KR101455692B1 - 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 데이터 전송모드 결정 장치 및 방법 - Google Patents

다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 데이터 전송모드 결정 장치 및 방법 Download PDF

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    • H04B7/0639—Using selective indices, e.g. of a codebook, e.g. pre-distortion matrix index [PMI] or for beam selection

Abstract

데이터 전송 모드 결정 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 데이터 전송 모드 결정 장치는 복수의 사용자 단말기들로부터 선택된 기준 사용자 단말기들 각각에 대하여, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터가 서로 직교하는 사용자 단말기들의 후보 집합을 생성하는 후보 집합 생성부, 및 상기 후보 집합들 중에서 총전송률이 가장 높은 최적 후보 집합을 선택하고, 상기 선택된 최적 후보 집합에 대한 빔형성 벡터를 생성하는 데이터 전송 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이로 인해 제한된 피드백 비트 하에서의 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.
제로 포싱, 총전송률, 다중 사용자 다중 입출력

Description

다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 위한 데이터 전송 모드 결정 장치 및 방법 {APARATUS OF DETERMINING DATA TRANSMISSION MODE FOR MULTIPLE USER MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD USING THE APARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법을 이용한 데이터 전송 과정을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법에 의하여 수행되는 데이터 전송 모드 결정 과정을 도시한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후보 집합 업데이트 과정을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기에서의 채널 품질 정보 피드백 과정을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치를 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 단말기를 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
510: 후보 집합 생성부 520: 데이터 전송 모드 결정부
610: 코드북 벡터 선택부 620: 피드백부
본 발명은 다중 사용자 다중 입출력(multiple user multiple input multiple output, MU-MIMO) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 사용자 단말기로부터 채널 정보를 기지국으로 피드백하는 폐루프(closed loop) 통신 제어 방식에 관한 것이다.
다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 하나 이상의 기지국(base station)과, 복수의 사용자 단말기들 간에 데이터를 송수신하는 시스템이다. 특히, 다중 입출력 통신 방식은 기지국 또는 사용자 단말기들 각각이 복수의 안테나를 가짐으로써 데이터 송수신 효율을 향상시키는 기법이다.
다중 사용자 통신 시스템은 기지국으로부터 복수의 사용자 단말기로 데이터를 동시에 전송할 수 있는 통신 시스템이며, 공간 분할 다중 접속(spatial division multiple access, SDMA)에 의하여 정보의 전송률을 향상시킬 수 있다.
공간 분할 다중 접속 방식은 복수 개의 공간 빔(spatial beam)들을 복수 개의 사용자 단말기에 할당하여 공간 빔 각각을 통하여 사용자 단말기들 각각으로 데이터를 전송하는 방식이다. 복수 개의 사용자 단말기들 각각에 공간 빔들 각각을 할당하는 과정을 프리코딩(precoding) 또는 빔 형성(beamforming)이라 하며, 프리 코딩 또는 빔 형성 과정은 매트릭스(matrix) 또는 벡터(vector)에 대한 연산을 통하여 구현될 수 있다.
프리코딩 또는 빔 형성 과정에서는 사용자 단말기들 각각에 이르는 통신 채널에 관한 정보를 기지국이 미리 알고 있거나, 사용자 단말기들 각각이 채널에 관한 정보를 기지국으로 피드백하는 방법이 사용되는데, 채널에 관한 정보를 피드백하는 방법이 폐루프 통신 제어 방식이다.
폐루프 통신 제어 방식은 시간에 따라 변화하는 채널 상황을 정확하게 반영할 수 있다는 점에서 우수한 제어 방식이지만, 통신 시스템 내의 사용자 단말기들이 매우 많아지면 시스템 내의 피드백 정보량이 너무 커져 피드백 부하가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐루프 통신 제어 방식의 장점을 유지하면서, 시스템 내의 피드백 부하를 감소시킬 수 있는 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법의 개발은 매우 중요한 문제이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐루프 통신 제어 방식의 장점을 유지하면서, 시스템 내의 피드백 부하를 감소시킬 수 있는 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서, 사용자 단말기로부터 피드백된 정보만을 이용하여 사용자 단말기에 대한 데이터 전송 모드를 선택 하는 장치 또는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서도, 사용자 단말기에 대한 종래의 데이터 전송 모드 선택 방법에 비해 데이터 전송 효율이 우수한 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 데이터 전송 모드 결정 장치는 복수의 사용자 단말기들로부터 선택된 기준 사용자 단말기들 각각에 대하여, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터가 서로 직교하는(orthogonal) 사용자 단말기들의 후보 집합(candidate set)을 생성하는 후보 집합 생성부, 및 상기 후보 집합들 중에서 총전송률(sum rate)이 가장 높은 최적 후보 집합을 선택하고, 상기 선택된 최적 후보 집합에 대한 빔형성(beamforming) 벡터를 생성하는 데이터 전송 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 방법은 복수의 사용자 단말기들로부터 선택된 기준 사용자 단말기들 각각에 대하여, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터가 서로 직교하는 사용자 단말기들의 후보 집합을 생성하는 단계, 및 상기 후보 집합들 중에서 총전송률이 가장 높은 최적 후보 집합을 선택하고, 상기 선택된 최적 후보 집합에 대한 빔형성 벡터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하 게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법을 이용한 데이터 전송 과정을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 데이터 전송 과정은 k개의 사용자 단말기들(140)로 전송될 신호 패킷(signal packet)(110)을 스케쥴러(scheduler)(120) 및 제로 포싱(zero forcing) 빔 형성기(beamformer)(130)를 이용하여 k개의 사용자 단말기들(140)로 전송한다.
k개의 사용자 단말기들(140)은 피드백 채널(150)을 통하여 채널 품질 정보(channel quality information, CQI) 및 채널 지시 인덱스(channel direction index, CDI)를 기지국으로 피드백한다.
스케쥴러(120)는 채널 품질 정보 및 채널 지시 인덱스를 피드백한 사용자 단말기들 중에서 공간 다중화 이득(spatial multiplexing gain) 및 다중 사용자 확산 이득(multiple user diversity gain)을 얻을 수 있도록 사용자 단말기들을 선택한다.
제로 포싱 빔 형성기(zero forcing beamformer)(130)는 스케쥴러(120)에 의하여 선택된 사용자 단말기들을 위해 빔 형성 벡터를 계산한다.
M개의 송신 안테나를 가지는 기지국으로부터, 선택된 사용자 단말기들의 하나 이상의 안테나까지의 다중 사용자 다중 입출력(multiple user multiple input multiple output, MU MIMO) 채널 특성을 나타내는 매트릭스를 H라고 하면, 제로 포 싱 빔 형성 매트릭스 B는 하기 수학식 1과 같이 나타내어질 수 있다.
[수학식 1]
B = H H (HH H)-1 D
여기서, H H는 H의 허미션(hermitian) 매트릭스이고, D는 전력 할당을 위한 대각 원소만을 가지는 대각 매트릭스이다.
만일, H가 완벽한 채널 매트릭스라고 가정하면, 상기 수학식 1에 의한 선형 변환(linear transformation)은 사용자 단말기 간의 간섭을 영(zero)으로 할 수 있다. 신호 패킷(110)을 나타내는 벡터를 u라 하면, 제로 포싱 빔 형성기(130)로부터 전송되는 신호 x는 x = B u 로 나타내어진다.
사용자 단말기 측에서 수신되는 신호 y는 하기 수학식 2와 같이 나타내어진다.
[수학식 2]
y = H B u + n = D u + n
여기서, n 은 잡음을 나타내는 벡터이다.
데이터 전송 과정이 적용되는 기지국 및 k개의 사용자 단말기들은 모두 동일한 코드북을 가지고 있다. 코드북 C = {W1, W2, ..., WL}은 L개의 독립적인 벡터들을 원소로 가진다. L은 L = 2B 의 관계식을 만족한다.
사용자 단말기들 각각은 채널을 추정하여 채널 벡터를 획득한다. 이 때, 상기 채널의 추정은 완벽하다고 가정한다.
사용자 단말기들 각각은 상기 획득된 채널 벡터와 상호 연관 값(correlation)이 가장 높은 벡터를 코드북 내에서 선택한다.
k번째 사용자 단말기의 채널 벡터를 h k라고 하면, 상호 연관 값
Figure 112007041873284-pat00001
가 가장 큰 코드북 벡터 W i(i= 1, 2, 3, ..., 2B)의 인덱스 i를 k번째 사용자 단말기의 채널 지시 인덱스(channel direction index, CDI)로 선택한다. 이 때의 관계식은 하기 수학식 3과 같이 나타내어진다.
[수학식 3]
Figure 112007041873284-pat00002
=W n , n = arg max
Figure 112007041873284-pat00003
( i= 1, 2, ...., 2B)
여기서, W i H는 코드북 벡터 W i의 hermitian이고, n은 CDI이고, 1부터 2B까지의 값을 취할 수 있으며,
Figure 112007041873284-pat00004
는 k번째 사용자 단말기에 의하여 선택된 코드북 벡터를 의미한다.
사용자 단말기들 각각은 추정을 통하여 획득된 채널 벡터와 상호 연관 값에 의하여 선택된 CDI를 통하여 채널 품질 정보(channel quality information, CQI)를 계산한다.
사용자 단말기들 각각은 시스템에 의하여 미리 설계된 기준 값(threshold)에 따라 CQI 및 CDI를 기지국으로 피드백할 것인지 여부를 결정한다.
사용자 단말기들 각각은 예를 들어, CQI가 기준 값보다 크면, CQI 및 CDI를 피드백하도록 설정되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법에 의하여 수행되는 데이터 전송 모드 결정 과정을 도시한 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 데이터 전송 모드 결정 과정은 채널 품질 정보 및 채널 지시 인덱스를 피드백한 복수의 사용자 단말기들 중에서 NC개의 기준 사용자 단말기들을 선택한다(S210).
이 때, 데이터 전송 모드 결정 과정은 피드백된 채널 품질 정보를 기초로 하여 기준 사용자 단말기들을 선택할 수 있다.
이 때, 데이터 전송 모드 결정 과정은 채널 품질 정보에 의해 주어지는 값이 큰 순서로 NC개의 상기 기준 사용자 단말기들을 선택할 수 있다.
데이터 전송 모드 결정 과정은 선택된 상기 기준 사용자 단말기 각각에 대하여 하나씩의 후보 집합을 생성한다(S220).
단계(S220)는 복수의 사용자 단말기들로부터 피드백된 채널 품질 정보 및 채널 지시 인덱스를 이용하여 후보 집합을 생성한다.
이 때, 상기 후보 집합은 하나의 기준 사용자 단말기 및 상기 하나의 기준 사용자 단말기의 채널 벡터와 직교하는(orthogonal) 채널 벡터에 상응하는 사용자 단말기들의 집합이다.
π번째 기준 사용자 단말기의 채널 벡터를 h π라 하면, π번째 후보 집합의 원소인 사용자 단말기들의 채널 벡터들 각각은 하기 수학식 4를 만족해야 한다.
[수학식 4]
Figure 112007041873284-pat00005
여기서 α는 직교 여부를 결정하는 기준값이며, 시스템에 의해 미리 설계되는 값이다. 상기 수학식 4의 의미는, 채널 벡터 h π와 직교하는 채널 벡터 h k들에 상응하는 사용자 단말기들만이 π번째 후보 집합의 원소가 될 수 있다는 의미이다.
이 때, 상기 π번째 후보 집합의 원소인 사용자 단말기들을 선택함에 있어서, 상기 사용자 단말기들의 채널 벡터들 각각이 상호 간에도 상기 수학식 4를 만족하도록 할 수 있다. 상기 채널 벡터들 각각이 상기 수학식 4를 만족한다는 것은 상기 채널 벡터들 각각이 서로 직교함을 의미한다.
이 때, 데이터 전송 모드 결정 과정은 채널 품질 정보 및 채널 지시 인덱스를 피드백한 사용자 단말기들을 각각을 검색하여, 상기 π번째 후보 집합에 포함된 사용자 단말기들의 채널 벡터와 직교하는 채널 벡터에 상응하는 사용자 단말기들을 상기 π번째 후보 집합의 원소로 추가하는 후보 집합 업데이트 과정을 포함할 수 있다. 상기 후보 집합 업데이트 과정에 대한 상세한 설명은 이하 도 3을 통해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후보 집합 업데이트 과정을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 후보 집합 업데이트 과정은 후보 집합 Uj를 초기화한다(S310).
초기화 단계(S310)는 j번째 후보 집합 Uj에 j번째 기준 사용자 단말기를 포함시키는 과정이다.
후보 집합 업데이트 과정은 단계들 중 일부를 반복적으로(iteratively) 수행하는 과정이므로, 편의상 반복 수행되는 횟수를 나타내는 인덱스를 i라고 하기로 한다.
초기화 단계(S310)는 인덱스 i를 1로 설정하고, 후보 집합 Uj에 포함된 기준 사용자 단말기를 임시 기준 사용자 단말기 π(i)로 설정한다. 즉, i=1, Uj={π(i)}의 관계가 성립한다.
또한, 후보 집합 Uj의 원소들은 채널 품질 정보 및 채널 지시 인덱스를 피드백한 사용자 단말기들 중에서 선택되는 것이므로, 상기 피드백한 사용자 단말기들의 인덱스를 포함하는 임시 후보 집합 Si를 설정한다. 상기 피드백한 사용자 단말기들의 개수가 K개라 하면, S 1 = {1, 2, ..., K}의 관계가 성립하고, Si 도 이후의 과정에서 업데이트된다.
후보 집합 업데이트 과정은 후보 집합 Uj의 크기가 M보다 작은지 여부를 판단한다(S320).
M은 후보 집합 Uj의 크기를 제한하는 파라미터로서, 시스템에 의해 미리 설계된 값이다. 후보 집합 Uj의 크기란, 후보 집합 Uj의 원소의 개수를 의미한다.
이 때, 후보 집합 Uj의 크기 M은 기지국의 송신 안테나의 개수일 수 있다.
후보 집합 업데이트 과정은 후보 집합 Uj의 크기가 M보다 작으면 후보 집합 Uj를 업데이트한다(S330).
단계(S330)는 상기 임시 후보 집합 S i에 포함되는 사용자 단말기들 중에서, 상기 임시 사용자 단말기 π(i)와 직교하는 채널 벡터를 가지는 사용자 단말기들만을 모아 업데이트된 임시 후보 집합 S i +1을 생성한다. 상기 임시 사용자 단말기 π(i)와의 직교 여부는 상기 수학식 4를 이용하여 판단한다. 상세하게는, 상기 수학식 4의 h π 대신 h π(i)가 포함된 식을 이용한다.
단계(S330)는 임시 후보 집합 S i +1을 생성한 뒤, 인덱스 i를 업데이트하고(i+1 ⇒ i), 업데이트된 임시 후보 집합 S i의 원소인 사용자 단말기들 중에서 채널 품질 정보(CQI) 값이 최대인 사용자 단말기를 업데이트된 임시 기준 사용자 단말기 π(i)로 선택한다.
단계(S330)는 상기 업데이트된 임시 기준 사용자 단말기를 후보 집합 Uj의 원소로 추가한다. 즉, Uj ∪ {π(i)} ⇒ Uj의 관계식이 성립한다.
후보 집합 업데이트 과정은 후보 집합 Uj의 크기가 M보다 크거나 같으면 Uj의 원소인 사용자 단말기들에 해당하는 총전송률을 계산한다(S340).
만일 사용자 단말기들로부터 피드백된 채널 품질 정보가 채널 벡터의 크기이면, 하기 수학식 5를 이용하여 후보 집합 Uj의 총전송률을 계산한다.
[수학식 5]
Figure 112007041873284-pat00006
Sj는 후보 집합 Uj의 총전송률, P는 피드백된 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 데시벨(dB)로 표시한 값, h i j는 후보 집합 Uj의 i번째 사용자 단말기에 상응하는 채널 벡터, V j는 후보 집합 Uj의 빔 형성 벡터들로 이루어진 빔 형성 매트릭스를 의미한다.
상기 수학식 5를 이용하는 방식은, 빔 형성 매트릭스를 계산해야 하기 때문에 상기 방식을 구현함에 있어 복잡도가 증가하게 된다.
만일 사용자 단말기들로부터 피드백된 채널 품질 정보가 채널 양자화 에러(channel quantization error)이면, 하기 수학식 6을 이용하여 후보 집합 Uj의 총전송률을 계산한다.
[수학식 6]
Figure 112007041873284-pat00007
Sj는 후보 집합 Uj의 총전송률, P는 피드백된 신호 대 잡음비를 데시벨로 표시한 값, |cosθi j|는 후보 집합 Uj의 i번째 사용자 단말기의 채널 양자화 에러이다.
일반적으로, k번째 사용자 단말기의 채널 양자화 에러 |cosθk|는 하기 수학식 7과 같이 나타내어진다.
[수학식 7]
Figure 112007041873284-pat00008
h k는 k번째 사용자 단말기의 채널 벡터,
Figure 112007041873284-pat00009
는 k번째 사용자 단말기가 선택한 코드북 벡터이다. 채널 양자화는 채널 벡터 h k로부터 코드북 벡터
Figure 112007041873284-pat00010
로 이루어지는 것이며, 이 과정에서의 채널 벡터와 양자화된 코드북 벡터 간의 차이가 채널 양자화 에러이다.
만일 사용자 단말기들로부터 피드백된 채널 품질 정보가 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)이면, 하기 수학식 8을 이용하여 후보 집합 Uj의 총전송률을 계산한다.
[수학식 8]
Figure 112007041873284-pat00011
Sj는 후보 집합 Uj의 총전송률, P는 피드백된 신호 대 잡음비를 데시벨로 표시한 값, SINRi j는 후보 집합 Uj의 i번째 사용자 단말기의 신호 대 간섭 및 잡음비를 의미한다.
일반적으로, k번째 사용자 단말기의 신호 대 간섭 및 잡음비 SINRk는 하기 수학식 9와 같이 나타내어진다.
[수학식 9]
Figure 112007041873284-pat00012
한편, 후보 집합 Uj의 크기가 M보다 크거나 같은 경우 이외에도, 임시 후보 집합 Si+1 이 공집합(null set)이면, 업데이트 단계(S330)를 반복 수행할 실익이 없으므로, 단계(S340)를 수행하고, 후보 집합 업데이트 과정을 종료한다.
다시 도 2를 참조하면, 데이터 전송 모드 결정 과정은 생성된 NC 개의 상기 후보 집합 중에서 하나의 최적 후보 집합을 선택한다(S230).
이 때, 데이터 전송 모드 결정 과정은 상기 후보 집합 중에서 총 전송률(sum rate)이 가장 높은 후보 집합을 상기 최적 후보 집합으로 선택할 수 있다.
데이터 전송 모드 결정 과정은 선택된 상기 최적 후보 집합에 대하여 빔 형성 벡터를 생성한다(S240).
이 때, 생성된 빔 형성 벡터는 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들로부터 수신된 코드북 벡터의 인덱스에 기초하여 제로 포싱 기법에 의해 생성되는 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기에서의 채널 품질 정보 피드백 과정을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 채널 품질 정보 피드백 과정은 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 이용하여 사용자 단말기까지의 채널을 추정하고, 채널 벡터를 계산한다(S410).
채널 품질 정보 피드백 과정은 기지국과 사용자 단말기들이 공유하고 있는 코드북의 원소인 코드북 벡터 중에서, 상기 계산된 채널 벡터와 가장 상호 연관 값(correlation)이 큰 코드북 벡터를 선택한다(S420). 단계(S420)는 상기 수학식 3을 이용하여 코드북 벡터를 선택할 수 있다.
상기 선택된 코드북 벡터의 인덱스를 채널 지시 인덱스(CDI)로 선택한다.
채널 품질 정보 피드백 과정은 상기 계산된 채널 벡터 및 상기 선택된 코드북 벡터를 이용하여, 채널 품질 정보(CQI) 및 비교 값(comparison value, CV)을 계산한다(S430).
채널 품질 정보 피드백 과정은 상기 계산된 CV가 시스템에 의해 미리 설계된 기준 값 T보다 큰지 작은지를 판단한다(S440).
채널 품질 정보 피드백 과정은 상기 판단된 결과 CV가 T보다 큰 경우에 CQI 및 CDI를 사용자 단말기로부터 기지국으로 피드백한다(S450).
기지국 및 다수의 사용자 단말기로 이루어진 다중 사용자 다중 입출력(multiple user multiple input multiple output, MU-MIMO) 통신 시스템에서, 사용자 단말기의 수가 늘어남에 따라, 시스템 상의 피드백 부하가 크게 증가하게 된다. 특히, 기지국의 송신 안테나의 개수보다 사용자 단말기의 수가 매우 많은 경우에 시스템 상의 피드백 부하가 문제된다.
사용자 단말기가 기지국으로 피드백하는 정보의 양을 조절함으로써, 시스템 상의 피드백 부하를 감소시킬 수 있는데, 이 경우 피드백되는 정보를 적절히 선택하는 방법을 본 발명이 제안한다.
상기 채널 품질 정보 피드백 과정은, CV가 T보다 큰 경우, 즉, 기지국으로부터 사용자 단말기로의 전송에 유의미하게 사용될 수 있는 경우에만 채널 품질 정보를 피드백함으로써 시스템 상의 피드백 부하를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 데이터 전송 모드 결정 과정은, 사용자 단말기로부터 기지국으로의 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서, 기지국으로 피드백된 정보만을 이용하여 간단한 사용자 선택 알고리즘을 구현하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 데이터 전송 모드 결정 과정은, 사용자 선택 알고리즘을 확장하여, 후보 집합들을 생성하고, 생성된 후보 집합 중에서 최적 후보 집합을 선택함으로써, 데이터 전송 성능을 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 데이터 전송 모드 결정 과정은, 실제 시스템에 가까운, 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서도, 기존의 사용자 선택 알고리즘과 거의 성능의 열화가 없는 새로운 사용자 선택 알고리즘을 제공한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 장치를 도시하는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 데이터 전송 모드 결정 장치는 후보 집합 생성부(510) 및 데이터 전송 모드 결정부(520)를 포함한다.
후보 집합 생성부(510)는 복수의 사용자 단말기로부터 선택된 기준 사용자 단말기들 각각에 대하여, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터가 서로 직교하는 사용자 단말기들의 후보 집합을 생성한다.
이 때, 후보 집합 생성부(510)는 상기 사용자 단말기들 중에서 상기 후보 집합에 포함된 사용자 단말기에 상응하는 채널 벡터에 상응하는 사용자 단말기들을 포함하도록 상기 후보 집합을 업데이트하는 후보 집합 업데이트부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 후보 집합 업데이트부는 상기 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들의 수가 기설정된 후보 집합 크기보다 크지 않도록 할 수 있다.
이 때, 상기 후보 집합 생성부(510)는 상기 복수의 사용자 단말기들로부터 수신된 채널 품질 정보를 기초로 하여 상기 기준 사용자 단말기를 선택할 수 있다.
이 때, 상기 채널 품질 정보는 상기 사용자 단말기들 각각이 기설정된 기준값에 따라 상기 채널 품질 정보를 전송할 것인지를 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 사용자 단말기들 각각으로부터 수신되는 것일 수 있다.
이 때, 상기 채널 품질 정보는 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터의 크기, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 신호 대 간섭 및 잡음비, 및 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 양자화 에러 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 후보 집합 생성부(510)는 상기 수신된 채널 품질 정보의 값이 큰 순서로 기준 사용자 단말기들을 선택하고, 상기 선택된 기준 사용자 단말기 각각에 대하여 상기 후보 집합을 생성할 수 있다.
데이터 전송 모드 결정부(520)는 상기 후보 집합들 중에서 총전송률이 가장 높은 최적 후보 집합을 선택하고, 상기 선택된 최적 후보 집합에 대한 빔 형성 벡터를 생성한다.
이 때, 상기 빔 형성 벡터는 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들로부터 수신된 코드북 벡터의 인덱스에 기초하여 생성될 수 있다.
이 때, 상기 코드북 벡터는 코드북의 원소 중에서 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터와 가장 높은 상호 연관 값을 가지는 원소일 수 있다.
이 때, 상기 빔형성 벡터는 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들로부터 수신된 코드북 벡터의 인덱스에 기초하여 제로 포싱 기법에 의해 생성되는 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 단말기를 도시한 블록도 이다.
도 6을 참조하면, 사용자 단말기는 코드북 벡터 선택부(610) 및 피드백부(620)를 포함한다.
코드북 벡터 선택부(610)는 코드북의 원소 중에서 추정된 채널 벡터와 가장 높은 상호 연관 값을 가지는 원소를 선택하고, 상기 선택된 원소와 채널 벡터를 이용하여 채널 품질 정보를 생성한다.
피드백부(620)는 기설정된 기준값에 따라 상기 채널 품질 정보를 피드백할 것인지를 결정하고, 상기 결정에 따라 채널 품질 정보 및 상기 선택된 원소의 인덱스를 피드백한다.
이 때, 상기 피드백된 상기 채널 품질 정보 및 인덱스는 피드백받은 기지국이 데이터 전송 모드를 결정하는 데에 이용될 수 있다.
이 때, 상기 기준값은 채널 품질 정보인 채널 벡터의 크기, 상기 사용자 단말기들 가각에 상응하는 신호 대 간섭 및 잡음비 및 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 양자화 에러 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송 모드 결정 방법은 복수의 사용자 단말기들로부터 선택된 기준 사용자 단말기들 각각에 대하여, 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 벡터가 서로 직교하는 사용자 단말기들의 후보 집합을 생성한다.
이 때, 데이터 전송 모드 결정 방법은 상기 사용자 단말기들 중에서 상기 후보 집합에 포함된 사용자 단말기에 상응하는 채널 벡터와 직교하는 채널 벡터에 상응하는 사용자 단말기들을 포함하도록 상기 후보 집합을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 데이터 전송 모드 결정 방법은 상기 복수의 사용자 단말기들로부터 수신된 채널 품질 정보를 기초로 하여 상기 기준 사용자 단말기를 선택할 수 있다.
이 때, 상기 채널 품질 정보는 상기 사용자 단말기들 각각이 기설정된 기준값에 따라 상기 채널 품질 정보를 전송할 것인지를 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 사용자 단말기들 각각으로부터 수신되는 것일 수 있다.
데이터 전송 모드 결정 방법은 상기 후보 집합들 중에서 총전송률이 가장 높은 최적 후보 집합을 선택하고, 상기 선택된 최적 후보 집합에 대한 빔형성 벡터를 생성한다.
이 때, 상기 빔형성 벡터는 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들로부터 수신된 코드북 벡터의 인덱스에 기초하여 생성되는 것일 수 있다.
이 때, 상기 빔형성 벡터는 상기 최적 후보 집합에 포함되는 사용자 단말기들로부터 수신된 코드북 벡터의 인덱스에 기초하여 제로 포싱 기법에 의해 생성되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 전송 모드 결정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨 어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서 적용되는 폐 루프 통신 제어 방식의 장점을 유지하면서, 시스템 내의 피드백 부하를 감소시킬 수 있는 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서, 사용자 단말기로부터 피드백된 정보만을 이용하여 사용자 단말기에 대한 데이터 전송 모드를 선택하는 장치 또는 방법의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 피드백 비트가 고정되어 있는 환경에서도, 사용자 단말기에 대한 종래의 데이터 전송 모드 선택 방법에 비해 데이터 전송 효율이 우수한 데이터 전송 모드 결정 장치 또는 방법의 구현이 가능하다.

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  11. 코드북의 원소 중에서 추정된 채널 벡터와 가장 높은 상호 연관 값을 가지는 원소를 선택하고, 상기 선택된 원소와 채널 벡터를 이용하여 채널 품질 정보를 생성하는 코드북 벡터 선택부; 및
    기설정된 기준값에 따라 상기 채널 품질 정보를 피드백할 것인지를 결정하고, 상기 결정에 따라 채널 품질 정보 및 상기 선택된 원소의 인덱스를 피드백하는 피드백부
    를 포함하는 사용자 단말기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준값은 채널 품질 정보인 채널 벡터의 크기, 상기 사용자 단말기들 가각에 상응하는 신호 대 간섭 및 잡음비 및 상기 사용자 단말기들 각각에 상응하는 채널 양자화 에러 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 피드백된 상기 채널 품질 정보 및 인덱스는
    피드백받은 기지국이 데이터 전송 모드를 결정하는 데에 이용되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말기.
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