KR101427420B1 - Method and apparaus for transmission in a multiple input multiple output comunication system - Google Patents

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KR101427420B1 KR1020070121923A KR20070121923A KR101427420B1 KR 101427420 B1 KR101427420 B1 KR 101427420B1 KR 1020070121923 A KR1020070121923 A KR 1020070121923A KR 20070121923 A KR20070121923 A KR 20070121923A KR 101427420 B1 KR101427420 B1 KR 101427420B1
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Abstract

본 발명은 다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하는 과정과, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 비교하여 더 작은 값의 성능 감소량을 갖는 송신 방법을 선택하는 과정과, 상기 송신 방법이 선택되면 기지국의 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 송신한 후, 상기 기지국으로부터 스케쥴링 정보를 수신하고 상기 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 송신하는 과정을 포함하여, 궤환량이 제한된 환경에서 본 발명에서 제안한 기준에 따라 안테나 선택 방법과 코드북을 이용한 송신 빔포밍 방법 중에서 성능 감소(capacity loss)가 더 적은 송신 방법을 선택함으로써, 주어진 환경에 더 높은 성능 합을 가지도록 적응적으로 송신 방법을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이를 통해 각각의 송신 안테나의 개수에 대해 주어진 궤환량에 대하여 두 가지 송신 방법 중 어느 방법이 더 높은 성능 가지고 있는지를 예측할 수 있어 효율적인 데이터 송신이 가능한 효과가 있다.

Figure R1020070121923

MIMO, Antenna Selection, Trnasmit Beamforming, Feedback

A method for transmitting data in a MIMO communication system, the method comprising: calculating a performance reduction amount of a first transmission method and a performance reduction amount of a second transmission method according to a variable; Selecting a transmission method having a smaller amount of performance reduction by comparing the performance reduction amount of the second transmission method; and transmitting a probing signal for channel estimation of the base station when the transmission method is selected, And transmitting data according to the scheduling information. In the antenna selection method and the transmission beamforming method using a codebook according to the criteria proposed in the present invention in an environment with a limited feedback amount, By choosing a transmission method, it is possible to adaptively transmit There is an effect capable of implementing the method. It is also possible to predict which of the two transmission methods has higher performance with respect to a given feedback amount with respect to each of the number of transmission antennas, thereby enabling effective data transmission.

Figure R1020070121923

MIMO, Antenna Selection, Trnasmit Beamforming, Feedback

Description

다중입출력 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARAUS FOR TRANSMISSION IN A MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMUNICATION SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for transmitting data in a MIMO communication system,

본 발명은 다중 입출력 통신 시스템에서 제한된 궤환량에 따른 데이터 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for transmitting data according to a limited amount of feedback in a MIMO communication system.

차세대 통신 시스템에서는 높은 데이터 전송률이 요구됨에 따라, 다중 사용자들을 위한 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭한다) 시스템에 기반한 효율적인 데이터 전송 기법이 활발히 연구되고 있다. 특히, 최근 하향링크(downlink)뿐만 아니라 상향링크(uplink)에 대하여 요구되는 트래픽(traffic)의 양이 증가함에 따라 상향링크에 대한 효율적인 전송기법에 대한 연구를 필요로 하고 있다.In the next generation communication system, a high data rate is required, and efficient data transmission techniques based on a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system for multiple users are actively researched. In particular, as the amount of traffic required for downlink as well as uplink has increased recently, it is necessary to study an efficient transmission technique for the uplink.

이하, 본 발명에서는 FDD(Frequency Division Duplex) 기반 상향링크 MIMO 시스템을 가정하여 설명한다.Hereinafter, an FDD (Frequency Division Duplex) based uplink MIMO system will be described.

도 1은 일반적인 MIMO 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a general MIMO system.

도 1을 참조하면, 기지국(100)은 패킷 스케쥴러(102)와

Figure 112007085650779-pat00001
개의 송신안테나 들을 포함하고,
Figure 112007085650779-pat00002
개의 단말들(110-1~K)은 각각
Figure 112007085650779-pat00003
개의 수신안테나들을 포함한다.1, the base station 100 includes a packet scheduler 102,
Figure 112007085650779-pat00001
Lt; / RTI > transmit antennas,
Figure 112007085650779-pat00002
The terminals 110-1 to 110-K are
Figure 112007085650779-pat00003
Lt; / RTI > receive antennas.

상기

Figure 112007085650779-pat00004
개의 단말들(110-1~K) 각각은 프로빙(proving) 신호를 상기 기지국(100)으로 전송한다. 상기 기지국(100)의 패킷 스케쥴러(102)는 순시 채널 정보 즉, 수신한 프로빙 신호를 바탕으로 채널을 추정하여 각 단말들(110-1~K)에 대한 스케줄링 된 결과를 해당 단말들에게 궤환(feedback)한다. 이때, 상기 궤환량이 제한된다.remind
Figure 112007085650779-pat00004
Each of the UEs 110-1 to 110-K transmits a proving signal to the base station 100. The packet scheduler 102 of the base station 100 estimates a channel on the basis of the instantaneous channel information, i.e., the received probing signal, and feeds the scheduled result for each of the terminals 110-1 to K to the corresponding terminals feedback. At this time, the feedback amount is limited.

본 발명에서는 제한된 궤환량을 통해서 효율적으로 데이터를 송신하기 위해서, 각 단말별로 단일 스트림(stream)을 송신하는 안테나 선택(Antenna Selection) 방법과 송신 빔포밍(Transmit Beamforming) 방법을 고려한다. 상기 안테나 선택 방법은 기지국에서 각 단말들에 대한 채널 추정을 바탕으로 각 단말들이 가지고 있는 송신 안테나들 중 최대의 성능 합(sum capacity)을 가질 수 있는 안테나들을 선택하는 것이다. 상기 송신 빔포밍 방법은 기지국에서 각 단말들에 대한 채널 정보를 통해서 성능 합이 최대화되는 빔포밍 벡터를 계산하고, 상기 계산된 빔포밍 벡터를 해당 단말들로 궤환한다.The present invention considers an antenna selection method and a transmit beamforming method for transmitting a single stream for each terminal in order to efficiently transmit data through a limited amount of feedback. The antenna selection method selects antennas that can have the maximum sum capacity among transmit antennas that each terminal has based on channel estimation for each of the terminals in the base station. In the transmission beamforming method, a base station calculates a beamforming vector maximizing a performance sum through channel information for each UE, and feeds the calculated beamforming vector to the corresponding UEs.

상기 안테나 선택 방법의 궤환은 기지국에서 해당 단말별로 선택된 안테나의 순번만을 전송하기 때문에 궤환량이 줄어들 수 있는 장점이 있는 반면, 송신 빔포밍 방법보다 획득되는 SNR 이득(gain)이 없는 단점이 있다.The feedback of the antenna selection method is advantageous in that the feedback amount can be reduced because the base station transmits only the order of the antennas selected for the corresponding terminal in the base station, but there is a disadvantage in that there is no SNR gain obtained from the transmission beamforming method.

반면, 상기 송신 빔포밍 방법의 경우 빔포밍 방법을 적용함으로써 SNR 이득 을 얻을 수 있지만, 이를 정확하게 얻기 위해서는 기지국에서 계산된 빔포밍 벡터가 완벽하게 각 단말들에 대해 궤환되어야 함으로써 많은 양의 궤환량이 요구되는 단점이 있다. 따라서, 궤환량이 제한된 환경에서는 계산된 빔포밍 벡터에 대하여 코드북 기법을 적용시켜 주어진 빔포밍 벡터와 가장 유사한 특성을 지니는 대표 빔포밍 벡터의 인덱스(index)를 각 단말로 궤환함으로써 제한된 궤환 채널에서 SNR 이득을 획득할 수 있다.On the other hand, in the case of the transmission beamforming method, the SNR gain can be obtained by applying the beamforming method. However, in order to accurately obtain the SNR gain, the beamforming vector calculated by the base station must be completely fed back to the respective terminals, . Therefore, by applying the codebook technique to the calculated beamforming vector in an environment where the feedback amount is limited, the index of the representative beamforming vector having the most similar characteristics to the given beamforming vector is fed back to each terminal, Can be obtained.

상기한 바와 같은 안테나 선택 방법과 코드북을 이용한 송신 빔포밍 방법은 송/수신 안테나 개수와 사용자 수 및 허용되는 궤환량 등의 환경에 따라 서로 간의 성능이 차이를 보인다.The antenna selection method and the transmission beamforming method using a codebook have different performance depending on environments such as the number of transmit / receive antennas, the number of users, and the allowable feedback amount.

따라서, 궤환량이 제한된 실제 환경에서 효율적으로 데이터를 전송하기 위해서, 상기 안테나 선택 방법과 코드북을 이용한 송신 빔포밍 방법을 적응적으로 선택하여 적용하고, 그 선택을 위한 기준이 요구된다.Therefore, in order to efficiently transmit data in an actual environment with a limited amount of feedback, the antenna selection method and the transmission beamforming method using a codebook are adaptively selected and applied, and a criterion for selection is required.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 궤환량이 제한된 MIMO 통신 시스템에서 안테나 송신 방법과, 코드북을 이용한 송신 빔포밍 방법을 적응적으로 적용하여 효율적으로 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention, which is designed to solve the problems of the prior art that operates as described above, to provide an antenna transmission method and a transmission beamforming method using a codebook in a MIMO communication system with a limited feedback amount, A method and apparatus for transmitting data.

본 발명의 다른 목적은 상기 안테나 선택 방법과, 코드북을 이용한 송신 빔 포밍 방법을 적응적으로 선택하기 위한 기준을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a criterion for adaptively selecting the antenna selection method and a transmission beamforming method using a codebook.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시 예는, 다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하는 과정과, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 비교하여 더 작은 값의 성능 감소량을 갖는송신 방법을 선택하는 과정과, 상기 송신 방법이 선택되면 기지국의 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 송신한 후, 상기 기지국으로부터 스케쥴링 정보를 수신하고 상기 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 송신하는 과정을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting data in a MIMO communication system, the method comprising: Selecting a transmission method having a smaller amount of performance reduction by comparing a performance reduction amount of the first transmission method with a performance reduction amount of the second transmission method when the transmission method is selected; Transmitting a probe signal for channel estimation of a base station, receiving scheduling information from the base station, and transmitting data according to the scheduling information.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 스케쥴링하는 방법에 있어서, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 계산된 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 과정과, 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후,상기 선택된 송신방법에 따른 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송산하는 과정을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of scheduling data in a MIMO communication system, the method comprising: calculating a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method according to a variable; Selecting a transmission method having a smaller amount of decrease, and generating a scheduling information according to the selected transmission method after receiving a probing signal from the terminal and transmitting the generated scheduling information to the terminal.

본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 다중 입출력 통 신시스템에서 데이터를 송신 장치에 있어서, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 비교하여 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 송신방법 선택부와, 상기 송신 방법이 선택되면 기지국의 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 송신한 후, 상기 기지국으로부터 스케쥴링 정보를 수신하고 상기 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 송신하는 송신부를 포함한다.An apparatus according to an embodiment of the present invention calculates a reduction amount of performance of a first transmission method and a performance reduction amount of a second transmission method according to a variable in a transmission apparatus of data in a MIMO communication system, A transmission method selecting unit for selecting a transmission method having a smaller performance reduction amount by comparing a performance reduction amount of the first transmission method with a performance reduction amount of the second transmission method; And a transmitter for receiving scheduling information from the base station and transmitting data according to the scheduling information.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, 다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 스케쥴링하는 장치에 있어서, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 계산된 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 송신 방법 선택부와, 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후, 상기 선택된 송신 방법이 상기 제1송신 방법일 경우, 상기 제1송신방법에 상응하는 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송신하는 제1송신 방법 스케쥴러와, 상기 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후, 상기 선택된 송신 방법이 상기 상기 제2송신 방법일 경우 상기 제2송신 방법에 따른 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송신하는 제2송신 방법 스케쥴러를 포함한다.An apparatus according to another embodiment of the present invention is an apparatus for scheduling data in a multi-input / output communication system, the apparatus comprising: calculating a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method according to a variable; A transmission method selecting unit selecting a transmission method having a smaller amount of decrease in the transmission rate than the first transmission method when the selected transmission method is the first transmission method after receiving the probing signal from the terminal; And a scheduling unit configured to generate scheduling information according to the second transmission method when the selected transmission method is the second transmission method after receiving the probing signal from the terminal And a second transmission method scheduler for transmitting to the terminal.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 변경 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It will be clear to those who have.

본 발명은 궤환량이 제한된 환경에서어 있을 때 본 발명에서 제안한 기준에 따라 안테나 선택 방법과 코드북을 이용한 송신 빔포밍 시스템 중에서 성능 감소(capacity loss)가 더 적은 송신 방법을 선택함으로써, 주어진 환경에 더 높은 성능 합을 가지는 적응적 선택 모드를 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이를 통해 각각의 송신 안테나의 개수에 대해 주어진 궤환량에 대하여 두 가지 송신 방법 중 어느 방법이 더 높은 성능 가지고 있는지를 예측할 수 있어 효율적인 데이터 송신이 가능한 효과가 있다.The present invention is based on the fact that when selecting an antenna selection method and a transmission method with a smaller capacity loss among a transmission beamforming system using a codebook according to the criteria proposed in the present invention when there is a limited amount of feedback, An adaptive selection mode having a sum of the performance can be implemented. It is also possible to predict which of the two transmission methods has higher performance with respect to a given feedback amount with respect to each of the number of transmission antennas, thereby enabling effective data transmission.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that, in the drawings, the same components or parts have the same reference numerals as much as possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as to avoid obscuring the subject matter of the present invention.

먼저, 본 발명에서 사용되는 송신방법인 안테나 선택 방법과 송신 빔 방법을 상세히 설명한다.First, an antenna selection method and a transmission beam method, which are transmission methods used in the present invention, will be described in detail.

1) 안테나 선택 기법1) Antenna Selection Technique

안테나 선택 방법은, 해당 기지국의 망에 속한 단말이 먼저 기지국으로 채널 추정을 위한 프로빙 신호(proving signal)를 송신하고, 상기 기지국은 이를 이용하여 해당 단말 간 채널 상태를 추정한다. 이때, 동시에 송신할 수 있는 단말의 개수를 기지국 안테나의 개수로 제한할 경우, 기지국의 패킷 스케줄러는 상기 추정된 채널 정보를 바탕으로 채널 용량의 합을 최대화할 수 있는

Figure 112007085650779-pat00005
개의 사용자 안테나를 선택한다. 다음으로 스케줄링을 통해 선택된
Figure 112007085650779-pat00006
개의 사용자에 대한 안테나 순번은 궤환 채널을 통해 해당 단말에게 전송된다. 이후, 각 단말은 기지국으로부터 수신한 선택된 순번에 해당하는 안테나를 이용하여 데이터를 송신한다.In the antenna selection method, a terminal belonging to a base station network first transmits a proving signal for channel estimation to a base station, and the base station estimates a channel state between the terminals using the proving signal. In this case, when the number of terminals capable of simultaneously transmitting is limited to the number of base station antennas, the packet scheduler of the base station can maximize the sum of the channel capacities based on the estimated channel information
Figure 112007085650779-pat00005
Select user antennas. Next, through scheduling,
Figure 112007085650779-pat00006
The antenna sequence numbers of the users are transmitted to the corresponding UE through the feedback channel. Then, each terminal transmits data using an antenna corresponding to the selected sequence number received from the base station.

구체적으로, 총

Figure 112007085650779-pat00007
개의 단말이 존재할 때 각각의 단말은
Figure 112007085650779-pat00008
개의 송신 안테나를 구비하고, 기지국은
Figure 112007085650779-pat00009
개의 수신 안테나를 가지는 도 1의 시스템을 예로 들어 설명한다.
Figure 112007085650779-pat00010
번째 단말과 기지국 간 채널이
Figure 112007085650779-pat00011
인 채널 행렬
Figure 112007085650779-pat00012
로 표시할 때, 각 단말에 대한 송신 안테나의 채널 벡터를
Figure 112007085650779-pat00013
와 같이 재배열한다. 여기서, 모든 단말에 대한 채널 행렬
Figure 112007085650779-pat00014
Figure 112007085650779-pat00015
의 행렬이며 계수(Rank)는
Figure 112007085650779-pat00016
으로 나타낸다. 따라서,
Figure 112007085650779-pat00017
에 비해
Figure 112007085650779-pat00018
이 작다는 가정 하에 이 채널의 자유도(Degree of Freedom)는 수신안테나 수로 제한된다. 이 경우, MMSE-SIC(Minimum Mean Square Error with Successive Interfiernece Cancellation) 수신기 구조에서 도달할 수 있는 최대 성능합은 하기 <수학식 1>과 같다.Specifically,
Figure 112007085650779-pat00007
When there are two terminals, each terminal
Figure 112007085650779-pat00008
, And a base station
Figure 112007085650779-pat00009
1 < / RTI > having a plurality of receive antennas will be described as an example.
Figure 112007085650779-pat00010
Lt; th &gt;
Figure 112007085650779-pat00011
Channel matrix
Figure 112007085650779-pat00012
, The channel vector of the transmission antenna for each terminal is represented by
Figure 112007085650779-pat00013
. Here, a channel matrix for all terminals
Figure 112007085650779-pat00014
The
Figure 112007085650779-pat00015
And the Rank is
Figure 112007085650779-pat00016
Respectively. therefore,
Figure 112007085650779-pat00017
Compared to
Figure 112007085650779-pat00018
The degree of freedom of this channel is limited to the number of receiving antennas. In this case, the maximum performance sum that can be reached in the MMSE-SIC (Minimum Mean Square Error with Successive Interference Cancellation) receiver structure is expressed by Equation (1).

Figure 112007085650779-pat00019
Figure 112007085650779-pat00019

상기

Figure 112007085650779-pat00020
는 채널 벡터의 집합(
Figure 112007085650779-pat00021
)에서
Figure 112007085650779-pat00022
명의 단말이 동시에 선택되었을 경우, 가능한 모든 송신 안테나 벡터들의 집합 중 채널용량을 최대화시킬 수 있는 송신 안테나 벡터들의 집합을 선택한 스케줄링 결과를 나타낸다.remind
Figure 112007085650779-pat00020
Is a set of channel vectors (
Figure 112007085650779-pat00021
)in
Figure 112007085650779-pat00022
The UE selects a set of transmit antenna vectors that maximize the channel capacity among the set of all possible transmit antenna vectors.

이후, 기지국은 상기 <수학식1>을 최대화시킬 수 있는

Figure 112007085650779-pat00023
개의 단말들에 안테나 순번을 결정하고, 이를 궤환 채널(feedback channel)을 통해서 해당 단말들에게 전송한다. 이때, 각 사용자 별로 사용되는 궤환 량은 송신 안테나
Figure 112007085650779-pat00024
에 대하 여
Figure 112007085650779-pat00025
비트로 나타낼 수 있다.Thereafter, the base station can maximize the above Equation (1)
Figure 112007085650779-pat00023
Determines the antenna order number for the UEs, and transmits the determined order to the UEs through a feedback channel. At this time, the amount of feedback used for each user is determined by the transmission antenna
Figure 112007085650779-pat00024
about
Figure 112007085650779-pat00025
Lt; / RTI &gt;

2) 송신 빔포밍 방법 2) transmission beamforming method

송신 빔포밍 방법은 단말이 자신이 속한 기지국으로 채널 추정을 위한 프프로빙 신호를 송신한다. 동시에 전송될 수 있는 단말의 개수를 기지국 안테나의 개수로 제한할 때, 기지국의 패킷 스케줄러는 상기 프로빙 신호를 통해서 추정된 채널 정보를 바탕으로 채널 용량의 합이 최대화 될 수 있는

Figure 112007085650779-pat00026
개의 단말들을 선택하고, 상기 선택된 단말들에 대한 빔포밍 벡터를 계산한다. 이때, 기지국과 단말들 사이에서는 허용 가능한 궤환량에 따른 코드북이 미리 설계되어 있다. 상기 코드북을 바탕으로 기지국은 계산된 빔포밍 벡터에 상응하는 코드북으로, 상기 코드북 내에서 가장 상관성이 높은 코드북 인덱스를 선택하여 해당 단말에게 궤환한다. 이후, 상기 단말은 상기 코드북 인덱스에 상응하는 빔포밍 벡터를 이용하여상기 기지국으로 데이터를 송신한다.The transmission beamforming method transmits a pudbling signal for channel estimation to a base station to which the terminal belongs. When the number of terminals that can be simultaneously transmitted is limited to the number of base station antennas, the packet scheduler of the base station can maximize the sum of the channel capacities based on the channel information estimated through the probing signal
Figure 112007085650779-pat00026
Selects the UEs, and calculates a beamforming vector for the selected UEs. At this time, a codebook according to an allowable feedback amount is designed in advance between the base station and the terminals. Based on the codebook, the base station selects a codebook index having the highest correlation within the codebook as a codebook corresponding to the calculated beamforming vector, and feeds back the selected codebook index to the corresponding terminal. Then, the terminal transmits data to the base station using a beamforming vector corresponding to the codebook index.

구체적으로, 기지국의 수신 안테나는

Figure 112007085650779-pat00027
개이고,
Figure 112007085650779-pat00028
개의 송신 안테나 가지고 있는
Figure 112007085650779-pat00029
개의 단말이 존재하는 도 1의 경우를 예로 들어 설명한다.
Figure 112007085650779-pat00030
번째 단말과 기지국간 채널은
Figure 112007085650779-pat00031
행렬
Figure 112007085650779-pat00032
로 나타낼 수 있다. 또한
Figure 112007085650779-pat00033
번째 단말에 대한 송신 빔포밍 벡터는
Figure 112007085650779-pat00034
이고
Figure 112007085650779-pat00035
Figure 112007085650779-pat00036
인 벡터로 나타낸다. 이때 각각의 단말은 데이터 송신에 앞서서 모든 송신 안테나들에 대해서 프로빙 신호를 상기 기지국으로 전송하고, 이를 바탕으로 상기 기지국은 각 단말들의 채널을 고려하여
Figure 112007085650779-pat00037
개의 안테나를 통해서 동시에 데이터를 송신할 수 있는 단말들의 집합 중에서 채널 용량 합이 최대화될 수 있도록 스케줄링을 수행한다. 이후, 상기 스케쥴링을 통해서 선택된 집합에 포함된 단말들에 대한 빔포밍 벡터를 해당 궤환 채널을 통하여 상기 단말들에게 알려준다.Specifically, the receiving antenna of the base station
Figure 112007085650779-pat00027
And,
Figure 112007085650779-pat00028
Having a transmitting antenna
Figure 112007085650779-pat00029
1 in which there are two UEs will be described as an example.
Figure 112007085650779-pat00030
The channel between the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00031
procession
Figure 112007085650779-pat00032
. Also
Figure 112007085650779-pat00033
The transmit beamforming vector for the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00034
ego
Figure 112007085650779-pat00035
sign
Figure 112007085650779-pat00036
. At this time, each of the UEs transmits a probing signal to all of the transmit antennas to the Node B prior to data transmission, and based on this, the Node B considers the channel of each UE
Figure 112007085650779-pat00037
Scheduling is performed so that the sum of the channel capacities can be maximized among the sets of terminals capable of simultaneously transmitting data through the antennas. Thereafter, a beamforming vector for the UEs included in the selected set through the scheduling is notified to the UEs through the corresponding feedback channel.

구체적으로, 상기 기지국에서 동시에 송신한 데이터를 수신할 수 있는 단말의 수를 수신 안테나의 개수로 제한하였을 때, 수신 신호 벡터는 하기 <수학식2>와 같이 나타내어진다.Specifically, when the number of terminals capable of receiving data transmitted simultaneously by the base station is limited to the number of receiving antennas, the received signal vector is expressed by Equation (2).

Figure 112007085650779-pat00038
Figure 112007085650779-pat00038

여기서, 상기

Figure 112007085650779-pat00039
는 총
Figure 112007085650779-pat00040
개의 단말들 중에서 실제 데이터 전송을 수행한
Figure 112007085650779-pat00041
개의 단말들에 대한 집합을 나타낸다. 또한,
Figure 112007085650779-pat00042
Figure 112007085650779-pat00043
Figure 112007085650779-pat00044
수신 신호 벡터이고,
Figure 112007085650779-pat00045
는 선택된 사용자들의 집합
Figure 112007085650779-pat00046
에 대하여
Figure 112007085650779-pat00047
번째로 선택된 사용자의 신호를 의미한다.
Figure 112007085650779-pat00048
은 가우시안 잡음이며, 잡음 분산 행렬은
Figure 112007085650779-pat00049
이다.Here,
Figure 112007085650779-pat00039
Gun
Figure 112007085650779-pat00040
The UE performs the actual data transmission among the UEs
Figure 112007085650779-pat00041
&Lt; / RTI &gt; Also,
Figure 112007085650779-pat00042
The
Figure 112007085650779-pat00043
sign
Figure 112007085650779-pat00044
Is the received signal vector,
Figure 112007085650779-pat00045
Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00046
about
Figure 112007085650779-pat00047
Means the signal of the second selected user.
Figure 112007085650779-pat00048
Is the Gaussian noise, and the noise variance matrix is
Figure 112007085650779-pat00049
to be.

상기

Figure 112007085650779-pat00050
에 대하여
Figure 112007085650779-pat00051
번째로 선택된 사용자의 채널과 이때 형성된 빔포밍 벡터를 통해 실효 채널 벡터(Effective Channel Vector)
Figure 112007085650779-pat00052
가 생성되고 선택된
Figure 112007085650779-pat00053
개의 단말들의 실효 채널 벡터를 통해
Figure 112007085650779-pat00054
인 실효 채널 행렬(Effective Channel Matrix)
Figure 112007085650779-pat00055
을 구할 수 있다. 상기 실효 채널 행렬을 통해서 채널과 빔포밍 벡터를 고려한 채널 용량 합은 하기 <수학식3>과 같이 나타내어 진다.remind
Figure 112007085650779-pat00050
about
Figure 112007085650779-pat00051
The effective channel vector is obtained through the channel of the user selected first and the beamforming vector formed at this time,
Figure 112007085650779-pat00052
Is created and selected
Figure 112007085650779-pat00053
Through the effective channel vector of the UEs
Figure 112007085650779-pat00054
Effective Channel Matrix < RTI ID = 0.0 >
Figure 112007085650779-pat00055
Can be obtained. The channel capacity sum considering the channel and the beamforming vector through the effective channel matrix is expressed by Equation (3).

Figure 112007085650779-pat00056
Figure 112007085650779-pat00056

상기 <수학식3>은 MMSE-SIC 수신 단에서

Figure 112007085650779-pat00057
개의 단말들이 동시에 전송 가능하고 각각 송신 빔포밍을 사용할 때 도달할 수 있는 채널 용량 합을 나타낸다. 이때, 시스템이 최대 채널 용량 합을 갖기 위해서는 각각의 단말들이 할당된 전력 을f모두 사용한다는 조건 하에 반복 해(iterative solution) 방식을 통해 MMSE-SIC 빔포밍 벡터를 통해서 결정할 수 있다. 하기 <표 1>은 반복 해 방식을 통한 MMSE-SIC 가중치 벡터 계산을 설명한 표이다.Equation (3) is obtained from the MMSE-SIC receiving end
Figure 112007085650779-pat00057
Indicates the sum of the channel capacities that can be reached when the UEs can simultaneously transmit and use the transmission beamforming, respectively. At this time, in order to have the maximum channel capacity sum, the system can determine through the MMSE-SIC beamforming vector through an iterative solution scheme that all the terminals use the allocated power f. Table 1 below is a table describing the calculation of the MMSE-SIC weight vector by the iterative method.

반복 해Repeat 방식을 통한  Way MMSEMMSE -- SICSIC 빔포밍Beam forming 벡터 및 채널 용량 계산 Calculate vector and channel capacity a. 총

Figure 112007085650779-pat00058
개의 채널 집합
Figure 112007085650779-pat00059
에 대하여
Figure 112007085650779-pat00060
개의 단말들에 대한 채널 집합
Figure 112007085650779-pat00061
을 구성한다.
b. 채널 집합
Figure 112007085650779-pat00062
에 대하여 하기 절차를 수렴할 때까지 반복한다.
Figure 112007085650779-pat00063

c. a,b절차를 통해서 획득한 빔포밍 벡터를 이용하여 채널 용량 C를 하기와 같이 계산한다.
Figure 112007085650779-pat00064
a. gun
Figure 112007085650779-pat00058
Channel set
Figure 112007085650779-pat00059
about
Figure 112007085650779-pat00060
A set of channels for the UEs
Figure 112007085650779-pat00061
.
b. Channel set
Figure 112007085650779-pat00062
Until the following procedure converges.
Figure 112007085650779-pat00063

c. The channel capacity C is calculated as follows using the beamforming vector obtained through the procedures a and b.
Figure 112007085650779-pat00064

상기한 바와 같은 스케쥴링 결과는 총

Figure 112007085650779-pat00065
개의 단말들 중
Figure 112007085650779-pat00066
개의 단말들을 선택한 모든 조합을 고려하여 각각의 경우에 해당하는 단말 집합에 대해 반복해 방식을 통해서 빔포밍 벡터를 계산하여 채널 용량을 계산한 후, 계산된 채널 용량이 최대값을 가지는 사용자 집합이 선택된다.As a result of the above scheduling,
Figure 112007085650779-pat00065
Of the terminals
Figure 112007085650779-pat00066
Considering all the combinations of UEs selected, a beamforming vector is calculated through an iterative method for each set of UEs, and a channel capacity is calculated. Then, a user set having a calculated maximum channel capacity is selected do.

상기한 바와 같이, 안테나 선택 방법의 경우

Figure 112007085650779-pat00067
인 궤환량을 요구하는 반면, 송신 빔포밍 방법의 경우 계산된 빔포밍 벡터의 원소들이 복소값(complex value)을 가지므로 해당 단말들로 궤환해 줄 때 많은 양의 궤환 채널이 요구된다. 따라서, 본 발명에서는 실제 구현 가능성을 고려하여 궤환 량에 제한을 두고, 코드북을 적용한다. 예를 들어, 허용되는 궤환 비트가
Figure 112007085650779-pat00068
일 때
Figure 112007085650779-pat00069
가지의 대표되는 빔포밍 벡터를 이용하여 코드북을 만들고 실제 계산된 빔포밍 벡터와 가장 유사한 성능을 갖는 코드북의 인텍스만을 단말에게 알려준다. 그러나, 궤환 량이 제한된 환경하에서는 송신 빔포밍 방법이 안테나 선택 방법에 비해서 항상 좋은 성능을 나타내지 않는다. 즉, 주어진 궤환량이나 송/수신 안테나의 개수에 따라 그 성능의 우열 관계가 뒤바뀌게 된다. 따라서, 본 발명은 각 사용자별로 단일 스트림을 전송한다고 가정할 때, 주어진 환경을 고려하여 상기 안테나 선택 방법과 코드북을 이용한 송신 빔포밍 방법을 선택하는 기준(criterion)을 제안한다. 이때, 단말과 기지국은 상기 기준을 결정하기 위한 변수들을 미리 알고 있고, 각각 상기 변수들에 따른 기준을 계산하여 최적의 송신 방법을 선택한다.As described above, in the case of the antenna selection method
Figure 112007085650779-pat00067
In the case of the transmission beamforming method, since the elements of the calculated beamforming vector have a complex value, a large amount of feedback channel is required for feedback to the corresponding terminals. Therefore, in the present invention, a codebook is applied with a limitation on the feedback amount in consideration of the practical feasibility. For example, if the allowable feedback bit is
Figure 112007085650779-pat00068
when
Figure 112007085650779-pat00069
A codebook is generated using representative beamforming vectors of branches and only the index of the codebook having the performance similar to the actual calculated beamforming vector is notified to the UE. However, under an environment where the feedback amount is limited, the transmission beamforming method does not always exhibit a better performance than the antenna selection method. That is, the performance relation of the performance is reversed depending on the given feedback amount or the number of transmitting / receiving antennas. Therefore, the present invention proposes a criterion for selecting a transmission beamforming method using the antenna selection method and a codebook considering a given environment, assuming that a single stream is transmitted for each user. At this time, the terminal and the base station know the parameters for determining the reference in advance, and calculate the criterion according to the parameters, respectively, to select the optimal transmission method.

상기 기준은 상기 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법의 채널 용량 합에 영향을 미치는 변수들인

Figure 112007085650779-pat00070
및 각 단말별 SNR(Signal Noise Ratio)등을 통해서 결정된다.The criterion is a parameter that affects the channel capacity sum of the antenna selection method and the transmission beamforming method
Figure 112007085650779-pat00070
And signal-to-noise ratio (SNR) for each terminal.

상기 안테나 선택 방법의 경우,

Figure 112007085650779-pat00071
이라는 가정 하에 채널 용량 합 전송률에 가장 큰 영향을 미치는 채널 벡터는
Figure 112007085650779-pat00072
이며, 총
Figure 112007085650779-pat00073
개의 단말이 기지국으로 데이터를 동시에 송신한다고 가정하자. 이때, 상기 <수학식1>과 같이 나타내어지는 채널 용량을 하기 <수학식4>와 같이 나타내어지는 증가(Growth rate)율
Figure 112007085650779-pat00074
로 근사화된다.In the case of the antenna selection method,
Figure 112007085650779-pat00071
The channel vector having the greatest influence on the channel capacity sum rate is
Figure 112007085650779-pat00072
And total
Figure 112007085650779-pat00073
Let's assume that the terminals transmit data to the base station at the same time. At this time, the channel capacity expressed by Equation (1) can be expressed as Equation (4)
Figure 112007085650779-pat00074
.

Figure 112007085650779-pat00075
Figure 112007085650779-pat00075

여기서, 상기

Figure 112007085650779-pat00076
이 카이 제곱 분포를 따를 때 극값 이론(Extreme Value Theorem)에 의해 상기
Figure 112007085650779-pat00077
Figure 112007085650779-pat00078
의 스케줄링 이득을 갖는다. 따라서, 상기 <수학식4>의
Figure 112007085650779-pat00079
는 다시 하기 <수학식5>와 같이 근사화된다.Here,
Figure 112007085650779-pat00076
When this chi-square distribution is followed, the extreme value theory (Extreme Value Theorem)
Figure 112007085650779-pat00077
silver
Figure 112007085650779-pat00078
Lt; / RTI &gt; Therefore, in Equation (4)
Figure 112007085650779-pat00079
Is approximated again as Equation (5).

Figure 112007085650779-pat00080
Figure 112007085650779-pat00080

도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 선택 방법에서 총 전송율과 채널 용량 증가율을 보여주는 그래프이다. 2A is a graph illustrating a total data rate and a channel capacity increase rate in an antenna selection method according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 사용자 수를 증가시킴에 따라 상기 <수학식5>를 통해서 계산된

Figure 112007085650779-pat00081
를 나타낸 것이다. 상기
Figure 112007085650779-pat00082
는 증가율을 근사화하여 나타낸 것이므로, 절대적인 값에는 큰 차이가 존재하지만 사용자 수에 따른 총 전송율 증감과의 개형은 거의 일치함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2A, as the number of users is increased,
Figure 112007085650779-pat00081
. remind
Figure 112007085650779-pat00082
Is an approximation of the rate of increase, it can be seen that there is a large difference in the absolute value, but it is almost the same with the increase and decrease of the total transmission rate according to the number of users.

상기 안테나 선택 방법과 마찬가지로, 송신 빔포밍 방법에서도 실제 채널용량의 증감에 대하여

Figure 112007085650779-pat00083
및 각 단말별 SNR 등의 변수들이 어떤 형태로 증감을 나타내는지를 근사화하였다.Similar to the antenna selection method, in the transmission beamforming method,
Figure 112007085650779-pat00083
And the SNR of each terminal.

즉,

Figure 112007085650779-pat00084
이라는 가정 하에 채널 용량 합에 가장 큰 영향을 미치는 단말의 최대 고유값을
Figure 112007085650779-pat00085
이라 할 때,
Figure 112007085650779-pat00086
명이 동시에 전송된다고 가정하였으므로, 상기 <수학식3>의 채널 용량 합은 증가율
Figure 112007085650779-pat00087
으로 하기 <수학식6>과 같이 근사화된다.In other words,
Figure 112007085650779-pat00084
The maximum eigenvalue of the terminal which has the greatest influence on the channel capacity sum
Figure 112007085650779-pat00085
In other words,
Figure 112007085650779-pat00086
Are simultaneously transmitted, the channel capacity sum of Equation (3)
Figure 112007085650779-pat00087
Is approximated as Equation (6).

Figure 112007085650779-pat00088
Figure 112007085650779-pat00088

상기

Figure 112007085650779-pat00089
,
Figure 112007085650779-pat00090
인 범위의 카이 제곱 분포를 따르므로
Figure 112007085650779-pat00091
Figure 112007085650779-pat00092
와 같은 스케줄링 이득을 얻는다.remind
Figure 112007085650779-pat00089
,
Figure 112007085650779-pat00090
Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00091
silver
Figure 112007085650779-pat00092
Lt; / RTI &gt;

상기

Figure 112007085650779-pat00093
의 기대값(Expectation)은 하기 <수학식7>을 이용하여 계산된다.remind
Figure 112007085650779-pat00093
Is calculated using Equation (7) below. &Quot; (7) &quot;

Figure 112007085650779-pat00094
Figure 112007085650779-pat00095
Figure 112007085650779-pat00096
Figure 112007085650779-pat00094
Figure 112007085650779-pat00095
Figure 112007085650779-pat00096

따라서, 상기 <수학식6> 내지 <수학식7>을 이용하여 상기

Figure 112007085650779-pat00097
는 하기 <수학식8>과 같이 근사화된다.Therefore, by using Equations (6) to (7)
Figure 112007085650779-pat00097
Is approximated as Equation (8) below.

Figure 112007085650779-pat00098
Figure 112007085650779-pat00098

도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 빔포밍 방법에서 총 전송율과 채널 용량 증가율을 보여주는 그래프이다.2B is a graph illustrating a total data rate and a channel capacity increase rate in a transmission beamforming method according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 사용자 수를 증가시킴에 따라 상기 <수학식8> 이용하여 계산된

Figure 112007085650779-pat00099
를 나타낸 것이다. 상기
Figure 112007085650779-pat00100
는 증가율을 근사화하여 나타낸 것이므로 절대적인 값에는 큰 차이가 존재하지만 사용자 수에 따른 총 전송율 증감과의 개형은 거의 일치함을 확인할 수 있다. 송신 빔포밍 시스템에서 상기 <수학식8>의
Figure 112007085650779-pat00101
는 궤환량이 무한할 때의 경우이다. 따라서, 실제 궤환량이 제한된 환경에서의 성능 감소가 반영되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 송신 빔 벡터 방법에 단일 사용자 MIMO 환경에서 최적으로 알려진 그래스매니안(Grassmannian) 코드북이 적용된 송신 빔포밍 벡터 방법을 사용한다. 궤환량의 제한 없이 최적의 빔포밍 벡터를 사용할 때에 비해, 궤환량이 제한된 단일 사용자 환경에서 코드북을 적용한 빔포밍 벡터 방법의 성능 저하는, SNR 측면에서 하기 <수학식9>와 같이 나타난다. 즉, 무한한 궤환 량이 존재한다는 가정 하에 빔포밍 벡터를 통해 얻을 수 있는 SNR 이득값인
Figure 112007085650779-pat00102
와 코드북을 이용할 때 얻게 되는 SNR 이득값의 차이를 나타낸 것이다.Referring to FIG. 2B, as the number of users is increased,
Figure 112007085650779-pat00099
. remind
Figure 112007085650779-pat00100
Is an approximation of the rate of increase, so there is a large difference in the absolute value, but it can be seen that the number of users is almost the same as that of the total transmission rate. In the transmission beamforming system,
Figure 112007085650779-pat00101
Is the case when the feedback amount is infinite. Therefore, performance reduction in an environment where the actual feedback amount is limited should be reflected. Therefore, in the present invention, a transmit beamforming vector method using a Grassmannian codebook that is best known in a single user MIMO environment is used for the transmit beam vector method. The degradation of the beamforming vector method employing the codebook in a single user environment with limited feedback amounts, as compared with the case of using the optimal beamforming vector without limitation of the feedback amount, is expressed by Equation (9) in terms of SNR. That is, assuming that there is an infinite amount of feedback, the SNR gain value obtained through the beamforming vector
Figure 112007085650779-pat00102
And the SNR gain value obtained by using the codebook.

Figure 112007085650779-pat00103
Figure 112007085650779-pat00103

이 경우,

Figure 112007085650779-pat00104
가 궤환 비트일 때,
Figure 112007085650779-pat00105
이고,
Figure 112007085650779-pat00106
는 코드북이고,
Figure 112007085650779-pat00107
은 코드북 내의 빔 벡터를 의미한다.in this case,
Figure 112007085650779-pat00104
Is a feedback bit,
Figure 112007085650779-pat00105
ego,
Figure 112007085650779-pat00106
Is a codebook,
Figure 112007085650779-pat00107
Denotes a beam vector in the codebook.

상기 <수학식9>를 이용하여 다중 사용자 환경에서 제한된 궤환량에 따른 성 능 감소량을 하기 <수학식10>과 같이 정의한다. 즉, 궤환량이 제한됨에 따라 감소되는 성능 감소 영향을 증가율을 통해 나타낸 것으로(단,

Figure 112007085650779-pat00108
), 이러한 성능 저하는 절대적으로 정확한 값은 아니지만 성능 저하의 증감이 각 변수들에 따라 어떤 경향을 따르는지를 반영한다.Using the above Equation (9), the reduction amount of performance according to the limited feedback amount in the multi-user environment is defined as Equation (10). That is, the effect of decreasing performance decreases as the feedback amount is limited,
Figure 112007085650779-pat00108
), This performance degradation is not absolutely accurate, but it reflects the tendency of the performance degradation to follow each variable.

Figure 112007085650779-pat00109
Figure 112007085650779-pat00109

Figure 112007085650779-pat00110
Figure 112007085650779-pat00110

상기 송신 빔포밍 방법의 경우는 허용되는 궤환량에 맞추어 코드북의 크기를 늘릴 수 있다. 따라서, 시스템에서 허용되는 최대 궤환량에 따라 코드북 크기를 결정하고, 결정된 코드북의 크기에 따른 성능이 결정된다. 반면, 안테나 선택 방법은 각 단말 별로 할당되는 궤환량이 송신안테나의 개수에 의해 결정되고, 상기 결정된 궤환량에 따라 성능이 결정된다.In the case of the transmission beamforming method, the size of the codebook can be increased in accordance with the allowable feedback amount. Therefore, the codebook size is determined according to the maximum feedback amount allowed in the system, and the performance according to the size of the determined codebook is determined. On the other hand, in the antenna selection method, the feedback amount allocated to each terminal is determined by the number of transmission antennas, and the performance is determined according to the determined feedback amount.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 변수의 변화에 따른 송신율의 성능 비교를 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph illustrating a comparison of performance of a transmission rate according to a variation of a variable according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 단말별 SNR=7dB 이고, 총 12개의 단말이 존재할 때(

Figure 112007085650779-pat00111
=12), 기지국의 안테나가 6개(
Figure 112007085650779-pat00112
=6)인 상황에서 각 단말의 송신안테나(
Figure 112007085650779-pat00113
)의 개수를 2,3,4,5,6개씩 늘려감에 따른 송신률을 나타낸 것이다. 궤환량이
Figure 112007085650779-pat00114
만큼 허용된다고 할 때, 주어진 송신 안테나의 개수에 대하여 동일한 궤환량의 코드북을 적용한 송신 빔포밍 방법에 비해 안테나 선택 방법의 성능이 항상 좋은 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, when the SNR per terminal is 7 dB and a total of 12 terminals exist
Figure 112007085650779-pat00111
= 12), the antenna of the base station is 6
Figure 112007085650779-pat00112
= 6), the transmission antenna of each terminal
Figure 112007085650779-pat00113
4, 5, and 6, respectively. Feedback amount
Figure 112007085650779-pat00114
The performance of the antenna selection method is always better than that of the transmission beamforming method in which the codebook of the same amount of feedback is applied to a given number of transmission antennas.

반면, 안테나 선택 방법의 궤환 정보량은 송신 안테나의 개수에 의해 고정되는데 반하여 허용 가능한 궤환량이 상기

Figure 112007085650779-pat00115
에 비해 더 크면, 송신 빔포밍 방법은 더 큰 코드북을 사용함으로써 더 높은 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 단말 혹은 기지국 각각은 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법 중 제한된 궤환 정보의 양에 따라 더 높은 송신률을 낼 수 있는 송신 방법을 선택하는 적응적 방법 전환을 한다. 즉, 상기 단말 혹은 기지국은 각각 주어진 변수
Figure 112007085650779-pat00116
Figure 112007085650779-pat00117
에 대하여 상기 <수학식11> 내지 하기<수학식12>와 같이 정의되는 기준을 통해서, 상기 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법 간의 적응적 방법 중 하나를 선택한다.On the other hand, while the feedback information amount of the antenna selection method is fixed by the number of transmission antennas,
Figure 112007085650779-pat00115
, The transmit beamforming method can exhibit higher performance by using a larger codebook. Accordingly, each of the UEs and the BSs performs an adaptive method of selecting a transmission method capable of achieving a higher transmission rate according to the amount of limited feedback information among the antenna selection method and the transmission beamforming method. That is, the terminal or the base station transmits a given variable
Figure 112007085650779-pat00116
And
Figure 112007085650779-pat00117
An adaptive method between the antenna selection method and the transmission beamforming method is selected through a criterion defined by Equation (11) to Equation (12).

Figure 112007085650779-pat00118
Figure 112007085650779-pat00118

여기서,

Figure 112007085650779-pat00119
Figure 112007085650779-pat00120
을,
Figure 112007085650779-pat00121
Figure 112007085650779-pat00122
로 나타낸다.
Figure 112007085650779-pat00123
은 상수 값으로 실험적인 결과로써
Figure 112007085650779-pat00124
= 8~10인 범위를 갖는 임의의 값으로 설정할 수 있다.here,
Figure 112007085650779-pat00119
The
Figure 112007085650779-pat00120
of,
Figure 112007085650779-pat00121
The
Figure 112007085650779-pat00122
Respectively.
Figure 112007085650779-pat00123
Is an experimental result with a constant value
Figure 112007085650779-pat00124
= 8 to 10, as shown in FIG.

상기 <수학식11>은 무한한 궤환량에 대비하여 제한된 궤환량에 따른 송신 빔포밍 시스템에서의 성능 감소율을 의미하고, 상기 <수학식 12>는 무한한 궤환량에서의 송신 빔포밍 시스템의 최대 채널 용량 합의 증가율에 대하여 안테나 선택 기법을 적용했을 때의 채널 용량 증가율의 차이를 나타낸다. 따라서, 상기 단말 혹은 기지국은 상기 <수학식11> 내지 <수학식12>를 비교하여 주어진 시스템상의 변수에 대하여

Figure 112007085650779-pat00125
인 경우는 안테나 선택 방법을 선택하고,
Figure 112007085650779-pat00126
인 경우는 송신 빔포밍 기법을 선택한다.Equation (11) represents a performance reduction rate in a transmission beamforming system according to a limited amount of feedback in comparison with an infinite feedback amount, and Equation (12) represents a maximum channel capacity of a transmission beamforming system in an infinite feedback amount This shows the difference in the channel capacity increase rate when the antenna selection technique is applied to the agreement increase rate. Accordingly, the UE or the BS compares Equations (11) to (12)
Figure 112007085650779-pat00125
The antenna selection method is selected,
Figure 112007085650779-pat00126
The transmission beamforming technique is selected.

Figure 112007085650779-pat00127
Figure 112007085650779-pat00127

Figure 112007085650779-pat00128
Figure 112007085650779-pat00128

상기 <표2>에서는 도 2에서 제시된 환경에서 성능 감소의 실제 값과 기준을 적용한 성능 감소의 비율을 비교한 표이고, 상기 <표 3>은 도2의 환경에서 <표 2>에서와는 다른 시스템 환경에서의 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법의 성능 감소의 실제 값과 기준을 적용한 성능 감소의 비율을 비교한 표이다. 여기서, A와 T는 각각 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법을 의미하고, 숫자는 각 단말에 대한 궤환 비트를 의미한다.Table 2 is a table comparing the actual value of the performance reduction in the environment shown in FIG. 2 and the ratio of the performance reduction based on the criterion, and Table 3 shows a system environment Table 1 compares the ratio between the actual value of the performance reduction of the antenna selection method and the transmission beamforming method and the performance reduction ratio applied by the reference. Here, A and T mean the antenna selection method and the transmission beamforming method, respectively, and the numbers indicate feedback bits for the respective terminals.

먼저, 각각의 송신 안테나 수가 주어졌을 경우, 주어진 궤환 비트에 따라 안테나 선택 방법과 코드북을 사용한 송신 빔포밍 방법 간의 성능 감소에 대하여 실제 실험을 통해 실제값의 대소관계를 획득한다. 이후, 상기 실제값에 해당하는 증가율을 상기 <수학식11> 내지 <수학식12>를 이용하여 계산하고, 상기 실제값의 대소관계와 상기 실제값에 해당하는 증가율의 대소관계를 비교한 결과 일치함을 알 수 있다.First, when the number of transmit antennas is given, the magnitude of the actual value is obtained through actual experiments on the performance reduction between the antenna selection method and the transmission beamforming method using the codebook according to a given feedback bit. Thereafter, the increase rate corresponding to the actual value is calculated using Equations (11) to (12), and the magnitude relation of the actual value and the magnitude of the increase rate corresponding to the actual value are compared, .

예를 들어, 상기 <표 2>에서 송신 안테나가 3인 경우, 2비트의 궤환 량만을 필요로 하는 안테나 선택 기법 A2가 2비트의 코드북을 적용한 송신 빔포밍 기법 T2에 비해 성능 감소(capacity loss)가 적은 것을 확인할 수 있고, 이는 궤환량이 3비트일 경우의 송신 빔포밍 기법 T3에 비해 더 큰 성능 감소(capacity loss)를 가지고 있음을 확인할 수 있다. 결과적으로, 궤환 비트가 2비트일 경우 안테나 선택 방법이 더 높은 성능을 가지며, 만약 3비트 이상의 허용 궤환 비트가 존재하는 경우는 송신 빔포밍 방법이 적용된 시스템이 더 높은 성능을 지님을 알 수 있다.For example, in Table 2, when the transmission antenna is 3, the antenna selection technique A2 requiring only 2-bit feedback amount has a capacity loss compared to the transmission beamforming technique T2 using a 2-bit codebook, And it can be confirmed that this has a larger capacity loss than the transmission beamforming scheme T3 when the feedback amount is 3 bits. As a result, if the feedback bit is 2 bits, the antenna selection method has higher performance. If there is more than 3 bits of the allowable feedback bit, the system using the transmission beamforming method has higher performance.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO시스템의 구성도이다. 여기서 허용 가능한 궤환 비트는

Figure 112007085650779-pat00129
라 가정한다.4 is a configuration diagram of a MIMO system according to an embodiment of the present invention. Here, the allowable feedback bits are
Figure 112007085650779-pat00129
.

도 4를 참조하면, 기지국(400)은

Figure 112007085650779-pat00130
의 수신 안테나와, 송신 방법 선택부(402)와, 송신 빔포밍 방법 적용 스케쥴러(404) 및 안테나 선택 방법 적용 스케쥴러(406)를 포함한다.
Figure 112007085650779-pat00131
개의 단말들(410-1~K)은 각각
Figure 112007085650779-pat00132
개의 송신 안테나와, 송신 방법 선택부(412~422) 및 송신부(414~424)를 각각 포함한다. 상기 기지국(400)과 상기 단말들(410~420)은 송신 방법 선택을 위한 변수인
Figure 112007085650779-pat00133
Figure 112007085650779-pat00134
를 서로 알고 있다고 가정한다.Referring to FIG. 4, the base station 400
Figure 112007085650779-pat00130
A transmission method selection unit 402, a transmission beamforming method application scheduler 404, and an antenna selection method application scheduler 406. [
Figure 112007085650779-pat00131
The terminals 410-1 to 410-K are
Figure 112007085650779-pat00132
Transmission method selection units 412 to 422, and transmission units 414 to 424, respectively. The base station 400 and the UEs 410 to 420 receive a variable &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00133
And
Figure 112007085650779-pat00134
Are known to each other.

상기 기지국(400)의 송신 방법 선택부(402)와, 상기 각 단말들(410-1~K)의 송신 방법 선택부들(412,422) 각각은 상기 <수학식 11> 내지 <수학식 12>를 사용하여 안테나 선택 방법과 송신 빔포밍 방법 중, 상기 변수에 대하여 가장 적합한 송신 방법을 선택한다. 즉, 상기 기지국(400)과 상기 단말들(410-1~K) 각각은

Figure 112007085650779-pat00135
Figure 112007085650779-pat00136
에 따른 최적의 송신 방법을 각각 선택하여 알고 있다.The transmission method selection unit 402 of the base station 400 and the transmission method selection units 412 and 422 of the terminals 410-1 to 410-K use the Equations (11) to (12) And selects a transmission method most suitable for the variable among the antenna selection method and the transmission beamforming method. That is, each of the base station 400 and the terminals 410-1 to 410-
Figure 112007085650779-pat00135
And
Figure 112007085650779-pat00136
Respectively, are selected and known.

이후, 상기 각 단말들(410-1~K)은 상기 송신 방법 선택부들(412~422)로부터 선택된 송신 방법에 따른 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 상기 기지국(400)으로 송신한다.Each of the terminals 410-1 to 410-K transmits a probing signal for channel estimation according to a transmission method selected from the transmission method selecting units 412 to 422 to the base station 400.

상기 송신 방법 선택부(402)를 통해서 선택된 송신 방법이 송신 빔포밍 방법일 경우, 상기 송신 빔포밍 방법 적용 스케쥴러(404)는 상기 단말1~K(410-1~K)들 중 선택된 단말의 송신 빔포밍 벡터에 대한 인덱스를 궤환한다. 상기 송신 방법 선택부(402)를 통해서 선택된 송신 방법이 안테나 선택 방법일 경우, 상기 안테나 선택 적용 스케쥴러(406)는 상기 단말1~K(410-1~K)들 중 선택된 단말에 대한 안테나 인덱스를 송신한다.When the transmission method selected through the transmission method selection unit 402 is a transmission beamforming method, the scheduling unit 404 applies the transmission beamforming method to the transmission of a selected one of the terminals 1 to K (410-1 to K) And feed back an index to the beamforming vector. When the transmission method selected through the transmission method selection unit 402 is an antenna selection method, the antenna selection application scheduler 406 calculates an antenna index for the selected one of the terminals 1 to K (410-1 to K) .

이후, 상기 단말(410-1~K)의 송신부들(414~424) 각각은 상기 송신 빔포밍 방법 적용 스케쥴러(404) 혹은 상기 안테나 선택 방법 적용 스케쥴러(406)로부터 수신된 궤환 정보를 바탕으로 데이터를 송신한다.Each of the transmitters 414 to 424 of the UEs 410-1 to 410-K transmits data based on the feedback information received from the transmit beamforming method applying scheduler 404 or the antenna selection method applying scheduler 406, .

도 5a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 송신 방법의 성능 비교를 보여주는 그래프이다. 여기서,

Figure 112007085650779-pat00137
이 6이고,
Figure 112007085650779-pat00138
는 12이고, SNR은 7dB이다.5A and 5B are graphs illustrating performance comparisons of an adaptive transmission method according to an embodiment of the present invention. here,
Figure 112007085650779-pat00137
Is 6,
Figure 112007085650779-pat00138
Is 12, and the SNR is 7 dB.

도 5a,b를 참조하면, 송신 방법을 적응적 선택 방식으로 적용시켰을 경우, 안테나 선택 방법이나 송신 빔포밍 방법을 단독으로 적용시킨 경우와 비교하면 항상 높은 성능을 유지한다.Referring to FIGS. 5A and 5B, when the transmission method is applied as an adaptive selection method, the performance is always maintained as compared with the case where the antenna selection method and the transmission beamforming method are applied alone.

도 5a를 참조하면, 각 사용자 단말별로 사용 가능한 궤환 비트가 3비트이다. 이때, 안테나 개수가 4이하일 경우 송신 빔포밍 방법이 더 큰 성능을 나타내고, 안테나 개수가 4보다 클 경우 안테나 선택 방법이 더 큰 성능을 나타낸다. 즉, 송신 방법을 안테나의 수에 따라 적응적으로 변환하여 주어진 시스템 환경에서 더 높은 성능을 나타내는 송신 방법을 선택할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the available feedback bits for each user terminal are 3 bits. In this case, when the number of antennas is 4 or less, the transmission beamforming method exhibits greater performance, and when the number of antennas is larger than 4, the antenna selection method exhibits greater performance. That is, it is possible to adaptively convert the transmission method according to the number of antennas, thereby selecting a transmission method exhibiting higher performance in a given system environment.

도 5b를 참조하면, 각 사용자 단말별로 사용 가능한 궤환 비트

Figure 112007085650779-pat00139
가 4비트이다. 이때, 안테나 개수가 5개 이하일 경우 송신 빔포밍 방법이 더 큰 성능을 나타내고, 안테나 개수가 5개보다 클 경우 안테나 선택 방법이 더 큰 성능을 나타낸다. 즉, 송신 방법을 안테나의 수에 따라 적응적으로 변환하여 주어진 시스템 환경에서 더 높은 성능을 나타내는 송신 방법을 선택할 수 있다.Referring to FIG. 5B, a feedback bit usable for each user terminal
Figure 112007085650779-pat00139
Is 4 bits. In this case, the transmission beamforming method exhibits greater performance when the number of antennas is less than five, and the antenna selection method exhibits greater performance when the number of antennas is greater than five. That is, it is possible to adaptively convert the transmission method according to the number of antennas, thereby selecting a transmission method exhibiting higher performance in a given system environment.

도 1은 일반적인 MIMO 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a general MIMO system;

도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 선택 방법에서 총 송신율과 채널 용량 증가율을보여주는 그래프.FIG. 2A is a graph showing a total transmission rate and a channel capacity increase rate in an antenna selection method according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 빔포밍 방법에서 총 송신율과 채널 용량 증가율을 보여주는 그래프.FIG. 2B is a graph showing a total transmission rate and a channel capacity increase rate in a transmission beamforming method according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 변수의 변화에 따른 송신율의 성능 비교를 나타내는 그래프.FIG. 3 is a graph illustrating a comparison of performance of a transmission rate according to a variation of a variable according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MIMO시스템의 구성도.4 is a configuration diagram of a MIMO system according to an embodiment of the present invention;

도 5a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 송신 방법의 성능 비교를 보여주는 그래프.5A and 5B are graphs illustrating performance comparisons of an adaptive transmission method according to an embodiment of the present invention.

Claims (27)

다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,A method for transmitting data in a MIMO communication system, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하는 과정과,Calculating a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method according to a variable; 상기 제1송신 방법의 성능 감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 비교하여 더 작은 값의 성능 감소량을 갖는 송신 방법을 선택하는 과정과,Selecting a transmission method having a smaller amount of performance reduction by comparing a performance reduction amount of the first transmission method with a performance reduction amount of the second transmission method; 상기 송신 방법이 선택되면 기지국의 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 송신한 후, 상기 기지국으로부터 스케쥴링 정보를 수신하고, 상기 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 송신하는 과정을 포함하는 데이터 송신 방법.Receiving a scheduling information from the base station after transmitting a probe signal for channel estimation of the base station when the transmission method is selected; and transmitting data according to the scheduling information. 제1항에 있어서, 상기 스케쥴링 정보는,2. The method of claim 1, wherein the scheduling information comprises: 상기 기지국이 상기 제1송신 방법의 성능감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산한 후, 비교하여 더 작은 값을 갖는 송신 방법에 상응하게 스케쥴링된 것이며;Wherein the base station is configured to calculate a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method, 상기 제 1송신 방법은 합 전송률을 최대화하는 송신 안테나들의 조합을 선택하는 방식이고, 상기 제2송신 방법은 상기 합 전송률을 최대화하기 위한 빔포밍 방식을 적용하여 최대 전송률을 갖는 사용자를 선택하는 방식임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.The first transmission method is a method of selecting a combination of transmit antennas that maximizes a sum rate, and the second transmission method is a method of selecting a user having a maximum transmission rate by applying a beamforming scheme for maximizing the sum rate Wherein the data transmission method comprises the steps of: 제2항에 있어서, 상기 변수는,3. The method of claim 2, 수신안테나의 수(
Figure 112007085650779-pat00140
)와, 사용자 단말의 수(
Figure 112007085650779-pat00141
), 사용자 단말 각각의 송신 안테나 수(
Figure 112007085650779-pat00142
) 및 신호대 잡음비(SNR), 허용되는 궤환 비트(
Figure 112007085650779-pat00143
)를 포함하고, 상기 기지국과 상기 사용자 단말 간의 미리 알고 있는 값임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
Number of receive antennas (
Figure 112007085650779-pat00140
), The number of user terminals (
Figure 112007085650779-pat00141
), The number of transmit antennas of each user terminal (
Figure 112007085650779-pat00142
) And a signal-to-noise ratio (SNR), an allowable feedback bit (
Figure 112007085650779-pat00143
And a value previously known between the base station and the user terminal.
제3항에 있어서, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량은,4. The method of claim 3, wherein the reduced amount of performance of the first transmission method comprises: 하기 수학식13을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.Is calculated using the following equation (13).
Figure 112007085650779-pat00144
Figure 112007085650779-pat00144
상기
Figure 112007085650779-pat00145
Figure 112007085650779-pat00146
이고,
Figure 112007085650779-pat00147
Figure 112007085650779-pat00148
이고,
Figure 112007085650779-pat00149
은 상수이고, 상기
Figure 112007085650779-pat00150
는 SNR의 이득값으로
Figure 112007085650779-pat00151
인 범위의 카이 제곱 분포를 따르는 값이다.
remind
Figure 112007085650779-pat00145
The
Figure 112007085650779-pat00146
ego,
Figure 112007085650779-pat00147
The
Figure 112007085650779-pat00148
ego,
Figure 112007085650779-pat00149
Is a constant,
Figure 112007085650779-pat00150
Is the gain value of SNR
Figure 112007085650779-pat00151
Lt; / RTI &gt; range.
제4항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,5. The method of claim 4, 상기 기지국의 궤환량이 무한인 경우의 성능에서 상기 기지국의 궤환량이 제한된 경우의 성능차이로서, 하기 수학식14를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.Wherein a performance difference when the feedback amount of the base station is limited in performance when the feedback amount of the base station is infinite is calculated using the following equation (14).
Figure 112007085650779-pat00152
Figure 112007085650779-pat00152
여기서,
Figure 112007085650779-pat00153
가 궤환 비트일 때,
Figure 112007085650779-pat00154
이고,
Figure 112007085650779-pat00155
는 코드북이고,
Figure 112007085650779-pat00156
은 코드북 내의 빔 벡터를 의미하고,
Figure 112007085650779-pat00157
는 상기 기지국과 해당 단말 간의 채널 벡터이고, 상기
Figure 112007085650779-pat00158
는 하기 수학식15와 같이 나타내어진다.
here,
Figure 112007085650779-pat00153
Is a feedback bit,
Figure 112007085650779-pat00154
ego,
Figure 112007085650779-pat00155
Is a codebook,
Figure 112007085650779-pat00156
Denotes a beam vector in the codebook,
Figure 112007085650779-pat00157
Is a channel vector between the BS and the corresponding MS, remind
Figure 112007085650779-pat00158
Is expressed by the following equation (15).
Figure 112007085650779-pat00159
Figure 112007085650779-pat00159
제5항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,6. The method of claim 5, wherein the reduced amount of performance of the second transmission method comprises: 하기 수학식16과 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.(16): &quot; (16) &quot;
Figure 112007085650779-pat00160
Figure 112007085650779-pat00160
여기서,
Figure 112007085650779-pat00161
이다.
here,
Figure 112007085650779-pat00161
to be.
다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 스케쥴링하는 방법에 있어서,A method for scheduling data in a MIMO communication system, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 계산된 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 과정과,Calculating a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method according to a variable and selecting a transmission method having the calculated performance reduction amount smaller; 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후, 상기 선택된 송신 방법에 따른 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송신하는 과정을 포함하는 데이터 스케쥴링 방법.And generating scheduling information according to the selected transmission method and transmitting the generated scheduling information to the terminal after receiving the probing signal from the terminal. 제7항에 있어서, 상기 송신하는 과정은,8. The method of claim 7, wherein the transmitting comprises: 상기 선택된 송신 방법이 제1송신 방법일 경우, 상기 단말의 송신 안테나들 중 합 전송률을 최대화하는 송신 안테나들의 조합을 선택하는 과정과,Selecting a combination of transmit antennas that maximizes a total data rate among transmit antennas of the user equipment when the selected transmission method is a first transmission method; 상기 조합에 포함된 송신 안테나들의 인덱스를 상기 스케쥴링 정보로서 상기 단말로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.And transmitting an index of transmission antennas included in the combination to the MS as the scheduling information. 제7항에 있어서, 상기 송신하는 과정은,8. The method of claim 7, wherein the transmitting comprises: 상기 선택된 송신 방법이 제2송신 방법일 경우, 상기 단말의 빔포밍 벡터에 대한 코드북 인덱스를 상기 스케쥴링 정보로서 상기 단말로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.And transmitting a codebook index for a beamforming vector of the UE to the MS as the scheduling information if the selected transmission method is the second transmission method. 제9항에 있어서, 상기 변수는,10. The method of claim 9, 수신안테나의 수(
Figure 112014005371207-pat00162
)와, 사용자 단말의 수(
Figure 112014005371207-pat00163
), 사용자 단말 각각의 송신 안테나 수(
Figure 112014005371207-pat00164
) 및 신호대 잡음비(SNR), 허용되는 궤환 비트(
Figure 112014005371207-pat00165
)를 포함함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.
Number of receive antennas (
Figure 112014005371207-pat00162
), The number of user terminals (
Figure 112014005371207-pat00163
), The number of transmit antennas of each user terminal (
Figure 112014005371207-pat00164
) And a signal-to-noise ratio (SNR), an allowable feedback bit (
Figure 112014005371207-pat00165
Wherein the data scheduling method comprises:
제10항에 있어서, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량은,11. The method of claim 10, 하기 수학식17을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.(17). &Lt; EMI ID = 17.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00166
Figure 112007085650779-pat00166
상기
Figure 112007085650779-pat00167
Figure 112007085650779-pat00168
이고,
Figure 112007085650779-pat00169
Figure 112007085650779-pat00170
이고,
Figure 112007085650779-pat00171
은 상수이고, 상기
Figure 112007085650779-pat00172
는 SNR의 이득값으로
Figure 112007085650779-pat00173
인 범위의 카이 제곱 분포를 따르는 값이다.
remind
Figure 112007085650779-pat00167
The
Figure 112007085650779-pat00168
ego,
Figure 112007085650779-pat00169
The
Figure 112007085650779-pat00170
ego,
Figure 112007085650779-pat00171
Is a constant,
Figure 112007085650779-pat00172
Is the gain value of SNR
Figure 112007085650779-pat00173
Lt; / RTI &gt; range.
제11항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,12. The method of claim 11, wherein the reduced amount of performance of the second transmission method comprises: 기지국의 궤환량이 무한인 경우의 성능에서 상기 기지국의 궤환량이 제한된 경우의 성능차이로서, 하기 수학식18을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.Wherein a performance difference when the feedback amount of the base station is limited in performance when the feedback amount of the base station is infinite is calculated using Equation (18) below.
Figure 112014005371207-pat00174
Figure 112014005371207-pat00174
여기서,
Figure 112014005371207-pat00175
가 궤환 비트일 때,
Figure 112014005371207-pat00176
이고,
Figure 112014005371207-pat00177
는 코드북이고,
Figure 112014005371207-pat00178
은 코드북 내의 빔 벡터를 의미하고,
Figure 112014005371207-pat00179
는 상기 기지국과 해당 단말 간의 채널 벡터이고, 상기
Figure 112014005371207-pat00180
는 하기 수학식19와 같이 나타내어진다.
here,
Figure 112014005371207-pat00175
Is a feedback bit,
Figure 112014005371207-pat00176
ego,
Figure 112014005371207-pat00177
Is a codebook,
Figure 112014005371207-pat00178
Denotes a beam vector in the codebook,
Figure 112014005371207-pat00179
Is a channel vector between the base station and the corresponding terminal,
Figure 112014005371207-pat00180
Is expressed by the following equation (19).
Figure 112014005371207-pat00181
Figure 112014005371207-pat00181
제12항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,13. The method of claim 12, 하기 수학식20과 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 방법.(20). &Lt; EMI ID = 20.0 &gt;
Figure 112014005371207-pat00182
Figure 112014005371207-pat00182
여기서,
Figure 112014005371207-pat00183
이다.
here,
Figure 112014005371207-pat00183
to be.
다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 송신 장치에 있어서,In a data transmitting apparatus in a multi-input / output communication system, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 비교하여 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 송신방법 선택부와,The performance reduction amount of the first transmission method and the performance reduction amount of the second transmission method according to the variable are calculated and the performance reduction amount of the first transmission method is compared with the performance reduction amount of the second transmission method, A transmission method selection unit for selecting a transmission method, 상기 송신 방법이 선택되면 기지국의 채널 추정을 위한 프로빙 신호를 송신한 후, 상기 기지국으로부터 스케쥴링 정보를 수신하고 상기 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 송신하는 송신부를 포함하는 데이터 송신 장치.And a transmitter for transmitting a probing signal for channel estimation of a base station and receiving scheduling information from the base station and transmitting data according to the scheduling information when the transmission method is selected. 제14항에 있어서, 상기 스케쥴링 정보는,15. The method of claim 14, 상기 기지국이 상기 제1송신 방법의 성능감소량과 상기 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산한 후, 비교하여 더 작은 값을 갖는 송신 방법에 상응하게 스케쥴링된 것이며;Wherein the base station is configured to calculate a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method, 상기 제 1송신 방법은 합 전송률을 최대화하는 송신 안테나들의 조합을 선택하는 방식이고, 상기 제2송신 방법은 상기 합 전송률을 최대화하기 위해서 빔포밍 방식을 적용하여 최대 전송률을 갖는 사용자를 선택하는 방식임을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.The first transmission method is a method of selecting a combination of transmission antennas that maximizes a sum rate, and the second transmission method is a method of selecting a user having a maximum transmission rate by applying a beamforming scheme to maximize the sum rate And the data transmission device. 제15항에 있어서, 상기 변수는,16. The method of claim 15, 수신안테나의 수(
Figure 112007085650779-pat00184
)와, 사용자 단말의 수(
Figure 112007085650779-pat00185
), 사용자 단말 각각의 송신 안테나 수(
Figure 112007085650779-pat00186
) 및 신호대 잡음비(SNR), 허용되는 궤환 비트(
Figure 112007085650779-pat00187
)를 포함하고, 상기 기지국과 상기 사용자 단말 간의 미리 알고 있는 값임을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
Number of receive antennas (
Figure 112007085650779-pat00184
), The number of user terminals (
Figure 112007085650779-pat00185
), The number of transmit antennas of each user terminal (
Figure 112007085650779-pat00186
) And a signal-to-noise ratio (SNR), an allowable feedback bit (
Figure 112007085650779-pat00187
And a value previously known between the base station and the user terminal.
제16항에 있어서, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량은,17. The method of claim 16, wherein the reduced amount of performance of the first transmission method comprises: 하기 수학식21을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.Is calculated using the following equation (21).
Figure 112014005371207-pat00188
Figure 112014005371207-pat00188
상기
Figure 112014005371207-pat00189
Figure 112014005371207-pat00190
이고,
Figure 112014005371207-pat00191
Figure 112014005371207-pat00192
이고,
Figure 112014005371207-pat00193
은 상수이고, 상기
Figure 112014005371207-pat00194
는 SNR의 이득값으로
Figure 112014005371207-pat00195
인 범위의 카이 제곱 분포를 따르는 값이다.
remind
Figure 112014005371207-pat00189
The
Figure 112014005371207-pat00190
ego,
Figure 112014005371207-pat00191
The
Figure 112014005371207-pat00192
ego,
Figure 112014005371207-pat00193
Is a constant,
Figure 112014005371207-pat00194
Is the gain value of SNR
Figure 112014005371207-pat00195
Lt; / RTI &gt; range.
제17항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,18. The method of claim 17, wherein the reduced amount of performance of the second transmission method comprises: 상기 기지국의 궤환량이 무한인 경우의 성능에서 상기 기지국의 궤환량이 제한된 경우의 성능차이로서, 하기 수학식22를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.Wherein a performance difference when the feedback amount of the base station is limited in performance when the feedback amount of the base station is infinite is calculated using the following equation (22).
Figure 112014005371207-pat00196
Figure 112014005371207-pat00196
여기서,
Figure 112014005371207-pat00197
가 궤환 비트일 때,
Figure 112014005371207-pat00198
이고,
Figure 112014005371207-pat00199
는 코드북이고,
Figure 112014005371207-pat00200
은 코드북 내의 빔 벡터를 의미하고,
Figure 112014005371207-pat00201
는 상기 기지국과 해당 단말 간의 채널 벡터이고, 상기
Figure 112014005371207-pat00202
는 하기 수학식 23과 같이 나타내어진다.
here,
Figure 112014005371207-pat00197
Is a feedback bit,
Figure 112014005371207-pat00198
ego,
Figure 112014005371207-pat00199
Is a codebook,
Figure 112014005371207-pat00200
Denotes a beam vector in the codebook,
Figure 112014005371207-pat00201
Is a channel vector between the base station and the corresponding terminal,
Figure 112014005371207-pat00202
Is expressed by the following equation (23).
Figure 112014005371207-pat00203
Figure 112014005371207-pat00203
제18항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,19. The method of claim 18, 하기 수학식24와 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.(24): &quot; (24) &quot;
Figure 112007085650779-pat00204
Figure 112007085650779-pat00204
여기서,
Figure 112007085650779-pat00205
이다.
here,
Figure 112007085650779-pat00205
to be.
다중 입출력 통신시스템에서 데이터를 스케쥴링하는 장치에 있어서,An apparatus for scheduling data in a MIMO communication system, 변수에 따른 제1송신 방법의 성능감소량과 제2송신 방법의 성능 감소량을 계산하고, 상기 계산된 성능 감소량이 더 작은 값을 갖는 송신 방법을 선택하는 송신 방법 선택부와,A transmission method selecting unit for calculating a performance reduction amount of the first transmission method and a performance reduction amount of the second transmission method according to a variable and selecting a transmission method having the calculated performance reduction amount smaller, 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후, 상기 선택된 송신 방법이 상기 제1송신 방법일 경우, 상기 제1송신방법에 상응하는 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송신하는 제1송신 방법 스케쥴러와,A first transmission method scheduler for generating scheduling information corresponding to the first transmission method and transmitting the generated scheduling information to the terminal when the selected transmission method is the first transmission method after receiving a probing signal from the terminal; 상기 단말로부터 프로빙 신호를 수신한 후, 상기 선택된 송신 방법이 상기 상기 제2송신 방법일 경우 상기 제2송신 방법에 따른 스케쥴링 정보를 생성하여 상기 단말로 송신하는 제2송신 방법 스케쥴러를 포함하는 데이터 스케쥴링 장치.And a second transmission method scheduler for generating scheduling information according to the second transmission method when the selected transmission method is the second transmission method after receiving the probing signal from the terminal and transmitting the generated scheduling information to the terminal, Device. 제20항에 있어서,21. The method of claim 20, 상기 제 1송신 방법은 합 전송률을 최대화하는 송신 안테나들의 조합을 선택하는 방식이고, 상기 제2송신 방법은 상기 합 전송률을 최대화하기 위해서 빔포밍 방식을 적용하여 최대 전송률을 갖는 사용자를 선택하는 방식임을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.The first transmission method is a method of selecting a combination of transmission antennas that maximizes a sum rate, and the second transmission method is a method of selecting a user having a maximum transmission rate by applying a beamforming scheme to maximize the sum rate Wherein the data scheduling apparatus comprises: 제21항에 있어서, 상기 제1송신 방법 스케쥴러는,22. The method of claim 21, wherein the first transmission method scheduler comprises: 상기 단말의 송신 안테나들 중 상기 합 전송률을 최대화하는 송신 안테나들의 조합을 선택하고, 상기 조합에 포함된 송신 안테나들의 인덱스를 상기 스케쥴링 정보로서 상기 단말로 송신함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.Selects a combination of transmit antennas for maximizing the sum rate among transmit antennas of the UE and transmits indexes of transmit antennas included in the combination to the UE as the scheduling information. 제21항에 있어서, 상기 제2 송신 방법 스케쥴러는,22. The method of claim 21, wherein the second transmission method scheduler comprises: 상기 단말의 빔포밍 벡터에 대한 코드북 인덱스를 상기 스케쥴링 정보로서 상기 단말로 송신함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.And transmits a codebook index for the beamforming vector of the UE to the MS as the scheduling information. 제20항에 있어서, 상기 변수는,21. The method of claim 20, 수신안테나의 수(
Figure 112007085650779-pat00206
)와, 사용자 단말의 수(
Figure 112007085650779-pat00207
), 사용자 단말 각각의 송신 안테나 수(
Figure 112007085650779-pat00208
) 및 신호대 잡음비(SNR), 허용되는 궤환 비트(
Figure 112007085650779-pat00209
)를 포함함을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.
Number of receive antennas (
Figure 112007085650779-pat00206
), The number of user terminals (
Figure 112007085650779-pat00207
), The number of transmit antennas of each user terminal (
Figure 112007085650779-pat00208
) And a signal-to-noise ratio (SNR), an allowable feedback bit (
Figure 112007085650779-pat00209
And a scheduling unit for scheduling the scheduling of the data.
제24항에 있어서, 상기 제1송신 방법의 성능 감소량은,25. The method of claim 24, 하기 수학식25를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.Is calculated using Equation (25). &Lt; EMI ID = 25.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00210
Figure 112007085650779-pat00210
상기
Figure 112007085650779-pat00211
Figure 112007085650779-pat00212
이고,
Figure 112007085650779-pat00213
Figure 112007085650779-pat00214
이고,
Figure 112007085650779-pat00215
은 상수이고, 상기
Figure 112007085650779-pat00216
는 SNR의 이득값으로
Figure 112007085650779-pat00217
인 범위의 카이 제곱 분포를 따르는 값이다.
remind
Figure 112007085650779-pat00211
The
Figure 112007085650779-pat00212
ego,
Figure 112007085650779-pat00213
The
Figure 112007085650779-pat00214
ego,
Figure 112007085650779-pat00215
Is a constant,
Figure 112007085650779-pat00216
Is the gain value of SNR
Figure 112007085650779-pat00217
Lt; / RTI &gt; range.
제25항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,26. The method of claim 25, wherein the reduced amount of performance of the second transmission method comprises: 기지국의 궤환량이 무한인 경우의 성능에서 상기 기지국의 궤환량이 제한된 경우의 성능차이로서, 하기 수학식26을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.Wherein a performance difference when the feedback amount of the base station is limited in performance when the feedback amount of the base station is infinite is calculated using the following equation (26).
Figure 112014005371207-pat00218
Figure 112014005371207-pat00218
상기
Figure 112014005371207-pat00219
가 궤환 비트일 때,
Figure 112014005371207-pat00220
이고,
Figure 112014005371207-pat00221
는 코드북이고,
Figure 112014005371207-pat00222
은 코드북 내의 빔 벡터를 의미하고,
Figure 112014005371207-pat00223
는 상기 기지국과 해당 단말 간의 채널 벡터이고, 상기
Figure 112014005371207-pat00224
는 하기 <수학식27>과 같이 나타내어진다.
remind
Figure 112014005371207-pat00219
Is a feedback bit,
Figure 112014005371207-pat00220
ego,
Figure 112014005371207-pat00221
Is a codebook,
Figure 112014005371207-pat00222
Denotes a beam vector in the codebook,
Figure 112014005371207-pat00223
Is a channel vector between the BS and the corresponding MS, remind
Figure 112014005371207-pat00224
Is expressed by Equation (27) below.
Figure 112014005371207-pat00225
Figure 112014005371207-pat00225
제26항에 있어서, 상기 제2송신 방법의 성능 감소량은,27. The method of claim 26, 하기 수학식28과 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 데이터 스케쥴링 장치.(28). &Lt; EMI ID = 28.0 &gt;
Figure 112007085650779-pat00226
Figure 112007085650779-pat00226
여기서,
Figure 112007085650779-pat00227
이다.
here,
Figure 112007085650779-pat00227
to be.
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