KR101569989B1 - 무선 통신 시스템에서 동시 전송을 위한 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 동시 전송을 위한 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 효율적인 동시 전송을 위한 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 방법은, 다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하는 과정과, 상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 동시 전송을 위한 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF TRANSMITTING/RECEIVING FEEDBACK INFORMATION FOR JOINT TRANSMISSION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 동시 전송을 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템은 통신 기술의 비약적인 발전에 힘입어 각종 멀티미디어 서비스를 무선으로 제공하는 고속 데이터 통신 서비스를 제공하는 단계에 이르렀다. 이러한 무선 통신 시스템의 일 예로 표준 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 제안된 LTE(Long Term Evolution) 시스템이 다수의 국가들에서 서비스를 제공 중이다. 상기 LTE 시스템은 100 Mbps 정도의 전송 속도를 제공하는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 또한 최근 LTE 시스템에 여러 가지 신기술을 접목해서 전송 속도를 보다 향상시킨 진화된 LTE 시스템(LTE-Advanced, LTE-A)에 대한 상용화가 진행 중이다. 이하 상기 LTE 시스템과 LTE-A 시스템은 LTE 시스템으로 통칭하기로 한다.
한편 무선 통신 시스템에서 높은 데이터 트래픽 수요를 충족하기 위해 통신 네트워크에서 셀들의 배치는 점점 더 조밀해 지고 있으며, 그 결과 셀 가장자리에 있는 단말의 성능을 향상시키기 위해 셀 간 간섭을 줄이기 위한 기법들이 무선 통신 기술에서 주목 받고 있다. 이러한 무선 통신 기술 중에서 CoMP(Coordinated MultiPoint transmission) 기법은 인접하는 셀들에 위치하는 다수의 기지국들이 서로 협력하여 셀 가장자리에 있는 단말에게 고속/고품질의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 기술로 LTE-A(Long Term Evolution Advanced) Release 11의 핵심 work item이다.
상기 CoMP 기법 중에서도 동시 전송(Joint Transmission : JT) 기법은 도 1의 예와 같이 다수의 기지국들(eNB1, eNB2)(11, 13)이 동일한 시간과 동일한 주파수 자원을 이용하여 단말(15)에게 데이터를 동시에 전송하는 기술로서 상기 JT 기법을 이용하면, 인접 셀로부터의 간섭이 크게 감소하여 셀 가장자리에 있는 단말(15)의 수신 신호 품질과 데이터 전송률을 크게 향상 시킬 수 있다.
상기 JT 기법은 동기(coherent) JT과 비동기(non-coherent) JT로 구분될 수 있다. 도 2의 예와 같이 동기 JT에서 다수의 기지국들(11, 13)로부터 각 채널(h1, h2)을 통해 전송되는 신호들은 위상(phase : θ)이 일치되도록 동시에(jointly) 사전 부호화(precoding)되어 단말에게 전송된다. 상기 비동기 JT에서 단말에게 전송되는 신호들은 상기 위상을 고려하지 않고, 각 기지국에서 개별적으로 사전 부호화되어 단말에게 전송된다.
도 2의 무선 통신 시스템과 같이 동기 JT을 이용하는 각 기지국(11, 13)에서 단말(15)이 선호하는 사전 부호화기(precoder)를 사용할 경우, 다운링크에서 신호 전력은 다음 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00001
여기서
Figure 112014028071074-pat00002
, A1, A2는 계수, θ1은 셀1의 채널(h1)에서 신호 위상, 그리고 θ2는 셀2의 채널(h2)에서 신호 위상을 의미한다.
상기 <수학식 1>에 의하면, 다운링크에서 달성될 수 있는 전송률(achievable rate)은
Figure 112014028071074-pat00003
일 때 최대가 되며,
Figure 112014028071074-pat00004
일 때 최소가 되는 것을 알 수 있다. 즉 두 기지국(11, 13)으로부터 전송된 신호들의 위상 차가 0인 경우, 다운링크에서 달성될 수 있는 전송률은 최대가 된다. 따라서 상기 동기 JT 방식이 비동기 JT 보다 향상된 성능을 가짐은 명확하다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 동기 JT 방식을 구체적으로 설명하면, CoMP를 지원하는 셀들의 셋인 CoMP 셋이 예를 들어 {셀1, 셀2}로 설정되고, 셀1의 기지국(11)의 송신 안테나 수(NT)는 M1개, 셀2의 기지국(13)의 송신 안테나 수(NT)는 M2개, 단말(15)의 수신 안테나 수는 한 개라고 가정할 때, 셀1과 셀2의 기지국들(11, 13)과 단말(15) 사이의 다운링크 채널은 각각 M1×1, M2×1 크기를 갖는 벡터
Figure 112014028071074-pat00005
과
Figure 112014028071074-pat00006
로 표현될 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 예는 기지국(11, 13)의 송신 안테나 수(NT)가 2개인 경우를 가정한 것이다.
기지국은 하나의 기지국이 데이터를 전송하는 통상적인 단일 전송(single transmission : ST) 방식 또는 다수의 기지국이 동시 전송을 수행하는 JT 방식 중에서 네트워크 상태 또는 단말의 트래픽 양에 따라 결정된 방식으로 다운링크 데이터를 전송한다. 도 3a는 두 기지국(11, 13) 중에서 하나의 기지국(11)이 ST 방식으로 데이터를 전송하는 경우를 도시한 것이고, 도 3b는 두 기지국(11, 13)이 동기 JT 방식으로 데이터를 전송하는 경우를 도시한 것이다.
도 3b의 동기 JT 방식을 이용하면, 단말(15)은 기지국(11, 13)과의 채널
Figure 112014028071074-pat00007
과
Figure 112014028071074-pat00008
를 각각 측정하여 크기가 N인 코드북(codebook)
Figure 112014028071074-pat00009
에서 채널
Figure 112014028071074-pat00010
(여기서, t = 1 or 2)와 가장 가까운 코드워드(codeword)
Figure 112014028071074-pat00011
를 사전 부호화 행렬 지시자(precoding matrix indicator : PMI)로 결정하고, PMI 인덱스를 셀 t(여기서, t = 1, 2)의 기지국(11, 13)에게 피드백 정보로 전송한다.
상기 기존 동기 JT 방식은 비동기 JT 방식에 비해서는 데이터 전송률에 성능 향상을 가져왔지만 각 기지국의 채널 환경을 개별적으로 고려하게 되므로 다수의 기지국들이 동시 전송을 수행할 때 실제 채널 환경을 정확히 반영하는 것은 아니다. 그리고 네트워크 트래픽 양의 급속한 증가에 따라 동기 JT 방식의 이용이 증가될 것이므로 데이터 전송률에 성능 향상은 더욱 요구될 것이므로 동기 JT 방식에서 실제 채널 환경을 보다 정확히 반영할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 효율적인 동시 전송을 위한 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 CoMP를 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기 JT 방식의 성능을 향상시킬 수 있는 피드백 정보의 송수신 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따라 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 방법은, 다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하는 과정과, 상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 동시 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 단말은, 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부와, 다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하고, 상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된(aggregate) 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 동시 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 방법은, 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 과정과, 상기 기준 신호를 수신한 단말로부터 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 수신하는 과정과, 상기 단말로부터 수신한 상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 동시 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 기지국은, 단말과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부와, 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하고, 상기 기준 신호를 수신한 단말로부터 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 수신하며, 상기 단말로부터 수신한 상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 이용하여 데이터를 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 다수의 기지국들이 협력하는 동시 전송(JT)을 설명하기 위한 도면,
도 2는 무선 통신 시스템에서 동기 JT 방식을 설명하기 위한 도면,
도 3a는 무선 통신 시스템에서 통상적인 단일 전송(ST)의 일 예를 나타낸 도면,
도 3b는 무선 통신 시스템에서 동기 JT의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 이용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 피드백 전송하는 단말의 동작을 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 수신하여 동기 JT를 수행하는 기지국의 동작을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 ST 방식을 위한 추가적인 피드백 정보를 이용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 위상 수정 정보를 피드백 전송하는 단말의 동작을 나타낸 순서도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보와 위상 수정 정보를 수신하여 동시 전송/단일 전송을 수행하는 기지국의 동작을 나타낸 순서도,
도 10과 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 PMI를 이용하는 JT 방식과 기존 위상 조정(Phase alignment)을 이용하는 기존 JT 방식의 성능을 비교한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하 설명될 본 발명의 실시 예들은 CoMP를 지원하는 LTE 시스템을 예로 들어 설명될 것이다. 그러나 본 발명이 CoMP를 지원하는 LTE 시스템에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 다수의 기지국들이 협력하여 동시 전송을 수행하는 각종 무선 통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
배경 기술에서 설명한 것처럼 동기 JT 방식이 비동기 JT 방식 보다 더 높은 성능을 보임은 명확하다. 그리고 상기 동기 JT 방식에서는 CoMP 셋의 기지국들이 동기 JT 방식으로 동작하기 위해 단말로부터 기지국으로 PMI와 같은 피드백 정보의 전송이 요구된다. 이와 관련하여 기존 동기 JT 방식에서는 단말이 CoMP 셋의 각 기지국과의 채널을 측정하고 그 채널 측정 결과를 근거로 각 기지국의 채널에 대한 PMI를 개별적으로 피드백 전송하는 방식을 사용하였다.
본 발명의 실시 예에서는 기존 동기 JT 방식과 다르게 단말이 CoMP 셋의 각 기지국과의 채널을 측정하고, 그 채널 측정 결과를 근거로 CoMP 셋의 기지국들의 전체 채널들에 대한 하나의 통합된(aggregate) PMI를 결정하고, 그 통합된 PMI를 CoMP 셋의 기지국(예컨대, 프라이머리 기지국)으로 피드백 전송하는 새로운 동기 JT 방식을 제안한다. 하기 실시 예들에서 CoMP 셋의 기지국들은 설명의 편의를 위해 두 개를 가정하지만, 두 개 이상의 기지국들이 CoMP 셋에 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 이용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4의 시스템에서 CoMP를 지원하는 셀들의 셋인 CoMP 셋은 예를 들어 {셀1, 셀2}로 설정되고, 셀1의 기지국(41)의 송신 안테나 수는 M1 개, 셀2의 기지국(43)의 송신 안테나 수는 M2 개, 단말(45)의 수신 안테나 수는 한 개라고 가정할 때, 셀1과 셀2의 기지국들(41, 43)과 단말(45) 사이의 다운링크 채널은 각각 M1×1, M2×1 크기를 갖는 벡터
Figure 112014028071074-pat00012
과
Figure 112014028071074-pat00013
로 표현될 수 있다.
단말(45)은 셀1과 셀2의 기지국들(41, 43) 사이의 다운링크 채널
Figure 112014028071074-pat00014
과
Figure 112014028071074-pat00015
를 각각 측정한다. 여기서 상기
Figure 112014028071074-pat00016
과
Figure 112014028071074-pat00017
의 크기를 각각 M1×1, M2×1 라 하고,
Figure 112014028071074-pat00018
를 크기가
Figure 112014028071074-pat00019
인 채널벡터를 위한 코드북이라 가정한다. 여기서 각 코드워드(c1,c2,...,cN)는 크기가 (M1+M2)×1인 벡터이다. 그러면 다운링크 채널
Figure 112014028071074-pat00020
과
Figure 112014028071074-pat00021
에 대한 통합된 PMI는 상기
Figure 112014028071074-pat00022
에서
Figure 112014028071074-pat00023
과
Figure 112014028071074-pat00024
를 하나의 채널(h)로 표현한(가정한)
Figure 112014028071074-pat00025
(여기서 T는 전치 행렬(transpose matrix))와 가장 가까운 코드워드로 정의할 수 있고, 단말은 상기 통합된 PMI를 아래 <수학식 2>에서
Figure 112014028071074-pat00026
와 같이 결정할 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00027
상기 <수학식 2>에서 arg max f(x) 연산은 f(x)를 최대로 하는 x (즉
Figure 112014028071074-pat00028
)를 구하는 연산이다.
단말(45)은 상기 통합된 PMI를 피드백 정보(401)로 CoMP 셋의 프라이머리 기지국(41)으로 전송한다. 단말(45)은 상기 피드백 정보로 예를 들어 상기 통합된 PMI의 인덱스를 전송할 수 있다. 기지국(41)은 단말(45)과 동일한 코드북을 가지고 있으며, 상기 통합된 PMI의 인덱스를 수신하면, 그 인덱스에 해당하는 코드워드의 사전 부호화 행렬을 이용하여 다운링크 데이터를 사전 부호화하여 단말(45)에게 전송한다. 한편 프라이머리 기지국(41)은 기지국들 간의 통신 인터페이스를 통해 CoMP 셋의 세컨더리 기지국(43)에게 상기 통합된 PMI의 인덱스를 전달하고, 두 기지국(41, 43)은 각 채널(
Figure 112014028071074-pat00029
,
Figure 112014028071074-pat00030
)을 통해 전송되는 신호들의 위상이 일치되도록 동기 JT를 수행한다. 그리고 다른 실시 예로 단말(45)은 통합된 PMI를 프라이머리 기지국(41)은 물론 세컨더리 기지국(43)에게도 피드백 정보로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 피드백 전송하는 단말의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 501 단계에서 단말(45)은 CoMP 셋의 다수의 기지국들(41, 43)로부터 각각 수신한 기준 신호(예컨대, Channel State Information Reference Signal : CSI-RS)(즉 채널 상태 측정을 위한 RS)를 이용하여 각 기지국(41, 43)과 단말간의 채널을 측정하고, 503 단계에서 단말(45)은 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들(41, 43)의 동시 전송(joint transmission)을 위한 통합된 PMI 정보를 예컨대, 프라이머리 셀의 기지국(41)으로 전송한다. 이후 단말(45)은 상기 통합된 PMI 정보를 이용하여 사전 부호화된 다운링크 데이터를 다수의 기지국들(41, 43)의 동기 JT를 통해 수신한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보를 수신하여 동기 JT를 수행하는 기지국의 동작을 나타낸 순서도로서, 여기서 기지국은 도 4에서 CoMP 셋의 프라이머리 기지국(41)의 동작을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 601 단계에서 기지국(41)은 채널 측정을 위한 기준 신호를 전송하고, 603 단계에서 기지국(41)은 상기 기준 신호를 수신한 단말(45)로부터 다수의 기지국들(41, 43)의 동시 전송을 위한 통합된 PMI 정보를 수신한다. 이후 605 단계에서 기지국(41)은 단말(45)로부터 수신한 통합된 PMI 정보를 이용하여 다운링크 데이터를 사전 부호화하여 전송한다. 이때 상기 다운링크 데이터는 다수의 기지국들(41, 43)의 동기 JT를 통해 전송된다.
한편 무선 통신 시스템은 기지국은 하나의 기지국이 데이터를 전송하는 ST 방식 또는 다수의 기지국이 동시 전송을 수행하는 JT 방식 중에서 네트워크 상태 또는 단말의 트래픽 양에 따라 결정된 방식으로 다운링크 데이터를 전송할 수 있다. 상기 ST 방식과 JT 방식 중 어떠한 방식을 사용할 지 결정하는 구체적인 방법은 본 발명의 실시 예와 직접적인 관련이 없으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다만 상기한 본 발명의 실시 예에서 제안된 통합된 PMI는 ST 방식 보다는 JT 방식에 최적화되어 있으므로 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 ST 방식의 성능을 보다 향상시키기 위해 상기 통합된 PMI와 함께 전송될 수 있는 추가적인 피드백 정보를 제안한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 ST 방식을 위한 추가적인 피드백 정보를 이용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 7의 시스템은 도 4의 시스템과 같이 JT 방식으로 동작하는 경우 통합된 PMI 정보를 이용할 수 있다.
도 7의 시스템에서 CoMP를 지원하는 셀들의 셋인 CoMP 셋은 예를 들어 {셀1, 셀2}로 설정되고, 셀1의 기지국(71)의 송신 안테나 수는 M1 개, 셀2의 기지국(73)의 송신 안테나 수는 M2 개, 단말(75)의 수신 안테나 수는 한 개라고 가정할 때, 셀1과 셀2의 기지국들(71, 73)과 단말(75) 사이의 다운링크 채널은 각각 M1×1, M2×1 크기를 갖는 벡터
Figure 112014028071074-pat00031
과
Figure 112014028071074-pat00032
로 표현될 수 있다. 도 7의 각 셀에 있는 기지국(71, 73)이 2개의 안테나를 갖는 상황(M1=2, M2=2)을 고려한다. 이 경우 통합된 PMI를 다음 <수학식 3>과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00033
Figure 112014028071074-pat00034
를 셀 t의 기지국을 위한 위상 수정 파라미터(phage correction parameter)라고 하면, 단말이 셀 t에 있는 기지국으로부터 ST 방식으로 데이터를 수신할 경우, 단말이 선호하는 상기 ST 방식의 셀1, 셀2의 각 기지국의 사전 부호화기(precoder) 행렬(
Figure 112014028071074-pat00035
)는
Figure 112014028071074-pat00036
와
Figure 112014028071074-pat00037
를 이용하여 각각 다음 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00038
본 실시 예에서 단말이 최적의 위상 수정 파라미터(
Figure 112014028071074-pat00039
)를 찾는 방법에 대해 설명하면, 예를 들어 단말이 셀1에 있는 기지국(71)으로부터 ST 방식으로 데이터를 수신하는 경우를 가정하면, 셀1의 다운링크 채널
Figure 112014028071074-pat00040
을 다음 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있으며, <수학식 5>에서 m1, m2는 계수값이다.
Figure 112014028071074-pat00041
그러면 단말(75)은 셀1의 채널에서 달성될 수 있는 전송률(achievable rate)를 최대화하는(즉 셀1과 셀2의 신호 위상차가 최소화되도록 하는) 최적의 위상 수정 파라미터(
Figure 112014028071074-pat00042
)를 다음 <수학식 6>과 같이 구할 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00043
Figure 112014028071074-pat00044
를 위상 수정 파라미터를 위한 크기가
Figure 112014028071074-pat00045
인 코드북이라 가정하면, 단말(75)은
Figure 112014028071074-pat00046
에서 셀1의
Figure 112014028071074-pat00047
와 가장 가까운 코드워드를 다음 <수학식 7>과 같이 찾을 수 있다. 그리고 상기 <수학식 6>에서 윗 첨자로 표시된 "*"는 최적 값(optimal value)을 나타낸 것을 의미하며, 아래 다른 수학식들에서도 "*"는 동일한 의미를 갖는다.
Figure 112014028071074-pat00048
여기서 상기
Figure 112014028071074-pat00049
는 ST 방식으로 동작하는 상기 셀1의 기지국(71)에게 피드백 전송되는 위상 수정 정보이고, 단말(75)은 상기 위상 수정 정보
Figure 112014028071074-pat00050
를 셀1에 있는 기지국(71)에게 피드백 전송(701)한다. 도 7에 도시되지는 않았으나, 동일한 방법으로 단말(75)은 셀2의 기지국(73)에게 피드백 전송되는 위상 수정 정보
Figure 112014028071074-pat00051
를 구하고, 상기 위상 수정 정보
Figure 112014028071074-pat00052
를 셀2의 기지국(73)에게 피드백 전송한다.
이하 도 7의 실시 예에서 두 기지국(71, 73)이 서로 다른 개수의 안테나를 갖고 있는 경우를 설명하기로 한다. 예를 들어 셀1의 기지국은 2개의 안테나를 갖고 셀 2의 기지국은 4개의 안테나를 갖는 상황을 고려한다. 즉 셀1과 셀2의 각 기지국의 송신 안테나 개수가 각각 M1=2, M2=4 개인 경우이다. 이 경우 기지국들로부터 단말로의 하향링크 채널
Figure 112014028071074-pat00053
는 다음 <수학식 8>과 같이 셀1의 기지국과 단말 사이의 채널
Figure 112014028071074-pat00054
과 셀2의 기지국과 단말 사이의 채널
Figure 112014028071074-pat00055
로 나타낼 수 있으며, 아래 <수학식 8>에서 m1, m2는 채널
Figure 112014028071074-pat00056
의 원소들의 계수 값, m3 내지 m6는 채널
Figure 112014028071074-pat00057
의 원소들의 계수 값을 의미한다.
Figure 112014028071074-pat00058
그리고 통합된 PMI는
Figure 112014028071074-pat00059
는 다음 <수학식 9>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00060
단말이 셀 t에 있는 기지국으로부터 ST 방식으로 데이터를 수신하는 경우, 단말이 선호하는 셀1, 셀2의 사전 부호화기(precoder) 행렬(
Figure 112014028071074-pat00061
)은
Figure 112014028071074-pat00062
와
Figure 112014028071074-pat00063
를 이용하여 다음 <수학식 10>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00064
셀1의 기지국으로 피드백 전송되는 위상 수정 정보(
Figure 112014028071074-pat00065
)는 도 7의 예에서 설명한 바와 같이, 상기 <수학식 6>을 이용하여
Figure 112014028071074-pat00066
을 찾고, 상기 <수학식 7>을 이용하여
Figure 112014028071074-pat00067
에서
Figure 112014028071074-pat00068
와 가장 가까운 코드워드를 찾음으로써 얻을 수 있다. 셀2의 기지국으로 피드백 전송되는 위상 수정 정보(
Figure 112014028071074-pat00069
)를 찾기 위해, 단말은 셀2의 다운링크 채널에서 달성될 수 있는 전송률(achievable rate)를 최대화하는 최적의 위상 수정 파라미터(
Figure 112014028071074-pat00070
)를 다음 <수학식 11>을 이용하여 구한다.
Figure 112014028071074-pat00071
다음으로 위상 수정 파라미터를 위한 코드북인
Figure 112014028071074-pat00072
에서
Figure 112014028071074-pat00073
와 가장 가까운 코드워드를 다음 <수학식 12>를 이용하여 찾아서 상기 셀2의 기지국으로 피드백 전송되는 위상 수정 정보는 얻을 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00074
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 위상 수정 정보를 피드백 전송하는 단말의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 801 단계에서 단말(75)은 CoMP 셋의 다수의 기지국들(71, 73)로부터 각각 수신한 기준 신호(예컨대, CSI-RS를 이용하여 각 기지국(71, 73)과 단말간의 채널을 측정하고, 803 단계에서 단말(75)은 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들(71, 73)의 동시 전송(joint transmission)을 위한 통합된 PMI 정보를 예컨대, 프라이머리 셀의 기지국(71)으로 전송한다. 이후 단말(75)은 805 단계에서 단일 전송(joint transmission)을 위상 수정 정보를 각 기지국(71, 73)으로 전송하고, 807 단계에서 각 전송 모드(JT 모드, ST 모드)에 대한 채널 상태 정보를 피드백 전송한다. 그리고 809 단계에서 단말(75)은 동시 전송(JT) 또는 단일 전송(ST)을 통해 기지국(71, 73)으로부터 전송되는 다운링크 데이터를 수신한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 통합된 PMI 정보와 위상 수정 정보를 수신하여 동시 전송/단일 전송을 수행하는 기지국의 동작을 나타낸 순서도로서, CoMP 셋의 프라이머리 기지국(71)의 동작을 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 901 단계에서 기지국(71)은 채널 측정을 위한 기준 신호를 전송하고, 903 단계에서 기지국(41)은 상기 기준 신호를 수신한 단말(75)로부터 다수의 기지국들(71, 73)의 동시 전송을 위한 통합된 PMI 정보를 수신한다. 그리고 905 단계에서 기지국은 단일 전송을 위상 수정 정보를 단말로부터 수신하고, 907 단계에서 각 전송 모드에 대한 채널 상태 정보를 피드백 수신하며, 909 단계에서 동시 전송 또는 단일 전송을 통해 다운링크 데이터를 전송한다.
상기한 도 8 및 도 9의 실시 예에서 채널 상태 정보(예컨대, CQI(channel quality indicator) 정보)의 전송 방식을 설명하면, 단말은 ST 방식과 JT 방식 중 어떤 방식으로 데이터가 전송될 지 모르기 때문에, 각각의 방식으로 전송 받는 경우에 대한 CQI를 모두 피드백 전송해야 한다. 예를 들어 단말이 ST 방식으로 셀 t에 있는 기지국으로부터 데이터를 전송 받는 경우, 단말은 셀t의 인접 셀l에 있는 기지국이 사용할 사전 부호화기를 알 수 없다. 하지만 상기 인접 셀l에 있는 기지국의 신호가 단말에게 가장 큰 간섭을 준다는 점을 근거로, 단말이 셀 t에서 ST 방식으로 데이터를 수신하는 경우 CQI를 나타내는 ST-CQIt는 다음 <수학식 13>과 같이 계산된다.
Figure 112014028071074-pat00075
상기 <수학식 13>에서 σ는 잡음 성분, pt는 셀t로부터 수신되는 신호 성분, pㅣ은 인접 셀l로부터 수신되는 신호 성분을 나타낸다.
Figure 112014028071074-pat00076
는 단말에서의 SINR의 lower bound이기 때문에 outage가 일어나지 않게 된다. 단말이 JT 방식으로 데이터를 수신하는 경우 CQI를 나타내는
Figure 112014028071074-pat00077
는 다음 <수학식 14>와 같이 계산된다.
Figure 112014028071074-pat00078
그리고 단말은 상기한 방법으로
Figure 112014028071074-pat00079
와
Figure 112014028071074-pat00080
를 계산한 후, 계산된 CQI를 기지국에게 피드백 전송한다.
도시되지는 않았으나, 상기한 본 발명의 실시 예들에 따른 단말은 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부와, 다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하고, 상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된(aggregate) 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다. 또한 상기한 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 기지국은, 단말과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부와, 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하고, 상기 기준 신호를 수신한 단말로부터 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 수신하며, 상기 단말로부터 수신한 상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 이용하여 데이터를 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다. 그리고 상기 기지국은 다른 기지국과 상기 수신한 피드백 정보의 송수신을 위해 통신하기 위한 통신 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예들은 단말이 JT 방식으로 데이터를 수신할 경우, 최적의 성능을 얻기 위한 새로운 통합된 PMI 피드백 방식을 제안한 것이다. 그리고 상기 제안한 통합된 PMI 피드백 방식과 함께 ST 방식을 통해 단말이 데이터를 수신할 경우, 성능열화를 최소화하는 추가적인 피드백 정보로서 위상 수정 정보의 피드백 방식을 제안한 것이다.
따라서 본 발명의 상기한 실시 예에 의하면, JT 방식을 이용하는 무선 통신 시스템에서 성능 향상은 물론 그 무선 통신 시스템에서 ST 방식을 이용할 경우 성능 열화를 최소화할 수 있다.
도 10과 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통합된 PMI를 이용하는 JT 방식과 기존 위상 조정(Phase alignment)을 이용하는 기존 JT 방식의 성능을 비교한 시뮬레이션 결과이다. 도 10과 도 11은 각각 아래 <표 1>과 <표 2>의 조건에서 본 발명의 통합된 PMI를 이용하는 JT 방식(1001, 1101)과 기존 JT 방식(1101, 1103)의 전송률을 비교한 것으로서, 본 발명의 JT 방식이 보다 향상된 성능을 나타냄을 알 수 있다.
Figure 112014028071074-pat00081
Figure 112014028071074-pat00082

Claims (20)

  1. 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된(aggregate) 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보는, 상기 다수의 기지국들의 전체 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 하나의 채널에 상응하는 코드워드(codeword)로 정의되는 것을 특징으로 하는 피드백 정보의 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 기지국들 각각에게 단일 전송을 위한 위상 수정 정보를 각각 전송하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 동시 전송과 상기 단일 전송에 대한 채널 상태 정보를 각각 구분하여 피드백 정보로 전송하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화된 데이터를 상기 동시 전송을 통해 수신하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 전송 방법.
  6. 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 단말에 있어서,
    기지국과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    다수의 기지국들로부터 각각 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 다수의 기지국들의 각 기지국과 단말간의 채널을 측정하고, 상기 측정된 채널들을 이용하여 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된(aggregate) 사전 부호화 행렬의 정보를 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 셀의 기지국으로 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보는, 상기 다수의 기지국들의 전체 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 하나의 채널에 상응하는 코드워드(codeword)로 정의되는 것을 특징으로 하는 단말.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 다수의 기지국들 각각에게 단일 전송을 위한 위상 수정 정보를 각각 전송하는 동작을 더 제어하는 단말.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동시 전송과 상기 단일 전송에 대한 채널 상태 정보를 각각 구분하여 피드백 정보로 전송하는 동작을 더 제어하는 단말.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통합된 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화된 데이터를 상기 동시 전송을 통해 수신하는 동작을 더 제어하는 단말.
  11. 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 과정;
    상기 기준 신호를 수신한 단말로부터 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 수신하는 과정; 및
    상기 단말로부터 수신한 상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보는, 상기 다수의 기지국들의 전체 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 하나의 채널에 상응하는 코드워드(codeword)로 정의되는 것을 특징으로 하는 피드백 정보의 수신 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 단말로부터 단일 전송을 위한 위상 수정 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 수신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 동시 전송과 상기 단일 전송에 대한 채널 상태 정보를 각각 피드백 정보로 수신하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 수신 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화된 데이터를 상기 동시 전송을 통해 전송하는 과정을 더 포함하는 피드백 정보의 수신 방법.
  16. 동시 전송(joint transmission)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 수신하는 기지국에 있어서,
    단말과 데이터를 송수신하기 위한 송수신부; 및
    채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하고, 상기 기준 신호를 수신한 단말로부터 다수의 기지국들의 상기 동시 전송을 위한 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 수신하며, 상기 단말로부터 수신한 상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보를 이용하여 데이터를 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 통합된 사전 부호화 행렬의 정보는, 상기 다수의 기지국들의 전체 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 하나의 채널에 상응하는 코드워드(codeword)로 정의되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 단일 전송을 위한 위상 수정 정보를 수신하는 동작을 더 제어하는 기지국.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말로부터 상기 동시 전송과 상기 단일 전송에 대한 채널 상태 정보를 각각 피드백 정보로 수신하는 동작을 더 제어하는 기지국.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통합된 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화된 데이터를 상기 동시 전송을 통해 전송하는 동작을 더 제어하는 기지국.
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