KR101424697B1 - Apparatus and method for signal processing to eliminate interference in multi-user multiple input multiple output wireless communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에 관한 것으로, 기지국은, 적어도 하나의 단말로부터 피드백되는 채널정보 및 간섭정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 프리코딩(percoding) 행렬 및 가중치(weight) 행렬을 결정하는 결정기와, 상기 프리코딩 행렬에 따라 상기 단말들로의 송신 신호를 프리코딩하는 프리코더와, 프리코딩된 신호를 다수의 안테나를 통해 송신하는 다수의 RF(Radio Frequency) 처리기들을 포함하여, 송신 프리코딩 행렬 및 송신 가중치 행렬을 채널정보 및 간섭정보를 이용하여 반복적으로 갱신함으로써, 외부 셀 및 내부 셀에서 발생하는 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output), 프리코딩 행렬(precoding matrix), 가중치 행렬(weight matrix), 반복 기법
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a multi-user MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) wireless communication system, in which a base station, using channel information and interference information fed back from at least one terminal, A determiner for determining a percoding matrix and a weight matrix, a precoder for precoding a transmission signal to the terminals according to the precoding matrix, and a transmitter for transmitting the precoded signal through a plurality of antennas The transmission precoding matrix and the transmission weight matrix are repeatedly updated using the channel information and the interference information, thereby effectively eliminating the interference occurring in the outer cell and the inner cell .
A multi-user multiple input multiple output (MIMO), a precoding matrix, a weight matrix,
Description
본 발명은 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-user MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) wireless communication system, and more particularly, to a signal processing apparatus and method for interference cancellation in a multi-user MIMO wireless communication system.
최근 고속 및 고품질의 데이터 전송에 대한 요구가 증대됨에 따라, 이를 만족시키기 위한 기술 중의 하나로 다수의 송수신 안테나들을 사용하는 다중 입출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템이 크게 주목되고 있다. 상기 다중 입출력 기술은 다수의 안테나를 통한 다수의 스트림을 이용하여 통신을 수행함으로써, 단일 안테나를 사용하는 경우보다 채널 용량을 크게 개선 시킬 수 있는 기술이다. 예를 들어, 송수신단이 모두 M개의 송신 안테나 및 수신 안테나 를 사용하고, 각 안테나 간의 채널이 독립적이며, 대역폭과 전체 송신 파워가 고정되었을 경우, 평균 채널 용량은 단일 안테나에 비해 M배 증가하게 된다. 다중 입출력 시스템은 한 쌍의 송수신단 뿐만 아니라 하나의 송신단과 다수의 수신단들 간에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 송신 안테나들을 구비하는 기지국와 적어도 하나의 안테나를 구비하는 다수의 단말들을 가정하면, 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템이 구성된다.2. Description of the Related Art [0002] Recently, as a demand for high-speed and high-quality data transmission has increased, a MIMO (Multiple Input Multiple Output) wireless communication system using a plurality of transmitting and receiving antennas has been attracting attention. The MIMO technique performs communication using a plurality of streams through a plurality of antennas, thereby greatly improving channel capacity as compared with the case of using a single antenna. For example, if both the transmitting and receiving ends use M transmit and receive antennas, the channel between each antenna is independent, and the bandwidth and total transmit power are fixed, the average channel capacity is increased by M times as compared to a single antenna . A multi-input / output system can be applied not only to a pair of transmitting and receiving ends but also between one transmitting end and a plurality of receiving ends. For example, a multi-user multiple input multiple output (MU MIMO) wireless communication system is constructed assuming a base station having a plurality of transmit antennas and a plurality of terminals having at least one antenna.
다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템은 다수의 안테나들을 사용함으로써 확보되는 공간자원을 다수의 사용자들이 동시에 사용하도록 함으로써 주파수 효율을 높이는 시스템이다. 기지국에서 단말로 정보를 송신하는 하향링크의 경우, 기지국은 동시에 다수의 사용자들로의 정보를 선처리하여 송신하고, 다수의 사용자들 각각은 각 채널을 통해 수신된 신호로부터 자신으로의 정보를 확인한다. 높은 채널 용량을 확보하기 위해서, 단말들 간의 간섭인 다수 사용자 간섭(multi-user interference) 및 인접 셀로부터의 간섭을 제거하기 위한 대안이 필요하다.The multi-user MIMO wireless communication system increases frequency efficiency by allowing a plurality of users to simultaneously use space resources secured by using a plurality of antennas. In the case of a downlink for transmitting information from a base station to a mobile station, the base station pre-processes and transmits information to a plurality of users at the same time, and each of the plurality of users checks information from the signal received through each channel . To ensure high channel capacity, an alternative is needed to eliminate multi-user interference, which is interference between terminals, and interference from neighboring cells.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 사용자 간의 간섭 및 인접 셀로부터의 간섭을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for eliminating interference between users and interference from neighboring cells in a multi-user multiple input multiple output (MU MIMO) wireless communication system.
본 발명의 다른 목적은 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 반복 기법을 통해 송신 프리코딩(precoding) 행렬 및 수신 가중치(weight) 행렬을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for determining a transmit precoding matrix and a receive weight matrix through an iterative technique in a multi-user MIMO wireless communication system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 적어도 하나의 단말로부터 피드백되는 채널정보 및 간섭정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 프리코딩(percoding) 행렬 및 가중치(weight) 행렬을 결정하는 결정기와, 상기 프리코딩 행렬에 따라 상기 단말들로의 송신 신호를 프리코딩하는 프리코더와, 프리코딩된 신호를 다수의 안테나를 통해 송신하는 다수의 RF(Radio Frequency) 처리기들을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a base station apparatus in a multi-user multi-input multiple output (MIMO) multi-input multiple output (MIMO) A determiner for determining a percoding matrix and a weight matrix of the at least one mobile station using the information, a precoder for precoding a transmission signal to the terminals according to the precoding matrix, And a plurality of RF (Radio Frequency) processors for transmitting a coded signal through a plurality of antennas.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스 템에서 단말 장치는, 적어도 하나의 안테나를 통해 신호를 수신하는 적어도 하나의 RF(Radio Frequency) 처리기와, 수신 신호에 간섭 억제 행렬을 곱하여 외부 셀 간섭을 제거하는 처리기와, 기지국으로부터 제공된 가중치(weitht) 행렬을 이용하여 다른 단말로의 신호로 인한 간섭을 제거하는 제거기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-user multi-input multiple output (MIMO) wireless communication system in which a terminal device receives a signal through at least one antenna A processor that removes interference caused by external signals by multiplying the received signal by an interference suppression matrix and eliminates interference due to a signal from the other terminal using a weights matrix provided from the base station; And an eliminator.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 기지국의 신호 처리 방법은, 적어도 하나의 단말로부터 피드백되는 채널정보 및 간섭정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 단말의 프리코딩(percoding) 행렬 및 가중치(weight) 행렬을 결정하는 과정과, 상기 프리코딩 행렬에 따라 상기 단말들로의 송신 신호를 프리코딩하는 과정과, 프리코딩된 신호를 다수의 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of processing a signal of a base station in a multi-user multi-input multiple output (MIMO) Determining a percoding matrix and a weight matrix of the at least one UE using information and interference information; precoding a transmission signal to the UEs according to the precoding matrix; And transmitting the precoded signal through a plurality of antennas.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 단말의 신호 처리 방법은, 적어도 하나의 안테나를 통해 신호를 수신하는 과정과, 수신 신호에 간섭 억제 행렬을 곱하여 외부 셀 간섭을 제거하는 과정과, 기지국으로부터 제공된 가중치(weitht) 행렬을 이용하여 다른 단말로의 신호로 인한 간섭을 제거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a signal processing method of a terminal in a multi-user multi-input multiple output (MIMO) wireless communication system, And removing the interference caused by the signal to the other terminal by using a weights matrix provided from the base station. .
다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 송신 프리코딩 행렬 및 송신 가중치 행렬을 채널정보 및 간섭정보를 이용하여 반복적으로 갱신함으로써, 외부 셀 및 내부 셀에서 발생하는 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.In a multi-user multi-input multiple output (MIMO) wireless communication system, a transmission precoding matrix and a transmission weight matrix are repeatedly updated using channel information and interference information, Interference can be effectively removed.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이하 본 발명은 다중 사용자 다중 입출력(MU MIMO : Multi-User Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 단말로의 간섭을 제거하기 위한 기술에 대해 설명한다. 특히, 본 발명은 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 송신 프리코딩(precoding) 행렬과 단말의 수신 가중치 행렬을 결정하고 사용하기 위한 기술에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate a technique for eliminating interference to a mobile station in a multi-user multiple input multiple output (MU MIMO) wireless communication system. In particular, the present invention provides a technique for determining and using a transmit precoding matrix of a base station and a receive weight matrix of a terminal in a multi-user MIMO wireless communication system.
도 1은 본 발명에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템을 개략적으로 도시하고 있다,1 schematically illustrates a multi-user MIMO wireless communication system in accordance with the present invention,
상기 도 1을 참조하면, 기지국(110)은 단말들(120-1 내지 120-K)로 다수의 송신안테나들을 이용하여 동시에 데이터 신호를 송신한다. 이때, 상기 기지국(110)은 데이터 신호들을 단말들 각각에 대응되는 프리코딩 행렬 M1, … ,MK과 곱하여 송신한다. 상기 프리코딩 행렬과 곱해진 데이터 신호는 해당 채널 Hk을 통하여 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각에 수신된다. 또한, 인접 셀로부터의 간섭 신호가 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각에 수신된다. 따라서, 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각은 수신신호에 가중치 행렬 Wk를 곱함으로써 인접 셀로부터의 간섭 및 다른 단말로의 신호로 인한 간섭을 제거한다.Referring to FIG. 1, the BS 110 simultaneously transmits data signals to the MSs 120-1 to 120-K using a plurality of transmit antennas. At this time, the BS 110 transmits data signals to precoding matrices M 1 , ... , M K, and transmits the result. The data signal multiplied by the precoding matrix is received at each of the terminals 120-1 to 120-K via the corresponding channel Hk . In addition, an interference signal from a neighboring cell is received at each of the terminals 120-1 to 120-K. Therefore, each of the terminals 120-1 to 120-K multiplies the reception signal by the weighting matrix Wk to eliminate interference from neighboring cells and interference due to signals to other terminals.
프리코딩 행렬 M1 내지 MK 및 가중치 행렬 W1 내지 WK는 상기 기지국(110)에 의해 결정되며, 상기 기지국(110)은 상기 가중치 행렬 정보를 상기 단말들(120-1 내지 120-K)로 피드포워드(feedforward)한다. 이를 위해, 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각은 인접 셀 간섭 신호 및 간섭 채널을 상기 기지국(110)으로 피드백(feedback)한다. 상기 인접 셀 간섭 신호 및 상기 간섭 채널은 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각에 의해 측정되며, 상기 단말들(120-1 내지 120-K) 각각은 신호를 수신하지 않는 동안 상기 인접 셀 간섭 신호 및 상기 간섭 채널을 측정한다. 이때, 상기 인접 셀 간섭 신호 및 간섭 채널은 긴 시간 동안 변화하지 않아서 단말이 신호를 수신하는 동안에도 동일하다고 가정한다. 이러한 가정은 인접 셀로부터의 간섭이 높은 전력레벨을 갖는 기지국으로부터의 간섭이고, 특정한 패턴을 가진다는 점에서 성립된다.Precoding matrix M 1 to M K and the weight matrix W 1 to W K is determined by the base station 110, the base stations 110 is the terminal to the weight matrix information (120-1 to 120-K) Feedforward < / RTI > To this end, each of the terminals 120-1 to 120-K feeds back the neighboring cell interference signal and the interference channel to the base station 110. [ The neighboring cell interference signal and the interference channel are measured by each of the terminals 120-1 to 120-K, and each of the terminals 120-1 to 120-K measures the adjacent And measures the interference signal and the interference channel. At this time, the neighboring cell interference signal and interference channel are not changed for a long time and are assumed to be the same while the terminal is receiving a signal. This assumption is made in that the interference from the neighboring cell is interference from the base station with a high power level and has a certain pattern.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 간섭을 제거하는 기지국, 단말의 구조 및 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as to the structure and operation procedure of a base station and a terminal for eliminating interference as described above.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.2 illustrates a block diagram of a base station in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 제어정보확인기(202), 행렬결정기(204), 제어정보생성기(206), 변조기(208), 프리코더(210), 신호버퍼(212), 복신기(214), 다수의 RF(Radio Frequency)처리기들(216-1 내지 216-N)을 포함하여 구성된다.2, the base station includes a
상기 제어정보확인기(202)는 단말로부터 수신되는 제어정보를 확인한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어정보확인기(202)는 단말로부터 피드백되는 채널정보 및 간섭정보를 확인하여 상기 행렬결정기(204)로 제공한다. 여기서, 상기 채널정보는 기지국과 단말 간의 채널 값이며, 상기 간섭정보는 상기 단말의 간섭 채널 값 및 간섭 신호 값을 의미한다. 상기 피드백되는 정보의 형태는 채널 품질 정보(CQI : Channel Quality Information), 적응적 변조 및 코딩 정보, 사용자 인덱스, 간섭 및 잡음 공분산 행렬(INCM : Interference-plus-Noise Covariance Matrix) 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질 정보는 전체 채널 상태 정보(CSI : Channel State Information), 신호대 잡음비, 채널용량 인덱스, 코드북 인덱스 등이 될 수 있다.The
상기 행렬결정기(204)는 상기 채널정보 및 상기 간섭정보를 이용하여 기지국 에서 사용될 프리코딩 행렬과 단말에서 사용될 가중치 행렬을 결정한다. 여기서, 상기 프리코딩 행렬 및 상기 가중치 행렬은 각 단말 별로 존재한다. 상기 행렬결정기(204)의 상세한 기능은 이하 도 3을 참조하여 설명한다.The matrix determiner 204 determines a precoding matrix to be used in the base station and a weight matrix to be used in the UE using the channel information and the interference information. Here, the precoding matrix and the weight matrix exist for each UE. The detailed function of the
상기 제어정보생성기(206)는 단말로 송신할 제어정보를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어정보생성기(206)는 상기 행렬결정기(204)에서 결정된 각 단말의 가중치 행렬 정보를 포함하는 제어정보를 생성한다.The
상기 변조기(208)는 각 단말로 송신될 정보비트열들을 변조하여 복소심벌(complex symbol)로 변환한다. 상기 프리코더(210)는 상기 행렬결정기(204)에서 결정된 프리코딩 행렬에 따라 각 단말로의 송신 신호들을 프리코딩한다. 즉, 상기 프리코더(210)는 간 단말로의 송신 신호들을 해당 프리코딩 행렬과 곱한다. 상기 신호버퍼(212)는 상기 프리코더(210)로부터 제공되는 프리코딩된 신호들을 임시 저장하고, 동시에 송신될 각 단말로의 프리코딩된 신호들을 합하여 출력한다.The
상기 복신기(214)는 송신과 수신 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 시분할 복신 방식을 따르는 경우, 상기 복신기(214)는 송신시간 동안 상기 신호버퍼(212) 및 상기 제어정보생성기(206)로부터의 신호를 상기 다수의 RF처리기들(216-1 내지 216-N)로 제공하고, 수신시간 동안 다수의 RF처리기들(216-1 내지 216-N)로부터의 신호를 상기 제어정보확인기(202)로 제공한다. 상기 다수의 RF처리기들(216-1 내지 216-N) 각각은 대응되는 안테나를 통해 송수신되는 RF대역 신호와 상기 복신기(214)와 교환되는 기저대역 신호 간의 변환 기능을 수행한다.The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 행렬결정기(204)의 블록 구성을 도시하고 있다.3 illustrates a block diagram of a matrix determiner 204 in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 행렬결정기(204)는 조합집합생성기(302), 전력할당기(304) 행렬연산기(306), 최적화판단기(308), 최종행렬결정기(310)를 포함하여 구성된다.3, the
상기 조합집합생성기(302)는 가능한 모든 빔(beam) 할당 조합들을 생성한다. 상기 빔 할당 조합들의 개수는 최적의 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 결정하기 위한 반복 횟수가 된다. 예를 들어, 기지국의 송신안테나 개수가 4, 단말A의 수신안테나 개수가 4, 단말B의 수신안테나 개수가 4인 경우, 가능한 빔 할당 조합들은 [4,0], [3,1], [2,2], [1,3], [0,4]이며, 빔 할당 조합 집합의 원소 개수는 5가 된다. The combination set
상기 전력할당기(304)는 채널의 각 스트림을 수평화(parallelizing)하고, 수평화된 스트림 각각에 전력을 할당한다. 여기서, 상기 채널의 각 스트림을 수평화한다는 것은 스트림별 신호가 겹쳐 수신되는 형태의 채널에 특정 행렬을 곱함으로써 스트림별 신호가 겹치지 않는 형태의 채널로 변환한다는 것을 의미이다. 예를 들어, 채널 행렬이 특이값 분해(SVD : Singular Value Decomposition)되면, 대각행렬 성분이 나타난다. 따라서, 상기 채널 행렬에 특정 행렬을 곱하면 대각행렬 성분만이 남게 된다. 즉, 상기 채널의 각 스트림을 수평화한다는 것 상기 대각행렬 성분만을 남긴다는 것을 의미한다. 그리고, 상기 전력은 합 용량(sum capacity)이 최대가 되도록 할당된다.The
상기 행렬연산기(306)는 상기 조합집합생성기(302)에서 생성된 각 조합에 대해 기지국에서 사용될 프리코딩 행렬 및 단말에서 사용될 가중치 행렬을 생성한다. 상기 행렬연산기(306)는 조합별 하나의 행렬 집합을 생성하며, 하나의 행렬 집합은 단말들 각각의 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬 쌍(pair)들을 포함한다. 하나의 행렬 집합을 생성하기 위해, 상기 행렬연산기(306)는 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 초기화한 후, 가중치 행렬을 이용하여 프리코딩 행렬을 갱신하고, 갱신된 프리코딩 행렬을 이용하여 가중치 행렬을 갱신한다. 이때, 상기 프리코딩 행렬 갱신 시, 가중치 행렬 외에, 모든 단말들의 채널행렬, 해당 단말의 빔 할당 정보가 사용되며, 상기 가중치 행렬 갱신 시, 갱신된 프리코딩 행렬 외에, 전력할당 정보, 해당 단말의 빔 할당 정보, 모든 단말들의 채널행렬이 사용된다. The
예를 들어, 상기 행렬연산기(306)는 상기 프리코딩 행렬 및 상기 가중치 행렬을 하기 <수학식 1>과 같이 초기화한다.For example, the
상기 <수학식 1>에서, 상기 는 단말k의 초기 가중치 행렬, 상기 는 단말k의 초기 프리코딩 행렬, 상기 는 단말k의 간섭 및 잡음 공분산 행렬, 상기 는 단말k의 채널행렬, 상기 는 단말k에게 할당된 빔 개수, 상기 는 행렬 A의 특이 값(singular value)들 중 가장 큰 것부터 개까지의 특이 값에 대응되는 좌 특이 벡터(left singular vector)들, 상기 는 단말k의 간섭 채널, 상기 는 단말k의 간섭 신호, 상기 는 잡음 전력을 의미한다.In Equation (1) above, Is an initial weight matrix of the terminal k, Is an initial precoding matrix of the terminal k, Is the interference and noise covariance matrix of the terminal k, Is the channel matrix of the terminal k, The number of beams allocated to the terminal k, Is the largest singular value of the matrix A Left singular vectors corresponding to the singular values up to Is the interference channel of the terminal k, Is an interference signal of the terminal k, Is the noise power.
그리고, 상기 행렬연산기(306)는 상기 최적화판단부(308)의 판단에 따라 반복단계를 수행하여 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 다시 갱신한다. 즉, 상기 행렬연산기(306)는 상기 최적화판단부(308)에서 최적화되었다고 판단될 때까지 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 반복 갱신한다. The
그리고, 상기 행렬연산기(306)는 매 반복단계에서 갱신된 행렬들을 사용할 경우의 합 용량을 산출한다. 상기 합 용량은 하기 <수학식 1>과 같이 산출된다.Then, the
상기 <수학식 2>에서, 상기 는 합 용량, 상기 는 단말 개수, 상기 는 단말k의 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 반영한 채널의 특이 값 분해시 얻어지 는 특이 값을 원소로 하는 대각행렬, 상기 는 단말k의 전력할당행렬을 의미한다.In Equation (2) above, The total capacity, The number of terminals, A diagonal matrix having an element as a singular value to be obtained at the time of singular value decomposition of a channel reflecting a precoding matrix and a weight matrix of the terminal k, Denotes a power allocation matrix of the terminal k.
상기 최적화판단기(308)는 상기 행렬연산기(306)에서 생성된 프리코딩 행렬의 변화 정도를 참조하여 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬이 최적화되었는지 판단한다. 예를 들어, 최근 반복단계의 프리코딩 행렬과 이전 반복단계의 프리코딩 행렬 간의 변화 정도는 하기 <수학식 2>와 같이 산출된다.The
상기 <수학식 3>에서, 는 프로비니어스 놈(frobenius norm) 연산자, 상기 은 n번째 단복단계에서 단말k의 프리코딩 행렬, 상기 은 트레이스(trace) 연산자로, 대각성분의 합을 의미한다.In Equation (3) above, Is the operator of the frobenius norm, The precoding matrix of the terminal k in the n < th > Is a trace operator, which means the sum of the diagonal components.
즉, 상기 최적화판단기(308)은 변화 정도를 산출하고 임계치와 비교한다. 상기 최적화판단기(308)는 상기 변화 정도가 임계치 이하보다 작으면 최적화되었다고 판단하고, 상기 변화 정도가 임계치보다 크거나 같으면 최적화되지 않았다고 판단하여 이를 상기 행렬연산기(306)로 통보함으로써, 상기 행렬연산기(306)가 반복단계를 다시 수행하게끔 한다.That is, the
상기 최종행렬결정기(310)는 각 조합의 합 용량을 비교하여 가장 높은 합 용 량을 갖는 조합의 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 최종 행렬로 결정한다. The
상기 행렬결정기(204)의 동작을 수도(pseudo) 코드로 표현하면 하기 <표 1>과 같다.The operation of the
코 드code
설 명Explanation
초기화
reset
프리코딩 행렬 및
가중치 행렬 갱신
용량 합 산출
Precoding matrix and
Update the weighting matrix
Calculate total capacity
행렬 및 합 용량 결정Combination s
Determine Matrix and Sum Capacity
최종 행렬 및 합 용량
결정
The final matrix and sum capacity
decision
상기 <표 1>에서, 상기 는 빔 할당 조합 집합, 상기 는 빔 할당 조합 인덱스, 상기 은 행렬 갱신 반복단계 인덱스, 상기 는 스케줄링 대상 단말 개수, 상기 는 단말 인덱스, 상기 는 n번째 반복단계에서 단말k의 수신 가중치 행렬, 상기 는 n번째 반복단계에서 단말k의 송신 프리코딩 행렬, 상기 는 단말k의 간섭 및 잡음 공분산 행렬, 상기 는 단말k에게 할당된 빔 개수, 상기 는 단말k의 채널행렬, 상기 는 기지국 송신 안테나 개수, 상기 는 행렬 A의 특이 값(singular value)들 중 가장 큰 것부터 개까지의 특이 값에 대응되는 좌 특이 벡터(left singular vector)들, 상기 는 단말k의 가중치 행렬을 반영한 채널행렬, 상기 는 단말k를 제외한 나머지 단말들의 채널행렬을 차례대로 쌓은 톨 행렬(tall matrix)로서, , 상기 는 행렬 A의 특이 값들 중 '0' 값인 개의 특이 값에 대응되는 우 특이 벡터(right singular vector)들, 상기 는 단말k의 프리코딩 행렬 및 가중치 행렬을 반영한 채널행렬, 상기 는 단말k의 전력할당을 위한 × 크기의 대각행렬, 는 의 대각성분의 합, 상기 는 송신전력의 총 합, 상기 는 의 특이 값 분해 시 얻어지는 특이 값들을 대각성분으로 갖는 대각행렬, 상기 는 의 프로비니어스 놈으로서, 의 대각성분 합의 제곱근(square root), 상기 는 합 용량, 상기 는 조합s에서 합 용량, 상기 는 조합s에서 단말k의 프리코딩 행렬, 상기 는 조합s에서 단말k의 가중치 행렬, 상기 는 합 용량이 최대인 빔 할당 조합의 인덱스, 상기 는 최종 합 용량, 상기 는 단말k의 최종 프리코딩 행렬, 상기 는 단말k의 최종 가중치 행렬을 의미한다.In Table 1, A beam allocation combination set, A beam allocation combination index, ≪ / RTI >< RTI ID = 0.0 > The number of scheduled terminals, The terminal index, The reception weight matrix of the terminal k in the n-th iteration step, The transmission precoding matrix of the terminal k in the n-th iteration step, Is the interference and noise covariance matrix of the terminal k, The number of beams allocated to the terminal k, Is the channel matrix of the terminal k, The number of base station transmission antennas, Is the largest singular value of the matrix A Left singular vectors corresponding to the singular values up to A channel matrix reflecting the weight matrix of the terminal k, Is a tall matrix in which channel matrices of terminals other than the terminal k are sequentially stacked, , remind 0 " among the singular values of the matrix A Right singular vectors corresponding to the number of singular values, A channel matrix reflecting the precoding matrix and the weighting matrix of the terminal k, Lt; RTI ID = 0.0 > k < / RTI & × Size diagonal matrix, The The sum of the diagonal components of The total sum of the transmission powers, The A diagonal matrix having diagonal components of singular values obtained at the time of singular value decomposition, The As the providence man of The square root of the diagonal combination of The total capacity, Is the sum capacity in the combination s, The precoding matrix of the terminal k in the combination s, Is the weight matrix of the terminal k in the combination s, Is the index of the beam allocation combination having the maximum sum capacity, The final sum capacity, Is the final precoding matrix of the terminal k, Denotes a final weighting matrix of the terminal k.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.4 illustrates a block diagram of a UE in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 다수의 RF처리기들(402-1 내지 402-N), 복신기(404), 신호분류기(406), 채널및간섭억제 행렬(408), 제어정보생성기(410), 제어정보확인기(412), ISM(Interference Suppression Matrix)처리기(414), 간섭제거기(416), 복조기(418)를 포함하여 구성된다.4, the terminal includes a plurality of RF processors 402-1 through 402-N, a
상기 다수의 RF처리기들(402-1 내지 402-N) 각각은 대응되는 안테나를 통해 송수신되는 RF대역 신호와 상기 복신기(404)와 교환되는 기저대역 신호 간의 변환 기능을 수행한다. 상기 복신기(404)는 송신과 수신 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 시분할 복신 방식을 따르는 경우, 상기 복신기(404)는 송신시간 동안 상기 제어정보생성기(410)로부터의 신호를 상기 다수의 RF처리기들(402-1 내지 402-N)로 제공하고, 수신시간 동안 다수의 RF처리기들(402-1 내지 402-N)로부터의 신호를 상기 신호분류기(406)로 제공한다.Each of the plurality of RF processors 402-1 to 402-N performs a function of converting between an RF band signal transmitted and received through a corresponding antenna and a baseband signal exchanged with the
상기 신호분류기(406)는 기지국으로부터 수신되는 신호를 분류하여 대응되는 처리 경로로 출력한다. 예를 들어, 상기 신호분류기(406)는 파일럿 신호 및 프리앰블과 같이 채널 추정에 사용되는 신호를 상기 채널및간섭억제 행렬(408)로 출력하고, 데이터신호를 상기 ISM처리기(414)로 출력하고, 제어정보를 포함하는 신호를 상기 제어정보확인기(412)로 출력한다. 또한, 상기 신호분류기(406)는 상기 단말 자신으로의 신호가 수신되지 않는 구간 동안 수신되는 간섭 신호를 상기 채널및간섭억제 행렬(408)로 출력한다.The
상기 채널및간섭추정기(408)는 상기 단말 자신의 채널, 간섭 채널, 간섭 신호를 추정한다. 상기 채널및간섭추정기(408)는 기지국으로부터의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 이용하여 자신의 채널을 추정한다. 그리고, 상기 채널및간섭추정기(408)는 단말 자신으로의 신호가 수신되지 않는 구간 동안 수신되는 신호를 이용하여 간섭 채널 및 간섭 신호를 추정한다.The channel and
상기 제어정보생성기(410)는 기지국으로 송신할 제어정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 제어정보생성기(410)는 상기 채널및간섭추정기(408)에서 추정된 상기 단말 자신의 채널, 간섭 채널, 간섭 신호 정보를 포함하는 제어정보를 생성한다. 상기 기지국으로 송신할 정보의 형태는 채널 품질 정보, 적응적 변조 및 코딩 정보, 사용자 인덱스, 간섭 및 잡음 공분산 행렬 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질 정보는 전체 채널 상태 정보, 신호대 잡음비, 채널용량 인덱스, 코드북 인덱스 등이 될 수 있다.The
상기 제어정보확인기(412)는 기지국으로부터 수신되는 제어정보를 확인한다. 예를 들어, 상기 제어정보확인기(412)는 기지국으로부터 수신되는 가중치 행렬 정보를 확인하여 상기 간섭제거기(416)로 제공한다. The
상기 ISM처리기(414)는 다른 셀로부터의 간섭(OCI : Outer Cell Interference)을 억제하기 위한 간섭억제 행렬을 수신신호에 곱한다. 예를 들어, 상기 간섭억제 행렬은 상기 <수학식 1>의 간섭 및 잡음 공분산 행렬이다.The
상기 간섭제거기(416)는 기지국으로부터 수신된 가중치 행렬 정보에 따라 간섭제거를 수행한다. 즉, 상기 간섭제거기(416)는 상기 ISM처리기(414)로부터의 출력에 가중치 행렬을 곱한다. 상기 복조기(418)는 간섭 제거된 신호를 해당 변조방식에 따라 복조하여 정보 비트열로 변환한다. The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.5 illustrates an operation procedure of a base station in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 5를 참조하면, 상기 기지국은 501단계에서 단말들로부터 채널정보 및 간섭정보가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 채널정보는 기지국과 단말 간의 채널 값이며, 상기 간섭정보는 상기 단말의 간섭 채널 값 및 간섭 신호 값을 의미한다. 상기 단말들로부터 피드백되는 정보의 형태는 채널 품질 정보, 적응적 변조 및 코딩 정보, 사용자 인덱스, 간섭 및 잡음 공분산 행렬 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질 정보는 전체 채널 상태 정보, 신호대 잡음비, 채널용량 인덱스, 코드북 인덱스 등이 될 수 있다.Referring to FIG. 5, in
상기 채널정보 및 상기 간섭정보가 수신되면, 상기 기지국은 503단계로 진행하여 스케줄링 대상 단말들에 대하여 가능한 빔 할당 조합 집합을 생성한다. 이때, s는 1로 초기화되어 있다. 상기 s는 상기 빔 할당 조합의 인덱스를 나타내는 변수로서, 본 절차의 반복 수행을 위해 사용된다.When the channel information and the interference information are received, the BS proceeds to step 503 to generate a beam allocation combination set for the UEs to be scheduled. At this time, s is initialized to 1. Where s is a variable indicating the index of the beam allocation combination and is used for iterative execution of this procedure.
상기 빔 조합 집합을 생성한 후, 상기 기지국은 505단계로 진행하여 s번째 조합에 대한 행렬 집합을 초기화한다. 상기 행렬 집합은 스케줄링 대상 단말들 각각의 프리코딩 행렬 Mk(n) 및 가중치 행렬 Wk(n) 쌍(pair)들을 포함한다. 즉, 상기 프리코딩 행렬 Mk(n) 및 상기 가중치 행렬 Wk(n)는 단말들의 개수만큼 존재한다. 여기서, 상기 n은 상기 행렬들의 갱신 반복단계를 나타내는 인덱스로서, 초기화시 '0'으로 설정된다. 예를 들어, 초기 가중치 행렬 Wk(0) 및 초기 프리코딩 행렬 Mk(0)는 상기 <수학식 1>과 같다.After generating the beam combining set, the BS proceeds to step 505 and initializes a matrix set for the s-th combination. The matrix set includes a precoding matrix M k (n) and a weighting matrix W k (n) pair of each of the UEs to be scheduled. That is, the precoding matrix M k (n) and the weight matrix W k (n) exist as many as the number of UEs. Here, n is an index indicating an update repetition step of the matrices, and is set to '0' at initialization. For example, the initial weight matrix W k (0) and the initial precoding matrix M k (0) are as shown in Equation (1).
상기 행렬 집합을 초기화한 후, 상기 기지국은 507단계로 진행하여 반복단계 인덱스 n을 1 증가시킨다.After initializing the matrix set, the BS proceeds to step 507 and increments the iteration index n by one.
이어, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 단말들 각각의 상기 프리코딩 행렬 Mk(n-1) 및 상기 가중치 행렬 Wk(n-1)을 갱신한다. 이때, 상기 프리코딩 행렬 Mk(n-1)은 상기 가중치 행렬 Wk(n-1)을 이용하여 갱신되고, 상기 프리코딩 행렬 Mk(n-1)은 갱신된 프리코딩 행렬 Mk(n)을 이용하여 갱신된다. 이때, 상기 프리코딩 행렬 갱신 시, 가중치 행렬 외에, 모든 단말들의 채널행렬, 해당 단말의 빔 할당 정보가 사용되며, 상기 가중치 행렬 갱신 시, 갱신된 프리코딩 행렬 외에, 전력할당 정보, 해당 단말의 빔 할당 정보, 모든 단말들의 채널행렬이 사용된다. 또한, 상기 기지국은 갱신된 행렬들을 이용할 경우의 합 용량을 산출한다.In
상기 행렬 집합 내의 행렬들을 갱신한 후, 상기 기지국은 511단계로 진행하여 갱신 전 프리코딩 행렬 Mk(n-1)과 갱신 후 프리코딩 행렬 Mk(n)의 변화 정도가 임계값보다 작은지 확인한다. 즉, 상기 기지국은 현 반복단계에서 갱신된 행렬들이 최적화되었는지 확인한다. 예를 들어. 상기 프리코딩 행렬의 변화 정도는 상기 <수학식 3>와 같이 산출된다.After updating the matrices in the matrix set, the BS proceeds to step 511 and determines whether the degree of change of the precoding matrix M k (n-1) and the updated precoding matrix M k (n) Check. That is, the BS determines whether the matrices updated at the current iteration step are optimized. E.g. The degree of change of the precoding matrix is calculated according to Equation (3).
만일, 상기 프리코딩 행렬의 변화 정도가 임계값보다 크거나 같으면, 상기 기지국은 507단계로 되돌아가 n을 1 증가시킨 후, 상기 509단계로 진행한다. 여기서, 상기 507단계 내지 511단계를 통한 반복 갱신 절차는 각 단말에 대해 독립적으로 수행되거나, 또는, 하나의 단말의 행렬들이라도 최적화되지 않으면 모든 단말들에 대해 수행된다.If the degree of change of the precoding matrix is greater than or equal to the threshold value, the base station returns to step 507 and increments n by 1, and then proceeds to step 509. Here, the iterative update procedure through
반면, 상기 프리코딩 행렬의 변화 정도가 임계값보다 작으면, 상기 기지국은 513단계로 진행하여 현재 반복단계의 상기 프리코딩 행렬 Mk(n) 및 상기 가중치 행렬 Wk(n)을 s번째 조합의 행렬 집합으로 결정한다.On the other hand, if the degree of change of the precoding matrix is smaller than the threshold, the BS proceeds to step 513 so that the precoding matrix Mk (n) and the weighting matrix Wk (n) As shown in FIG.
상기 s번째 조합의 행렬 집합을 결정한 후, 상기 기지국은 515단계로 진행하여 상기 503단계에서 생성된 모든 조합들에 대해 행렬 집합을 결정하였는지 확인한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 505단계 내지 상기 513단계를 모든 조합들에 대해 수행하였는지 확인한다.After determining the matrix set of the s-th combination, the BS proceeds to step 515 and determines whether a matrix set has been determined for all the combinations generated in
만일, 모든 조합들에 대해 행렬 집합이 결정되지 않았으면, 상기 기지국은 517단계로 진행하여 s를 1 증가시킨 후, 상기 505단계로 되돌아간다. 즉, 상기 기지국은 다음 인덱스의 집합에 대해 상기 505단계 내지 상기 513단계를 반복 수행한다.If the matrix set is not determined for all the combinations, the BS proceeds to step 517 to increment s by 1, and then returns to step 505. [ That is, the base station repeats
만일, 모든 조합들에 대해 행렬 집합이 결정되었으면, 상기 기지국은 519단계로 진행하여 최대의 합 용량을 갖는 조합의 행렬 집합을 최종 행렬 집합으로 결정한다. If the matrix set has been determined for all combinations, the BS proceeds to step 519 and determines a matrix set of combinations having a maximum sum capacity as a final matrix set.
상기 최종 행렬 집합을 결정한 후, 상기 기지국은 521단계로 진행하여 상기 최종 행렬 집합 정보를 각 단말로 송신한다. After determining the final matrix set, the BS proceeds to step 521 and transmits the final matrix set information to each MS.
이후, 상기 기지국은 523단계로 진행하여 결정된 최종 행렬 집합 내의 프리코딩 행렬들을 이용하여 각 단말로의 신호를 프리코딩하여 송신한다.Then, the BS proceeds to step 523 and precodes the signals to the MSs using the precoding matrices in the final matrix set.
상기 도 5의 503단계 내지 519단계에 나타난 상기 기지국의 최종 행렬 집합 결정 과정을 수도 코드로 표현하면 상기 <표 1>과 같다.The final matrix set determination process of the BS shown in
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.6 illustrates an operation procedure of a UE in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 6을 참조하면, 상기 단말은 601단계에서 자신으로의 신호가 수신되지 않는 구간이 나타나는지 확인한다. 상기 단말은 기지국으로부터 수신되는 메시지를 통해 자원할당 결과를 확인하기 때문에, 상기 자신으로의 신호가 수신되지 않는 구간을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, in
상기 자신으로의 신호가 수신되지 않는 구간이 나타나면, 상기 단말은 603단계로 진행하여 간섭 채널 및 간섭 신호를 측정한다. 여기서, 상기 간섭 채널은 인접 기지국과의 채널값을 의미하고, 상기 간섭 신호는 인접 기지국으로부터의 신호를 의미한다.In
상기 간섭 채널 및 상기 간섭 신호를 측정한 후, 상기 단말은 605단계로 진행하여 상기 간섭 채널정보 및 상기 간섭 신호 정보를 기지국으로 송신한다. 또한, 상기 단말은 상기 기지국과의 채널정보를 송신한다. 단, 상기 기지국과의 채널정보 피드백은 상기 간섭정보 피드백과 동일한 주기로 수행되지 않을 수 있다. 여기서, 피드백되는 정보의 형태는 채널 품질 정보, 적응적 변조 및 코딩 정보, 사용자 인덱스, 간섭 및 잡음 공분산 행렬 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 상기 채널 품질 정보는 전체 채널 상태 정보, 신호대 잡음비, 채널용량 인덱스, 코드북 인덱스 등이 될 수 있다.After measuring the interference channel and the interference signal, the terminal proceeds to step 605 and transmits the interference channel information and the interference signal information to the base station. Also, the terminal transmits channel information to the base station. However, channel information feedback with the base station may not be performed at the same period as the interference information feedback. Here, the type of feedback information may include at least one of channel quality information, adaptive modulation and coding information, a user index, and an interference and noise covariance matrix. Also, the channel quality information may be total channel state information, signal-to-noise ratio, channel capacity index, codebook index, and the like.
이후, 상기 단말은 607단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 가중치 행렬 정보가 수신되는지 확인한다.In
상기 가중치 행렬 정보가 수신되면, 상기 단말은 609단계로 진행하여 기지국으로부터 수신되는 수신신호에 간섭억제 행렬을 곱함으로써, 인접 셀로부터의 간섭을 억제한다. 예를 들어, 상기 간섭억제 행렬은 상기 <수학식 1>의 간섭 및 잡음 공분산 행렬이다.If the weight matrix information is received, the terminal proceeds to step 609 and multiplies the received signal received from the base station by the interference suppression matrix, thereby suppressing interference from the adjacent cell. For example, the interference suppression matrix is an interference and noise covariance matrix of Equation (1).
이어, 상기 단말은 611단계로 진행하여 상기 간섭 억제 행렬이 곱해진 수신신호에 상기 가중치 행렬을 곱함으로써 간섭을 제거한다.In
상기 간섭을 제거한 후, 상기 단말은 613단계로 진행하여 간섭 제거된 신호를 복조하여 정보비트열을 복원한다.After removing the interference, the UE proceeds to step 613 and demodulates the interference-free signal to recover the information bit stream.
이후, 상기 단말은 615단계로 진행하여 상기 기지국으로 상기 기지국과의 채널정보를 송신한다. 여기서, 송신되는 상기 기지국과의 채널정보는 간섭 제거과정에서 갱신된 채널정보이다.Then, the MS proceeds to step 615 and transmits channel information to the BS through the BS. Here, the channel information transmitted to the base station is channel information updated in the interference cancellation process.
도 7은 본 발명에 따른 기법과 DPC(Dirty Paper Coding) 기법의 성능을 비교 도시하고 있다. FIG. 7 shows a comparison of the performance of the technique according to the present invention and the performance of a DPC (Dirty Paper Coding) technique.
상기 도 7의 (a)는 신호대 간섭 및 잡음비(SINR : Signal to Interference and Noise Ratio)에 따른 합 전송률을 도시하고 있다. 상기 도 7의 (a)에서, 송신 안테나 개수가 4개인 1개의 기지국과, 수신 안테나 개수가 4개인 3개의 단말들을 가정하였으며, 'INR=[-10, 0, 10]dB'는 3개의 단말 각각의 간섭 정도가 -10dB, 0dB, 10dB라는 의미이다. 상기 도 7의 (a)를 참조하면, 본 발명의 기법을 사용하는 경우, 최적의 성능을 갖는 DPC 기법에 비교하여 1bps/Hz 미만의 합 전송률 차이가 발생함이 확인된다.FIG. 7A illustrates a sum rate according to a signal-to-interference and noise ratio (SINR). In FIG. 7A, one base station with four transmit antennas and three terminals with four receive antennas are assumed, and 'INR = [- 10, 0, 10] dB' Each interference level means -10dB, 0dB, 10dB. Referring to FIG. 7 (a), it is confirmed that when the technique of the present invention is used, a difference in the total transmission rate of less than 1 bps / Hz occurs compared with the DPC technique having the best performance.
상기 도 7의 (b)는 행렬의 반복 갱신 횟수에 따른 DPC와 본 발명의 합 전송률 차이를 도시하고 있다. 상기 도 7의 (b)에서, NT는 송신 안테나 개수, K는 단말의 개수, SINR은 신호대 간섭 및 잡음비, NR은 수신 안테나 개수를 의미한다. 상기 도 7의 (b)를 참조하면, 기존 기술을 사용하는 경우에 수신 안테나 개수 합이 송신 안테나 개수보다 작을 때 성능 열화가 발생하는 반면, 본 발명에 따른 기법은 수신 안테나 개수를 늘릴수록 성능향상이 발생함이 확인된다.FIG. 7 (b) shows the DPC according to the number of iterative updates of the matrix and the difference in the sum rate of the present invention. In FIG. 7B, N T denotes the number of transmit antennas, K denotes the number of terminals, SINR denotes the signal-to-interference and noise ratio, and N R denotes the number of receive antennas. Referring to FIG. 7 (b), performance degradation occurs when the sum of the number of receive antennas is less than the number of transmit antennas in the case of using the existing technology, whereas the technique according to the present invention improves performance as the number of receive antennas is increased Is confirmed.
상기 도 7의 (c)는 사용자 수에 따른 합 전송률을 도시하고 있다. 상기 도 7의 (c)에서, NR은 수신 안테나 개수, αk는 인접 셀 간섭 레벨, NT는 송신 안테나 개수, SINR은 신호대 간섭 및 잡음비를 의미한다. 상기 도 7의 (c)를 참조하면, 본 발명의 기법을 사용하는 경우, 사용자 수가 증가할수록 DPC와 동일한 기울기로 합 전송률이 증가함이 확인된다.FIG. 7 (c) shows the sum rate according to the number of users. In FIG. 7C, N R denotes the number of receiving antennas, α k denotes the adjacent cell interference level, N T denotes the number of transmitting antennas, and SINR denotes the signal-to-interference and noise ratio. Referring to FIG. 7C, when the technique of the present invention is used, it is confirmed that as the number of users increases, the sum rate increases at the same slope as the DPC.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
도 1은 본 발명에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,1 schematically illustrates a multi-user MIMO wireless communication system in accordance with the present invention,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,2 is a block diagram of a base station in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 행렬 결정기의 블록 구성을 도시하는 도면,3 is a block diagram of a matrix determiner in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,4 is a block diagram of a UE in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,5 is a flowchart illustrating an operation procedure of a base station in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 다중 입출력 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,6 is a diagram illustrating an operation procedure of a UE in a multi-user MIMO wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 기법과 DPC(Dirty Paper Coding) 기법의 성능을 비교 도시하는 도면.7 is a diagram showing a comparison between the performance of the technique according to the present invention and the performance of a DPC (Dirty Paper Coding) technique.
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