이 다수의 기지국에 대한 협력적 MIMO 코딩과 함께 각 기지국에 구비된 다수의 송신 안테나를 이용하는 MIMO 코딩을 함께 이용함으로써 각 기지국과 단말 사이에 대해서도 MIMO 기법으로 인한 이득을 추가적으로 획득할 수 있을 것이다.In this way, cooperative MIMO coding for a plurality of base stations and MIMO coding using a plurality of transmit antennas included in each base station are used together, so that a gain due to the MIMO technique can be additionally obtained between each base station and the mobile station.
상술한 협력적 MIMO 코딩 및 각 기지국에서의 MIMO 코딩은 다양한 기법을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 다양한 시공간 부호(Space-Time Code; STC)를 이용하는 블록 코딩 기법, 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM) 기법, 순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity; CDD) 기법, 프리코딩(Precoding) 기법, 안테나 선택(Antenna Selection; AS) 기법, 안테나 호핑(Antenna Hopping; AH) 기법, 빔 형성(BeamForming; BF) 기법 등을 들 수 있다. 상기에서 나열된 기법들 중 주요한 MIMO 기법에 대해 이하 상술한 다양한 기법에 대해 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The cooperative MIMO coding described above and the MIMO coding at each base station can be performed through various techniques. For example, a block coding scheme, a spatial multiplexing scheme (SM) scheme, a cyclic delay diversity scheme (CDD) scheme, and a precoding scheme using a variety of space-time codes (STC) , Antenna Selection (AS), Antenna Hopping (AH), and Beamforming (BF) techniques. Hereinafter, the various techniques described below with respect to the main MIMO scheme among the schemes listed above will be described in more detail.
공간 다중화 기법은 입력 신호를 여러 개의 병렬 신호로 나누어 동시에 전송하는 기법으로 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. 입력 신호에 해당하는 정보 비트의 시퀀스를 s1, s2, s3, s4라 정의할 경우, 이하 표 1과 같이 나타낼 수 있다.The spatial multiplexing technique can increase the data rate by dividing the input signal into several parallel signals and simultaneously transmitting them. When the sequence of the information bits corresponding to the input signal is defined as s1, s2, s3, s4, it can be expressed as shown in Table 1 below.
시공간 부호를 이용하는 블록 코딩 기법은, 안테나에 해당하는 공간 축과 시간 축으로 부호화를 적용하여 다이버시티 (diversity) 및 부호 이득 (coding gain)을 동시에 얻는 기법이다. 그리고, 정보 비트의 시퀀스를 s1, s2, s3, s4라 정의 할 경우, 다양한 시공간 부호를 이하 표 2와 같이 나타낼 수 있다. A block coding scheme using space-time codes is a technique for simultaneously obtaining diversity and coding gain by applying coding to spatial and temporal axes corresponding to antennas. When a sequence of information bits is defined as s1, s2, s3, and s4, various space-time codes can be expressed as shown in Table 2 below.
표 2에서는 랭크(rank)는 한번의 블록 코딩으로 전송되는 송신 스트림 수를 나타내며 공간 다중화율(spatial multiplexing rate)로 칭할 수도 있다. 그리고, 안테나의 구조 예를 들어 안테나 수(# of ANT)에 따라 서로 다른 시공간 부호가 필요함을 보여주고 있다. 표 2의 각 행렬식에서 행은 안테나를 나타내고 열은 타임 슬롯을 나타낼 수 있다.In Table 2, a rank represents the number of transmission streams to be transmitted in one block coding and may be referred to as a spatial multiplexing rate. Also, it is shown that different space-time codes are required according to the number of antennas (# of ANT), for example, the structure of an antenna. In each determinant of Table 2, the rows represent antennas and the columns represent time slots.
한편, 표 2의 시공간 부호를 확장하여 공간-시간 코딩 기법뿐만 아니라, 공간-주파수 코딩 기법, 공간-시간-주파수 코딩 등도 구현할 수 있을 것이다. 예를 들어, 공간-주파수 코딩 기법으로 확장 사용되면 표 2의 각 행렬식에서 열은 부반송파를 나타낼 수 있을 것이다. Meanwhile, space-time codes of Table 2 may be extended to implement not only space-time coding but also space-frequency coding and space-time-frequency coding. For example, if extended by a space-frequency coding scheme, the columns in each matrix of Table 2 may represent subcarriers.
공간-시간 트렐리스 코딩 기법(STTC: Space-Time Trellis Code)은 페이딩 채널하의 다중안테나 시스템을 위한 다이버시티 및 부호화 방식이다. 공간-시간 트렐리스 코딩 기법은 다중 안테나를 통해 부호화된 신호를 전송함으로써 시·공간 다이버시티이득을 얻을 수 있으며, 기존의 방식에서 부가적인 대역폭의 증가없이 부호화 이득을 얻을 수 있다.Space-Time Trellis Code (STTC) is a diversity and coding scheme for a multi-antenna system under a fading channel. The space-time trellis coding scheme can obtain the temporal / spatial diversity gain by transmitting the coded signal through the multiple antennas, and the coding gain can be obtained without increasing the additional bandwidth in the conventional scheme.
송신단의 STTC 부호화 과정은 다음과 같이 이루어진다. 정보 비트가 입력되면 주어진 트렐리스 도에 따라 다이버시티 이득과 부호화 이득이 최대가 되도록 성상도에 따라 각각의 다중 안테나에 심볼이 할당되며, 할당된 심볼은 각각의 안테나를 통해 동시에 전송된다. 각 송신 안테나를 통해 전송된 심볼들은 각각 독립적인 페이딩을 겪게 되며 이를 통해 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.The STTC encoding process of the transmitting end is performed as follows. When information bits are input, symbols are allocated to each of multiple antennas according to constellation so that diversity gain and coding gain are maximized according to a given trellis, and the allocated symbols are simultaneously transmitted through the respective antennas. The symbols transmitted through the respective transmit antennas undergo independent fading, thereby achieving a diversity gain.
공간-주파수 트렐리스 코딩 기법(SFTC: Space-Frequency Trellis Code)은 공간-시간 트렐리스 코딩 기법을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 적용할 경우에 주파수 영역에서 부호화 과정을 수행하게 되는 점에서 차이가 있을 뿐 기본적으로 상술한 공간-시간 트렐리스 코딩 기법과 동일하게 수행될 수 있다.The Space-Frequency Trellis Code (SFTC) is a technique in which a coding process is performed in a frequency domain when a space-time trellis coding scheme is applied to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme And can be performed basically in the same manner as the space-time trellis coding technique described above.
순환 지연 다이버시티 기법은 여러 개의 송신 안테나를 가지는 시스템에서 OFDM 신호를 전송하는 경우 모든 안테나가 각기 다른 지연 또는 다른 크기로 신호를 전송함으로써 수신단에서 주파수 다이버시티 이득을 얻는 기법이다. In the case of OFDM signal transmission in a system having multiple transmit antennas, the cyclic delay diversity scheme is a technique in which all antennas transmit signals with different delays or different sizes to obtain a frequency diversity gain at a receiver.
순환 지연 다이버시티 기법에 따르면, OFDM 심볼은 직렬-병렬 변환기 및 다중 안테나 인코더를 통해 각 안테나 별로 분리 전달된 후, 채널간 간섭을 방지하기 위한 순환 전처리부(CP; Cyclic Prefix)가 첨부되어 수신단으로 전송된다. 이때, 첫 번째 안테나에 전달되는 데이터 시퀀스는 그대로 수신단으로 전송되지만 그 다음 순번의 안테나에 전달되는 데이터 시퀀스는 바로 전 순번의 안테나에 비해 일정 비트만큼 순환 지연되어 전송된다.According to the cyclic delay diversity scheme, OFDM symbols are separated and transmitted for each antenna through a serial-parallel converter and a multi-antenna encoder, and then a cyclic prefix (CP) for preventing interchannel interference is attached, . At this time, the data sequence transmitted to the first antenna is directly transmitted to the receiving end, but the data sequence transmitted to the next antenna is cyclically delayed by a certain bit compared to the immediately preceding antenna.
한편, 이와 같은 순환 지연 다이버시티 기법을 주파수 영역에서 구현하면 상기의 순환 지연은 위상 시퀀스의 곱으로 표현할 수 있다. 주파수 영역에서의 각 데이터 시퀀스에 안테나 별로 서로 다르게 설정되는 소정의 위상 시퀀스를 곱한 후 고속 역 푸리에 변환(IFFT)을 수행하여 수신단으로 전송할 수 있는데, 이를 위상천이 다이버시티(phase shift diversity) 기법이라 칭할 수도 있다.If the cyclic delay diversity scheme is implemented in the frequency domain, the cyclic delay can be expressed as a product of a phase sequence. Each data sequence in the frequency domain is multiplied by a predetermined phase sequence set differently for each antenna and then subjected to an inverse fast Fourier transform (IFFT) to be transmitted to a receiving end. This can be referred to as a phase shift diversity technique It is possible.
위상천이 다이버시티 기법에 의하면 플랫 페이딩 채널(flat fading channel)을 주파수 선택성 채널로 변화시킬 수 있고 채널부호를 통해 주파수 다이버시티 이득 또는 주파수 스케줄링 이득을 얻을 수 있다. 위상천이 다이버시티 기법에서 큰 값의 순환 지연을 이용하여 위상 시퀀스를 생성하는 경우에는 주파수 선택성 주기가 짧아지므로 주파수 선택성이 높아지고 결국 채널부호는 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 이는 주로 개-루프 시스템에서 이용된다. According to the phase shift diversity scheme, a flat fading channel can be changed to a frequency selective channel, and frequency diversity gain or frequency scheduling gain can be obtained through a channel code. In the phase shift diversity technique, when a phase sequence is generated using a large value of the cyclic delay, the frequency selectivity period is shortened, so that the frequency selectivity is increased and the channel code can obtain the frequency diversity gain. This is mainly used in open-loop systems.
또한, 작은 값의 순환 지연을 이용하는 경우 주파수 선택성의 주기가 길어지므로 폐-루프 시스템에서는 이를 이용하여 채널이 가장 양호한 영역에 자원을 할당함으로써 주파수 스케줄링 이득을 얻을 수 있다. 위상천이 다이버시티 기법에서 작은 값의 순환 지연을 이용하여 위상 시퀀스를 생성하는 경우에는 플랫 페이딩 채널의 일정 부반송파 영역은 채널 크기가 커지게 되고 다른 부반송파 영역은 채널 크기가 작아지게 된다. 이 경우 다수의 사용자를 수용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 각 사용자 별로 채널 크기가 커진 부반송파를 통해 신호를 전송하면 신호대잡음비를 높일 수 있게 되는 것이다.In addition, since the period of frequency selectivity is long when a cyclic delay of a small value is used, a frequency scheduling gain can be obtained by allocating resources to the best channel using the closed-loop system. In the phase shift diversity scheme, when a phase sequence is generated using a small value of the cyclic delay, the channel size of a certain subcarrier region of a flat fading channel becomes larger and the channel size of another subcarrier region becomes smaller. In this case, in an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system that accommodates a large number of users, signal-to-noise ratios can be increased by transmitting a signal through a subcarrier having a larger channel size for each user.
한편, 프리코딩 기법은 폐-루프 시스템에서 피드백 정보가 유한한 경우에 이용되는 코드북 기반의 프리코딩(codebook based precoding) 방식과, 채널 정보를 양자화(quantization)하여 피드백 하는 방식이 있다. 이 중 코드북 기반의 프리코딩은 송수신단에서 이미 알고 있는 프리코딩 행렬의 인덱스를 송신단으로 피드백 함으로써 신호대잡음비(SNR) 이득을 얻는 방식이다.On the other hand, the precoding scheme is a codebook based precoding scheme used in a case where feedback information is finite in a closed-loop system, and a scheme of quantizing and feedbacking channel information. In the codebook-based precoding, a signal-to-noise ratio (SNR) gain is obtained by feeding back the index of a precoding matrix already known to the transmitting and receiving end to the transmitting end.
한편, 예를 들어 안테나 두 개를 교차로 이용하고자 하는 경우에는 , 과 같이 구성된 프리코딩 행렬을 특정 시간을 기준으로 교차하여 이용한다면 각 기지국에서 전송되는 신호의 안테나를 교차 이용하는 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, for example, when two antennas are used as an intersection , If a precoding matrix constructed as shown in FIG. 5 is used in a crossing manner based on a specific time, a result of crossing the antennas of the signals transmitted from the respective base stations can be obtained.
상술한 다양한 MIMO 코딩 기법에 따라 정보 비트들에 대해 협력적 MIMO 코딩을 수행하고 그 결과 나오는 각 스트림들은 협력적 MIMO 기법에 참여하는 해당 기지국으로 분기되어 전송된다. 그리고, 본 실시예 따라 또 다시 입력 스트림에 대해 상술한 다양한 MIMO 코딩 기법에 따라 각 기지국의 MIMO 코딩을 수행한다. 이후 각 안테나 별로 OFDMA 변조 되어 각 안테나를 통하여 단말에게 전송될 수 있을 것이다.Cooperative MIMO coding is performed on the information bits according to the various MIMO coding schemes described above, and the resulting streams are branched and transmitted to the corresponding base stations participating in the cooperative MIMO scheme. Then, MIMO coding of each base station is performed according to the various MIMO coding schemes described above with respect to the input stream according to this embodiment. And then OFDMA-modulated for each antenna and transmitted to the UE through each antenna.
협력적 MIMO 코딩과 각 기지국의 MIMO 코딩을 위해 상술한 다양한 MIMO 코딩 기법 중 어느 것도 사용될 수 있을 것이다. 가능한 경우 다양한 MIMO 코딩 기법을 함께 적용하는 것도 가능할 것이다. 예를 들어, 협력적 MIMO 코딩이 수행된 신호를 수신한 각 기지국에서 안테나를 교차로 이용하는 프리코딩과, 순환 지연 다이버시티를 함께 적용하여 단말로 전송할 수 있을 것이다. 이때 2 차적 MIMO 코딩을 수행함에 있어서 보다 높은 다이버시티 효과, 간섭 제거 효과를 획득할 수 있는 방향으로 MIMO 기법이 선택됨이 바람직할 것이다.Either of the various MIMO coding schemes described above for cooperative MIMO coding and MIMO coding of each base station may be used. It is also possible to apply various MIMO coding schemes together when possible. For example, each base station receiving the cooperative MIMO-coded signal may transmit both the precoding using an antenna as an intersection and the cyclic delay diversity to the UE. In this case, it is preferable that the MIMO scheme is selected in a direction that can obtain higher diversity effect and interference cancellation effect in performing secondary MIMO coding.
한편 협력적 MIMO 코딩을 수행하고 각 기지국으로 협력적 MIMO 코딩된 신호를 전달할 때 각 기지국으로 모두 동일한 MIMO 코딩된 신호 전체를 전달할 수도 있다. 또한, 각 기지국으로 MIMO 코딩된 신호의 일부 또는 분리 조합하여 전달함으로써 다수의 기지국에서 분산 전송되도록 할 수 있다. 이하 MIMO 코딩된 신호의 일부 또는 분리 조합하여 각 기지국에서 단말로 전송할 신호를 구성하는 예들을 설명한다.Meanwhile, when cooperative MIMO coding is performed and a cooperative MIMO coded signal is transmitted to each base station, all of the same MIMO coded signals may be transmitted to each base station. In addition, a part of the MIMO-coded signals may be transmitted to each base station or a combination of the MIMO-coded signals may be distributed and transmitted by a plurality of base stations. Hereinafter, examples of configuring a signal to be transmitted from each base station to a mobile station by a part of or a combination of MIMO coded signals will be described.
표 1의 (1), 표 2의 (1) 또는 표 2의 (2)의 시공간 부호를 이용하는 공간-시간 블록 코딩 기법으로 협력적 MIMO 코딩을 수행한 경우를 설명한다. 예를 들어 두 개의 기지국을 이용하여 협력적 MIMO를 한다고 할 경우, 각 기지국에 전송할 데이터를 표 2의 (1)의 시공간 부호의 (1행: 2행) 또는 (1,2행: 1,2행)과 같이 구성할 수 있다.A description will be made of a case where cooperative MIMO coding is performed using a space-time block coding scheme using space-time codes of Table 1 (1), Table 2 (1), or Table 2 (2). For example, when cooperative MIMO is performed using two base stations, the data to be transmitted to each base station is represented by (1 row: 2 rows) or (1, 2 rows: 1, 2, Row).
표 1의 (3), 표 2의 (3), 표 2의 (4), 또는 표 2의 (5)의 시공간 부호를 이용하는 공간-시간 블록 코딩 기법으로 협력적 MIMO 코딩을 수행한 경우를 설명한다. 예를 들어 두 개의 기지국을 이용하여 협력적 MIMO를 한다고 할 경우, 다양한 방법으로 각 행이 분리, 조합되어 기지국으로 전송될 수 있다. 이때 분리되는 기준은 각 기지국에서 전송되는 안테나의 채널 상태와 스케줄러의 스케줄링 여부 등이 될 수 있다.The cooperative MIMO coding is performed using the space-time block coding technique using the space-time codes of Table 1 (3), Table 2 (3), Table 2 (4), or Table 2 (5) do. For example, in the case of cooperative MIMO using two base stations, each row may be separated and combined and transmitted to the base station in various ways. In this case, the separated criteria may be a channel state of an antenna transmitted from each base station, scheduler scheduling, and the like.
예를 들어, 두 개의 기지국을 이용하는 경우, (1행: 2,3,4행), (2행: 1,3,4행), (3행: 1,2,4행), (4행: 1,2,3행), (1,2행: 3,4행), (1,3행: 2,4행), (1,4행: 2,3행)으로 분리가 가능하다. 뿐만 아니라 (1,2,3행, 2,3,4행), (1,2,3,4행: 1,2,3,4행)과 같이 하나의 행이 서로 다른 기지국 분기되는 모든 조합이 가능하다.For example, when two base stations are used, (
이렇게 두 그룹으로 분리된 행들은 각각의 기지국으로 전송된다. 각 기지국에서는 각 행들에 대한 데이터를 전송하기 위하여 본 실시예에 따라 또 다른 MIMO 코딩을 적용 할 수 있다. 즉, 협력적 MIMO 방식과는 별도로 순환 지연 다이버시티 기법 또는 알라뮤티 계열의 코딩과 같은 블록 코딩 기법 등과 같은 다른 MIMO 방식을 적용 하여 추가적인 이득을 얻을 수 있다. 이는 세 개 이상의 기지국에 대하여도 동일하거나 유사하게 적용될 것이다.The two groups of separated rows are transmitted to each base station. Each base station may apply another MIMO coding according to the present embodiment to transmit data for each of the rows. That is, in addition to the cooperative MIMO scheme, additional gains can be obtained by applying other MIMO schemes such as a cyclic delay diversity scheme or a block coding scheme such as coding of an alamuti sequence. This will apply equally or similarly to three or more base stations.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 폐-루프 방식으로 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 illustrates a method of performing cooperative MIMO schemes in a closed-loop manner according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3에 도시된 바와 같이 협력적 MIMO 기법을 적용할 수 있는 다중 셀 환경의 통신 시스템은, 단말 MS(30)과, 단말 MS(30)이 전송하는 상향링크 데이터를 수신하는 서빙 기지국 BS_1(31)과 인접 셀에 상응하는 인접 기지국 BS_2(32)을 포함하는 다수의 기지국을 포함한다. 그리고, 다수의 기지국에서 협력적으로 MIMO를 수행하고자 할 때 각 기지국으로 전달 데이터를 스케줄링하는 스케줄러(33)를 포함한다.3, a communication system of a multi-cell environment in which a cooperative MIMO scheme can be applied includes a terminal MS 30 and a serving base station BS_1 31 (see FIG. 3) for receiving uplink data transmitted by the terminal MS 30 And a neighbor
협력적 MIMO 기법을 수행하기 위한 스케줄러(33)의 동작은 위 도 1을 통해 설명한 바와 동일하므로 생략한다. 도 3에서 도시하는 본 실시예에 따르면, 도 2를 통해 설명한 바와 같이 기지국 BS_1(31) 및 기지국 BS_2(32) 각각에서도 각 기지국이 구비하고 있는 다수의 송신 안테나를 대상으로 하여, 각 기지국에서는 협력적 MIMO 코딩이 수행된 신호를 수신하여 이에 대해 추가적으로 별도의 MIMO 코딩을 수행할 수 있다.The operation of the
다만, 도 3의 경우에는 폐-루프 방식으로 협력적 MIMO 기법을 수행하는 경우에 있어서 단말 MS(30)에서는 현 채널 상황에서 계산된 각종 피드백 정보를 서빙 기지국 BS_1(31)으로 전송한다. 이때 단말 MS(30)은 다수의 인접 기지국과 관련되는 피드백 정보를 서빙 기지국 BS_1(31)로 전송하여 서빙 기지국 BS_1(31)에서 협력적 MIMO 수행을 위해 필요한 피드백 정보를 스케줄러 또는 인접 기지국으로 전달하여 이 피드백 정보를 이용하는 협력적 MIMO를 수행하도록 할 수 있다.In the case of FIG. 3, when the cooperative MIMO scheme is performed in a closed-loop scheme, the MS MS 30 transmits various feedback information calculated in the current channel state to the serving
이때 피드백 정보는 단말에서 서빙 기지국을 포함하는 다수의 인접 기지국에 대한 채널 품질 정보(Channel Quality Information)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말에서 서빙 기지국 BS_1(31)과 인접 기지국 BS_2(32)에서 기지국에서 코드북 기반의 프리코딩 기법이 수행되는 경우 프리코딩 행렬 인덱스(PMI: Precoding Matrix Information)를 더 포함할 수 있고, 만약 각 기지국에서 빔 형성 기법을 적용하는 경우에는 안테나 별 전송 파워의 가중치를 줄 수 있도록 이에 대한 빔 형성 정보를 포함할 수도 있을 것이다.At this time, the feedback information may include channel quality information for a plurality of neighbor base stations including the serving base station. If the codebook-based precoding scheme is performed in the serving
한편, 단말 MS(30)은 각 인접 기지국으로부터 소정의 상향링크 자원을 할당받아 각 기지국으로 해당 기지국에 대한 피드백 정보를 구성하여 전송할 수 있다. 이때 각 기지국에서도 단말로부터 수신된 피드백 정보 중에서 협력적 MIMO 수행을 위해 필요한 피드백 정보를 스케줄러로 전달하여 보다 효과적으로 협력적 MIMO를 수행하도록 할 수 있을 것이다.Meanwhile, the terminal MS 30 can allocate predetermined uplink resources from each neighboring base station and construct feedback information for the corresponding base station to each base station and transmit the feedback information. At this time, each base station may also transmit feedback information necessary for cooperative MIMO performance among the feedback information received from the UE to the scheduler so as to more effectively perform cooperative MIMO.
폐-루프 방식의 협력적 MIMO 동작은 각 기지국에서 사용될 수 있는 프리코딩 행렬에 대하여 단말이 추정하고, 그 결과를 피드백 해줌으로써 이루어 질 수 있다. 이러한 프리코딩 행렬을 이용하여 단말에게 빔 형성도 가능하게 할 수 있다. 뿐만 아니라 채널 상황에 최적의 코드를 계산함으로써 단말에서 보다 높은 SNR을 획득하도록 할 수 있고 수신 성능을 보장할 수 있도록 할 수 있다.The cooperative MIMO operation of the closed-loop scheme can be performed by estimating the precoding matrix that can be used in each base station and feeding back the result. The precoding matrix may be used to enable beamforming to the UE. In addition, by calculating the optimal code for the channel condition, it is possible to obtain a higher SNR at the UE and guarantee the reception performance.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a method of performing cooperative MIMO scheme according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
기지국 BS_1(41)과 기지국 BS_2(42)의 두 개의 기지국을 통해 협력적 MIMO 기법이 적용되는 경우를 설명한다. 기지국 BS_1(41)과 기지국 BS_2(42)의 입력신호는 스케줄러(43)에서 협력적 MIMO 코딩 방식에 의하여 결정된 데이터를 나타내는 것으로 협력적 MIMO 코딩에서 그룹화 되어 기지국으로 전송 될 수 있다.A case where the cooperative MIMO scheme is applied through two base stations, i.e., the
도 4의 경우, 스케줄러(43)에서 표 1의 (1)의 시공간 부호에 의하여 협력적 MIMO 코딩을 하고 (1행: 2행)으로 분기되어 각각 s1은 기지국 BS_1(41)으로, s2은 기지국 BS_2(42)으로 전송된다고 가정한다. 이 신호는 각 기지국에서 2차적 MIMO 코딩으로 프리코딩 행렬(44)에 의하여 가중치가 결정되고 ~의 소정의 지연 값(45)이 적용된 신호도 함께 전송으로써 순환 지연 다이버시티(CDD) 기법을 적용한다.In the case of Figure 4, the cooperative MIMO coded by the space-time code (1) in Table 1 in the
이때 각 기지국에서 의 지연만 고려한다면, 단말에서 수신되는 신호는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.At this time, The signal received at the terminal can be expressed by Equation (1). &Quot; (1) "
수학식 1에서 hBSk _ rt는 협력적 MIMO를 수행하고 있는 기지국 BS_k의 t 번째 송신 안테나에서 단말의 r 번째 안테나 사이에 형성된 채널을 의미한다. 그리고, 수학식 1에서 hBSk _ rt는 협력적 MIMO를 수행하고 있는 기지국 BS_k의 t 번째 송신 안테나에서 단말의 r 번째 안테나 사이에 형성된 채널을 의미한다. 그리고, 는 도 4에 나타난 바와 같이 순환 지연 다이버시티 기법을 적용하기 위해 적용되는 소정의 지연 값을 나타낸다.In Equation 1 h BSk _ rt refers to a channel formed between the r-th antenna of a terminal in a cooperative base station and performing the MIMO BS_k in the t-th transmit antenna. And, h in
따라서, 수학식 1의 수신 신호를 확인하면 알 수 있듯이, (s1, s2)에 채널 추정을 위한 참조 신호(RS: Reference Signal) 구조를 (1, 0) 및 (0, 1)으로 배치한다면 s1및 s2를 전송할 때 생성된 등가 채널을 쉽게 획득할 수 있게 되어 단말에서 신호 복원을 보다 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 이는 기존의 MIMO 방식을 적용하는 경우 즉, 하나의 기지국에서 MIMO 방식을 적용하는 경우에서 사용되는 참조 신호 구조를 그대로 적용할 수 있기 때문에 협력적 MIMO의 구현이 용이한 장점도 있다.(1, 0) and (0, 1) for the channel estimation are arranged in (s 1 , s 2 ) as can be seen by checking the reception signal of Equation (1) The equivalent channel generated when transmitting s 1 and s 2 can be easily obtained, so that the terminal can more easily perform signal restoration. In addition, since the reference signal structure used in the case of applying the existing MIMO scheme, that is, when the MIMO scheme is applied to one base station, can be applied as it is, cooperative MIMO can be easily implemented.
스케줄러에서 적용하는 협력적 MIMO 코딩 이득과 더불어 각 기지국에서 2차적 MIMO로 순환 지연 다이버시티(CDD) 기법을 적용하면 추가적인 이득으로, 지연 값이 작게 설정된다면 스케줄링 이득, 지연 값이 크다면 다이버시티 이득을 획득할 수 있을 것이다. 또한, 각 단말과 각 기지국사이의 채널에 대한 추정이 용이해 진다는 장점이 있다.In addition to the cooperative MIMO coding gain applied in the scheduler, if the cyclic delay diversity (CDD) scheme is applied to the secondary MIMO in each base station, the scheduling gain if the delay value is set to be small, the diversity gain . In addition, there is an advantage that the channel estimation between each terminal and each base station is facilitated.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining another example of a method for performing cooperative MIMO scheme according to an embodiment of the present invention.
또 다른 방법으로 협력적 MIMO 코딩이 수행된 신호를 각 기지국이 송신함에 있어서 도 5와 같이 각 기지국의 역할을 분리하는 경우도 있다. 예를 들어, 도 5는 순환 지연 다이버시티 기법을 기지국 단위로 확장하여 적용한 것으로 한 심볼에 대하여 순환 지연 다이버시티 기법으로 전송함에 있어서 각 기지국끼리 협력하는 구조로 볼 수 있다.In another method, when each base station transmits a signal in which cooperative MIMO coding is performed, the role of each base station may be separated as shown in FIG. For example, FIG. 5 shows a structure in which a circulating delay diversity scheme is applied to each base station, and each base station cooperates with each other in transmitting a symbol with a cyclic delay diversity scheme.
예를 들어, 스케줄러(53)에서 표 2의 (1)의 시공간 부호에 의한 협력적 MIMO 코딩이 이루어 지고 이 데이터들이 각 기지국으로 전송된다. 이때 (1,2행: 1,2행)의 분기 방법으로 전송되었다고 가정할 경우 각 기지국의 입력 신호는 모두 동일하게 되고 각 기지국에서 사용되는 프리코딩 행렬은 동일하게 구성된다. For example, the
즉, 기지국 BS_1(51) 내지 기지국 BS_n(52) 각각의 입력 신호를 나타내는 xBS1_0 (i) 내지 xBSn _0 (i)는 동일하게 구성되어 각각 기지국 BS_1(51) 내지 기지국 BS_n(52)으로 전달된다. 그리고, 각 기지국에서 2차적 MIMO 코딩으로 프리코딩 행렬(54, 55)에 의하여 가중치가 결정되고 상술한 바와 같이 순환 지연 다이버시티 기법을 기지국 단위로 확장 적용되어 전송된다.That is, the base station BS_1 transmitted to the 51 to base station BS_n (52) x BS1_0 (i) to x BSn _0 (i) are identically configured, the
순환 지연 다이버시티 기법을 기지국 단위로 확장 적용하기 위해서 기지국 BS_1에서는 지연 값을 적용하지 않고 단말로 전송하고, 기지국 BS_n(52)에서는 의 소정의 지연 값(56)을 적용하여 단말로 전송한다. 따라서 단말 측에서 협력적 MIMO 기법으로 수신하는 신호는 협력적 MIMO 코딩에 의한 알라뮤티 코드에 대하여 각 신호가 순환 지연이 적용된 상태로 수신할 수 있게 된다.In order to extend and apply the cyclic delay diversity scheme to each base station, the base station BS_1 transmits to the mobile station without applying the delay value, and the base station BS_n (52) And transmits the
각 기지국에서는 순환 지연 다이버시티 기법뿐만 아니라 다양한 방식의 MIMO 기법을 적용할 수 있는데, 이때 소정의 코딩 기법 또는 프리코딩 행렬을 통해 임의의 순간 각 기지국의 안테나를 통하여 전송되는 심볼이 동일하도록 심볼들을 재배치할 수 있다.In each base station, not only the cyclic delay diversity scheme but also various MIMO schemes can be applied. At this time, the symbols are rearranged so that the symbols transmitted through the antenna of each base station are the same at any moment through a predetermined coding scheme or a precoding matrix can do.
이로써 단말은 경로 다이버시티 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 채널의 추정에 유리한 효과를 얻을 수도 있다. 아울러, 도 5에서와 같이 각 기지국이 2차적 MIMO 코딩으로 순환 지연 다이버시티(CDD)와 프리코딩 행렬(precoding matrix)을 이용한 폐-루프 방식의 MIMO를 적용하되, 각 기지국에서 사용하는 프리코딩 행렬을 동일하게 사용하면 기지국 별 사용해야 하는 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 독립적으로 전송 하는 경우와 비교하여 피드백 정보를 전송할 때 피드백 오버헤드를 줄 일 수 있다.Thereby, the terminal not only obtains the path diversity gain but also obtains an advantageous effect for channel estimation. As shown in FIG. 5, each base station applies a closed-loop MIMO scheme using a cyclic delay diversity (CDD) and a precoding matrix with secondary MIMO coding, and a precoding matrix The feedback overhead can be reduced when the feedback information is transmitted as compared with the case of independently transmitting the precoding matrix index (PMI) to be used for each base station.
예를 들어, 첫 번째 기지국은 s1와 -s2 *에 대해 시공간 부호 코딩을 수행 하고, 두 번째 기지국은 s2과 s1 *에 대해 시공간 부호 코딩을 수행한다. 이때 첫 번째 기지국의 코딩 결과를 와 같이 하고 두 번째 기지국의 코딩 결과도 와 같이 서로 동일하게 생성 시키도록 한다. For example, the first base station performs space-time code coding for s 1 and -s 2 * , and the second base station performs space-time code coding for s 2 and s 1 * . At this time, the coding result of the first base station And the coding result of the second base station is also As shown in FIG.
이와 같은 방법으로 만약 스케줄러(53)에서 각 기지국으로 동일한 데이터를 전송하지 않은 경우에도 각 기지국에서의 프리코딩을 통해 동일한 형태로 재구성하고, 이에 대해 기지국간 순환 지연 다이버시티 이득을 얻을 수도 있을 것이다. 한편 각 기지국에서는 프리코딩 행렬을 이용하여 실제 전송되는 안테나의 가중치 및 순서를 결정하여 각 기지국의 채널 상황에 맞는 코딩을 적용하여 전송할 수도 있을 것이다.In this way, even if the
특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.It is clear that the claims that are not expressly cited in the claims may be combined to form an embodiment or be included in a new claim by an amendment after the application.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 입출력 시스템에서, 신호를 수신하는 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.Embodiments in accordance with the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof. In the case of a hardware implementation, in a MIMO system according to an embodiment of the present invention, a method of receiving a signal may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices, programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 입출력 시스템에서, 신호를 수신하는 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of a firmware or software implementation, in a MIMO system according to an embodiment of the present invention, a method for receiving a signal may be implemented in the form of a module, a procedure, a function, have. The software code can be stored in a memory unit and driven by the processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various well-known means.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고 려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above detailed description is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
도 1은 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a diagram for explaining a method for performing cooperative MIMO scheme;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 개-루프 방식으로 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.FIG. 2 illustrates a cooperative MIMO scheme in an open-loop scheme according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 폐-루프 방식으로 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.3 is a diagram illustrating a method of performing cooperative MIMO schemes in a closed-loop manner according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면.4 is a diagram for explaining an example of a method of performing cooperative MIMO scheme according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 협력적 MIMO 기법을 수행하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면.5 is a diagram for explaining another example of a method for performing cooperative MIMO scheme according to an embodiment of the present invention;
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