KR101591841B1 - 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피드백 전송 방법에 관한 것으로 다중 입출력 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 단말의 피드백 방법에 있어서 롱 텀 PMI(Precoder Matrix Index) 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정과 상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하는 과정과 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 과정과 상기 쇼트 텀 PMI을 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하는 것으로 피드백 시 피드백 정보의 크기를 줄임으로써 피드백 오버헤드를 감소시켜 성능을 높이는 이점이 있다.
Figure R1020090072503
Correlated Channel, closed loop MIMO system, feed back. PMI, code book

Description

폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OVERHEAD REDUCTION OF FEEDBACK IN CLOSED LOOP MIMO SYSTEM}
본 발명은 코릴레이티드 채널 환경의 폐 루프 MIMO(Closed Loop Multiple Input Multiple Outout) 시스템에서 피드백 시의 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
폐 루프 MIMO (Closed Loop Multiple Input Multiple Outout) 시스템은 폐이딩 환경(Fading Environment)에서 성능 향상을 위한 효율적인 시스템이며 단일 안테나 시스템에 비교해 더 높은 데이터 레이트(data rates) 제공할 수 있다.
일반적인 폐 루프 MIMO 시스템은 수신기에서 상기 채널 상태 정보를 추정하고 상기 추정한 채널 상태 정보를 송신기로 피드백 링크를 통해 피드백한다. 폐 루프 MIMO 시스템에서 완벽한 채널 상태 정보를 사용하는 것이 바람직하지만, 여기서 피드백 링크는 매우 제한된 용량만을 가지고 있다.
일반적인 폐 루프 MIMO 시스템에서 프리코딩 스킴은 수신기로부터 송신기로의 피드백 링크가 존재할 때마다 사용된다. 특히, 양자화된 프리코딩 스킴의 성능은 코드북 디자인과 복잡도에 따라 결정된다.
코드북 디자인은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템과 LTE(Long Term Evolution)시스템에서 사용하기 위해 연구되어 왔다. 다양한 최적화 방식 및 형태를 가지는 코드북이 제안되어 왔으나 아직 사용할 코드북을 결정하지 못하고 보다 나은 성능을 가지는 코드북을 디자인하기 위해 검토중이다.
따라서, 성능이 좋은 코드 북이 필요하고 이를 이용한 피드백 방식이 필요하다.
본 발명의 목적은 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 코릴레이티드 채널의 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 코릴레이티드 채널의 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위해 크기를 줄인 피드백 정보를 전송 및 수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 제 1 견지에 따르면, 다중 입출력 무선통신 시스템에서 단말의 피드백 방법에 있어서 롱 텀 PMI 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우, 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정과 상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하는 과정과 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 과정과 상기 쇼트 텀 PMI을 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 제 2 견지에 따르면, 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서 단말로 기준 신호를 전송하는 과정과 상기 단말로부터 롱 텀 PMI를 수신하는 과정과 상기 롱 텀 PMI를 이용하여 새로운 코드북을 구성하는 과정과 상기 단말로부터 상기 새로운 코드북으로부터의 쇼트 텀 PMI를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 제 3 견지에 따르면, 다중 입출력 무선통신 시스템에서 피드백을 수행하는 단말의 장치에 있어서 롱 텀 PMI 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하고, 상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하고 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 제어부와 상기 쇼트 텀 PMI을 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 피드백 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 제 4 견지에 따르면, 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서 단말로 기준 신호를 전송하는 송신부와 상기 단말로부터 롱 텀 PMI를 수신하고 상기 롱 텀 PMI를 이용하여 새로운 코드북을 구성하고, 상기 단말로부터 상기 새로운 코드북으로부터의 쇼트 텀 PMI를 수신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 코릴레이티드 채널의 폐 루프 MIMO 시스템에서 피드백 시 피드백 정보의 크기를 줄임으로써 피드백 오버헤드를 감소시켜 성능을 높이는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.
폐루프 MIMO 시스템에 의해 얻을 수 있는 성능 이득은 송신기 및 수신기가 채널 상태 정보를 알고 있을 때 증가한다. 폐루프 MIMO 시스템에서 채널 상태 정보(CSI:channel state information)는 수신기로부터 송신기로 전송된다.
송신기에서 상기 채널 상태 정보를 사용하는 경우, 공간(다중 안테나의 경우) 및 시간(다중 블록의 경우)에 대한 전송 전략(transmission strategy)이 필요하다.
폐루프 MIMO 시스템은 양자화된 프리코딩 스킴, 안테나 선택, 안테나 사이클링을 랭크 제어와 함께 또는 랭크 제어 없이 포함한다. 그리고 서로 다른 공간-시간 코딩 및 공간 다중화 전송 스킴을 사용한다.
본 발명은 코릴레이트 채널 환경에서 현재의 코드북의 성능을 향상시키기 위해 새로운 스킴을 제안한다. 본 발명에서 단말은 전송 코릴레이션 행렬(Transmit Correlation Matrix)을 피드백하지 않고, 단지 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 강한 아이겐 값(벡터)를 피드백한다.
이러한 정보를 기반으로, 단말과 기지국은 동일한 방법을 이용하여 새로운 코드북을 구성한다. 여기서 새로운 코드북의 아이겐 벡터는 균일하게 스팬(span)하거나 가장 강한 아이겐 백터 주위로 스팬한다.
각각의 채널에 대해서, 단말은 가장 좋은 PMI(Precoder Matrix Index)를 새로운 코드 북에서 피드백한다. 기지국은 상기 가장 좋은 PMI를 수신하여 하향링크 전송시에 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 아이겐 벡터 분포의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, u1(110)과 u2(120)는 최고로 큰(top) 2개의 아이겐 벡터이고, α1(130)과 α2 (140)는 상기 2 개의 아이겐 벡터에 대한 각도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말과 서빙 기지국 사이의 메시지 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 단말(210)은 서빙 기지국(220)으로부터 기준 신호를 수신하여(a 단계), 전송 코릴레이션 행렬(R)(Transmit Correlation Matrix)을 결정한다(b 단계).
이후, 상기 단말(210)은 상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 아이겐 값와 두 번째로 아이겐 값의 비율을 구한다(c 단계). 이후, 상기 비율이 임계값 밖인 경우(d 단계), 상기 단말(210)은 효율적인 피드백 모드(EFM:Efficient Feedback Mode)를 상기 서빙 기지국(220)으로 요청한다(e 단계). 만약, 상기 비율이 임계값 이내인 경우(d 단계), 상기 단말(210)은 하기에서 설명할 진행 중인 쇼트 텀 PMI(Short term PMI) 전송과정을 계속 수행하거나 일반적인 피드백 전송 과정을 수행한다(f 단계). 여기서, 상기 임계값은 실험 또는 이론 값을 이용하여 결정될 수 있다.
이후, 상기 단말(210)은 상기 서빙 기지국(220)으로부터 요청이 없어도 EFM 이벤트가 발생하면 서빙 기지국(220)으로 맥 관리 메시지(MAC management message)를 이용하여 피드백을 수행한다.
이후, 상기 서빙 기지국(220)은 상기 EFM 요청이 수락 가능한 경우(g 단계), EFM 허가를 나타내는 Feedback_Polling_IE 를 상기 단말(210)로 전송한다. 만약, 상기 서빙 기지국(220)은 상기 EFM 요청이 수락 가능하지 않은 경우(g 단계), 일반적인 피드백 과정을 수행한다(i 단계). 다시 말하면, 상기 단말(210)이 상기Feedback_Polling_IE 를 수신하지 못한 경우, 쇼트 텀 PMI(Short term PMI) 전송과정을 수행하거나 일반적인 피드백 전송 과정을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 서빙 기지국(220)은 요청 거절시 아무 것도 하지 않을 수 있다. 상기 서빙 기지국(220)은 실험 과정 또는 표준 규격 또는 디플로이 정책 등에 따라 EFM 요청 기준을 설정할 수 있다.
상기 단말(210)은 상기 Feedback_Polling_IE 를 상기 서빙 기지국(220)으로부터 수신한 경우, 베이스 코드북으로부터 롱 텀 PMI(Long Term PMI)를 피드백한다(j 단계). 보통 코드북은 전송 안테나의 수, 전송 스트림의 수에 따라 각 안테나 및 전송 스트림별로 크기 및 방향성을 나타내는 벡터들로 구성되며, 전송 안테나 및 스트림 별 벡터들의 조합에 인덱스를 매핑하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 베이스 코드북은 시스템에서 정하거나 또는 선택하여 어떤 종류의 코드북이든 상관없이 사용 가능함은 물론이다.
상기 롱 텀 PMI를 구하는 과정은 하기와 같다.
상기 단말(210)은 상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 아이겐 벡터인 u1을 계산한다. 예를 들어, 가장 큰 아이겐 값에 해당하는 아이겐 벡터는 하기 수식 과 같다.
Figure 112009048188822-pat00001
여기서, u1은 전송 코릴레이션 행렬(R)에서 가장 큰 아이겐 벡터이다. 그리고 u는 전송 코릴레이션 행렬(R) 상의 아이겐 벡터를 나타낸다.
이후, 상기 단말(210)은 계산한 u1을 모든 N1개의 랭크 1의 PMI와 비교하고 u1 에 가장 가까운 PMI 인 v* 를 구한다. 여기서,
Figure 112009048188822-pat00002
이고, 예를 들어, B1 비트 코드북을 나타낸다. 상기 PMI v* 는 하기 수식과 같이 나타낸다. 그리고 상기 PMI v* 는 와이드 밴드 PMI 또는 서브밴드 PMI 일 수 있다.
Figure 112009048188822-pat00003
여기서, v* 는 u1 에 가장 가까운 PMI이고, H는 채널행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
이후, 상기 단말(210)은 상기 서빙 기지국(220)으로 상기 PMI v* 를 피드백한다(j 단계). 이때, 상기 단말(210)은 채널 코헤런스 시간(channel coherence time)에 상대적인 하나의 시간 윈도우 내에서 상기 피드백 전송을 수행한다. 본 발명은 상기 j 단계의 PMI를 롱 텀 PMI로 칭하기로 한다.
선택된 PMI v* 는 하나의 DFT(Discrete Fourier transform) 코드북 벡터 또는 ARV(array　response　vector)가 아닐 수 있으로 선택된 PMI v*를 하나의 ARV로 매칭시킬 필요가 있다.
여기서 상기 선택된 PMI v* 는 주(main) 아이겐 벡터이다. 이 경우, 0 도부터 180도 사이의 모든 ARV를 나타내기 위해 B2 비트(예를 들어. 4 비트 또는 6 비트)가 사용된다.
상기 단말(210)과 서빙 기지국(220)은 모두 B2 비트의 ARV 집합을 가지고 있다. 그리고, 상기 단말(210)과 서빙 기지국(220)은 모두 피드백된 PMI v* 를 기반으로 같은 ARV를 선택한다. 여기서, B2 비트의 ARV 집합은
Figure 112009048188822-pat00004
이다. 그리고, ARV 들은 하기와 같다.
Figure 112009048188822-pat00005
여기서,
Figure 112009048188822-pat00006
이고, M 은 전송 안테나 번호이다. w 는 ARV 를 나타낸다.
피드백된 PMI v*에 가장 매칭되는 ARV는 하기 수식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112009048188822-pat00007
여기서, w 는 ARV를 나타낸다. 그리고, H는 채널 행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
상기 단말(210)과 서빙 기지국(220)이 상기 가장 매칭되는 ARV(w* = wk)를 구한 후, 새로운 코드북이 설정 또는 구성될 수 있다(k 단계).
θk 에 관해서, 동일한 또는 동일하지 않은 각도 분리(angle separation)를 가지는 인접 ARV에 대한 B3 비트(예를 들어 2 또는 3 비트) 표현을 고려하면, 주 방향 주위로 스프레드(spread)된 각도는 α1(예를 들어 40 도)이다. B3 비트 코드북인 C(
Figure 112009048188822-pat00008
)의 일 예는 하기 수식과 같다.
Figure 112009048188822-pat00009
여기서, Ci는 새로운 코드북을 나타내고, M은 전송 안테나 번호이다. H는 채 널 행렬을 나타낸다.
상기 단말(210) 및 서빙 기지국(220)은 주 방향(와이드 밴드 PMI 피드백, 와이드 밴드 PMI 피드백은 드물게 피드백됨)과 상기 주 방향 주위의 PMI들(B3 비트 코드북)을 같이 구비하고 있다.
이후, 각 PMI 피드백 주기에 대해, 상기 단말(210)은 상기 코드북 C로부터 하나를 선택하고, 주 방향 주위의 하나의 ARV를 선택한다. 그리고 이를 나타내는 B3 비트(2 또는 3 비트) 인덱스를 기지국으로 피드백한다. 즉, 쇼트 텀 PMI(Short term PMI)를 상기 서빙 기지국(220)으로 피드백한다(m 단계).
상기 서빙 기지국(220)은 동일한 코드북 C를 구성하고, 하향링크 전송시 피드백된 PMI 인덱스를 이용하여 전송 데이터를 프리코딩하여(n 단계) 상기 단말(210)로 전송한다(o 단계).
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 텀 PMI와 쇼트 텀 PMI를 전송하는 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 단말은 전술한 바와 같이 EFM을 요청한 후, 서빙 기지국으로부터 상기 EFM에 대한 승낙이 있으면, 상기 EFM에 대한 롱 텀 PMI를 전송하고 이후에는 쇼트 텀 PMI를 전송한다(a 단계). 만약, 채널 환경이 변함에 따라 상기 단말에서 새로운 EFM 이벤트가 발생한 경우에도, 상기 단말은 이러한 과정을 반복한다(b 단계).
상기 EFM 이벤트는 상기 단말이 결정한 전송 코릴레이션 행렬(R)의 가장 큰 2 개의 아이겐 벡터의 비율이 임계 값을 넘을 경우 발생하는 것으로, 예를 들어, 채널 환경이 현재 사용하고 있는 롱 텀 PMI를 사용하기 곤란한 정도로 변경된 경우에 발생한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 단말은 서빙 기지국으로부터 기준 신호를 수신하고(410 단계), 전송 코릴레이션 행렬을 결정한다(415 단계).
이후, 상기 단말은 상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 아이겐 값과 두 번째로 아이겐 값의 비율을 구한다(420 단계).
만약, 상기 비율이 임계값 이내인 경우(425 단계), 상기 단말은 쇼트 텀 PMI(Short term PMI) 전송과정을 계속 수행하거나 일반적인 피드백 전송 과정을 수행한다(430 단계).
만약, 상기 비율이 임계값 밖인 경우(425 단계), 상기 단말은 효율적인 피드백 모드(EFM)를 상기 서빙 기지국으로 요청하고, 상기 EFM 요청 허가를 나타내는 Feedback_Polling_IE를 상기 서빙 기지국으로부터 수신한다(435 단계).
만약, 상기 단말이 상기 Feedback_Polling_IE를 수신하지 못한 경우, 쇼트 텀 PMI 전송과정을 계속 수행하거나 일반적인 피드백 전송 과정을 수행할 수 있다.
상기 단말이 상기 Feedback_Polling_IE 를 상기 서빙 기지국으로부터 수신한 경우(435 단계), 상기 단말은 베이스 코드북으로부터의 롱 텀 PMI를 피드백한 다(440 단계). 이후, 상기 단말과 상기 서빙 기지국은 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하고 새로운 코드북을 구성한다(445 단계).
이후, 상기 단말은 각 PMI 피드백 주기에 대해 코드북 C 로부터 하나를 선택하고, 주 방향 주위의 하나의 ARV를 선택한다. 그리고 이를 나타내는 쇼트 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백한다(455 단계).
이후, 상기 서빙 기지국이 피드백된 PMI 인덱스를 이용하여 프리코딩한 하향 링크 데이터를 수신한다(465 단계).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 서빙 기지국은 단말로 기준 신호를 전송한다(510 단계).
이후, 상기 단말로부터 효율적인 피드백 모드(EFM) 요청을 수신하고, 상기 EFM 요청이 허락 가능하지 않은 경우(515 단계), 일반적인 피드백 과정이 수행된다(520 단계). 다시 말하면, 상기 단말이 Feedback_Polling_IE 를 수신하지 못하므로 경우, 쇼트 텀 PMI(Short term PMI) 전송과정이 계속 수행되거나 일반적인 피드백 전송 과정이 수행된다.
상기 EFM 요청이 허락 가능한 경우(515 단계), 상기 서빙 기지국은 EFM 허가를 나타내는 Feedback_Polling_IE 를 상기 단말로 전송한다(525 단계).
이후, 상기 서빙 기지국은 상기 단말이 피드백한 베이스 코드북으로부터의 롱 텀 PMI를 수신한다(530 단계).
이후, 상기 서빙 기지국은 상기 단말과 같이 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하고 새로운 코드북을 구성한다(535 단계).
이후, 상기 서빙 기지국은 각 PMI 피드백 주기에 상기 단말이 코드북 C 로부터 하나를 선택하고, 주 방향 주위의 하나의 ARV를 선택하고 이를 나타내는 쇼트 텀 PMI를 상기 단말로부터 수신한다(540 단계).
이후, 상기 서빙 기지국은 하향링크 전송시 피드백된 PMI 인덱스를 이용하여 데이터를 프리코딩하여 상기 단말로 전송한다(545 단계).
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 서빙 기지국은 피드백정보해석기(604), PMI결정기(606), 메시지생성기(610), 다수의 부호화기들(614-1 내지 614-N), 다수의 심벌변조기들(616-1 내지 616-N), 프리코더(618), 파일럿생성기(620), 다수의 부반송파매핑기들(622-1 내지 622-N), 다수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)변조기들(624-1 내지 624-N), 다수의 RF(Radio Frequency)송신기들(626-1 내지 626-N)을 포함하여 구성된다.
상기 피드백정보해석기(604)는 단말로부터 피드백되는 정보를 확인한다. 즉, 상기 피드백정보해석기(604)는 미리 약속된 피드백 방식에 따라 피드백 정보를 나타내는 신호를 정보 비트열로 변환한다. 예를 들어, 코드워드 기반의 피드백 방식 이 적용되는 경우, 상기 피드백정보해석기(604)는 피드백 채널을 통해 수신되는 신호와 사용 가능한 코드워드들의 상관 연산을 통해 송신된 코드워드를 식별하고, 식별된 코드워드에 대응되는 피드백 정보를 확인한다. 여기서, 상기 피드백정보는 전술한 롱 텀 PMI, 쇼트 텀 PMI 중 하나를 나타낸다.
상기 PMI결정기(606)는 상기 단말이 전송한 롱 텀 PMI를 기반으로 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하고 새로운 코드북을 구성하고, 상기 쇼트 텀 PMI를 이용하여 사용할 PMI를 결정한다. 그리고 상기 PMI결정기(606)는 하향링크 신호의 프리코딩을 위해 사용할 프리코딩 벡터를 상기 프리코더(618)로 제공한다.또한 상기 PMI결정기(606)는 단말로부터의 EFM 요청을 수신한다.
상기 PMI결정기(606)는 상기 단말이 요청한 EFM 모드 사용 여부를 결정하고, 그 결과가 EFM 허용일 경우 해당 정보를 상기 메시지 생성기(610)로 제공하고, 상기 메시지 생성기(610)는 상기 해당 정보를 바탕으로 하여 Feedback_Polling_IE를 생성하여 상기 다수의 부호화기들(614-1 내지 614-N)로 제공한다.
상기 다수의 부호화기들(614-1 내지 614-N) 각각은 상기 메시지생성기(610) 또는 상위 계층으로부터 제공되는 데이터 비트열을 부호화한다. 상기 다수의 심벌변조기들(616-1 내지 616-N) 각각은 부호화된 비트열을 변조함으로써 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다.
상기 프리코더(618)는 셀 간 간섭을 제거하기 위한 프리코딩을 수행한다. 즉, 상기 프리코더(618)는 상기 PMI결정기(606)로부터 제공되는 프리코딩 벡터(PMI)를 이용하여 송신 신호들을 프리코딩한다.
상기 파일럿생성기(620)는 파일럿 신호들을 생성하고, 상기 파일럿 신호들을 상기 다수의 부반송파매핑기들(622-1 내지 622-N)로 제공한다. 이때, 파일럿 신호들이 스크램블링되는 경우, 상기 파일럿생성기(620)는 파일럿 신호열에 스크램블링 코드를 곱한 후, 스크램블링 코드와 곱해진 파일럿 신호들을 상기 다수의 부반송파매핑기들(622-1 내지 622-N)로 제공한다.
상기 다수의 부반송파매핑기들(622-1 내지 622-N) 각각은 프리코딩된 송신 신호들 중 자신과 대응되는 송신 경로의 송신 신호들 및 파일럿 신호들을 부반송파에 매핑함으로써 주파수 영역의 신호들을 구성한다.
상기 다수의 OFDM변조기들(624-1 내지 624-N) 각각은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역의 신호들을 시간 영역의 신호들로 변환한 후, CP(Cyclic Prefix)를 삽입함으로써 기저대역의 OFDM 심벌들을 구성한다.
상기 다수의 RF송신기들(626-1 내지 626-N) 각각은 상기 기저대역의 OFDM 심벌들을 RF 대역의 신호로 변환한 후, 안테나를 통해 송신한다.
상술한 블록 구성에서, 제어부(602)는 상기 피드백정보해석기(604), PMI결정기(606), 메시지생성기(610)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다.
따라서, 실제로 제품을 구현하는 경우에 상기 피드백정보해석기(604), PMI결정기(606), 메시지생성기(610)의 기능 모두를 상기 제어부(602)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 상기 기능 중 일부만을 상기 제어부(602)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(602)를 제외한 나머지 기능블록들은 송신부라 칭할 수 있다. 그리고, 상기 도면에서는 미도시 되었으나 상기 서빙 기지국은 상기 송신부의 역기능을 수행하는 수신부를 포함함은 물론이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 다수의 RF수신기들(702-1 내지 702-N), 다수의 OFDM복조기들(704-1 내지 704-N), 다수의 부반송파디매핑기들(706-1 내지 706-N), 다수의 심벌복조기들(708-1 내지 708-N), 다수의 복호화기들(710-1 내지 710-N), 메시지해석기(714), 채널추정기(716), 채널품질산출기(718), 피드백정보생성기(722), 피드백송신기(724)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 RF수신기들(702-1 내지 702-N) 각각은 안테나를 통해 수신된 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 상기 다수의 OFDM복조기들(704-1 내지 704-N) 각각은 상기 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 복원한다.
상기 다수의 심벌복조기들(708-1 내지 708-N) 각각은 상기 복소 심벌들을 복조함으로써 부호화된 비트열로 변환한다. 상기 다수의 복호화기들(710-1 내지 710-N) 각각은 상기 부호화된 비트열을 복호화한다.
상기 메시지해석기(714)는 서빙 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 해석함으로써, 상기 제어 메시지에 포함된 정보를 확인한다. 특히, 상기 메시지해석 기(714)는 상기 기지국이 전송한 Feedback_Polling_IE를 수신한 경우, 상기 Feedback_Polling_IE 를 수신했음을 상기 피드백정보생성기(722)로 알린다.
상기 채널추정기(716)는 상기 다수의 부반송파디매핑기들(706-1 내지 706-N)로부터 제공되는 파일럿 신호를 이용하여 서빙 기지국 및 인접 기지국들과의 채널 행렬을 추정한다.
다시 말해, 상기 채널추정기(716)는 상기 서빙 기지국으로부터의 기준 신호 또는 파일럿 신호를 이용하여 상기 서빙 기지국과의 하향링크 채널을 추정하고, 인접 기지국들로부터의 기준 신호 또는 파일럿 신호를 이용하여 상기 인접 기지국들과의 하향링크 채널 행렬을 추정한다.
상기 채널품질산출기(718)는 채널 품질을 산출한다. 여기서, 상기 채널 품질은 프리코딩 벡터를 적용한 경우의 채널 품질이다. 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 상기 채널품질산출기(718)는 수신한 기준 신호에서 전송 코릴레이션 행렬을 결정하고, 상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 2 개의 아이겐 값의 비를 계산하여 상기 피드백 정보 생성기로(722)로 제공한다.
상기 피드백정보생성기(722)는 서빙 기지국으로 피드백될 정보를 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 상기 피드백정보생성기(722)는 상기 서빙 기지국으로부터 EFM 모드 사용이 허락된 경우, 즉, 상기 메시지생성기(714)로부터 Feedback_Polling_IE 수신을 통보받을 경우, 롱 텀 PMI, 쇼트 텀 PMI를 생성한다.
상기 피드백정보생성기(722)는 상기 EFM 모드 사용 허가를 상기 메시지 해석기(714)로부터 제공받는다 그리고 상기 피드백정보생성기(722)는 상기 채널품질산 출기(718)가 제공한 가장 큰 2 개의 아이겐 값의 비가 임계값 밖인 경우, 서빙 기지국으로 EFM 모드 사용을 요청한다 그리고 상기 피드백 정보 생성기(722)는 상기 롱 텀 PMI를 기반으로 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하고 새로운 코드북을 구성하고, 상기 쇼트 텀 PMI를 이용하여 사용할 PMI를 결정한다.
상기 피드백송신기(724)는 상기 피드백정보생성기(722)에 의해 생성된 피드백 정보를 서빙 기지국으로 송신한다. 즉, 상기 피드백송신기(724)는 상기 피드백 정보를 물리적 신호로 변환하고, 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, 코드워드 기반의 피드백 방식이 적용되는 경우, 상기 피드백송신기(724)는 상기 피드백 정보에 대응되는 코드워드를 확인하고, 확인된 코드워드를 물리적 신호로 변환한 후, 피드백 채널을 통해 송신한다.
상술한 블록 구성에서, 제어부(730)는 상기 메시지해석기(714), 채널추정기(716), 채널품질산출기(718), 피드백정보생성기(722), 피드백송신기(724)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다.
따라서, 실제로 제품을 구현하는 경우에 상기 메시지해석기(714), 채널추정기(716), 채널품질산출기(718), 피드백정보생성기(722), 피드백송신기(724)의 기능 모두를 상기 제어부(730)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 상기 기능 중 일부만을 상기 제어부(730)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(730)를 제외한 나머지 기능블록들은 수신부라 칭할 수 있다. 그리고, 상기 도면에서는 미도시 되었으나 상기 단말은 상기 수신부의 역기능 을 수행하는 송신부를 포함함은 물론이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 아이겐 벡터 분포의 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말과 서빙 기지국 사이의 메시지 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 텀 PMI와 쇼트 텀 PMI를 전송하는 과정은 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도,
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 기지국의 블록 구성을 도시한 도면, 및,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시한 도면.

Claims (26)

  1. 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 단말의 피드백 방법에 있어서,
    롱 텀 PMI(Precoder Matrix Index) 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우, 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정과,
    상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하는 과정과,
    상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 과정과,
    상기 쇼트 텀 PMI을 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하며,
    상기 롱 텀 PMI 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우는,
    상기 서빙 기지국으로부터 수신한 기준 신호로부터 전송 코릴레이션 행렬을 결정하고,
    상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 2개의 아이겐 값들의 비율이 임계 값보다 큰 경우인 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정은,
    상기 서빙 기지국으로 EFM(Efficient Feedback Mode) 사용을 요청하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로부터 상기 EFM 사용 허가를 나타내는 응답 메시지를 수신하는 경우, 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하고, 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 과정은,
    ARV(Array Response Vector) 집합 중에서 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하여 새로운 코드북을 구성하는 과정과,
    상기 새로운 코드북에서 전송할 PMI를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 ARV 집합은
    Figure 112009048188822-pat00010
    이고, 상기 ARV 집합의 ARV 원소들은 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    여기서, B2 는 4비트 또는 6비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00011
    여기서,
    Figure 112009048188822-pat00012
    이고, M 은 전송 안테나 번호이다. w는 ARV를 나타낸다.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV는 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112009048188822-pat00013
    여기서, w* 는 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 나타낸다. 그리고, H는 채널 행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 새로운 코드북은 C(
    Figure 112009048188822-pat00014
    )이고, 상기 새로운 코드북의 원소들을 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    여기서, B3 는 2비트 또는 3비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00015
    여기서, Ci는 새로운 코드북을 나타내고, M은 전송 안테나 번호이다. H는 채널 행렬을 나타낸다.
  8. 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말로 기준 신호를 전송하는 과정과,
    상기 단말로부터 롱 텀 PMI(Precoder Matrix Index)를 수신하는 과정과,
    상기 롱 텀 PMI를 이용하여 새로운 코드북을 구성하는 과정과,
    상기 단말로부터 상기 새로운 코드북으로부터의 쇼트 텀 PMI를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 단말로부터 롱 텀 PMI를 수신하는 과정은,
    상기 단말에서 EFM(Efficient Feedback Mode) 요청을 수신하는 과정과,
    상기 EFM 요청이 수락 가능한 경우, 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 과정과,
    상기 단말로부터 롱 텀 PMI를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 EFM 요청은,
    전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 2개의 아이겐 값들의 비율이 임계 값보다 큰 경우 발생하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 구성하는 과정은,
    ARV(Array Response Vector) 집합 중에서 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하여 새로운 코드북을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 ARV 집합은
    Figure 112009048188822-pat00016
    이고, 상기 ARV 집합의 ARV 원소들은 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    여기서, B2 는 4비트 또는 6비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00017
    여기서,
    Figure 112009048188822-pat00018
    이고, M 은 전송 안테나 번호이다. w는 ARV를 나타낸다.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV는 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112009048188822-pat00019
    여기서, w* 는 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 나타낸다. 그리고, H는 채널 행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 새로운 코드북은 C(
    Figure 112009048188822-pat00020
    )이고, 상기 새로운 코드북의 원소들을 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    여기서, B3 는 2비트 또는 3비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00021
    여기서, Ci는 새로운 코드북을 나타내고, M은 전송 안테나 번호이다. H는 채널 행렬을 나타낸다.
  14. 다중 입출력 무선통신 시스템에서 피드백을 수행하는 단말의 장치에 있어서,
    롱 텀 PMI(Precoder Matrix Index) 피드백 전송 이벤트가 발생한 경우, 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하고, 상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하고, 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 제어부와,
    상기 서빙 기지국으로부터 기준 신호를 수신하는 안테나와,
    상기 쇼트 텀 PMI을 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 피드백 송신기를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 서빙 기지국으로부터 수신한 상기 기준 신호로부터 전송 코릴레이션 행렬을 결정하고, 상기 전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 2개의 아이겐 값들의 비율이 임계 값 밖인 경우, 상기 롱 텀 PMI 피드백 전송 이벤트가 발생했다고 결정하는 장치.
  15. 삭제
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 서빙 기지국으로 EFM(Efficient Feedback Mode) 사용을 요청하고,
    상기 서빙 기지국으로부터 상기 EFM 사용 허가를 나타내는 응답 메시지를 수신하는 경우, 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백함으로써,
    상기 서빙 기지국의 지시에 따라 상기 롱 텀 PMI를 상기 서빙 기지국으로 피드백하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    ARV(Array Response Vector) 집합 중에서 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하여 새로운 코드북을 구성하고,
    상기 새로운 코드북에서 전송할 PMI를 결정함으로써,
    상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 생성하고, 상기 새로운 코드북으로부터 쇼트 텀 PMI를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 ARV 집합은
    Figure 112009048188822-pat00022
    이고, 상기 ARV 집합의 ARV 원소들은 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    여기서, B2 는 4비트 또는 6비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00023
    여기서,
    Figure 112009048188822-pat00024
    이고, M 은 전송 안테나 번호이다. w는 ARV를 나타낸다.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV는 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112009048188822-pat00025
    여기서, w* 는 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 나타낸다. 그리고, H는 채널 행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 새로운 코드북은 C(
    Figure 112009048188822-pat00026
    )이고, 상기 새로운 코드북의 원소들을 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    여기서, B3 는 2비트 또는 3비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00027
    여기서, Ci는 새로운 코드북을 나타내고, M은 전송 안테나 번호이다. H는 채널 행렬을 나타낸다.
  21. 다중 입출력 무선통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서,
    안테나를 통해 단말로 기준 신호를 전송하는 송신부와,
    상기 단말로부터 롱 텀 PMI(Precoder Matrix Index)를 수신하고, 상기 롱 텀 PMI를 이용하여 새로운 코드북을 구성하고, 상기 단말로부터 상기 새로운 코드북으로부터의 쇼트 텀 PMI를 수신하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 단말에서 EFM(Efficient Feedback Mode) 요청을 수신하고,
    상기 EFM 요청이 수락 가능한 경우, 응답 메시지를 상기 단말로 전송하여 상기 단말로부터 롱 텀 PMI를 수신하며,
    상기 EFM 요청은,
    전송 코릴레이션 행렬에서 가장 큰 2개의 아이겐 값들의 비율이 임계 값보다 큰 경우 발생하는 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제어부는,
    ARV(Array Response Vector) 집합 중에서 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 선택하여 새로운 코드북을 구성함으로써
    상기 롱 텀 PMI을 이용하여 새로운 코드북을 구성하는 갓을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 ARV 집합은
    Figure 112009048188822-pat00028
    이고, 상기 ARV 집합의 ARV 원소들은 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    여기서, B2 는 4비트 또는 6비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00029
    여기서,
    Figure 112009048188822-pat00030
    이고, M 은 전송 안테나 번호이다. w는 ARV를 나타낸다.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV는 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112009048188822-pat00031
    여기서, w* 는 상기 롱 텀 PMI에 가장 매칭하는 ARV를 나타낸다. 그리고, H는 채널 행렬을 나타낸다. v는 와이드 밴드 또는 서브 밴드 PMI를 나타낸다.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 새로운 코드북은 C(
    Figure 112009048188822-pat00032
    )이고, 상기 새로운 코드북의 원소 들을 하기 수식과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    여기서, B3 는 2비트 또는 3비트를 나타낸다.
    Figure 112009048188822-pat00033
    여기서, Ci는 새로운 코드북을 나타내고, M은 전송 안테나 번호이다. H는 채널 행렬을 나타낸다.
KR1020090072503A 2009-08-06 2009-08-06 폐 루프 미모 시스템에서 피드백 오버헤드 감소를 위한 장치 및 방법 KR101591841B1 (ko)

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