KR101591403B1 - 프리코딩 행렬 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

통신 환경이 정적인 환경 또는 저속 이동 환경에서 다이버시티 이득을 향상 시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법은 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬 결정 방법으로서, 복수개의 프리코딩 행렬 들을 포함하는 코드북으로부터 선택된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계; 및 정해진 주기마다 상기 제1 프리코딩 행렬을 상기 코드북 내에서 상기 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 프리코딩 행렬의 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 제2 프리코딩 행렬로 변경하고, 변경된 제2 프리코딩 행렬을 상기 하향 데이터에 적용하여 상기 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함한다.
저속, 프리코딩, 다이버시티, 행렬

Description

프리코딩 행렬 결정 방법 및 장치{Method and Apparatus for Determining Precoding Matrix}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서의 프리코딩 행렬 결정에 관한 것이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 위원회에서는 와이브로/모바일 와이맥스의 차세대 표준으로 현재의 모바일 와이맥스 보다 한 단계 진일보한 기술 표준인 IEEE 802. 16m에 대한 기술 표준을 개발 예정에 있는데, 이러한 IEEE 802.16m은 이동시 100Mbps, 고정시 1Gbps의 전송량을 목표로 하고 있다.
이러한 IEEE 802.16m를 기반으로 하는 무선 통신시스템에서도, 데이터 전송의 효율성 향상을 위하여 다수의 안테나를 포함하는 송신단에서 각각의 안테나를 이용하여 상이한 데이터를 전송하는 MIMO(Multi-Input Multi-Out) 방식의 사용을 제안하고 있다. MIMO 방식을 사용함에 따라 무선 통신 시스템에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있게 되며 데이터 전송률을 증가시키는 효과도 얻게 된다.
한편, MIMO 방식을 적용할 때 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키기 위해 전송 데이터를 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)을 이용하여 코딩하여 전송할 수 있는데, IEEE 802.16m에서는 개루프(Open-Loop) MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬을 결정하기 위해, 주파수 영역에서 서브 캐리어(Subcarrier) ID에 기초하여 코드북(Codebook)으로부터 프리코딩 행렬을 선택하는 방법이 제시된 바 있다.
그러나, 개루프 MIMO 방식에서는 폐루프(Closed-Loop) MIMO 방식에서와 같이 프리코딩 행렬의 선택을 위해 수신단으로부터 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI)를 피드백 받지 않기 때문에, 개루프 MIMO 방식에서 상술한 방법으로 프리코딩 행렬을 결정하는 경우 시스템의 성능 향상이 보장되지 않을 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 개루프 MIMO 방식에서 상술한 방식에 따라 프리코딩 행렬을 결정하게 되면, 프리코딩 행렬이 모든 시간에 대해 변경되지 않기 때문에 저속(Low Mobility)이동 환경에서 다이버시티 이득이 발생되지 않을 수 있으므로 결정된 프리코딩 행렬이 최적의 프리코딩 행렬이 아닐 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통신 환경이 정적인 환경 또는 저속 이동 환경에서 다이버시티 이득을 향상 시킬 수 있는 프리코딩 행렬 결정 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 HARQ 방식으로 스트림을 재전송하는 경우 HARQ 이득을 향상시킬 수 있는 프리코딩 행렬 결정 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법은 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬 결정 방법으로서, 복수개의 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북으로부터 선택된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계; 및 정해진 주기마다 상기 제1 프리코딩 행렬을 상기 코드북 내에서 상기 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 프리코딩 행렬의 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 제2 프리코딩 행렬로 변경하고, 변경된 제2 프리코딩 행렬을 상기 하향 데이터에 적용하여 상기 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법은 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬 결정 방법으로서, 서브 캐리어의 식별자 및 상기 서브 캐리어가 포함되어 전송될 현재 프레임의 식별자를 이용하여 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 단계; 및 복수개의 프리코딩 행렬들이 포함된 코드북으로부터 상기 산출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬로 결정하는 단계를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법은 서브 캐리어의 인덱스 K와 프레임의 인덱스 M을 기초로 하여 Nt×Mt로 정의되는 Nw개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북 내에서 어느 하나의 프리코딩 행렬을 선택하는 단계; 및 상기 서브 캐리어의 하향 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬로 코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하고, 상기 Nt는 송신 안테나의 개수이고, Mt는 전송 스트림의 개수인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 장치는, 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 장치로서, 복수개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북으로부터 선택된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하고, 정해진 주기마다 상기 제1 프리코딩 행렬을 상기 코드북 내에서 상기 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 프리코딩 행렬의 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 제2 프리코딩 행렬로 변경하여 상기 하향 데이터에 적용하는 프리코더; 및 상기 프리코더에 의해 프리코딩된 하향 데이터를 다수개의 안테나를 통해 전송하는 전송부를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 프리코딩 행렬 결정 장치는, 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 장치로서, 서브 캐리어의 식별자 및 현재 프레임의 식별자를 이용하여 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하고, 복수개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북으로부터 상기 산출된 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 결정하여 상기 서브 캐리어에 적용하는 프리코더; 및 상기 프리코딩 행렬이 적용된 서브 캐리어를 포함하는 프레임을 다수의 안테나를 통해 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 미리 정해진 프레임 주기마다 각 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 변경함으로써 통신 환경이 정적인 환경 또는 저속 이동 환경에서도 다이버시티 이득을 향상 시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각 스트림을 HARQ 방식으로 재전송하는 경우 HARQ 재전송 주기에 따라 해당 스트림에 적용될 프리코딩 행렬을 변경함으로써 재전송 횟수를 감소시킴은 물론 HARQ 이득을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 장치의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 프리코딩 행렬 결정 장치(100)는 기지국과 같은 송신단에 포함될 수 있는 것으로서, 일 실시예에 있어서 이러한 프리코딩 행렬 결정 장치(100)는 단말과 같은 수신단으로부터의 피드백 없이 프리코딩 행렬을 결정할 수 있는 개루프(Open_Loop) MIMO 방식이 적용되는 송신단에 포함될 수 있다.
이러한 프리코딩 행렬 결정 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스케쥴러(110), 프리코더(120), 전송부(130), 및 메모리(140)를 포함한다.
스케쥴러(110)는 상위 계층으로부터 전달받은 데이터들의 전송 위한 스케쥴링 작업을 수행한다. 구체적으로, 스케쥴러(100)는 각 단말로 전송될 데이터들의 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 각 단말로 전송될 데이터들에 대한 버스트를 할당하며, 해당 버스트들의 할당을 지시하기 위한 맵 메시지를 작성하는 작업을 수행한 후, 스케쥴링된 하향 데이터를 프리코더(120)로 제공한다.
프리코더(120)는 메모리(140)에 저장되어 있는 코드북으로부터 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬을 스케쥴러(110)로부터 제공된 하향 데이터에 적용함으로써 하향 데이터를 프리코딩한다.
일 실시예에 있어서 프리코딩 행렬 W(k)는 N t ×M t 로 정의될 수 있는데, 여기서, N t 전송 안테나의 개수를 나타내고, M t 전송 스트림의 개수를 나타내며, k 는 프리코딩 행렬 W(k)가 적용될 서브 캐리어의 물리적인 인덱스를 의미한다. 이때, 프리코딩 행렬 W는 N W 개의 프리코딩 행렬들로 구성되는 서브셋 코드북으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 프리코더(120)는 저속 이동 환경에서 수신단으로 전송될 하향 데이터가 다른 채널 환경을 경험하도록 함으로써 다이버시티 이득을 향상시키기 위해, 정해진 주기마다 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬을 변경할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 프리코더(120)는 코드북에 포함된 복수개의 프리코딩 행렬들로부터 제1 프리코딩 행렬을 선택하여 하향 데이터에 적용하고, 정해진 주기마다 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 소정 값만큼 쉬프트 시킨 인덱스에 상응하는 제2 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용할 수 있다.
이때, 제1 프리코딩 행렬은 수신단으로 전송될 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬로 결정할 수 있는데, 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬은 해당 서브 캐리어의 식별자, 해당 서브 캐리어가 포함된 서브 밴드에 포함된 서브 캐리어 개수, 및 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수를 이용하여 결정할 수 있다.
구체적으로, 프리코더(120)는 아래의 수학식 1을 이용하여 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용할 프리코딩 행렬의 인덱스를 결정하고, 코드북에 포함된 프리코딩 행렬들 중 결정된 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용할 제1 프리코딩 행렬로 결정한다.
Figure 112009026564916-pat00001
수학식 1에서, i는 하향 데이터가 포함될 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 의미하고, k는 하향 데이터가 포함될 서브 캐리어의 식별자를 의미하며, N1Psc는 해당 서브 캐리어가 포함되어 있는 서브 밴드를 구성하는 서브 캐리 어 개수를 의미한다. 여기서, 서브 밴드란 서브 캐리어 축 방향으로 연속하는 복수개의 리소스 블록으로 구성되는데, 일 실시예에 있어서 서브 밴드는 4개의 리소스 블록으로 구성될 수 있고, 하나의 리소스 블록은 18개의 서브 캐리어와 6개의 심볼로 구성될 수 있다. 이러한 경우, N1은 리소스 블록의 개수인 4가 될 수 있고, Psc는 하나의 리소스 블록을 구성하는 서브 캐리어의 개수인 18이 될 수 있다.
한편, Nw는 상술한 바와 같이, 코드북에 포함되어 있는 프리코딩 행렬의 개수를 의미하는 것으로서, 일 실시예에 있어서 Nw는 서브 밴드의 개수와 동일한 값일 수 있으므로, 결과적으로, 프리코더에 의해 결정되는 프리코딩 행렬은 서브 밴드에 포함된 서브 캐리어의 개수를 나타내는 N1Psc마다 변경하게 된다.
수학식 1에서 기호"
Figure 112009026564916-pat00002
"는 해당 기호 안에 있는 수보다 큰 정수 값 중에서 가장 작은 정수 값을 의미하고, mod(a,b)는 a와 b간에 모듈연산을 수행한다는 것을 의미한다.
상술한 수학식 1을 이용하여 하향 데이터가 포함되는 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 구하는 방법을 예를 들어 설명한다. 이하의 예에서는 한 개의 서브 밴드에 포함되는 서브 캐리어의 개수는 72개인 것으로 가정하고, 코드북에 포함된 프리코딩 행렬들의 개수는 10개인 것으로 가정한다.
먼저, 하향 데이터가 서브 캐리어 식별자 0에 포함되는 경우, k/N1Psc에 "
Figure 112009026564916-pat00003
"를 취한 값은 0이므로, 그 값에서 1을 뺀 값은 -1이 되고, -1과 Nw의 값인 10 에 대해 모듈연산을 수행하면 Nw-1이므로 그 결과값과 1을 합산하면 Nw가 된다. 따라서, 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스는 Nw가 된다.
다른 예로, 하향 데이터가 서브 캐리어 식별자 72에 포함되는 경우, k/N1Psc에 "
Figure 112009026564916-pat00004
"를 취한 값은 1이므르, 그 값에서 1을 뺀 값은 0이 되고, 0과 Nw의 값인 10에 대해 모듈연산을 수행하면 0이므로 그 결과값과 1을 합산하면 1가 된다. 따라서, 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스는 2가 된다.
프리코더(120)는 상술한 방법을 통해서 프리코딩 행렬의 인덱스를 결정하고, 코드북에 포함된 프리코딩 행렬들 중 수학식 1을 통해 결정된 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 하향 데이터가 적용될 제1 프리코딩 행렬로 결정하는 것이다.
상술한 방법을 통해서 각 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 결정하게 되면, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 동일한 서브 밴드에 포함된 모든 서브 캐리어에 적용되는 프리코딩 행렬은 모두 동일하게 됨을 알 수 있다.
이후, 프리코더(120)는 정해진 주기가 되면, 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 소정 값만큼 쉬프트 시킨 인덱스에 상응하는 제2 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용될 프리코딩 행렬로 결정한다.
즉, 프리코더(120)는 상술한 바와 같이 정해진 주기가 되면 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬을 변경하는 것이다. 일 실시예에 있어서 소정 값은 1로 설정할 수 있다. 도 2(a)에 도시된 예에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 1만큼 쉬 프트 하게 되면 도 2(b)에 도시된 바와 같게 된다.
예컨대, 상술한 예에서 제1 프리코딩 행렬이 인덱스 Nw에 상응하는 프리코딩 행렬이었던 경우, 제2 프리코딩 행렬은 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스 1을 1만큼 쉬프트 시킨 인덱스 1에 상응하는 프리코딩 행렬로 결정되고, 제1 프리코딩 행렬이 인덱스 1에 상응하는 프리코딩 행렬이었던 경우 제2 프리코딩 행렬은 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스 1을 1만큼 쉬프트 시킨 인덱스 2에 상응하는 프리코딩 행렬로 결정된다.
상술한 실시예에 있어서, 프리코더(120)는 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬을 변경하는 주기를 공간 채널(Spatial Channel)간의 시간 상관도(Time Coherence)를 이용하여 결정할 수 있다.
구체적으로 프리코더(120)는 공간 채널간의 시간 상관도가 높은 것으로 판단되면 저속 이동 환경이라는 것을 의미하므로 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 짧게 설정하고, 공간 채널간의 시간 상관도가 낮은 것으로 판단되면 고속 이동 환경이라는 것을 의미하므로 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 길게 설정할 수 있다.
즉, 프리코더(110)는 공간 채널간의 시간 상관도와 반비례 하도록 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 설정할 수 있다.
이러한 경우, 프리코더(120)는 공간 채널간의 시간 상관도에 따른 프리코딩 행렬 변경 주기를 미리 계산하여 테이블 형태로 저장하고, 공간 채널간의 시간 상 관도가 산출되면 해당 테이블로부터 공간 채널간의 시간 상관도와 매칭되어 있는 변경 주기를 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기로 설정할 수 있다.
한편, 프리코더(120)는, 무선 통신 시스템이 HARQ(Hybrid Automatic ReQuest) 방식의 재전송을 지원하는 경우, 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 HARQ 재전송 주기로 결정함으로써 HARQ 이득을 향상시킬 수도 있을 것이다.
한편, 상술한 실시예에 있어서, 프리코더(120)는 코드북에 포함된 복수개의 프리코딩 행렬들로부터 제1 프리코딩 행렬을 결정한 후, 정해진 주기마다 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 소정 값만큼 쉬프트 시킴으로써 하향 데이터에 적용될 제2 프리코딩 행렬을 결정하는 것으로 설명하였다.
하지만, 변형된 실시예에 있어서 프리코더(120)는 제1 프리코딩 행렬을 결정한 후 정해진 주기마다 제1 프리코딩 행렬을 쉬프트 시킴으로써 제2 프리코딩 행렬을 결정하는 것이 아니라, 해당 서브 캐리어가 포함되어 전송되는 현재 프레임의 식별자를 고려하여 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 결정함으로써 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬이 정해진 주기마다 변경되도록 할 수 있다.
이를 위해, 프리코더(120)는 먼저, 하향 데이터가 포함될 서브 캐리어의 식별자 및 현재 프레임의 식별자를 이용하여 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출한다. 즉, 프리코더(120)는 정해진 주기 마다 하향 데이터가 포함되는 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬이 변경될 수 있도록 하기 위해, 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 것이다.
구체적으로, 프리코더(120)는 아래의 수학식 2를 이용하여 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출할 수 있다.
Figure 112009026564916-pat00005
수학식 2에서 i는 하향 데이터가 포함되는 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 의미하고, k는 하향 데이터가 포함될 서브 캐리어의 식별자를 의미하며, N1Psc는 해당 서브 캐리어가 포함되어 있는 서브 밴드를 구성하는 서브 캐리어 개수를 의미한다. 또한, m은 현재 프레임의 식별자를 의미하고, NF는 해당 서브 캐리어에 적용할 프리코딩 행렬을 변경할 주기를 의미며, Nw는 코드북에 포함되어 있는 프리코딩 행렬의 개수를 의미한다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는 프리코딩 행렬 W가 서브 캐리어 인덱스뿐만 아니라 해당 서브 캐리어가 전송될 프레임을 고려하여 결정함으로써 M번째 프레임에 포함된 서브 캐리어 K에 적용될 프리코딩 행렬을 미리 정해진 프레임 주기(NF frame)마다 변경할 수 있게 된다, 즉, NF 프레임 이후에는 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 소정 값(예컨대, 1)만큼 순환 이동(Cyclic Shift)하는 방법으로 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 변경하는 것이다.
상술한 프리코더(120)가 수학식 2를 이용하여 하향 데이터가 포함되는 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 구하는 방법을 예를 들어 설명한다. 이하의 예에서는 한 개의 서브 밴드에 포함되는 서브 캐리어의 개수는 72개인 것으로 가정하고, 코드북에 포함된 프리코딩 행렬들의 개수는 10개인 것으로 가정하며, 프리코딩 행렬 변경 주기인 NF는 10인 것으로 가정한다.
먼저, 하향 데이터가 서브 캐리어 식별자 0에 포함되고, 현재 프레임의 식별자가 0인 경우, k/N1Psc에 "
Figure 112009026564916-pat00006
"를 취한 값과 m/NF에 "
Figure 112009026564916-pat00007
"를 취한 값은 모두 0이므로, 그 값에서 1을 뺀 값은 -1이 되고, -1과 Nw의 값인 10에 대해 모듈연산을 수행하면 9가 되므로 그 결과값과 1을 합산하면 10이 된다. 따라서, 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스는 10이 된다.
다른 예로, 하향 데이터가 서브 캐리어 식별자 0에 포함되고, 현재 프레임의 식별자가 10 경우 k/N1Psc에 "
Figure 112009026564916-pat00008
"를 취한 값은 0이고 m/NF에 "
Figure 112009026564916-pat00009
"를 취한 값은 1이므로, 두 값의 합에서 1을 뺀 값은 0이 되며, 1과 Nw의 값인 10에 대해 모듈연산을 수행하면 0이므로 그 결과값과 1을 합산하면 1이 된다. 따라서, 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스는 1이 된다.
이때, 프리코딩 행렬 변경 주기 NF는 상술한 제1 실시예에서와 같이, 공간 채널간의 시간 상관도를 이용하여 결정하거나 HARQ 방식을 지원하는 경우에는 HARQ 재전송 주기로 결정할 수 있다.
이후, 프리코더(120)는 메모리(140)에 저장되어 있는 코드북으로부터 프리코더(120)에 의해 산출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 결정 하여 해당 서브 캐리어에 적용함으로써 하향 데이터를 프리코딩한다.
전송부(130)는, 프리코더(120)에 의해 프리코딩된 하향 데이터를 다수개의 안테나(150)를 통해 단말로 전송한다.
또한, 메모리(140)에는 복수개의 프리코딩 행렬들이 포함되어 있는 기본 코드북이 저장되는 것으로서, 기본 코드북에는 안테나 개수 별로 생성된 코드북(서브 코드북)들이 포함되어 있는데, 프리코더(120)는 기본 코드북을 구성하는 이러한 코드북을 이용하여 프리코딩 행렬을 결정하게 된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법을 보여주는 플로우차트로써, 이러한 프리코딩 행렬 결정 방법은 개루프 MIMO를 지원하는 기지국과 같은 송신단에서 적용할 수 있다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 하향 데이터에 적용할 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출한다(S300). 일 실시예에 있어서, 제1 프리코딩 행렬의 인덱스는 수신단으로 전송할 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬로 결정할 수 있는데, 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬은 상술한 수학식 1에 기재된 바와 같이, 해당 서브 캐리어의 식별자, 해당 서브 캐리어가 포함된 서브 밴드에 포함된 서브 캐리어 개수, 및 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수를 이용하여 결정할 수 있다. 이러한 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 계산하는 방법은 위에서 상세하게 설명하였기 때문에 구체적인 설명은 생략하기로 한 다.
이후, 복수개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북으로부터 제1 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 제1 프리코딩 행렬을 결정한 후(S310), 결정된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 단말로 전송한다(S320).
다음으로, 미리 정해진 주기가 도래하였는지 여부를 판단하여(S330), 미리 정해진 주기가 도래한 것으로 판단되면, 코드북 내에서 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 인덱스에 상응하는 제2 프리코딩 행렬을 제1 프리코딩 행렬로 결정한다(S340). 예컨대, 인덱스 쉬프트를 위한 소정 값이 1로 설정되어 있고 제1 프리코딩 행렬의 인덱스가 1이였던 경우 제2 프리코딩 행렬은 코드북 내에서 인덱스 2에 상응하는 프리코딩 행렬로 결정하는 것이다.
이와 같이, 본 발명이 미리 정해진 주기마다 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 변경하는 것은, 저속 이동 환경에서 수신단으로 전송할 하향 데이터가 다른 채널 환경을 경험하도록 함으로써 다이버시티 이득을 향상시키기 위함이다.
이때, 미리 정해진 주기는 공간 채널간의 시간 상관도를 이용하여 결정할 수 있다. 구체적으로, 공간 채널간의 시간 상관도가 높은 것으로 판단되면 저속 이동 환경이라는 것을 의미하므로 정해진 주기를 짧게 설정하고, 공간 채널간의 시간 상관도가 낮은 것으로 판단되면 고속 이동 환경이라는 것을 의미하므로 정해진 주기를 길게 설정할 수 있다. 즉, 공간 채널간의 시간 상관도와 반비례 하도록 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 설정할 수 있다.
이러한 경우, 공간 채널간의 시간 상관도에 따른 정해진 주기를 미리 계산하여 테이블 형태로 저장하고, 공간 채널간의 시간 상관도가 산출되면 해당 테이블로부터 공간 채널간의 시간 상관도와 매칭되어 있는 정해진 주기를 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬을 변경할 주기로 설정할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 무선 통신 시스템이 HARQ 방식의 재전송을 지원하는 경우, 하향 데이터에 적용할 프리코딩 행렬의 변경 주기를 HARQ 재전송 주기로 결정함으로써 HARQ 이득을 향상시킬 수도 있을 것이다.
이후, 결정된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하는 S320 이후의 과정을 반복하여 수행한다.
한편, S330에서, 미리 정해진 주기가 되지 않은 경우, 상술한 S310에서 결정된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 단말로 전송한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법을 보여주는 플로우차트로써, 이러한 프리코딩 행렬 결정 방법도 도 3에 도시된 프리코딩 행렬 결정 방법과 동일하게 개루프 MIMO를 지원하는 기지국과 같은 송신단에서 적용할 수 있다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어 식별자 및 해당 서브 캐리어가 포함되어 전송될 현재 프레임의 식별자를 이용하여 해당 서브 캐리어에 적용할 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출한다(S400).
구체적으로 상술한 수학식 2에서 설명한 바와 같이, 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어 식별자, 해당 서브 캐리어가 포함된 서브 밴드에 포함된 서브 캐리어 개수, 해당 서브 캐리어가 포함되어 전송될 현재 프레임의 식별자, 프리코딩 행렬의 변경 주기, 및 코드북에 포함된 프리코딩 행렬의 개수를 이용하여 해당 서브 캐리어에 적용할 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 것이다.
즉, 도 4에 도시된 실시예에서는 도 3에 도시된 실시예에서와 같이, 제1 프리코딩 행렬을 결정한 후 정해진 주기마다 제1 프리코딩 행렬을 쉬프트 시킴으로써 제2 프리코딩 행렬을 결정하는 것이 아니라, 해당 서브 캐리어가 포함되어 전송되는 현재 프레임의 식별자를 고려하여 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬을 결정함으로써 해당 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬이 정해진 주기마다 변경되도록 할 수 있다.
이때, 프리코딩 행렬 변경 주기는 상술한 도 3에 도시된 실시예에서와 같이, 공간 채널간의 시간 상관도를 이용하여 결정하거나 HARQ 방식을 지원하는 경우에는 HARQ 재전송 주기로 결정할 수 있다.
S400에 기재된 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 방법에 대해서는 상술한 수학식 2를 참조하여 상술하였으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이후, 코드북으로부터 S400에서 산출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 결정한 후(S410), 결정된 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 단말로 전송한다(S420).
상술한 프리코딩 행렬 결정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 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. 한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적 인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 장치의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명에 따라 프리코딩 행렬을 결정하는 방법을 도식화하여 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법을 보여주는 플로우차트도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리코딩 행렬 결정 방법을 보여주는 플로우차트도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 프리코딩 행렬 결정 장치 110: 스케쥴러
120: 프리코더 130: 전송부
140: 메모리 150: 안테나

Claims (28)

  1. 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬 결정 방법으로서,
    복수개의 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북으로부터 선택된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하여 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계; 및
    정해진 주기마다 상기 제1 프리코딩 행렬을 상기 코드북 내에서 상기 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 프리코딩 행렬의 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 제2 프리코딩 행렬로 변경하고, 변경된 제2 프리코딩 행렬을 상기 하향 데이터에 적용하여 상기 다수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 프리코딩 행렬은 상기 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어의 식별자, 상기 하향 데이터가 포함된 서브밴드에 포함된 서브 캐리어 개수, 및 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수를 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 프리코딩 행렬을 적용하여 전송하는 단계는,
    상기 각 서브 캐리어의 식별자와 상기 서브밴드에 포함된 서브 캐리어 개수의 비율의 정수 값에서 1을 감산한 결과값과 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수에 대해 모듈연산을 수행하는 단계; 및
    상기 모듈연산 수행 결과값에 1을 가산한 결과값을 인덱스로 가지는 프리코딩 행렬을 상기 제1 프리코딩 행렬로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 밴드는 서브 캐리어 축 방향으로 연속하는 4개의 리소스 블록으로 구성되고, 상기 리소스 블록은 18개의 서브 캐리어와 6개의 심볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정해진 주기는 공간 채널(Spatial Channel)간의 시간 상관도(Time Correlation)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    HARQ(Hybrid Automatic ReQuest) 방식의 재전송을 지원하는 경우에, 상기 정해진 주기는 HARQ 재전송 주기로 결정되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코드북은 상기 다수의 안테나의 개수 별로 생성된 코드북들로 구성되는 기본 코드북으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  8. 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬 결정 방법으로서,
    서브 캐리어의 식별자 및 상기 서브 캐리어가 포함되어 전송될 현재 프레임의 식별자를 이용하여 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 단계; 및
    복수개의 프리코딩 행렬들이 포함된 코드북으로부터 상기 산출된 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 프리코딩 행렬 결정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 인덱스 산출 단계는,
    상기 서브 캐리어의 식별자와 상기 서브 캐리어가 포함되는 서브밴드에 포함된 서브 캐리어 개수의 비율의 정수 값과 상기 현재 프레임의 식별자와 소정 프레임 주기의 비율의 정수 값을 합산하고, 합산 결과 값에서 1을 감산하는 단계;
    상기 감산 결과값과 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수에 대해 모듈연산을 수행하는 단계; 및
    상기 모듈연산 수행 결과값에 1을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서브 밴드는 서브 캐리어 축 방향으로 연속하는 4개의 리소스 블록으로 구성되고, 상기 리소스 블록은 18개의 서브 캐리어와 6개의 심볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 소정 프레임 주기는 공간 채널간의 시간 상관도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    HARQ 방식의 재전송을 지원하는 경우에, 상기 프레임 주기는 HARQ 재전송 주기로 결정되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  13. 삭제
  14. 서브 캐리어의 인덱스 K와 프레임의 인덱스 M을 기초로 하여 Nt×Mt로 정의되는 Nw개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북 내에서 어느 하나의 프리코딩 행렬을 선택하는 단계; 및
    상기 서브 캐리어의 하향 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬로 코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 Nt는 송신 안테나의 개수이고, Mt는 전송 스트림의 개수이고,
    상기 선택된 프리코딩 행렬을 나타내는 인덱스 i는
    Figure 112015067520516-pat00010
    에 의해 결정하되, Nf는 상기 프리코딩 행렬의 변경 주기를 나타내고, N1Psc는 상기 서브 캐리어가 포함되는 서브 밴드를 구성하는 서브 캐리어의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  15. 서브 캐리어의 인덱스 K와 프레임의 인덱스 M을 기초로 하여 Nt×Mt로 정의되는 Nw개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북 내에서 어느 하나의 프리코딩 행렬을 선택하는 단계; 및 - 여기서, 상기 Nt는 송신 안테나의 개수이고, Mt는 전송 스트림의 개수임 -
    상기 서브 캐리어의 하향 데이터를 상기 선택된 프리코딩 행렬로 코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 프레임의 인덱스가 M+Nf이면 상기 선택된 프리코딩 행렬을 다른 프리코딩 행렬로 변경하는 단계; 및,
    상기 서브 캐리어의 하향 데이터를 상기 다른 프리코딩 행렬로 코딩하여 상기 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 Nf는 시간에 따른 채널 변화량에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 프 리코딩 행렬 결정 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 Nf는 HARQ 방식을 적용하는 경우에 HARQ 재전송 주기에 의해 결정되는 것을 특징으로 프리코딩 행렬 결정 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 코드북은 상기 프리코딩 행렬들을 정해진 순서에 따라 저장하고,
    상기 다른 프리코딩 행렬은 상기 코드북 내에서 상기 선택된 프리코딩 행렬이 저장된 위치에서 일정 값만큼 순환 이동한(Cyclic shift) 위치의 프리코딩 행렬인 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 방법.
  19. 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 장치로서,
    복수개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북으로부터 선택된 제1 프리코딩 행렬을 하향 데이터에 적용하고, 정해진 주기마다 상기 제1 프리코딩 행렬을 상기 코드북 내에서 상기 제1 프리코딩 행렬의 인덱스를 기준으로 프리코딩 행렬의 인덱스가 증가하는 방향으로 소정 값만큼 쉬프트한 제2 프리코딩 행렬로 변경하여 상기 하향 데이터에 적용하는 프리코더; 및
    상기 프리코더에 의해 프리코딩된 하향 데이터를 다수개의 안테나를 통해 전송하는 전송부를 포함하고,
    상기 프리코더는 상기 하향 데이터가 포함된 서브 캐리어의 식별자, 상기 하향 데이터가 포함된 서브밴드에 포함된 서브 캐리어 개수, 및 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수를 이용하여 상기 제1 프리코딩 행렬을 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서, 상기 프리코더는,
    상기 서브 캐리어의 식별자와 상기 서브밴드에 포함된 서브 캐리어 개수 비율의 정수 값에서 1을 감산한 결과값과 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수에 대해 모듈연산을 수행하고, 상기 모듈연산 수행 결과값에 1을 가산한 결과값을 인덱스로 가지는 프리코딩 행렬을 상기 제1 프리코딩 행렬로 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 서브 밴드는 서브 캐리어 축 방향으로 연속하는 4개의 리소스 블록으로 구성되고, 상기 리소스 블록은 18개의 서브 캐리어와 6개의 심볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 프리코더는, 상기 정해진 주기를 공간 채널간의 시간 상관도에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 프리코더는, HARQ 방식의 재전송을 지원하는 경우 상기 정해진 주기를 HARQ 재전송 주기로 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 프리코더는, 공간 채널간의 시간 상관도와 주기가 매칭되어 저장되어 있는 테이블로부터 상기 정해진 주기를 획득하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  26. 개루프 MIMO 방식에서의 프리코딩 행렬을 결정하기 위한 장치로서,
    서브 캐리어의 식별자 및 현재 프레임의 식별자를 이용하여 상기 서브 캐리어에 적용될 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하고, 복수개의 프리코딩 행렬을 포함하는 코드북으로부터 상기 산출된 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을 결정하여 상기 서브 캐리어에 적용하는 프리코더; 및
    상기 프리코딩 행렬이 적용된 서브 캐리어를 포함하는 프레임을 다수의 안테나를 통해 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 프리코딩 행렬 결정 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 프리코더는, 상기 서브 캐리어의 식별자와 상기 서브 캐리어가 포함된 서브밴드를 구성하는 서브 캐리어 개수의 비율의 정수 값과 상기 현재 프레임의 식별자와 프레임 주기의 비율의 정수 값을 합산한 결과값에서 1을 감산하고,
    상기 감산 결과값과 상기 코드북에 포함된 프리코딩 행렬 개수를 모듈 연산한 결과값에 1을 가산함으로써 상기 프리코딩 행렬의 인덱스를 산출하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 프리코더는, 상기 프레임 주기를 공간 채널간의 시간 상관도에 반비례하도록 결정하거나, HARQ 방식의 재전송을 지원하는 경우 상기 프레임 주기를 재전송 주기로 결정하는 것을 특징으로 하는 프리코딩 행렬 결정 장치.
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